基于主成分分析的土地利用变化驱动力分析

基于主成分分析的土地利用变化驱动力分
析
安徽农业科学,JournalofAnhuiAgri.Sci.2011,39(3):1718—1720责任编辑王淼责任校对卢瑶
基于主成分分析的土地利用变化驱动力分析
王剑,徐美(沧卅l师范学院,河北沧卅fo6l001)
摘要选取了25个影响因子,借助于SPSS软件进行主成分分析,将漾濞江流域土地利用变化的驱动因子概括为人口,经济发展,产业
结构,农业集约化程度及城市化进程,为当地制定土地利用发展规划提供了参考和依据.
关键词漾濞江流域;土地利用;驱动力
中图分类号F301.24文献标识码A文章编号0517—661l(2011)03—01718—03 DrivingForcesAnalysisofLandUseChangeBasedonPrincipleComponentAnalysis
W ANGJianetal(CangzbonTeachers'College,Cangzhou,Hebei061001) AbstractByselecting25influencingfactorsandusingSPSSsoftware,principlecomponenta nalysiswascarriedtoconfirmthemaindriving factorsoflandusechangesinYangbijiangRiverbasin,includingpopulation,economicdevel opment,industrystructure,agculturecondition
andurbanizationCOnrSe,whichpl~ysanimportantroleinmakinglanduseplan. KeywordsY angbijiangRiverBasin;Landuse;Drivingforce
"国际地圈与生物圈计划"(IGBP)和"全球变化人类影
响和响应计划"(HDP)于1995年提出了一个详细的土地利
用/土地覆盖变化(LUCC)研究计划,将研究重点确定为土地
利用动态研究,土地覆盖动态研究及区域和全球模型研究,
该计划的制定为世界各国的土地利用/土地覆盖变化研究确
立了方向….土地利用/覆被变化反映了人类与自然的相互
影响关系,关于变化的影响因素和驱动机制问题是土地利
用/覆被变化研究的关键问题.
近年来,我国学者对土地利用变化及其驱动力进行了大
量研究.钟春棋等从土地利用数量变化,土地利用程度变化两个方面,对福州市土地利用变化情况进行了分析,并运用主成分分析法来确定影响福州市土地利用变化的主要驱动因子.文继群等基于吴江市土地利用变更数据及相关统
计数据,在分析其土地利用动态变化特征的基础上,对影响吴江市土地利用变化的驱动因子进行定性分析和定量验证.因此,笔者借助统计软件对相关数据进行分析,探讨
了漾濞江流域土地利用变化的主要驱动因子,以期为当地政府土地合理利用和发展规划提供参考和依据.
1研究区概况
研究区域漾濞江流域属于澜沧江水系,其流域面积达到4353km,地理位置为99.1730"～100.0430"E,25.1853～
26.2607"N,主要跨越漾濞县,洱源县,剑川县三县部分地
区.2003年的统计资料表明,漾濞县辖4镇7乡,年末人口
为l0万,生产总值32125万元,增长11.7%;洱源县辖6镇4 乡,年末人口为33万,生产总值139236万元,增长1O.1%; 剑川县辖6镇3乡,年末人口为16.9万,生产总值48739万元,增长10.1%.
通过对1990年和2001年两期遥感影像解译,发现整个
研究区土地利用状况发生了明显变化:土地利用总体变化速度较快,耕地,草地呈现减少趋势,林地,水域,城乡工矿居民用地呈现增加趋势,变化的绝对量以草地最多,达到了4014.18hm2,变化比例以城乡工矿居民用地最大,达到
基金项目
作者简介
收稿日期
国家"973项目"专题(2003CB415105~5).
王剑(1980一),男,河北邯郸人,讲师,硕士,从事环境监测
和评价工作.
2010.】】_o】
43.40%.
2数据和分析方法
2.1数据选取的代表性土地利用变化的影响因素包
括自然因素和社会经济因素:前者包括气候,土壤,水文,地
质地貌等,是影响土地利用结构的基本因素;后者包括人口变化,技术进步,经济政策,生活方式,富裕程度,市场需求等.自然因素相对较为稳定,而社会因素相对较为活跃,因
此应把社会经济因素的分析放在首要的位置.
考虑到资料的收集程度,未收集到整个研究区各类土地
利用逐年变更数据,而整个研究区中剑川县面积占到
44.8%,漾濞县面积占到18.89%,同时两县分别处在研究区的上游和下游,因此以两县耕地变化社会经济驱动因素综合分析情况来近似代表整个研究区土地利用变化的社会经济驱动因素分析.
2.2数据的标准化由于指标值间存在量纲不同,数量级
存在明显的差异,必须对各项评价指标,建立指标隶属模型. 笔者采用最大值标准化法对各指标数据进行标准化无因次处理,然后采用量化标准值来进行研究区土地利用变化驱动力的相关分析.
2.3分析方法统计分析法主要是从土地利用和所确定
的影响因子数值问的统计关系来筛选,确定它的主导因子, 其优点在于能够使复杂问题简单化,易于抓住复杂系统中矛盾的主要方面,因此,在土地利用变化研究中,多元统计方法得到了广泛的应用.鉴于此,笔者采用SPSS软件分别
对N)If,漾濞两县耕地变化原因进行主成分分析,通过分析可将影响因素简化为少量的几个独立分量,从而寻求土地利
用变化的主要驱动力.
3土地利用变化驱动力分析
3.1剑川耕地变化主成分分析根据主成分分析的思路
和要求,选取了25个影响因子:x一总人口;X一农业人口;
x一非农业人口;X4～劳动力;X一国民生产总值;X__人
均国民生产总值;X～第一产业产值;x一第二产业产值;
x一第三产业产值;X一农业总产值;X,】一工业总产值;
x.一建筑业总产值;X一社会消费品零售总额;X一国有
经济在岗职工年平均工资;x一投资完成额;x一第一产业
占GDP的比例;X一第二产业占GDP的比例;x.一第三产
39卷3期王剑等基于主成分分析的土地利用变化驱动力分析l7l9
业占GDP的比例;x,.一经济非农化率;X2o一粮食总产量;
X:.一年末农业机械总动力;X:～大牲畜年末存栏总头数;
x:一机耕面积;x一农药化肥用量;x,』～公路合计,进行了
主成分分析,计算出特征值及各个主成分的贡献率与累计贡
献率(表1).由表1可知,第一主成分贡献率为84.703%,
第二主成分贡献率为10.784%,第三主成分贡献率为
3.195%,其累计方差贡献率达到98.681%,已完全符合进行
主成分分析的要求,故只需求出第一,第二,第三主成分即
可.根据主成分载荷公式,计算各变量在各主成分上的载荷
得到主成分载荷矩阵,经旋转后得到因子载荷矩阵(表2).
表1特征值与主成分贡献率
Table1Theeigenvalueandthecontributionrateofprincipalcomponents
剑川县JianehuanCounty剑川县JianchuanCounty
再
第一主成分第二主成分第三主成分亦鲁.第一主成分第二主成分第三主成分V anablesFi
c
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0ne inciplsec c
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主成分载荷是主成分与变量之间的相关系数.由表2
可知,第一主成分中除了x..,xxx外各变量的载荷系
数都比较高,这些变量主要代表了人口,人们的消费水平,粮食生产,工业发展,经济结构,科学技术的进步等方面,这说明人口,经济发展和农业的集约化程度对耕地变化影响较大;第二主成分中x,x的载荷系数比较高;第三主成分中
x的载荷系数比较高,这些变量说明了耕地的变化同产业结构调整和城镇化进程有关.
3.2漾濞耕地变化主成分分析采用类似的方法,选取了
25个影响因子:x一总人口;x一农业人口;X一非农业人口;x～劳动力;x一人口自然增长率;X～全年粮豆总产
量;x,一机耕面积;X一大牲畜年末存栏总头数;X.一农业
总产值;X一使用化肥量;X,一年末农业机械总动力;
x.一工农业总产值;X,一工业总产值;X.一国民生产总
值;x,L_一第一产业产值;X,一第二产业产值;X～第三产
业产值;x一社会消费品零售总额;X..一竣工房屋建筑面积;x一年末职工合计;X:一农村人均纯收入;X:～第一
产业产值比例;x一第二产业产值比例;x一第三产业产
值比例;x,-J一经济非农化率,进行主成分分析,计算出特征值及各个主成分的贡献率与累计贡献率(表1).由表1可知,前三个主成分累计方差贡献率达到了95.129%,已达到了进行主成分分析的要求.用同样的方法,求得旋转后的因子载荷矩阵,如表2所示.
由表2可知,x2,x3,x8,xl4,xl6,x17,X22,X23,x25
同第一主成分相关系数比较高,这些变量同人口,经济发展水平,农业技术进步,产业结构有关;x,x,x,x同第
二主成分的相关性比较好,主要代表了人口变化和城镇化的发展;第三主成分中X,x的载荷系数比较高,主要反映
了经济的发展和产业结构的调整.总的来说,人口变化,经
济发展,农业集约化程度,产业结构的调整和城镇建没构成1720安徽农业科学2011盎
了影响耕地变化的主要因素.
4结论与讨论.
(1)由以上的分析可知,剑川,漾濞两县的耕地变化同人
口增长,经济发展,产业结构的调整,农业集约化程度及城市化进程密切相关,从一个侧面反映了整个研究区土地利用变化的主要驱动力.
(2)该研究存在一些不足之处,由于缺乏研究区逐年的
土地利用变化数据,只能以耕地为例进行驱动力分析,来近似代表整个研究区的土地利用变化主要驱动力,其代表性有待在今后的研究中进一步探讨;同时所收集的社会经济数据缺少政府逐年的宏观调控数据,对分析的精度也产生了一定
影响.在今后的研究中,应充实数据,进一步细化,以乡镇为
单位来收集数据,较真实地反应整个研究区的土地利用和社
会发展基本情况.
(3)总的来说,整个研究区土地利用仍处在发展时期,必
须加大对优质耕地的保护力度,制定科学的土地利用规划, +"—+"+..+"+"+"—"++一+"++"+
优化土地利用结构,同时在政策上严格执行建设项目的审批
制度,提高耕地的集约化程度,使土地利用结构更加合理.
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(上接第1714页)
4经济发展与生态环境保护相统一
虽然西藏政府和普兰县政府在保护普兰县生态环境采
取了一系列措施,但对于普兰县复杂多变的生态环境,人们薄弱的环保观念,政府投入执行不够等,协调经济发展与保护生态环境任重而道远.
4.1将生态环境的保护纳入经济发展的目标在衡量经
济发展的指标中,要建立一套能够反映生态环境的指标体系,使生态环境的质量成为衡量发展水平的重要标准J.加
大生态环境建设的投资力度,对于环境基础设施建设,以财政投入为主,实行多元化筹资,运营可以实行市场化,危险废物实行行政代执行制度.对于普兰县跨区域,流域环境治理由上一级财政支持,边界问题由中央来协调.
4.2发展草地生态牧业,生态工业,生态旅游业依托西藏
牧区丰富的可再生草地生态资源优势,丰富的人类自然景观和深厚的藏族文化,充分利用国家实施西部大开发战略和国内外市场绿色产品需求强劲增长带来的良好机遇,逐步构建以多层次,多元化的牧区生态经济模式.
发展草地生态牧业,要进一步明确界定草场产权,全面
推行以草定畜,分区轮牧.重点发展肉用型和肉毛兼用型牛羊业为主的草地生态牧业.优先发展高档牛羊肉加工工业和流通业,通过实现"批量加工,统一销售"来提高牧区畜产品的档次和增加初级产品附加价值,拉动传统牧业向草地生态牧业的转型进程.加快发展前牧业部门,延长草原牧业产业链,大力发展草地绿色食品工业,绿色产品工业,绿色医药工业和绿色能源工业.
发展生态旅游业,建立合理的生态旅游产业链,带动上
下游产业良I生发展.政府部门应制定和实施旅游业经营者,服务业经营者,旅游者共同遵守的生态环境保护制度,文物古迹保护制度,民族文化遗产保护制度.对旅游区的地质
地貌,生物物种和环境质量等建立资源数据库专门管理,立
足宗教特色打造精品旅游项目.引导和调整保护区周边的
产业结构,居民可以开办家庭旅馆,商店,提供运输服务,燃
料等形式直接参与旅游业,在减少对农牧业的经济依赖的同
时还可以为旅游者提供各种服务,减少不必要的旅游垃圾.
4.3加强法律法规宣传,科学引导环境保护加强法律法
规宣传,唤起全社会的环境保护意识.健全环境保护机构,
充分利用学校教育的作用,组织人员编写普兰县生态现状及
保护的乡土教材,树立藏区人民正确的环境观和资源观.同
时健全生态质量负责制和生态保护综合决策机制.
科学引导发挥藏族在环境保护中的优良传统,应积极挖
掘并加以科学引导藏族人民的信仰,藏族文化蕴涵着强调人
与自然和谐统一,主张以仁爱之心爱生物,注重环境卫生,把
开发自然与保护自然结合等鲜明的生态伦理思想,同时充分
发挥当地宗教界人士作用以增强感召力.有关科技部门和
人员进乡进村进户进行现场指导,通过兴办技术培训班将果
树修剪病虫害防治等林草技术传授给农牧民,提高造林种草
的成活率,同时在有条件的地方指导农牧民发展畜牧业,林
果业,中药材业,引导和推广优良品种,提高作物产量.
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