基于土地利用类型转移的甘肃祁连山自然保护区土地生态安全研究

D O I :10.3969/j

.i s s n .1001-5337.2022.2.113 *收稿日期:2021-10-12

基金项目:国家社科基金(21B T J 042);甘肃省高等学校创新基金(2020A -068);兰州财经大学校级科研项目(L z u f e 2019B -012).第一作者:闫新宇,男,1997-,硕士研究生;研究方向:空间统计分析㊁大数据分析;E -m a i l :o p e d s k y

@g m a i l .c o m.通信作者:牛成英,女,1972-,博士,教授;研究方向:统计信息处理与应用㊁空间统计分析㊁高维数据分析等;E -m a i l :n c y

2007815@163.c o m.基于土地利用类型转移的甘肃祁连山

自然保护区土地生态安全研究*

闫新宇, 牛成英, 任潇潇

(兰州财经大学统计学院,730020,

甘肃省兰州市) 摘要:以甘肃省祁连山自然保护区1985~2019年间土地利用遥感数据为基础,利用A r c G I S 软件进行

空间相交叠加分析,基于土地利用转移矩阵,分析土地利用类型的时空转移特征,利用土地资源规制技术手段测度祁连山自然保护区土地生态安全敏感性指数,将土地利用类型变化与生态安全指数进行灰色关联关系,探索土地利用类型变化对保护区土地生态安全的影响.结果表明:水体和裸地的面积变动是导致该地区土地生态安全指数波动的主要原因;水土涵养和裸地治理是祁连山自然保护区未来生态修复的主要任务.

关键词:土地转移矩阵;土地生态安全;生态安全指数;灰色关联分析

中图分类号:O 213.9,X 87 文献标识码:A 文章编号:1001-5337(2022)02-0113-08

0 引 言

祁连山是我国西部重要的生态安全屏障,是黄河流域重要的水源产流地,也是我国生物多样性保护优先区域,加强祁连山生态系统整体保护对筑牢生态安全屏障具有重要意义.2019年习近平总书记甘肃考察期

间强调了祁连山生态保护的作用与生态屏障的作用,认为祁连山生态保护是国家的战略格局[1

].

由此可见对保护区生态安全及时作出评价,分析影响生态安全因素,对生态系统整体保护和系统修复具有重要指导意义.

土地生态安全是评价一个国家和地区生态安全的重要组成部分,然而,土地利用数据不明晰,林地㊁草地

面积空间重叠,各部门统计数据不统一等问题是土地生态安全研究面临的一个重大困难[2].

因此,基于遥感影像数据资料,对土地利用时空变化进行分析,从而研究土地生态安全影响因素是研究者常用的方法

之一[3,4].

已有的文献对祁连山土地利用研究多为从空间地理或生态学方法上进行分析,主要研究土地利用对生

态系统功能价值和地区气候环境的影响,或针对某一地类进行分析,而对土地利用与土地生态安全关系的研究尚显不足.近年来,研究者越来越关注影响生态安全的多维度因素,通过分析影响生态安全的因素,构建

生态安全指数(E S I )[5],从而对生态安全进行定量测度研究[6,7

].

目前,该指数已被广泛用于生态安全评价的多个领域[8,9],土地生态安全评价中生态安全指数也是常用方法之一[10,11]

,并且为了研究影响生态安全的影响因素,提出利用灰色关联分析方法分析生态安全关联因素[12,13

].

而在面对资源环境发展的困境下,以环境保护为目的的各级环境资源规制相继出台,使得基于环境规制

视角下的生态安全评价与保护引起研究者的关注[14]

.

与此同时,国土资源规制在我国的实践与完善在各地试点展开,包括法律㊁行政㊁经济与技术等手段,如何借助国土资源手段对甘肃省祁连山自然保护区土地生态安全进行定量客观分析值得我们探索研究.本文借助国土资源规制的技术手段,基于甘肃省祁连山自然保

第48卷 第2期2022年4月 曲阜师范大学学报J o u r n a l o f Q u f u N o r m a l U n i v e r s i t y

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护区1985~2019年的土地卫星遥感数据,利用A r c G I S 软件分析了祁连山自然保护区土地利用的时空转移特征,用文献研究分析法构建了基于土地利用类型的土地生态安全指数,利用灰色关联分析方法,对不同类型土地转移量与生态安全指数进行灰色关联分析,分析影响保护区土地生态安全的土地利用类型变化特征,

为祁连山自然保护区的土地生态修复工作提供量化分析参考.

1 研究区域与数据来源

1.1 研究区域

甘肃祁连山自然保护区地处青藏㊁蒙新㊁黄土3大高原交汇地带的祁连山北麓,位于甘肃省境内祁连山北坡中㊁东段,地跨武威㊁金昌㊁张掖3市的凉州㊁天祝藏族自治县㊁古浪㊁永昌㊁甘州㊁山丹㊁民乐㊁肃南裕固族自治县8县(区),总面积为265.3万h m 2,属森林生态系统类型的自然保护区.本文研究的区域主要包括祁连山自然保护区的核心区㊁缓冲区和试验区,地理位置位于北纬36ʎ93'~39ʎ61',东经97ʎ40'~103ʎ92',如图1所示

.

图1 甘肃省祁连山自然保护区分布图

1.2 数据来源与处理

本文的研究数据主要来源于国家青藏高原科学数据中心(h t t p ://d a t a .t p

d c .a c .c n /z h ~h a n s /)和中国科学院资源环境科学数据中心(h t t p

://w w w.r e s d c .c n )数据库.基于以上数据库中祁连山自然保护区30mˑ30m 区域土地覆盖分类产品遥感数据集,选取1985~2019年间共11期土地利用数据,分别为1985㊁1990㊁

1995㊁2000㊁2005㊁2010㊁2015㊁2016㊁2017㊁2018㊁2019年土地利用数据.对祁连山自然保护区土地利用类型时空转移特征进行分析,进而分析土地利用变化对土地生态安全的影响因素.首先,在数据提取与处理过程中,上述数据库中的数据集基于G o o g l eE a r t hE n g

i n e 平台的L a n d s a t 系列数据经过分类处理后,获取了1985~2015年每5年一期的土地覆盖分类产品,以及2016~2019年每1年

期的土地利用分类产品.数据集的地理坐标系均为D _WG S _1984.

其次,对于1985~2019年祁连山土地利用栅格数据构建栅格属性表,

依次对祁连山自然保护区的矢量数据按照掩膜提取,得到了1985~2019年祁连山自然保护区土地利用栅格数据.

基于保护区栅格数据的地理坐标系进行各土地利用类型面积的测算,得到1985~2019年祁连山自然保护区9类土地利用类型面积数据,包括未分类土地㊁耕地㊁林地㊁灌丛㊁湿地㊁水体㊁建筑用地㊁裸地㊁冰川/积雪9类.根据常见分类,将上述9

类土地利用类型整合为6类:耕地㊁林地(林地和灌丛)㊁草地㊁水体(湿地㊁水体㊁冰川和积雪)㊁建筑用地㊁未使用土地(裸地).

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