车尔臣河流域绿洲盆地土地利用/土地覆被动态变化研究与分析

范英霞 王宏

摘要：本文选择生态环境较为脆弱的车尔臣河流域绿洲盆地为研究对象，以2000年ETM+和2016年OLI影像为数据源，对研究区进行土地利用/覆盖类型分类，统计与分析绿洲盆地16年土地利用/土地覆被时空动态变化。研究结果表明：近16年来耕地、草地、居民点及工矿用地面积都有不同程度的增加;林地、沼泽湿地、盐碱化土地、沙化土地、裸地面积有所减少，水域面积未发生明显的变化。自然因素和人为因素对研究区土地利用结构变化影响甚为显著，人口迅速增加对农产品的大量需求促使耕地面积大幅增长。因此合理的控制人口数量，正确的政府政策导向和合理经济发展需求是干旱区绿洲土地可持续发展的关键。

关键词：车尔臣河;土地利用;土地覆被;动态变化

1、研究区概况

车尔臣河中下游流域绿洲经济带位于巴音郭勒蒙古自治州，塔里木盆地东南缘、昆仑山北麓，东部在若羌县境内与塔里木河流域相连，西临且末县的喀拉米然河流域，南屏阿尔金山和昆仑山山脉，北部伸入塔克拉玛干沙漠。研究区冬长严寒，夏短酷热，春秋气候多变，升、降温迅速。多年平均温度10.1-11℃，极端最高温度43.6℃，极端最低温度-27.5℃，多年平均降雨量18.6-25.5mm，多年平均蒸发量2506.9-2994.0mm，常年主风向为北东，每年3-7月为风季。八级以上的大风平均每年有15.8天，最多达37天，沙暴天气达20.5天，浮尘天气193.7天。车尔臣河冲积平原地带孕育了的绿洲农业区，整个绿洲沿车尔臣河呈狭长型条带状展布，包括1个镇，8个农业乡，1个国营牧场和1个国营农场。研究区地理位置示意图（图1）。

2、数据源及方法

2.1数据来源

根据研究需要，选取了遥感数据及相关地面资料。基本数据包括：（1）研究区2000年5月-10月的ETM+15米分辨率影像、2016年5月-10月OLI 15米分辨率影像;（2）1∶10万地形图及其矢量化数据;（3）土地利用图;（4）研究区历年的气象、水文地质、土壤、人口、社会经济等统计资料;（5）野外考察资料和与GPS点相对应的实地景观照片数据库等。

2.2数据处理^[1]

首先对图像做几何精校正，在1∶10万地形图上选取控制点进行几何精校正。为使图像与地理底图精确叠合，控制点对应分布尽量均匀，中误差在1个像元内。接着利用RPC文件对高分1号多光谱影像进行正射校正之后，再与较低分辨率的多光谱图像进行配准，实现图像的纠正配准。利用图像处理软件的连接和分层交互显示功能，目视检查图像配准精度，主要特征位移小于1个像素即为合格。然后对不同空间分辨率的遥感图像进行数据融合，使处理后的遥感图像既具有较好的空间分辨率，又具有多光谱特征，从而达到图像增强的目的。最后进行数据镶嵌和数据拉伸。

2.3研究方法

土地利用类型动态度是指某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，其表达式为^[2]：

（1）

式中，  —分别表示a时刻和b时刻土地利用的面积（km?）;T—a时刻到b时刻的研。

2.4转移矩阵

转移矩阵可以全面而又具体的表现各种土地利用/覆盖类型变化的结构特征与各种地类型变化的方向，该方法源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述，为国际、国内所常用。转移矩阵的数学形式为：

（2）

式中：S代表面积;n代表土地利用/覆盖类型;i，j分别代表研究期中不同時期土地利用/覆盖类型^[3-4。在具体应用中，通常将该矩阵用表格形式来表示。

3、结果与分析

3.1遥感影像信息提取

本次土地资源调查分类采用第二次全国土地调查分类系统的一级系统分类，并结合本次调查实际情况及土地的自然生态和利用属性将研究区土地类型划分为8个类别（见表1），对不同地物按照精度要求和遥感图像解译标志进行人机交互判读或监督分类，得到研究区2000年及2016年土地利用/土地覆被遥感解译图。

通过表2可知，研究区土地利用的分布特征为沙漠-绿洲-沙漠。耕地主要分布在研究区中西部-中东部区域，革命大渠渠首至塔特让大桥沿河道两侧。2000年分布面积为297.46km?，2016年分布面积为518.27km?，2016年比2000年耕地面积增加了220.81km?，年增加率为4.64%。林地分布面积较小，主要分布在耕地周边。2000年分布面积为63.65km?，2016年分布面积为58.92km?，分布面积减少了4.73km?，年减少率为0.24%。草地分布面积较广，主要分布在沼泽湿地与沙漠过渡地带，且末机场以北，新垦农场以西、科克吐孜鲁克村以东至托喀依以西及车尔臣河流域周边。2000年分布面积为340.11km?，2016年分布面积为396.93km?，2016年比2000年草地面积增加了56.82km?，年增加率为1.04%。研究区内河流主要为车尔臣河，2000年水域的面积为142.68km?，2016年面积为142.14km?，近16年来水域面积基本未发生明显变化。居民点及工矿用地是土地利用类型变化幅度最大的地类，从2000年的1.95km?面积增加到2016年7.73km?，面积增加了5.78km?，年增加率为18.27%。增加的面积主要是且末县飞机场的建设及且末县县城面积扩大造成的。

3.2.2土地利用/土地覆盖类型动态变化分析

从图2土地利用/覆盖类型动态度图可以看出2000-2016年除了耕地、草地、居民点和工矿用地的年变化率为正值，其余地类变化率均为负值。其中变化幅度最大的是居民点及工矿用地，其动态度为18.27%。其次增加较快的是耕地，其动态度是4.64%，接下来是草地，增加的幅度是1.04%。其中下降速度最快的是沼泽湿地，其动态变化率为-2.15%，其次下降较快的是裸地和沙化土地，其动态度分别为-0.54%和-0.41%，下降速度较为缓慢的是林地和盐碱化土地，其动态度为-0.24%和-0.22%，而变化幅度最小的是水域，其下降速率为-0.02%。

3.3土地利用/土地覆盖类型转移矩阵分析

通过表3可以清晰看出近20年来研究区绿洲面积是如何扩张的。2000-2016年分别有46.72 km?和100.45 km?的草地和沙漠化土地转化为耕地，而居民地及工矿用地的快速增加主要是由耕地转化而成的，耕地转化为居民点的面积占2016年耕地总面积的50.97%。分别有16.42 km?和81.42 km?的沼泽湿地转化为耕地和草地，其转移面积占沼泽湿地总面积的3.17%和20.51%，致使沼泽湿地在这16年间面积下降速度最快。其他地类在研究的16年间均有不同程度的转移，但转移面积及幅度不是很大。

4、结论

（1）研究区近16年来耕地、草地、居民点及工矿用地面积都有不同程度的增加;林地、沼泽湿地、盐碱化土地、沙化土地、裸地面积有所减少，水域面积未发生明显的变化。耕地面积从2000-2016年增加了220.81km?，沙化土地面积近16年来减少了131.73 km?，沼泽湿地面积近16年来减少了104.51 km?，二者存在着此消彼涨的态势。居民点及工矿用地面积年增加率为18.27%，是土地利用类型动态变化最大的地类。

（2）自然因素和人为因素对研究区土地利用结构变化影响甚为显著，人口迅速增加对农产品的大量需求促使耕地变化最为剧烈，面积大幅增长。同时自20世纪90年代大规模开垦后，大片胡杨林地和草甸草场逐渐变为耕地，由于经济利益的驱动，采挖天然资源植物与破坏天然植被现象的发生，给生态环境的稳定性造成了严重威胁。因此合理的控制人口數量，正确的政府政策导向和合理经济发展需求是干旱区绿洲土地可持续发展的关键。

参考文献

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[3]张佩芳，王茂新.云南西双版纳基诺巴卡土地利用/土地覆盖时空动态研究[J].农业工程学报，2006，22（3）：57～62.

[4]黄钱，赵智杰，姜末文.塔里木河下游垦区土地利用/覆盖动态变化过程分析[J].干旱区地理，2006，29（6）：894～901.

作者简介：范英霞（1979-），女（汉族），新疆省乌鲁木齐市人，本科，工程师，主要从事遥感应用研究。

基金项目：新疆车尔臣河中下游（且末县）1∶10万水文地质环境地质调查（S16-2-LQ02）

（作者单位：新疆维吾尔自治区地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队）