基于GIS的历山国家级自然保护区土地利用变化分析

宋慧

(山西沃成生态环境研究所,山西 太原 030006)

1 研究区概况

山西历山国家级自然保护区于1983年经山西省人民政府批准成立，1988年5月经国务院批准为国家级森林和野生动物保护区。保护区位于山西省南部中条山脉的东段，地处运城、晋城、临汾三市的垣曲、阳城、沁水、翼城四县毗邻地界[1]。地理坐标为111°51′10″—112°5′35″ E，35°16′30″—35°27′20″ N。主要保护对象为暖温带森林植被和珍稀动物，属森林生态系统类型自然保护区。

2 研究方法

2.1 转移矩阵

如果研究时间段内开始时间点和结束时间点的土地利用类型相同，则土地利用转移矩阵是一个n×n(n代表土地利用类型)的二维表格，表格行方向信息表示了起始时间点土地利用类型信息，列方向信息表示了终止时间点土地利用类型信息，行列相交单元格表示了研究时间段内地类之间的相互转换情况[2,3]。通过转移矩阵可以得到研究时间段内各地类的时空变化情况。

2.2 GIS空间相交

基于土地利用图斑的空间信息和属性信息，通过对比相同位置图斑在不同时间点的土地利用类型，对图斑重新进行空间分割，得出研究区域在研究时间段内土地利用类型的时空变化信息。

基于山西历山国家级自然保护区2014年、2017年两期林业小班数据，依据《土地利用现状分类 GB/T 21010-2017》对小班地类进行合并，将17个土地利用类型合并为耕地、林地、住宅用地、水域及水利设施用地、其他用地5个一级土地利用类型。通过GIS空间相交工具，进行地类时空变化分析。

3 结果与分析

3.1 地类结构变化

由表1可得，历山国家级自然保护区地类时空变化较小，地类结构稳定，以林地为主，2014年和2017年林地面积占保护区面积比例分别为97.63%和97.67%；其次是耕地，2014年和2017年耕地占保护区面积比例分别为1.83%和1.64%；耕地面积减少46 hm2，林地面积增加11 hm2，其他用地面积减少3 hm2，水域及水利设施用地面积增加33 hm2，住宅用地面积增加6 hm2。

表1 研究区地类面积分布 hm2

3.2 地类时空变化分析

由表2可得，2014年和2017年与人类活动相关的土地利用类型(耕地、住宅用地、水域及水利设施用地、其他用地)分别占保护区总面积的2.37%和2.33%；2014年到2017年有23 629 hm2的区域未发生地类变化，占研究区域总面积的98.88%；发生变化区域面积为269 hm2，占研究区域总面积的1.12%；减少的耕地中86.8%转换为林地，增加的林地中92.6%来自于对耕地的占用；其他用地面积较小，空间变化较大，在研究时间段内其他用地全部发生变化；住宅用地少量增加，增加的住宅用地来自于对耕地和林地的占用。

表2 研究区2014—2017年土地利用转移矩阵

由图2可得，历山国家级自然保护区与人类活动相关的土地利用类型主要分布于实验区；41 hm2的林地转换为水域及水利设施用地，由变化图斑形状及分布情况来看，该面积的变化可能由于不同时相图斑精度的影响；实验区有较大面积耕地转换为林地。

图1 研究区域2014-2017年土地利用变化图谱

4 结论

综上可得，历山国家级自然保护区地类结构稳定，以林地为主，2014年和2017年林地面积占保护区面积比例分别为97.63%和97.67%；保护区与人类活动相关的土地利用类型面积较小，主要分布于实验区，2014年和2017年其面积分别占保护区面积的2.37%和2.33%；林地面积有所增加，增加的林地主要来自于对耕地的占用。