2001年—2009年中国及周边国家土地利用/覆盖变化分析

周秋文　杨胜天等

摘要：土地利用/覆盖变化能一定程度上反映国土开发变化特征，如何将传统的土地利用/覆盖变化研究与面向周边的国家区域发展战略相结合，成为土地利用/覆盖变化研究的新问题。基于研究区2001年、2009年两期MODIS土地利用/土地覆盖数据，对土地利用/覆盖变化的格局、过程、驱动力进行了分析，进而提出了未来双边合作的方向。结果表明：2001年2009年期间，除了水域和林地面积减少以外，草地、耕地、建设用地、未利用地面积都是增加的；除全球环境变化等自然因素外，国家政策、人口增长、经济发展等人类因素是土地利用/覆盖变化的主要驱动力。未来我国应注重与俄罗斯、印度、哈萨克斯坦等周边国家在森工、农牧业、边贸往来等领域的开发合作，维护边疆稳定，实现双边共赢发展。

关键词：LUCC；时空格局；国土开发；周边国家

中图分类号：P962

文献标识码：A

1 引言

全球环境变化越来越成为人类关注的热点问题，土地利用/覆被变化（LUCC）是全球环境变化的重要组成部分和引起全球环境变化的主要原因之一。研究表明，LUCC对气候变化、陆地生态系统地球物理和地球化学循环过程、全球陆地一海洋相互作用等有着重要影响，对于区域乃至全球生态环境变化具有重要意义。LUCC不仅是人地相互作用过程的最终体现，也是地球表层系统最明显的景观标志，是全球环境变化中自然与人文交叉最密切的问题。LUCC实质是“人类环境”关系问题，其核心研究内容包括LUCC驱动力与驱动机制、LUCC状况、LUCC效应研究与作用机制、LUCC模型模拟与土地可持续利用等4个方面。1995年IGBP与IHDP共同发起了“土地利用/覆被变化（LUCC）”研究计划，并就LUCC的研究方法提出了概念性框架，2005年IGBP和IHDP又联合推出了全球土地计划（Global Land Pro ject，GLP）。上述两大研究计划，极大地促进了土地利用/覆被变化的研究，在过去的20多年里，不同学科的学者对LUCC给予了很多关注，围绕LUCC的格局、过程、驱动力等问题开展了大量的研究。

全球化已成为当今世界的主旋律，为了增强国际经济竞争能力，各国和地区通过组成区域经济共同体或战略联盟，以区域集团的整体优势参与国际竞争是一个大趋势。中国地处亚洲东部中央，与周边20个国家（陆地、海洋）相邻，处于一个被“包围”的地理区位，地缘关系十分复杂，弄清周边地缘关系，对于维护国家安全具有重要的战略意义。随着中国综合国力和国际影响力的提高，在新的国际形势下，国家的和平与发展面临生态环境和社会经济方面的诸多挑战。中国与周边国家诸地缘体的合作问题，不仅涉及中国与周边国家的地缘经济问题，还关系到地缘政治、地缘文化、地缘社会、地缘战略、地缘格局、地缘通道及地缘生态等相关地缘关系问题。一方面，全球环境变化的问题日益受到重视，地区或者一国的生态环境变化所造成的影响已不再局限于地区或者国内，有可能波及周边国家或者更广域的范围，其影响可能是广泛而深远的；另一方面，全球化进程使各国产生了广泛的联系，一国的国土开发行为对周边国家的影响将日益加强。

以往的大尺度土地利用/覆被变化研究中，多以全球、大洲、国家或者大流域等单元为研究区，缺乏以一国为中心，对周边国家土地利用/覆被变化格局和过程的研究。因此，在全球化的新形势下，只有从国际国土开发合作的视角，开展中国及周边国家土地利用/覆被变化空间格局和过程的研究和分析，才能充分了解周边国家国土开发的格局和时空演变过程，为国家在国土开发合作领域的宏观战略决策提供可靠依据。

进入21世纪以来，世界经济发生巨大变化，新兴经济体群体性崛起，成为世界经济的主力军。随着中国、印度、俄罗斯等新兴大国经济先后起飞，亚洲国际影响力持续上升，中国周边政治经济格局较以往出现了新的变化。鉴于土地利用/覆被变化与国土开发合作的密切联系，分析中国及周边国家进入21世纪以来土地利用/覆被变化空间格局和过程具有重要意义。受数据条件限制，研究时段选择2001年至2009年。本文结合MODIS土地利用/土地覆盖分类产品，提取中国及周边国家2001年、2009年两期土地利用/土地覆盖数据，分析了中国及周边国家土地利用/覆盖变化的格局和过程，进而揭示中国周边国家国土开发的基本特征并提出未来双边合作的方向。

2 数据来源与处理

2.1 数据来源

数据来源于MODIS 5km分辨率土地利用/土地覆盖分类产品（Land Cover Data），数据选取时段为2001年和2009年两期。MODIS土地覆盖产品精度验证的结论表明，全球1km土地覆盖产品总体精度为75%80%，各个土地覆盖类型的分类精度为60%-90%。虽然对于MODIS全球5km土地覆盖产品精度的研究较少，但是由于MODIS全球5km土地覆盖产品是在1km土地覆盖产品基础之上产生，故其精度大致可参考1km土地覆盖产品，在大尺度研究中，上述精度基本符合研究需要。

除土地利用/土地覆盖数据以外，在分析土地利用/覆盖变化驱动力时用到一些中国及周边国家的社会经济数据及政策性文件、文献，上述数据和文件、文献主要来源于世界银行数据库、联合国环境规划署数据库、世界资源研究所数据库④以及中国驻周边国家大使领馆网站、中华人民共和国商务部商品报告，以及其它相关新闻报道。相关数据、文件、文献主要查找时间范围为2000年到2011年。

2.2 数据处理

MODIS土地覆盖类型产品包含五个数据集，五个分类方案如下：IGBP的全球植被分类方案；美国马里兰大学（UMD）方案；基于MODIS叶面积指数/光合有效辐射方案；基于MODIS衍生净初级生产力（NPP）方案；植物功能型（肺功能）方案。地类划分以美国马里兰大学分类方案为基础，根据研究需要进行了地类归并，最后将研究区土地利用类型划分为6类（表1，图1）。

MODIS数据产品原始投影为正弦曲线投影，在ArcGIS软件中将正弦曲线投影转换为Albers投影，重采样方法选用最邻近法（Nearest），图像文件保存为Geotiff格式，格网分辨率设置为5km。

土地利用转移矩阵用于描述同一区域不同时间段内土地利用类型的相互转化情况，土地利用转移图则在空间上展示了前后两期土地利用状况发生变化的类别和空间位置。土地利用转移矩阵的原理，是在GIS环境中利用空间分析方法进行转移矩阵的计算并生成转移图，首先通过空间分析中的叠加分析识别出土地利用类型发生变化的区域，然后SQL查询语言识别各地类的来源和去向，依次进行，就可以得到土地利用类型转移矩阵和转移图。

3 土地利用/覆盖变化格局与过程分析

3.1 现状土地利用/土地覆盖格局

2009年研究区土地类型中面积最大的是草地，共有草地面积17000万km²，占研究区总面积的42.2%，主要分布于中国西北，蒙古，哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦等中亚国家，以及俄罗斯北部。其次是林地，共有林地面积10848万km²，占研究区总面积的27%，林地主要分布于中国东北、藏东南、东南亚诸国以及俄罗斯。共有耕地面积6996万km²，占研究区总面积的17.4%，耕地面积较大的是中国东北、华北、中部地区以及俄罗斯西南部、印度。共有未利用地4524万km²，占研究区总面积的11.3%，未利用地的主要构成是分布于中国西北、青藏高原以及印度、巴基斯坦和阿富汗的荒漠。土地类型中所占比例较小的是建设用地和水域，共有水域面积685万km²，占研究区总面积的1.7%；共有建设用地143万km²，占研究区总面积的0.4%（图1）。

3.2 土地利用/土地覆盖变化特征

总体而言，2001年-2009年期间，除了水域和林地面积减少以外，其它四种土地利用/土地覆盖类型面积都是增加的。面积减少的类型中，林地面积显著减少，面积减少了117万km²，占2001年林地面积的9.8%；面积增加的类型中，增加量最大的是未利用地，与2001年相比增加了13%，建设用地绝对增量虽然不大，但是其面积增加速率较快（图2）。

水域面积变化不大，2001-2009年水域面积减少0.92万km²，占2001年水域面积的1.4%。水域的主要转出类型为未利用地和草地，2001-2009年问，分别有0.4%的水域转为草地和未利用地。水域面积减少的国家主要有缅甸、印度、俄罗斯，分别减少了10%、7%、9%，从绝对减少量来看，水域面积减少最严重的国家是俄罗斯，主要分布在俄罗斯的西西伯利亚地区。在水域面积总体减少的同时，也存在局部水域面积增加的情况，越南、巴基斯坦、马来西亚存在局部水域面积增加的的情况，但是增量不大。

林地面积显著减少，2001-2009年林地面积减少117万km²，占2001年林地面积的9.8%。林地的主要转出去向是草地和耕地，2001-2009年约有13%的林地转为了草地，有3%的林地转为耕地。林地面积转出最大的国家是俄罗斯，其次为缅甸，主要发生在俄罗斯东北部和西北部纬度较高的地区；林地面积转出相对比例较大的国家是吉尔吉斯斯坦和巴基斯坦，但上述两国本身林地面积不大，故林地变化情况不明显。局部林地面积新增的情况主要出现在韩国，但由于韩国国土面积较小，其林地新增对于整个研究区林地减少的格局影响不大。

草地面积略微增加，2001-2009年草地面积增加38万km²，占2001年草地面积的2.3%。新增草地的主要来源是林地和耕地，其中林地所占比例为9.3%，耕地所占比例为3.3%。草地新增面积最大的国家是俄罗斯和巴基斯坦，巴基斯坦新增草地广泛分布在印度河河谷及俾路支省南部地势相对平坦地区。除了几个大国草地面积增加外，草地面积增加的情况在许多小国也是存在的，韩国、越南、菲律宾、马来西亚等国草地面积都有一定程度的增加，但是新增草地面积在整个研究区而言总量并不大。

耕地面积略微增加，2001-2009年耕地面积增加25万km²，占2001年耕地面积的3.8%。新增耕地的主要来源主要是林地和草地，2009年的耕地面积中约有5%来自林地，有10%来自草地。耕地新增面积最大的是哈萨克斯坦，2009年比2001年新增耕地10万km²，其次为巴基斯坦、蒙古、俄罗斯，哈萨克斯坦新增耕地主要出现在该国东部和东北部地区，巴基斯坦新增耕地主要分布在印度河中游和上游河谷地区。耕地减少的国家主要有中国、印度、韩国，中国耕地减少的情况分布在除西北和青藏高原以外的广大地区，印度则全国各地都有耕地减少的情况。

建设用地面积大幅增加，2001-2009年建设用地面积约增加8%。新增建设用地的来源主要是耕地、草地、林地，其中耕地所占比例最大，所占比例约为7%。新增建设用地较多的国家有中国、俄罗斯、印度、巴基斯坦，相对增量较大的国家是印度、俄罗斯、中国，2009年印度的建设用地比2001年增加了10%左右，俄罗斯和中国分别为8%和7%。新增建设用地的分布区域并不集中，主要是分布在人口密集的地区，以各大城市为中心向外围蔓延，如俄罗斯的西部、欧洲部分，中国的东部沿海地区。在中国及周边国家中，建设用地减少的情况较少。

未利用地增加较多，2001-2009年未利用地增加约13%。新增未利用地主要来源于草地，约占2009年未利用地面积的14%，其次为水域和林地。新增未利用地面积较大的国家有中国、哈萨克斯坦、巴基斯坦，中国新增未利用地面积23万km²，相对增量较大的国家是哈萨克斯坦，2009年未利用地面积比2001年增加了8%。新增未利用地主要分布于中国西北、青藏高原，哈萨克斯坦西部和北部。未利用地减少的情况主要出现在俄罗斯、塔吉克斯坦等国，俄罗斯高纬度地区部分未利用地转化成了草地或林地。

4 土地利用/覆盖变化驱动力

导致土地利用/覆盖变化的因素主要有自然和人文两大方面，自然因素引起的土地利用/覆盖变化在不同地区有一定的相似性，主要是全球环境变化等因素。本部分主要从社会、经济、政策等角度，以土地利用/覆盖变化较明显的一些国家为例，阐述引起中国及周边国家林地、草地、耕地、建设用地土地利用/覆盖类型变化的因素。

4.1 林地变化的主要原因

林地减少的主要驱动力是森林砍伐和开荒。以俄罗斯为例，20世纪90年代以前，俄罗斯林木蓄积量虽然很大，但是森林采伐量却相对较小。俄罗斯联邦政府近年加大了森林资源开发的力度，2005年俄林业产值与2002年相比增长了近2倍。联邦政府一方面不断完善法律法规，出台《2003年-2010年林业发展构想》等文件，另一方面从政策上引导投资方向，大力引进外资参与森林资源开发，国外许多大型森工企业通过各种形式不断向俄森工领域渗透，俄罗斯远东地区领导人对华合作积极性有所提高，越来越重视与中方的合作，近年中国在俄罗斯森林工业外资中所占的比重逐年提高。上述因素对俄森林资源的开发起到了很大的促进作用，加速了林地面积的减少。

缅甸政府虽然重视森林资源保护，并有一定的政策法规，如1992年颁布新的《森林法》、1995年颁布的《国家林业行动计划》，但是由于其森林资源丰富，森林采伐是一重要的产业，缅甸北部有亚洲最大的原始森林，近些年国际市场木材价格上涨，缅甸的原始森林遭遇了毁灭性的砍伐，导致其林地面积减少。毁林开荒是导致缅甸林地面积减少的另一重要因素，缅甸适宜多种热带作物生长，然而近年天然橡胶等热带农林产品价格快速上涨，天然橡胶价格10年间上涨了10倍，高额的利润促使橡胶林迅速扩张，毁林开荒种植橡胶导致了林地减少。火灾也是造成缅甸原始森林损失的重要因素，在缅甸，烧荒是当地农民常用的开垦耕地的方法然而，失控的林火每年都造成巨大的森林损失，如2009年缅甸森林大火过火面积300多公顷，甚至蔓延到我国境内云南省腾冲县。

4.2 草地变化的主要原因

森林砍伐后砍伐迹地变成草地，俄罗斯等国家林地面积减少相应地带来了草地面积增加。除了俄罗斯草地面积增加以外，巴基斯坦、尼泊尔也存在林地面积和草地面积增减对应的关系。草地面积增加的另一个重要原因是一些国家实施退耕还林还草等保护环境的政策，如中国从20世纪90年代开始就推出了退耕还林还草试点工程，并在之后出台了一系列的退耕还林还草政策，这对草地面积的增加起到了一定的推动作用。

4.3 耕地变化的主要原因

哈萨克斯坦地广人稀，耕地潜力巨大，目前耕作面积不足前苏联时期的2/3。随着世界粮食需求增加和粮食价格上涨，哈萨克斯坦更加重视粮食生产，进一步刺激了耕地面积增长。哈萨克斯坦出台了许多鼓励粮食生产的政策，如政府粮食采购与农业补贴等，此外1991年开始，1996年初步完成的农牧业私有化政策，刺激了农业生产的积极性，上述政策都在一定程度上加速了耕地面积的增长。

巴基斯坦是南亚农业国家，与哈萨克斯坦大量出口粮食不同，巴基斯坦巴粮食安全仍然面临巨大挑战，估计目前仍有一半的人口不同程度营养不良，多数是儿童、妇女和老人、因此促进农业增长已成为巴政府为克服经济、政治危机所采取的重要措施之一。巴基斯坦耕地开发潜力较大，如旁遮普农业可租用土地大约有7.7万公顷，信德省可租用土地为1.2万公顷。为了鼓励农业开发，巴基斯坦政府鼓励农业公司化经营，并有许多配套优惠政策，并由政府投资用于改善农业基础设施，如2007年拨款200.3亿卢比用于农业在建项目和新开发项目。在大力发展国内农业投资的同时，为了鼓励外资投资，巴基斯坦出台了一系列的优惠政策，如允许100%外资拥有、最低投资限额不限等。

4.4 建设用地变化的主要原因

人口增长及农村人口向城市迁移使城市不断扩张，是建设用地增加的一大原因。以印度为例，千万以上人口城市到本世纪初已增加到三个，无控制的人口增长已成为印度城市急剧扩张的重要因素。印度人口不断增长的同时，农村人口由于生存条件差或由于失去土地无法生存，大量涌入城市，在城市建成了连片的贫民窟。印度耕地普遍集中在少数人手里，许多农民涌入城市并不完全是因为城市能够为农民提供大量的就业机会，而是由于农村经济的萧条和破产把农民推向了城市。

经济高速发展，带来工业化和城市化的进程，使建设用地不断扩展。进入21世纪以来，以中国等亚洲发展中国家经济高速发展，由于产业发展的需要，许多各种开发区、工业区也不断涌现，城市向人们提供了许多工作机会和更好的生活条件，越来越多的人涌入城市。为了给不断扩张的城市提供空间，只有挤占城市周边更多的耕地。

俄罗斯与亚洲许多发展中国家有不同的国情，导致其建设用地增长的驱动力也有所不同。俄罗斯地广人稀，人口增速不快，且其工业化和城市发展已经有一定基础，工业区、开发区快速增长的现象也并不明显。俄罗斯建设用地的扩张主要原因是欧洲部分一些历史悠久的城市改造，为了拓展城市空间，另一方面原因是近年远东地区开发建设用地有一定扩张。

5 结论与讨论

5.1 结论

本研究基于2001年和2009年两期土地利用数据，分析了中国及周边国家土地利用/覆盖变化格局和过程，进而从土地利用/覆盖变化驱动力的角度揭示出中国周边国家国土开发的基本特征并提出未来开发合作方向。

受近年全球木材价格不断上涨的推动，俄罗斯与缅甸森林资源开发力度较大，并且上述国家都出台了相关的优惠政策，俄罗斯在其整个针叶林带都开始了大规模的森林资源开发，缅甸的森林资源开发主要集中在该国北部，近期内我国应该充分注意上述国家相应地区的森林工业开发合作。上述国家和重点地区森林砍伐后的迹地利用方向问题也是值得重视的开发合作领域，今后应该密切关注并寻求森林砍伐后的造林、耕地开发等领域的合作。

受全球粮食价格上涨和粮食需求增加等因素的影响，哈萨克斯坦、巴基斯坦等国扩大耕地面积以增加粮食产量。中国是农业大国，有许多先进的农业技术，丰富的农资、农产品以及广阔的市场，在广域国土开发合作中应该充分重视与上述国家在农技、农机、农资、农产品及耕地等领域的广泛合作。

受人口增长、城市化、工业化因素的影响，印度、俄罗斯、中国等国家建设用地的扩张较为明显，在广域国土开发合作中应关注上述国家边境城市的建设，尤其应关注俄罗斯远东地区边境城市的建设，大力发展双边贸易往来和边境节点城市合作，提升我国边境地区区域性中心城市建设的水平。

5.2 讨论

土地利用/覆盖变化表征了一定时间特定区域内人地关系在不同地域空间上的作用强度与作用模式，中国及周边国家土地利用/覆盖变化格局和过程能在一定程度上反映研究区各国国土开发过程和特征，开展中国及周边国家土地利用/覆被变化空间格局和过程的分析，能为我国制定面向周边的广域国土开发战略提供周边国家生态环境和国土开发变化过程等方面有效的信息支撑。

广域国土开发尚属于一个较新的概念，相关研究并不多，如何将广域国土开发与土地利用/覆盖变化研究紧密结合，为面向周边国家的国土开发战略服务，仍然是一个值得探讨的问题。本研究中限于遥感数据精度及分类方法不同等因素，各地类的统计数据与传统以国家为单位的统计年鉴或统计公报数据存在差距，一定程度上影响了本研究结果的准确性。此外，由于可获取的遥感数据时间序列较短，并不能反映中国及周边国家长期以来国土格局开发变化过程。