基于DEM的广东省山区土地利用变化分析_黎景良

高程级别/ m 800~ 1 200
0 0. 01 0. 74 0. 08 26. 74 0. 39 0. 07 16. 36 0. 04 0. 02 0. 01 0 44. 456
1 200~ 1 600 0 0 0. 05 0. 04 6. 93 0. 01 0. 01 2. 67 0 0 0 0 9. 727
表 3 韶关坡向分级表
分 级 平缓坡 阳 坡 坡向范围 0 135 ~ 225
半阳坡
45 ~ 135 , 225 ~ 315
阴坡
0 ~ 45 , 315 ~ 360
结合上述的分等标准, 通过分析韶关市的 DEM 数 据得出韶关市高程、坡度和坡向分布图, 如图 1 所示。
( a) 高程分级图
( b) 坡度分级图 图 1 韶关市地形分级图
( 2) 坡度分级 坡度对土地利用有着重要的影响: 小于 6 的坡 地, 可以作为农用旱地或牧草地; 大于 6 的坡地, 易 产生强烈的侵蚀, 需修筑梯田或采用水保耕作法等 水保措施; 25 是退耕还林还牧界限; 沟坡地的地面 坡度大部分在 35 以上, 该类土地应以种草 造林为 主要利用方式, 以保护边坡的稳定性, 防止崩塌、错 落等重力侵蚀发生; 45 是植树造林的上限。根据重 力、动力学原理以及 2004 年 土地利用更新调查技 术规定 ( 试行) , 本研究中 坡度分为平地、缓地、斜
本文通过分析 1993~ 2003 年广东省北部山区 韶关市的土地 利用变化与基于 DEM 提取的高程、 坡度以及坡向的关系, 运用 GIS 空间分析等手段进 行叠加和统计分析, 得出该地区土地利用在地形上 的变化特征。对广东省北部山区土地利用变化的研 究, 有助于该地区生态保护措施和区域土地利用规 划的制定, 为广东省可持续发展战略设计提供重要 的依据。
二、数据准备
1. 基于 DEM 的高程、坡度和坡向分级 DEM 能够定量研究地形的空间变化特征, 它记 录了精确的空间 3 维定位信息, 是各种地学分析、工 程设计和辅助决策的重要基础性数据, 有着广泛的应 用领域。在地学分析中, 可以通过 DEM 快速、简便地 提取高质量海拔、坡度和坡向信息等各种地形因子。 根据地区的实际情况, 可以对基于 DEM 的高程、坡度 和坡向进行分级。分级时应该以既能体现研究地区
广东省是我国近年来经济发展速度最快的省份
之一, 同时也是耕地面积减少最多的地区之一。作 为该省土地的主要后备土地资源的北部山区, 受到 珠江三角洲地区经济辐射影响, 土地利用也有较大 的变化。近年来对于广东省经济发达的珠江三角洲 土地利用变化已经有大量的研究, 但是对其北部山 区近年来的土地利用变化却较少研究。
1993 年
水域 林地 农地 城镇用地
水域 507. 68
50. 17 21. 09 3. 51
2003 年 林 地 农 地 城镇用地
24. 39 29. 43 7. 81 13 865. 24 971. 15 79. 14 71 077. 69 1 529. 94 112. 95
9. 60 32. 79 72. 70
一、地区概况
韶关市位于广东省北部南岭山脉南麓中段, 是 粤湘赣三省的结合部, 介于东经 112 51 ~ 114 45 , 北纬 23 27 ~ 25 31 之间, 地势北高南低, 由北向南 有三列大体平行向南凸出的弧形山系。从古至今, 韶关市都是中国北方及长江流域与华南沿海之间最 重要的陆路通道, 战略地位历来重要。2003 年底, 全 市人口 314. 85 万人。其中非农业人口 125. 05 万人, 占 39. 71% ; 农业人口 189. 80 万人, 占 60. 28% 。土地 面积为 18 385 km2, 25 以下的宜农坡地有 3 000 km2, 耕地面积为 1 342 km2。水田、旱地、池塘、林业、水库 很好地交错分布, 十分有利于农业、林业经济的发展。
880. 66 20. 88 31. 41
781. 91 27. 11
111. 49 77. 09 7. 72
2 011. 98
400~ 800 0. 05 0. 66 7. 22 1. 83
162. 72 3. 10 1. 30
169. 94 2. 28 1. 43 2. 02 0. 09
352. 66
2007 年 第 6 期
测绘通报
文章编号: 0494- 0911( 2007) 06- 0053- 05
中图分类号: P208
53 文献标识码: B
基于 DEM 的广东省山区土地利用变化分析
黎景良1 , 后 斌1, 危双峰1 , 张晓东3, 4, 钟凯文2, 4
( 1. 武汉大学 遥感信息工程学院, 湖北 武汉 430079; 2. 广州地理研究所 广东遥感与地理信息系统应用 重点实验室, 广东 广州 510070; 3. 武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室, 湖北 武汉 430079; 4. 国家海洋局 第二海洋研究所 卫星海洋环境动力学国家重点实验室, 浙江 杭州 310012)
表 6 1993~ 2003 年土地利用变化高程 统计表
土地变化/ km2
城镇用地 水域 农地 水域 林地 水域
城镇用地 林地 农地 林地 水域 林地
城镇用地 农地 林地 农地 水域 农地
农地 城镇用地 林地 城镇用地 水域 城镇用地
总和
0~ 400 3. 45 20. 43 42. 16 7. 65
- 16. 2 - 0. 6 - 2. 3 + 98. 0
三、土地利用变化提取
利用 1993 和 2003 年韶关市土地利用分类结果, 通过 GIS 栅格分析, 得出 1993~ 2003 年土地利用变 化结果, 统计结果见表 5, 变化图如图 2 所示。
表 5 1993~ 2003 年韶关市土地利用变 化统计表 km2
A Study of Land Use/ Cover Change in Mountain Area of Guangdong Based on the DEM Data
LI Jing- liang, HOU Bin, WEI Shuang- feng, ZHAN G Xiao- dong, ZHO NG K a-i wen
坡、缓陡坡和陡坡五级, 见表 2。
表 2 韶关市坡度分级表
分级 坡度
平 地 缓 地 斜 坡 缓陡坡 陡 坡 0 ~ 6 6 ~ 15 15 ~ 25 25 ~ 35 35 ~ 90
Baidu Nhomakorabea
( 3) 坡向分级 对于地面任何一点来说, 坡向表征了该点高程 值改变量的最大变化方向。在输出的坡向数据中, 坡向值有如下规定: 正北方向为 0 , 顺时针方向计 算, 取值范围为 0 ~ 360 。本研究将坡向分为平缓 坡、阳坡、半阳坡、阴坡四级, 见表 3。
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测绘通报
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图 2 1993~ 2003 年韶关市土地利用变化图
四、土地利用变化分析
1. 基于高程分级的土地利用变化分析 将高程分级叠合土地利用变化图进行统计分析
可发现, 1993~ 2003 年韶关市土地利用类型变化主 要集中在 0~ 400 m 高程级别上, 该高程级别的土地 利用变化量占总变化量的 88. 5% 。0~ 400 m 高程 级别范围变化最显著的是农用地, 农用地转变成城 镇用 地 111. 49 km2, 占 土 地 利 用 变 化 总 量 的 30. 5% ; 农用地和林业相互转换剧烈, 其中农用地比 林地多转化 98. 75 km2, 占该高程级别的土地利用 变化总量的27. 0% , 其次是林地, 有77. 09 km2的林 地转化成城镇用地, 占土地利用变化总量的21. 1% 。 400~ 800 m主要是农用的和林地的相互转化, 而其 相互转变量接近。800 m 以上的土地以林 地为主, 其变化较小, 变化只有少量的农地转化成林地。主 要的土地利用变化基于高程分级分布图如图 3( a) 所示, 统计结果见表 6。
3. 基于坡向分级的土地利用分析 应用 GIS 的空间分析功能, 结合坡度分级和土 地利用变化数据, 可以得到 1993~ 2003 年韶关市基
于坡向分级的土地利用变化图, 如图 3( c) 所示, 统 计结果见表 8。
从图 3( c) 和表 8 中可以看出, 土地变化主要集 中在半阳坡上, 占总变化面积的 51. 0% , 阳坡和阴 坡变 化 面 积 次 之, 占 总 变 化 面 积 的 27. 3% 和 21. 6% , 平缓坡上土地利用变化很少。阳坡上, 农用 地转化成林地和城镇用地的变化面积比阴坡要多, 且农用地转化成林地的面积比林地转化成农地的面 积多 88. 14 km2; 半阳坡上, 农用地转化成林地的面 积比林地转化成农地的面积多 47. 48 km2; 阴坡上, 林地转化成城镇用地和水域的面积比阳坡要多, 且 林地转化成农地的面积比农用地转化成林地的面积 多 29. 24 km2。土地利用变化的这些空间分布符合 自然规律, 同时也说明土地利用变化中坡向具有显 著的特征。
( c) 坡向分级图
2. 土地利用分类 通过解译 1993 年和 2003 年两期的 T M 卫星遥 感影像获得韶关市土地利用变化图。结合该地区的 土地利用特点, 土地利用分为水域、林地、农地和城镇 用地四类。基于 T M 卫星遥感影像分类得到的 1993 年和 2003 年韶关市土地利用变化统计结果见表 4。
收稿日期: 2007-05-08 基金项目: 国家 973 计划 资助项目( 2006CB701304) ; 广东省自然科学基金资助项目( 5000645) 作者简介: 黎景良( 1978-) , 男, 广东顺德人, 博士生, 主要从事国土资源遥感与土地利用评价研究。
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测绘通报
2007 年 第 6 期
关键词: 广东省山区; 土地利用变化; D EM ; 地理信息系统
土地利用/ 土地覆盖变化不仅改变了自然景观 面貌, 而且影响景观中的物质循环和能量分配, 它对 区域 气候、土壤、水 量和水 质的影 响极 其深 刻[ 1] 。 自 20 世纪 90 年代以来, 全球环境变化研究领域逐 渐加强了对土地利用/ 土地覆盖变化的研究工作。 在影响土地利用/ 土地覆盖变化的自然因素方面, 主 要就气候和地貌差异进行了深入的研究, 而对高程、 坡度以及坡向等影响因子却较少研究。
摘要: 土地利用/ 覆盖变化研究是全球环境变化与可持续发展研究的热点和前沿领域。近年来, 随着广东省经济发展迅速, 土地利 用在受珠江三角洲地区辐射影响的广东山区也发生了较 大的变化。在 DEM 的基础上, 分析 1993 ~ 2003 年来广东省 山区韶关 市 的土地利用变化与高程、坡度和坡向的关系。研究结果表明, 1993~ 2003 年来 广东省山区韶关 市的土地利用 变化在高程、坡度 和 坡向有很大差异, 这些因素对该地区的土地利用有着重要的影 响。 为促进该地区的 土地可持续 利用, 需进 一步因地 制宜, 结合 高 程、坡度和坡向等影响因素优化土地利用类型和改善地表覆盖。
1 600~ 2 000 0 0 0 0 0. 50 0 0 0. 13 0 0 0 0 0. 62
2. 基于坡度分级的土地利用变化分析 将高程分级叠合土地利用变化图进行统计分析
可发现, 1993~ 2003 年韶关市土地利用类型变化量 随着坡度的增加而减少。变化主要集中在坡度小于 25 的土地上, 其中平地的土地利用变化面积最多, 变化面积为 1 438. 14 km2, 占该区域总变化面积的 59. 4% ; 缓地和斜坡的变化面积次之, 分别占总变化 面积的 29. 5% 和 8. 8% ; 坡度 25 以下的农用地和林 地变化剧烈, 农用地和林地转化成城镇用地主要集中 在坡度 15 以下; 坡度大于 25 的陡坡上仍有部分林地 转化成农用地, 但是变化量少于农用地转化成林地的 量。变化图如图 3( b) 所示, 统计结果见表 7。
表 4 1993 年和 2003 年韶关市土地利用统计表
土地利用类型
水域 林地 农地 城镇用地
1993 年 / km2
171. 65 15 191. 25 2 850. 94
181. 45
2003 年 / km2
161. 08 15 088. 25 2 786. 75
359. 20
变化量 / (%)
的地形特征, 又能符合经济规律和自然规律为依据。 ( 1) 高程分级 从韶关市 DEM 数据分析得知全市土地高程范围
是 8~ 1 856 m, 按 400 m 的间距可分为五级, 见表 1。
表 1 韶关市高程分级表
m
级别 第一级 第二级 第三级 第四级 第五级 高程 0~ 400 400~ 800 800~ 1 200 1 200~ 1 600 1 600~ 2 000