基于GIS 和RS 大庆市辖区土地利用动态变化研究

吴 昊 黄凤荣

（辽宁师范大学 辽宁省自然地理与空间信息科学重点实验室，辽宁 大连116029）

土地利用变化研究已成为当今土地利用研究的重大课题。由于地域不同，经济发展水平也不同，做好土地利用演变规律研究，掌握土地开发利用的意义非常重大，除了能够提升市场经济发展速度之外，还能有效缓解人地矛盾。现如今土地动态变化方面有：时间变化、空间变化及质量变化[1]。如王光谦等借RS、GIS、数字模型等先进工具，对20 世纪80-90 年代留存下来的黄河流域相关资料进行了研究分析，指出人类活动是导致该地区生态变化的主要因素[2]。如刘纪远，根据大规模的相关研究数据，制定动态性研究计划，分析土地使用时间变化的特征，并针对不同类型的土地使用，深入研究各种内部驱动力[3]。本文基于大庆市辖区的土地利用数据，对其土地利用的动态性、土地利用程度等方面进行了研究分析。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

图1-3 2000、2009、2018 年大庆市辖区土地利用分类图

大庆市位于黑龙江省西南，地处松嫩平原上，市辖区有萨尔图区、让胡路区、红岗区、龙凤区、大同区。该地区属于北温带，大陆性气候明显，嫩江、松花江流经此处，湿地面积大，油田众多，素有“天然百湖之城，绿色油化之都”的美誉。大庆是一座典型的石油化工城市，自20 世纪80 年代起，该地区农业、工业、建设城镇的迅速发展，导致该地区的土地利用类型和土地利用程度的显著变化，从而研究该地区土地利用动态变化具有重大现实意义。

1.2 数据来源

本文使用了2000 年、2009 和2018 年Landsat TM遥感影像数据。利用ENVI 软件，进行几何校正等处理，通过目视解译对遥感影像进行监督分类，得到研究区内各土地利用类型（图1-3）[4]。根据2017《土地利用现状分类》的土地分类管理标准，对土地利用类型又进一步划分为：耕地、林地、草地、水体、建设用地和未利用地。再利用ArcGIS 软件可以进行各种土地利用类型的分析统计。

2 研究方法

2.1 土地利用面积的不断改变，诠释了土地利用类型的变化趋势，并比较有效地解释了土地利用结构演变的规律[5]。表示的方法如下：

式中：ΔU 代表一种土地利用类型面积变化量；Ub、Ua代表研究末期与初期土地利用类型的面积

2.2 利用土地利用动态模型，计算出各种不同类型的土地利用变化速度[6]。其表示如下：

式中：K 代表某段土地实际使用面积类型的研究动态；Ub、Ua代表研究末期与初期的土地使用面积；T 代表研究时段长度。

2.3 土地利用变化在地域上存在很大差异，为了做好土地利用分类研究工作，需要对相对变化率进行分析，并且做好数量解读[7]。

其公式为

式中：代表类型的相对变化率；代表范围内特殊土地利用类型的研究时间以及最终的面积；Ga、Gb代表不同区域某种土地利用类型的最终面积。这当中，如果R=1，那么代表着区域内土地利用类型发生的变化，假如R<1，就代表着区域内某种土地小于目标区域的变化情况，相反就会大于被分析区域的土地变化数据。

3 研究结果

3.1 土地利用面积统计

根据ArcGIS 软件统计得到的研究区内各个年份土地利用的面积（图4）。可知不同土地利用类型变化的趋势差异明显，其中以草地和建设用地为主导，除草地、水体和未利用地面积减少外，其余土地利用类型面积呈增长趋势。

面积变化的绝对值由大到小依次为：建设用地、草地、未利用地、耕地、水体、林地。其中建设用地面积变化量的绝对值最大，在18 年间共增加了496km2；草地和未利用地面积次之，分别减少了475km2和338km2；耕地和林地逐年增加，但增幅不大，水体在逐年减少，其中面积变化量绝对值最小的为林地，仅增加35km2。

图4 2000-2018 年各土地类型面积统计图

3.2 土地利用动态度

计算研究区内各土地利用类型的变化速度分析（图5），可知2000-2018 年间，该研究区的土地利用变化主要是以建设用地为主，改变的速度是2.56%，即在此期间，说明该研究区的建设用地使用变化很大。

其次土地利用类型的动态绝对值高的为草地1.86%，未利用地1.64%和耕地1.15%，其他的土地利用类型的发展速度均小于1%，没有特别明显的变化，尤其是林地利用变化速度最慢为0.41%。

总体而言，建设用地的动态变化最快，草地和未利用地面积总体呈下降趋势，而整个时间段内草地减少速度最快。

图5 2000-2018 年各土地利用动态度图

根据研究成果可以发现，在研究时间段内城镇建设用地发生显著扩展；未利用地、草地和水体减少被耕地、林地和建设用地占用，表明城镇扩建的同时对未利用地和草地的利用不断加深，使生态发生了改变，各土地类型发生了显著的变化，从而对建设用地的使用率增加。

3.3 土地利用空间变化区域差异分析

根据土地利用变化区域内存在的巨大差异，计算得出相对变化率并进行分析（图6）。

可知，耕地主要分布在大同区和红岗区，其中大庆市耕地变化率大于1 的区域主要分布在大庆市的东北、北以及西北方向，总体呈现出北高南低的格局，具体涉及的区域有让胡路区和萨尔图区最高，分别为1.63 和1.49，表明这两个区的耕地变化率大于整体变化程度；建设用地主要集中在大庆市北部的主城区，从2000 年至2018 年间，建设用地的面积变化呈持续上升的幅度，但其变化分布不均衡, 相对变化率以让胡路区为最大为2.19, 其中建设用地各区域变化幅度均大于总体变化幅度；在未利用地方面，主要分布于大同区和红岗区，其中未利用地相对变化率大于1 的区域主要分布在大庆市的西北部和南部，具体涉及的区有让胡路区、大同区，分别为1.16 和1.09。

图6 2000-2018 年各区土地利用变化区域差异图

表明，该地各区整体的土地利用程度提高，土地开发力度增强，主要原因是由于建设用地、耕地和未利用地的相对变化率大于1，而水体、林地和草地相对变化率较低。而在此（转下页）期间内，研究区的建设用地的迅速增长和未利用地的减少，使土地利用程度持续上升，从土地利用角度来看，各区土地得到了有效的开发和利用。

4 结论

本文对大庆5 个市辖区为研究对象，以RS、GIS 为技术支撑，选取了三个不同时期的遥感数据，从时空两个角度对其进行了研究，从土地利用变化趋势、变化速度和空间地域差异等方面进行了分析，得出结论：近20 年来大庆市辖区土地利用格局有较大变化，其中建设用地面积增长最大增速也最快，共增长496km2，而草地和未利用地面积则减少475km2和338km2；从空间变化角度来看，大庆市建设用地、耕地和未利用地变化主要分布在西北、北、东北方向，萨尔图区和让胡路区等区变化较快，而大同区、红岗区等地变化缓慢。

因此，该地区近20 年间土地利用程度得到迅速提高，但同时天然湿地面积减少，自然生态景观遭到了破坏。所以，在加速土地利用开发的过程中，应对草地、水体和未利用的土地类型进行选择性的开发和生态环境的保护。