第九章土地利用／土地覆被变化汇总

（2）采用直接观测和诊断模型的土地覆被动态研究
主要通过遥感图像分析，了解过去20年内土地覆 被的空间变化过程，并将其与驱动因子联系起来，建 立解释土地覆被时空变化和推断未来10～20年的土地 覆被变化的经验型诊断模型；
（3）区域和全球综合模型 建立宏观尺度的，包括与土地利用有关的各经济 部门在内的土地利用/土地覆被变化动态模型，根据驱 动因子的变化来推断土地覆被变化未来（50～100年） 的变化趋势，为制定相应对策和全球环境变化服务。
被系统中。
（3）成功地开展了一些具体工作。
应用卫星图像进行土地利用/土地覆被变化动态监 测目前主要在两种区域尺度范围开展：一是全球和洲际 尺度，以应用气象卫星NOAA/AVHRR数据进行监测为 主；二是区域（亚洲际或更小区域）尺度，所选用的遥 感信息源以高空间分辨率的卫星数据Landsat/MSS和 Landsat/TM为主。目前人们可以采用航片、IKONOS、 SPOT、TM/MSS、中巴资源卫星、MODIS、 NOAA/AVHRR和风云卫星提供的地面分辨率从一米到 几千米的数据进行不同尺度和空间范围的LUCC监测。
二、主要研究内容
20世纪90年代以来，人们认识到土地利用／土地
覆被变化在全球变化与可持续发展研究中的重要地位，
以及全球变化与可持续发展研究涉及到自然与人文的 诸多领域，需要自然科学与社会科学加强合作，而土 地利用／土地覆被变化过程中自然与人文过程联系最 为紧密，因而，作为一个研究切入点，许多全球变化 的研究者均将LUCC作为研究内容，对人类在全球变 化中所起的作用进行研究。
（2）全球环境变化对土地覆被变化的影响
主要研究气候变化对土地利用/土地覆被的影响， 以及土地利用/土地覆被对可能的环境变化的敏感性。 气候变化对土地利用/土地覆被的影响包括通过气温和 降水的波动造成的直接影响及通过干旱、洪水、土地 退化产生的间接影响。各种土地利用方式对气候波动 的敏感性差异很大，如旱作农业就比灌溉农业脆弱得 多。这方面研究主要通过各种环境条件假设的模型模 拟进行。
（3）土地利用/土地覆被变化与可持续发展
由于陆地和海洋生态系统的土地、水、食物及纤维等资源 的丰缺都会受到土地利用/土地覆被变化的直接或间接的影响， 因此世界环境和发展大会所提出的许多可持续发展问题均与 土地利用/土地覆被变化有关。这方面的研究主要着眼于： ① 协调各经济部门对土地的利用，保护那些对人类未来发 展至关重要的土地利用方式和土地覆被类型，如耕地和 湿地的保护； ② 探索有利于生态和环境的土地利用方式，如免耕和少耕 农业、生态农业及复合农林业； ③ 现状土地利用方式的可持续性及其调控，如河北平原地 下水位下降的主要原因是耕作制度的变化，这就涉及到 土地利用方式本身的可持续性。
三、研究进展
大量的LUCC研究工作主要包括监测（Detection）、解 释（Explanation）和效应（Impact）。
1. LUCC的监测
LUCC监测是指LUCC信息的获取，主要包括数据的获取和 分类体系的建立。 LUCC研究计划中提出了进行多空间尺度的土地利用/土地覆 被变化研究，将低空间分辨率和高空间分辨率的卫星遥感信 息相结合进行全球尺度和区域尺度的研究，在全球范围进行 1～2km分辨率的土地覆被变化制图，对区域的精确研究则 采用陆地卫星数据等高空间分辨率资料进行。
国际地圈—生物圈计划（IGBP）和全球环境变 化中的人文领域计划（IHDP）于1995年联合提出了 “土地利用和土地覆被变化”（Land use and land cover change，LUCC）研究计划，使土地利用变化 研究成为全球变化研究的前沿和热点课题。
1. LUCC研究的基本问题和重点领域
第九章 土地利用／土地覆被变化
第一节 土地利用/土地覆被变化概述
一、概念
人类活动对地球陆地表层系统作用的步伐、 程度与广度是空前的，陆地表层系统最重要的变 化之一就是土地利用/土地覆被的变化。土地利 用／土地覆被变化的研究是地球表层科学研究领 域中的一个重要内容，是全球变化研究的前沿和 热点。
土地利用是人类根据土地的特点，按一定的经 济与社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土 地进行的长期性或周期性的经营活动；主要表现为 土地用途转移和土地利用集约度的变化，侧重于土 地的经济属性； 土地覆被是指自然营造物和人工建筑物所覆盖 的地表诸要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰 川、湖泊、沼泽、湿地及各种建筑物（如道路等）。 主要表现为土地质量与类型的变化和土地属性的转 变，侧重于土地的自然属性。
三是土地覆被的改良，指某种覆被得到维护、 修复、更新，例如土壤改良、耕地梯化、草地改良、 森林抚育、灌溉系统的建立与完善。 三种土地覆被变化中，转换和改良比较容易引 起人们的重视，也比较容易监测；而退化却较难观测， 因而其记录最不完备 。
土地覆被变化既表现为各类型之内的功能复杂 性，又表现为各类型之间的结构复杂性，两者都需 要从空间格局和时间过程来分析。 土地覆被变化并非简单过程，曾经被认为是连 续过程的土地覆被变化其实是一种不连续过程，常 有一些急剧变化时期，常被某些突然事件所激发， 从而在系统中引起突变。为了全面深入地认识土地 覆被变化，应该充分估计其复杂性，并根据复杂性 来测度它。
2. LUCC与全球环境变化及可持续发展
LUCC研究还关注土地利用/土地覆被变化与全球环境变 化及可持续发展的关系，研究内容包括：
（1）土地覆被变化对全球环境变化的影响
全球环境变化包括两个层次的变化：系统性的变化 和累积性的变化。前者指真正全球意义上的变化，如气 候波动和碳循环等；后者指区域性的变化，但其累积效 果影响到全球性的环境现象，如植被破坏、生物多样性 的损失及土壤侵蚀等。土地覆被变化对系统性全球环境 变化的影响研究主要包括：土地退化、生物多样性、流 域水平衡、水质和水环境、河流泥沙及海洋生态系统等 方面的影响。
在具体研究中，需要综合研究的内容有数据和分 类研究、尺度动态研究等，前者包括建立一套土地利 用/土地覆被变化的分类体系、土地利用和土地覆被变 化分类成图和建立社会经济数据库及测量标准；后者 力图认识各种不同尺度下的LUCC研究过程以及研究 中的不同尺度分析，排除进行LUCC综合认识的主要 障碍。该项研究试图确定指导LUCC努力的主要规范， 从而提高三个研究重点的整体性。 由于土地利用/土地覆被变化的机制对解释土地覆 被的时空变化和建立土地覆被变化的预测模型起关键 作用，是LUCC研究的焦点。
例如，同样是森林覆被，但诸如生物量和物种组 成之类的属性却会大不一样。同样是林地利用，却可 能用作公园，或作为自然保护地，或作为伐木地。耕 地类型的利用更是复杂，可以是水田、旱地、水浇地， 可以种植不同的作物，可以有不同的耕作方式，可以 施放不同数量的化肥，如此等等。 由于土地利用的功能不同，土地覆被演化的方向 和进程都会有明显的区别。因此，在测度土地覆被变 化的格局时，区分土地利用/土地覆被是至关重要的。
随着遥感技术的快速发展，全球各个尺度上的土地利用 /土地覆被数据库都得到了充实，基于卫星遥感的LUCC 信息获取方面的进展表现在以下三个方面：
全球对地观测体系的建立
理论与方法取得进展 成功地开展了一些具体工作
（1）全球对地观测体系的建立。随着一系列大型国际遥感计 划的实施，如美国宇航局（NASA）对地观测计划(EOS）、 日本/美国的热带降雨量测计划（TRMM）、欧洲空间局 （ESA）的极轨平台计划（POEM）等以及相关地球表面 观测站点的建立，全天候、多层次的全球对地观测体系已 经初步建立，这为当前的LUCC研究提供了坚实的信息获 取基础。
人类的土地利用方式多种多样，包括各种方式的 耕作、放牧、伐木、聚落与城市、基础设施、自然保 护、旅游休闲、退化，即某种覆被类型虽未改变， 但其质量已经降低，例如由于过度放牧引起草地退化， 伐木引起森林覆被密度降低； 二是土地覆被的转换，即某种覆被类型完全改变 成另一种类型，例如耕地被城市或工业建设占用，林 地被全部砍伐并开垦为牧草地或耕地；
针对土地利用/土地覆被本身变化，LUCC研究
计划中提出了三个研究重点：土地利用的动力机制、 土地覆被的变化、土地利用/土地覆被变化的区域与 全球综合模型。 （1）采用案例比较研究方法的土地利用动态研究。
通过区域性个例的比较研究，分析影响土地使 用者或管理者改变土地利用和管理方式的自然和社会 经济方面的主要驱动因子，建立区域性的土地利用/ 土地覆被变化经验模型；
土地利用是土地覆被变化最重要的影响因素， 土地覆被的变化反过来又作用于土地利用。人类通 过各种活动如土地利用、工业生产等有意无意地导 致土地覆被的变化，但土地覆被状况及变化不完全 受控于人类，人类活动只是导致土地覆被变化的许 多因素之一。 土地利用/土地覆被变化的表现极为复杂，其 动因与广泛的人类活动及自然变化相关，其结果将 影响全部人类的生存和发展，其研究涉及从自然科 学到社会科学的众多学科。
（2）理论与方法取得进展。
土地覆被不再仅仅被看作是单一的土地和植被类 型，而是土地类型及其所具有的一系列自然属性和特 征的综合体。利用卫星在生长季节内获得的多时相数 据，依据地表覆被的动态过程将图像像元划分为不同
的土地覆被单元——季节性土地覆被单元，根据土地
覆被单元的类型和一系列属性特征，用户可根据应用 需要将季节性单元调整和归并至所需土地利用/土地覆
相对土地利用变化评价而言，土地覆被变化的定量 评价进展要缓慢得多。目前最常用的评价方法是根据土 地覆被类型变化进行评价，对于同一土地覆被类型质量 变化则缺乏有效的探测。
基于MSS和TM多波段影响计算的AVDI指数可以较 好的反映地面土地覆被类型的植被覆盖度，但对诸如土 地退化程度等其它重要参数则没有理想的反映。因此 LUCC项目组强调：如何更好的评价土地覆被变化速度 是新时期土地覆被变化研究的优先方向。
土地覆被遥感分类方法目前利用数据统计理论方 法结合人工解译被公认为是在多尺度内进行遥感分类 的主要方法。 这种方法具有算法成熟、充分利用人机交互和影 响的特点，然而其用时长，对参与解译分析人员的依 赖性强，很大程度上不具备重复性等局限影响了快速、 准确、客观地获取大面积土地覆被信息。
分类体系的研究是LUCC计划制定之初就考虑到 了的重点内容。 近年来各个国家、组织、研究团体乃至个人都根 据自己面对的研究对象、问题和区域特点提出了各自 的土地利用/土地覆被体系。多案例比较研究需要在规 范的单个案例研究基础上进行，其中采用具有可比性 的土地利用/土地覆被体系是其基本要求，但不顾区域 环境和研究方法的差异勉强追求统一的分类体系也未 必是合理的选择。
由于问题的复杂性，LUCC作用机制和过程的分析 通常以模型研究为基础，通过模型研究认识和分析人类 驱动力—土地利用/土地覆被变化—全球变化—区域响 应—环境反馈之间的相互关系，并对未来发展趋势做出 相应的预测和情景分析。
长期以来，人们从不同的目的出发，构造了许多有关 LUCC的模型，尤以引入人文因子的驱动模型居多。 其目的： 一是对土地利用／土地覆被的变化过程及其驱动力等进 行科学解释； 二是预测未来一段时间内土地利用变化趋势； 三是为可持续发展提供基础资料和理论依据。
LUCC计划研究的基本目标是提高对全球土地 利用/土地覆被变化的动态过程的认识，及对人类活 动和全球变化的人类驱动机制研究。因此IGBP和 IHDP提出了LUCC研究计划需要面对的基本问题包 括：
（1）近300年来土地覆被是如何受人类的影响而发生变化的? （2）在不同的地区与不同的历史时期内土地覆被的变化主要受 哪些人为因素的影响? （3）在近50～100年来土地利用的变化是怎样影响到土地覆被 及其变化的? （4）对于某一特定的土地利用类型来说，近期内有哪些人为因 素或者自然环境要素的变化影响到土地利用的可持续性? （5）气候与地球生物化学圈层的变化是怎样影响到土地利用/土 地覆被及其变化的? （6）土地利用/土地覆被的变化又是怎样反过来影响着人类的行 为的?土地覆被的变化如何导致或者加剧了某些特定区域的脆 弱性?