基于RS与GIS技术分析巴音郭楞蒙古自治州土地利用时空变化

麦地娜·买买提

（新疆维吾尔自治区环境监测总站，乌鲁木齐 830011）

土地是人们赖以生存的基础，人们进行的所有生产活动均依赖于土地资源来完成，可以说人类的发展离不开土地资源的支持。土地利用是人类将自然资源转化为所需资源的主要载体，也是人类活动的主要表现形式，而任何人类的活动都会引起土地面积的变化，土地利用的动态变化主要体现在土地面积、利用程度以及空间结构等方面[1]。遥感与GIS 技术相结合，可以全面、客观地反映土地利用动态变化，对优化区域调控和环境整治具有重要意义。我国人口众多，土地资源分布不均，因此合理利用土地显得尤为重要，进行土地现状调查是进行区域整体土地利用规划的基础，这对社会发展来说非常重要。

1 研究区概况

巴音郭楞蒙古自治州（以下简称巴州）位于新疆维吾尔自治区东南部，东邻甘肃和青海，南接昆仑山与西藏，与西部的和田地区和阿克苏地区相连，东西和南北的最大长度超过800 km。它位于东经82°38′～93°45′，北纬35°38′～43°36′。全州行政区面积为471 500 km2，占新疆总面积的四分之一，是中国最大的地级行政区。巴州地跨天山、塔里木盆地东部、昆仑山和阿尔金山，该地区有山脉、盆地、河流、湖泊、戈壁、沙漠和平原绿洲，属于中温带和暖温带大陆性气候，辖1 个县级市，7 个县，1 个自治县。资料显示，截至2018年年底，巴州总人口为1 280 600 人。该区域的自然资源多样，动植物资源丰富，野生动物包括野骆驼、大天鹅、马鹿和罗布泊羊等，经济价值较高的野生植物包括罗布麻、紫草和麻黄等，全国三大气田之一的塔里木气田就位于此处。

2 数据来源及研究方法

2.1 数据源及数据处理

本文以2007年、2012年和2017年三个阶段的卫星图像数据为基本数据。第一步是获得本研究的范围，图像数据将被拼接，并且对数据进行剪切，将其作为管理边界。第二步是根据遥感数据源的形状和纹理建立解释标记。第三步是监督分类，并使用最大似然估计方法和现场测量数据来监督分类遥感图像[2]。第四步是处理分类结果，并使用分类和后处理操作，如聚合和过滤，使分类结果更准确。最后，修改错误分类的结果并划分土地利用类型。其间结合实地调查，辅以相关参考资料，根据研究区域的特点和土地利用动态监测，将研究区土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地六大类。

2.2 研究方法

本文主要研究的是巴州2007-2017年土地利用的时空变化，其中，土地利用时空变化主要包括土地利用类型的面积以及空间分布变化情况。本研究主要使用土地综合利用率来反映巴州的土地利用现状，以土地利用动态变化过程的时间维度和土地转移矩阵的定量数据来表示不同时期的土地类型转移数量。本文利用2007年、2012年和2017年巴州土地利用现状数据，通过叠加分析、统计分析和定量分析，在ARCGIS 软件平台上使用不同的指标和模型，探索该地区土地利用的面积、类型以及空间变化情况[3-4]。

2.2.1 土地利用程度

自然以及人为因素是影响土地利用度的主要原因，土地利用度一般用来反映研究区域内人类活动对土地的利用状况。例如，土地利用率、土地垦殖率、复种指数、林地指数、水面利用率、耕地复种指数、林地指数和水面利用率均是反映地区人类活动土地利用状况变化的综合指标。不同元素的空间分异决定了土地利用的空间分异。

2.2.2 土地利用动态变化

土地利用动态变化主要包含两个指标，即土地利用变化动态度和土地利用开发度，两者均能够根据研究区域的土地面积变化速度和发展速度得出。其中，土地利用变化动态度所反映的主要是研究区域的土地净变化速度。由于新的土地利用类型与消耗减少区域之间的抵消，土地利用变化的实际情况在一定程度上得到了覆盖，使用土地开发程度作为补充，反映了各类土地实际新开发的速度。

一是土地利用动态变化，该指标主要反映的是研究区域内各类型土地的面积变化趋势，人们通过该指标可以看出研究区域内各土地类型的利用关系与差异情况，即一定时期内研究区某些土地利用类型的数量变化。二是土地利用开发程度，该指标主要描述的是单位时间内研究区域中某种类型土地的实际发展程度，在实际研究中，该指标不适用于未使用地。

2.2.3 土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵主要用来描述研究区域内不同土地利用类型之间的过渡，可以清楚地反映以下变化：两个时期内各种土地类型面积的变化；土地利用类型从前期转移到后期的转化比率；后期土地利用类型与前期土地利用类型的比率。

3 结果分析

本研究采用目视解译方法对3 期影像进行解译，结合野外实地考察、研究区历史统计资料及土地调查数据，解译结果与之进行比较，基本符合实际，结果如图1所示。

图1 巴州土地利用变化

3.1 土地利用程度分析

本文选择2007年、2012年和2017年三期数据，分析巴州近10年的土地利用程度，如表1所示。从表1可知，巴州土地利用率较高，土地垦殖率和林地指数占主导地位。其中，2017年土地利用率为98.96%，土地垦殖率保持不变，且超过30%，有利于经济的可持续发展，草地指数和水指数没有显著变化。因此，研究区的施工控制相对较好。

表1 巴州土地利用程度指标值

3.2 土地利用面积变化

3.2.1 土地利用面积变化率

从表2可以看出，巴州的耕地、林地和未利用地减少，未利用地减少最多。耕地减少8.63%，林地减少6.18%，未利用地减少16.75%。2007-2012年对林地的占用情况较好。2007-2017年，耕地占用率高达5.97%，耕地占用率为7.06%，未利用地面积为10.11%。虽然巴州的发展占用耕地和林地，但也合理开发了未利用地，实现补偿平衡，符合城市建设和发展的需要。草原和水域基本持平。2007-2012年和2012-2017年的增减幅度较小，波动较小。巴州在大力发展和建设的同时，最大限度地减少了人类活动对生态环境的干扰。

表2 巴州土地利用类型变化量及变化率

3.2.2 土地利用变化速度

从表3可以看出，巴州建设用地继续增长最快，年增长率为4.058%，建设用地增长速度较高，表明巴州城市化建设脚步较快。反观之下，耕地、林地和未利用地继续减少，未使用的土地每年变化速度最快，下降3.31%。耕地减少1.725%，林地减少了1.237%。

由上述分析可得，巴州对于未使用土地的开发力度较大，而城镇化建设脚步的加快使得该地区内耕地与林地面积进一步下降，草地与水域情况基本保持不变，说明巴州在加快城镇化建设的同时注意对草地和水域的保护。

3.2.3 土地利用开发度

从表3可以看出，2007-2012年和2012-2017年，巴州的耕地和林地的发展程度相反。2007-2012年耕地开发程度低于2012-2017年，2007-2012年林地开发程度大于2012-2017年。草原和水域开发程度不明显，建设用地和未利用地的发展程度明显。从总体上看，未利用地的开发程度最大，其次是建设用地、耕地、林地、草地和水域。

表3 巴州土地利用类型变化

3.3 土地利用的空间结构变化

表4 巴州2007-2012年土地利用转移矩阵

表5 巴州2012-2017年土地利用转移矩阵

表6 巴州2007-2017年土地利用转移矩阵

从表4、表5和表6土地利用变化类型的转移矩阵可以看出，巴州建设用地空间转换最为显著，主要来自耕地、林地、草地等土地类型向建设的转化。建设用地的快速增长主要是由于当地石油工业的大发展，此外，根据2018年巴州公布的投资情况，房地产开发投资达到17.56 亿元，商品房销售面积为83.55 万m2，大力实施资源战略，使该地区的地方石油企业蓬勃发展，经济迅速发展[5]。

4 结语

六大土地类型的明显变化由大致小依次是：耕地、林地、建设用地和未利用地。其中，水域基本保持不变，可见巴州在进行城市发展的同时对于水资源的保护比较到位。土地类型变化的目的是合理利用每一寸土地，以便在合理标准下最大限度地利用土地。

2007-2017年，建设用地逐步增加，耕地、林地、草地、水域和未利用地发生转移。耕地分别转移到林地、草地、建设用地，未利用的土地转移到耕地和林地。巴州的水域基本没有重大变化，虽然草原出现转移，但数量没有大的变化。在过去10年中，巴州各类土地之间的转换类型复杂。其中，建设用地、林地变化最为明显。在下一步土地开发利用中，巴州应严格控制耕地面积，合理调整各类土地资源，保证土地综合整治和土地利用结构变化的科学化，提升土地保护效果，实现土地的集约化利用。