热带雨林区昆曼公路沿线土地利用变化研究

高中灵，王 林，刘 佳

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

热带雨林区昆曼公路沿线土地利用变化研究

高中灵，王 林，刘 佳

（中国交通通信信息中心，北京 100011）

本文利用2000年与2017年两个时期的卫星遥感影像，研究热带雨林区昆曼公路沿线土地利用变化特征。结果表明，研究路段10km缓冲区内建设用地与裸地总面积增加，植被与水体总面积减少，土地利用变化主要表现为建设用地与裸地以及植被覆盖的相互转化，但各类型土地利用变化幅度不大，研究区生态环境基本保持良好。利用综合土地利用动态度以及各类型土地利用动态度分析结果，发现研究路段对周边区域5km范围的土地利用变化有影响，距道路越远影响程度越小。

昆曼公路；土地利用；卫星遥感

1 引言

随着社会经济的不断增强和科技水平的持续进步，高速公路建设也进入了全新的时期，为社会经济发展提供了基础保障。据统计，到2014年，中国高速公路总里程达到11.19万千米，远远超过了大部分的西方国家[1]。然而，当高速公路为人类社会带来巨大效益的同时，对生态环境造成了不可忽视的影响[2]。公路在建设和运维中改变了原有的地貌和土地利用形式[3]，造成区域景观格局变化与生态系统恶化，对自然景观和生态系统的分割、干扰、破坏、退化、污染等各种负面影响在不断加大。研究表明，这种影响至少涉及到全球陆地的15%～20%[4]。土地利用变化是引起生态系统以及景观格局变化的主要因素，研究高速公路沿线周边地区土地利用变化，对于揭示研究区生态系统以及景观格局变化规律具有重要意义，为研究土地资源规划以及生态系统恢复提供依据。

昆曼公路是我国首条穿越热带雨林的高速公路，是全国高速公路建设的示范工程。热带雨林具有物种多样性和脆弱性的特点，人类开发是导致雨林被毁的直接原因，雨林植被一旦被毁，地表植物很难恢复，整个生态系统就会陷于崩溃。研究昆曼公路热带雨林段沿线周边土地利用变化，对于保持区域生态系统可持续发展具有重要意义。

2 研究区概况

昆曼公路是我国西南地区通往南亚国家的国际大通道，北起我国云南省昆明市，经老挝直抵泰国首都曼谷市，与马来西亚至新加坡高速公路相连接，公路全长1,880千米。2008年3月，昆明至曼谷公路大通道中国路段全线贯通，我国境内全长688千米，途径昆明、玉溪、普洱、西双版纳。昆曼公路是目前中国西南地区陆路连接老挝和泰国最便捷的通道，极大地推动了中国与东盟国家的友好合作与经济发展。

昆曼公路进入普洱与西双版纳境内后，要穿越热带森林区域，该区属于热带季风气候，太阳直射地区，入射角度高，太阳辐射强、终年温暖、阳光充足，湿润多雨，五千多种热带动植物分布于此，呈现罕见的植物垂直分布“倒置”现象，是当今中国保存最完整、最典型、面积最大的热带雨林。

3 数据来源与处理方法

本研究以Landsat卫星遥感数据为主，遥感数据全部来源于美国地质调查局（United States Geological Survey，USGS），所需卫星遥感影像见表1。道路矢量数据基于Landsat8影像获取，并对不同时期遥感影像进行辐射校正、几何纠正、影像拼接与裁剪等处理，通过阈值与目视解译等方法获得研究区不同时期土地利用图。热带雨林区域是以雨林植被为主的土地利用形式，因此，以自然属性的相似性原则确定了建设用地与裸地、植被、水体3类土地利用类型。

道路对沿线的影响范围确定与区域地形、道路等级以及社会经济等因素有关。本文采用缓冲带分析方法。首先，设定公路对沿线的最大影响范围为10km，分别建立10个缓冲带，每条缓冲带宽为1km。然后分别计算公路沿线的综合土地利用动态度和各地类土地利用动态度。

表1 本研究所用卫星遥感影像数据列表

4 研究结果分析

4.1 昆曼公路沿线土地利用分类结果

研究区土地利用类型比较单一，以林地植被覆盖为主，除水域外绝大多数为建设用地。因此，本文将研究区土地利用类型分为植被、建设用地与裸地、水域三类，主要基于阈值、目视解译等方法获得遥感影像分类结果，如下图所示。从分类结果也可以看出，两个不同时期土地利用均以植被为主。

图1 昆曼公路沿线土地利用分类结果

4.2 昆曼公路10km缓冲区内土地利用分析

热带雨林区昆曼公路沿线10千米缓冲区总面积为2925.35平方千米。在研究初期和末期，缓冲区内均以植被覆盖为主，水域面积最小。植被覆盖与水域呈现减少的趋势，植被覆盖总面积由2634.66平方千米变为2607.88平方千米，水域总面积由15.15平方千米变为10.93平方千米。建设用地与裸地呈现增加的趋势，2000年总面积为275.54平方千米，2017年则增长为306.55平方千米，增加了31.01平方千米。土地利用类型动态度则表现为植被最低，水域最高。

表2 10km缓冲区内2000年和2017年土地利用现状 单位（km2）

表3 缓冲区内2000年和2017年土地利用转移矩阵 单位（km2）

表3为缓冲区内2000年和2017年土地利用转移矩阵，从中可以看出植被、建设用地与裸地之间的相互转化是土地利用变化的主要形式。植被转化为建设用地与裸地189.76平方千米，占植被总面积的7.20%，建设用地与裸地转化为植被162.10平方千米，占建设用地与裸地面积的58.83%。水域转化为建设用地与裸地5.18平方千米，占水域总面积的34.23%，水域转化为植被3.67平方千米，占水域总面积的24.25%。

4.3 昆曼公路缓冲带土地利用变化分析

本文利用综合土地利用动态度和各地类土地利用动态度对昆曼公路缓冲带土地利用变化进行分析。综合土地利用动态度与土地利用动度的计算公式分别如公式（1）与（2）所示。

式中，LUi为监测起始时刻第i类土地利用类型的面积；LUi-j为监测时段第i类土地利用类型转换为第j类土地利用类型的面积；T为检测时段长度。

式中，Ua和Ub分别为研究期初和期末某种土地利用类型的面积；T为研究时段长度，当T设为年时，K为某种土地利用类型面积的年变化率。

图2 1～10km缓冲带综合土地利用动态度

图3 1～10km缓冲带内各类型土地利用动态度

图2为昆曼公路热带雨林段1～10km缓冲带内综合土地利用动态度变化趋势，从图中可以看出该路段对周边的影响范围为1～5km，与前人研究结论一致[5]。随着距昆曼公路距离的增加，1～5km缓冲带内综合土地利用动态度逐渐减小，其中，1～3km缓冲带内综合土地利用动态度变化较大；5～10km缓冲带内综合土地利用动态度变化不大。图3表示1～10km缓冲带内各类型土地利用动态度变化趋势，从中可以看出1～5km缓冲带内各类土地利用动态度总体上呈现降低的趋势。

5 分析与结论

本文利用2000年与2017年两个时期的Landsat卫星遥感影像，通过影像数据预处理、道路信息提取以及土地利用分类等处理，对昆曼公路热带雨林段周边土地利用变化进行分析研究，得出以下结论：

（1）昆曼公路热带雨林段周边区域雨林植被覆盖与水域面积减少，建设用地与裸地面积增加，但总体上各土地利用类型变化幅度不大，表明该路段的建设与运行对周边区域影响不严重，自然生态环境保持良好；

（2）研究路段周边区域土地利用变化主要表现为建设用地与裸地以及植被覆盖之间的相互转化，该路段对土地利用的影响在5km范围内，其中3km范围内影响程度相对严重，距离道路越远影响程度越小。

本文只选取landsat卫星遥感数据对昆曼公路热带雨林段周边土地利用变化进行研究，因热带雨林区气候特征，数据获取方面存在一定困难，本研究只对研究区进行了初步分类。未来将综合利用微波遥感数据分析整个昆曼公路沿线区域景观格局变化产生的影响，有助于更全面地了解公路生态环境响应机制，为公路规划提供决策依据。

[1] 张映雪，莫文波，王勇等．北京市高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响[J]．地球信息科学，2017, 19(1):28-38

[2] Forman R T T. Road Ecology, Science and Solutions[M]. Washington:Island Press D C, 2002.

[3] Forman R T T. Estimate of the area affected ecologically by the road system in the United States Conservation Biology, 2000, 14: 31～35.

[4] 唐秀美，刘玉，任艳敏等．高度公路沿线土地利用及生态系统服务价值变化研究[J]．中国农业大学学报，2016, 21(2): 132-139

[5] 朱建军，崔保山，姚华荣等．纵向岭谷区公路沿线土地利用变化与扩展效应[J]．自然资源学报，2006, 21(4): 508-515

Study on Land Use Change of Tropical Forests along Kunming Bangkok Highway

Gao ZhongLing, Wang Lin, Liu Jia
(China Transport Telecommunications & Information Center, Beijing, 100011)

This paper aims to study the characteristics of land use change of tropical rain forest along the Kunming-Bangkok highway using remotely sensed imagery acquired on 2000 and 2017. The results indicated that the total area of built-up land and bare land increase within 10 km buffer zone around the highway, while the total area of vegetation and water body decreases. The mutual conversion of land use between built-up and bare land and vegetation were the main land transformation types. However, the variability of land change is relatively small,indicating that the ecological environment remains generally good in the study area. Analysis on the dynamic of land use demonstrates that the influences of Kunming-Bangkok highway on land use change is much greater within the 5 km buffer zone around the highway. In general, the further from the highway, the smaller the influence.

Kunming Bangkok highway; land use; remote sensing

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2017.11.003

TP7，TB871

1672-7274（2017）11-0011-03