涑水河流域近18年土地利用/覆被变化及驱动力研究*

魏丽丽 毕如田 曹 毅

(山西农业大学资源环境学院，山西 太谷 030801)

涑水河流域近18年土地利用/覆被变化及驱动力研究*

魏丽丽 毕如田 曹 毅

(山西农业大学资源环境学院，山西 太谷 030801)

本研究以涑水河流域的1990年和2008年两期TM影像为主要数据源，在ENVI和ArcGIS软件支持下，采用土地资源数量变化模型、土地利用转移矩阵和土地利用程度变化模型分析了涑水河流域18年间土地利用时空演变的情况及驱动机制。研究表明:涑水河流域林草地、耕地、建设用地呈现出较快增长的趋势，水域、未利用地呈现出逐渐减少的趋势;土地利用单一动态度变化不大，土地综合利用动态度为4.383。人口、政策以及城镇化经济增长是该流域土地利用/覆盖变化的主要驱动因子。

LUCC;涑水河流域;驱动力

随着气候变化、人口增长、环境污染、能源短缺等诸多全球性问题的日益突兀［1］，土地利用/覆盖变化(LUCC)研究正成为全球变化研究的前沿和热点问题［2］，并且取得了一系列的重大研究成果。目前针对生态脆弱区和经济发达区研究较多［3－8］，而对黄土高原典型流域土地利用时空演变及驱动力研究的尚不多见。本研究通过对山西省涑水河流域土地利用/覆被变化及驱动机制的研究，可为区域土地资源利用与管理提供决策依据。

1 研究区概况

涑水河流域位于山西省西南部，介于北纬40.80°－43.70°和东经110.25°－111.13°之间，涑水河发源于绛县陈村峪，自东北向西南流经闻喜、夏县、运城、临猗，在永济弘道园以西汇入黄河，全长196km，流域面积约5 679km2，多年平均径流量为2.17亿m3，多年平均流量为6.88m3/s，径流模数为1.24m3/(s.km2)。涑水河流域处于黄土高原的丘陵与沟壑地带，有山地、沟壑、盆地、平川等多种地形地貌，流域内土壤类型包括褐土、草甸土、沼泽土、盐土等，流域属暖温带半湿润气候区。

2 数据来源与处理

本研究数据源采用覆盖该区域的1990－08－22和2008－08－23的Landsat－5 TM影像，共8景，分辨率均为30m。同时收集了研究区1:5万的土地利用现状图和1:5万地形图。

根据TM影像的实际解译能力和国土资源部制定的分类体系，将该区土地利用的遥感分类体系划分为耕地、水体、建设用地、未利用地、林草地共5大类。在ENVI软件环境下对遥感影像进行土地利用类型的目视判读，采用监督分类的方法，得到分类数据。通过对1990年和2008年2期涑水河流域的土地利用分类图进行空间分布叠加分析，利用ArcGIS 9.2的统计功能，得出研究区1990－2008年土地利用/覆被变化的动态变化信息及转移矩阵。

3 土地利用/覆被变化结果与分析

3.1 土地利用结构比较及变化幅度

根据遥感解译分类结果可得出1990－2008年不同土地利用类型面积、比例、变化面积和变化率(见表1)。从表1可以看出建设用地、林草地出现了逐渐增加的趋势，增加面积分别为159.483km2，188.746km2，变化幅度分别为45.18%，29.78%。耕地、水域、未利用地则出现了减少的趋势，减少面积分别为71.069km2，89.486 km2，187.674 km2，变化幅度分别为2.03%，35.27%和19.99%，说明了该地区水域用地和未利用地转向其他用地，土地利用程度得到了加强，土地利用结构日趋合理。

3.2 土地利用类型的转移

运用ENVI软件将1990年和2008年的两期土地利用分类图进行空间叠加分析，可得到土地利用面积转移矩阵(见表2)。

表1 1990－2008年不同土地利用类型的变化

1990－2008年间流域未利用地变化了283.474km2，其中有105.347km2流转成耕地，91.807km2流转成林草地，说明了对黄土丘陵地区、荒草地以及河滩地的开发整理工作良好，以及还林政策实施的效果显著，使减少的未利用地主要是流向了耕地和林草地。水域用地变化了167.446km2，其中有34.739km2流向了建设用地，77.701km2流向了林草地，主要是受到该地区降雨量逐渐减少以及地下水位不断下降的影响，使得水域面积不断减少，加之对部分沟渠的整理，使得这些用地中的大部分转变成耕地和林草地，土地利用有可持续发展的态势。

表2 1990－2008年涑水河流域土地利用类型转移矩阵(km2)

3.3 土地利用动态度

单一土地利用类型动态度表达的是某研究区一定时间范围内某一种土地利用类型的数量变化情况，即土地利用类型的年变化率。通过计算可得出1990－2008年之间土地利用类型年变化(见表3);用于表达区域土地利用变化的速度。

表3 1990－2008年土地利用类型年变化率

根据国内学者刘纪元［10］按照土地利用动态度大小对中国土地利用的时间动态特征划分，研究区1990－2008年土地综合利用动态度为4.383，属于土地利用慢速变化型，说明由于人类活动对土地资源的不断开发利用，使得土地利用结构处于不断的调整中，该地区土地利用类型发生缓慢的变化，并且日趋合理。

3.4 土地利用程度变化分析

土地利用程度主要反映土地利用的广度和深度，通过对其利用程度及定量变化研究来体现该地区土地利用的综合水平和变化趋势。按照刘纪元［10］等提出的土地利用程度综合分析法，分别计算土地利用程度综合变化量、土地利用程度变化率，可以计算得出，1990年和2008年的土地利用综合程度指数分别为254.23和265.18，后者大于前者，变化率为0.043。这反映出18年来涑水河流域土地利用正处于平稳的发展期，土地的利用强度大幅度提升。

4 土地利用/覆被变化驱动力分析

土地利用动态变化是自然、社会和生态复合系统演变的直接表现，是人地系统耦合作用的产物，其变化的驱动因素主要包括自然因素和社会经济因素。涑水河流域的LUCC时空过程主要受到自然条件、人口变化、政策因素、城镇化及经济发展等因子的影响。

(1)自然因素。研究区东、南、北三面被山地、台地环绕，中部低平。因此，盆地内的农用地开发利用程度较高，而丘陵和山地则受地形、坡度、坡向的限制，垦殖系数较低。对研究区而言，气温与降水状况是主要限制因子。

(2)人口因素。涑水河流域1990年人口为215.18万人，到2008年达到261.39万人，年增长率为1.19%，耕地从1990年的3499.938km2，减少到2008年的3428.87km2，人均耕地从1990年的0.16265hm2，减少到2008年的0.13118hm2。反映出人口变化是土地利用变化中最具活力的驱动力之一，可导致整个土地利用类型结构及其空间分布的变化。

(3)政策因素。流域是典型的黄土丘陵区，天然林保护工程、退耕还林工程、三北防护林工程以及干果经济林工程政策贯彻实施的较好，流域内的坡耕地面积急剧减少。通过调查，研究区果园、菜地的平均经济收益是599.97万元/km2，耕地为194.99万元/km2，果园和菜地的经济效益是耕地的3.07倍。农户受到经济利益的驱动，主动地进行农业结构的内部调整。

(4)城镇化及经济发展因素。涑水河流域1990年－2008年间建设用地面积年均增长率为2.51%，人均绿地面积从1990年的2.6m2/人增长到了2008年的8.2m2/人，年均GDP增长率达9%。由于城市化水平的提高，城市发展中建设用地和绿地面积也会不断的增加。

5 结论

1990年和2008年涑水河流域各类用地面积所占的比重变化基本不大，比重最大的仍然是耕地，比重最小的是水域。18年间研究区土地利用结构变化总体上表现为林草地和建设用地呈现增加的趋势，耕地、水域和未利用地呈现下降的趋势，变化幅度最大的是建设用地和林草地。1990～2008年间涑水河流域土地利用/覆被动态度变化不大，土地利用动态度从大到小是建设用地＞未利用地＞林草地＞水域＞耕地。研究时段内总体上土地利用程度较低，处于土地利用平稳发展期，土地利用程度会逐渐加强。

(编辑:李琪)

［1］刘纪元，邓祥征.LUCC时空过程研究的方法进展［J］.科学通报，2009，54(21):3251－3258.

［2］郝仕龙，曹连海，李壁成.小尺度土地利用/覆被变化驱动力研究［J］.水土保持研究，2007，14(2):228－230.

［3］蒋贵彦，刘峰贵.青海省近50年耕地资源变化及驱动力研究［J］.干旱区资源与环境，2007，21(2):71－74.

［4］白淑英，额尔敦格日乐，周薇.农牧交错区土地利用/覆被变化及其驱动力—以大庆市杜尔伯特蒙古族自治县为例［J］.中国土地科学，2008，22(1):16－22.

［5］蒙吉军，李正国，吴秀芳.河西走廊LUCC研究—以张掖绿洲为例［A］.土地覆被变化及其环境效应［C］，中国地理学会自然地理专业委员会，北京，2002.

［6］孙强，蔡运龙，王乐.北京耕地流失的时空特征与驱动机制［J］.资源科学，2007，29(4):158－163.

［7］王兆礼，陈晓宏，曾乐春，等.深圳市土地利用变化驱动力系统分析［J］.资源科学，2006，16(6):124－128.

［8］陈宁强，戴锦芳.苏南现代化进程中的遥感土地利用动态监测—以苏、锡、常地区为例［J］.长江流域资源与环境，1999，8(3):288－293.

［9］邵怀勇，仙巍，杨武年.长江上游重点流域土地利用变化过程对比研究［J］.生态环境，.2008，17(2):792－797.

［10］王思远，刘纪远，张增祥，等.中国土地利用时空特征分析［J］.地理学报，2001，56(6):631－639.

AbstractLand use/cove change(LUCC)situation and its driving forces in Sushui River watershed had been investigated by monitoring an analytical research of phases of Landsat TM data of 1990 and 2008，supported by ENVI and ArcGIS，and by employing the land resource quantity change model，the land utilization transfer matrix and the land utilization degree change model to study the land use tendency and driving forces of LUCC for the period of 1990～2008.The result indicated that the cultivated land，build－up land，grassland and forestland area had presented a rapid growth tendency，while water area and moorland had an opposite tendency.Sole dynamic degree of land use had a little change and the sequences of land use dynamic degree were build－up land＞moorland＞grassland and forestland＞water area＞cultivated land.Comprehensive dynamic degree of land use was 15.83，belonging to land－use fast change type.Integrated index of land use change was 58.37 and the land use change rate was 0.23.Land development degree of utilization was strengthened in this area，which was the result of the rapid development of economy and society.Population，policy as well as urbanization economic growth were the main driving factors of the land use/coverage in Sushui River watershed.

Key wordsLUCC;Sushui River watershed;driving forces

Study on Land Use/Cover Change and Its Driving Forces of Sushui River Watershed During the Last 18 years

WEI Li-liBI Ru-tianCAO Yi
(College of Resource and Environmental，Shanxi Agricultural University，Taigu Shanxi 030801，China)

F301.2

A

1002－2104(2010)05专－0122－03

2010-06-15

魏丽丽，硕士生，主要研究方向为土地资源信息技术。

毕如田，博士，教授，博导，主要研究方向为资源环境信息技术。

*山西省自然科学基金项目(2008011061－1)。