石羊河流域土地利用类型转化过程分析*

陈江明

（兰州博文科技学院，甘肃 兰州 730101）

随着人口数量的增长和土地利用变化的加剧，由此而产生的水问题越来越显得更加突出。国内外众多组织和学者对土地利用变化对流域水文水资源的影响进行了研究。其研究内容涉及土地变化过程、成因、驱动机制以及资源、生态和环境效应等许多方面［1］，研究方法涉及到RS和GIS技术方法［2，3］、统计学方法［4］、模型模拟法［5，6］等方法。黄会平和张岑基于 GIS 软件平台，分析了甘州区土地利用/覆被对水资源的影响及其时空变化［7］。

1 数据来源与研究方法

1.1 数据来源及处理

选取 1980 年、1995 年、2000 年、2006 年和 2012 年石羊河流域夏秋季空间分辨率为30 m 的LandsatTM、ETM遥感影像。选择夏秋季是原因在这个时间段内植物的长势最茂盛，植被覆盖度最高，亦最易与荒漠区分，因此有利于目视解译。土地利用信息提取时，首先对TM/ETM+影像的4（R）、3（G）、2（B）波段进行组合，生成标准假彩色图像，并统一转换为Albers 投影，将2000年ETM+数据以数字化的矢量数据为地理参考，结合实地GPS 测点数据信息进行几何纠正，并以此为标准，对其余的四期TM影像进行几何纠正。其次是建立遥感解译标识。再次是提取土地利用信息，采用人机交互目视解译法，以相关图件为参考，应用相关分析并综合影像特征判定各类地物的边界，利用ArcGIS插件，生成现状土地利用专题图；以此为基础，使用ArcGIS空间叠置分析功能，生成5个时间段的土地利用变化专题图。

1.2 研究方法

土地利用动态度

（1）单一土地利用动态度：其表达式为［8-10］：

k--研究时段内某一类型土地利用动态度；

Ua、Ub--分别为研究期初和研究期末某一种土地利用类型的数量；

T --研究时段长。

（2）土地利用综合动态度：其数学模型为［8-10］：

Si--监测开始时间第i类土地利用类型总面积；

T --土地利用变化时间段。

2 石羊河流域土地利用类型转化过程

2.1 1980年～1995年石羊河流域土地利用类型转化过程

由表1、表2可以看出：

表1 1980年～1995年石羊河流域土地利用类型转移矩阵 单位：km2

表2 1980年～1995年石羊河流域土地利用类型转移矩阵比例 单位：%

（1）耕地面积总体呈现减少趋势。1980年耕地面积6 663.63 km2，1995年6 439.61 km2，减少224.02 km2。转出面积达到778.04 km2，占土地总面积的1.92%，主要转化为草地（423.54 km2）和未利用地（约为270.42 km2）；其主要的转入类型为未利用地和草地，转入量为554.02 km2。

（2）林地面积总体呈现为增加，但增加量并不明显。1980 年林地面积 2 628.06 km2，1995 年 2 653.87 km2，增加25.81 km2。主要的转出类型为未利用地、草地和耕地，转出面积达87.60 km2，占土地总面积的0.22%；主要的转入类型有未利用地、草地和耕地，面积为113.05 km2。

（3）草地面积明显增加。1980年草地面积11121.16km2，1995年11 547.00 km2，增加425.84 km2。有348.60 km2转出，主要转化为耕地和未利用地，其中1.78%转化为耕地，1.09%转化为未利用地；主要的转入类型有未利用地和耕地。

（4）水域面积呈现增加趋势。1980 年水域面积149.69km2，1995 年 278.36km2，增加 128.67km2，水域主要转换为耕地，占转出面积的82.01%；水域转入量达到138.50 km2，主要为未利用地，该面积为123.51 km2。

（5）城乡工矿居民地用地呈现为减少趋势，但减少相对较小。1980 年城乡工矿居民地用地总面积为349.24 km2，1995 年为 337.22 km2，减少 12.02 km2。有43.21 km2转出，主要转化为耕地、草地和未利用地，其中有8.35%转换为耕地，2.65%转换为草地。

（6）未利用土地呈现减少趋势。1980 年为19 667.06 km2，1995年为19 322.78 km2，减少344.28 km2，转出量2 765.12 km2，占总面积的1.89%。转出类型主要有草地和耕地；主要的转入类型有草地、耕地、林地，面积约为420.84 km2。

2.2 1995年～2000年石羊河流域土地利用类型转化过程

由表3、表4可以看出：

表3 1995年～2000年石羊河流域土地利用类型转移矩阵 单位：km2

表4 1995年～2000年石羊河流域土地利用类型转移矩阵比例 单位：%

（1）耕地面积总体呈现增加趋势。1995 年面积为6 639.61 km2，2000 年为 6 796.80 km2，耕地面积增加157.19 km2。转出量为446.22 km2，主要转化为未利用地和草地，占土地总面积的1.10%；其主要的转入类型有未利用地和草地，面积为803.40 km2。

（2）林地面积总体呈现减少趋势，但并不明显。1995年为 2 653.87 km2，2000 年为 2 630.56 km2，该面积减少23.31 km2。主要的转出类型有未利用地、耕地；主要的转入类型有未利用地、草地和耕地，面积为90.80 km2。

（3）草地面积明显减少。1995 年草地面积11 547.00 km2，2000年11 183.04 km2，减少363.95 km2。有777.95 km2转出，主要转为耕地和未利用地，其中3.75%转为耕地，2.56%转为未利用地；转入面积为414.00 km2，其转入类型主要有未利用地、耕地。

（4）水域面积呈现减少趋势。1995 年水域面积278.36 km2，2000 年 149.83 km2，减少 128.53 km2。水域大部分转换为未利用地，未利用地占转出面积的96.06%；水域转入量为11.40 km2，其主要转换为耕地，耕地转入面积为9.63 km2，占转入量的84.47%。

（5）城乡工矿居民地用地呈现增加趋势。1995 年城乡工矿居民地用地总面积337.22 km2，2000 年386.84 km2，增加 49.62 km2。有 30.92 km2转出，主要转为耕地、草地和未利用地，其中有6.97%转为耕地，1.08%转为草地。

（6）未利用土地呈现出增加的趋势。1995 年面积为 19 322.78 km2，2000 年的面积为 19 431.75 km2，增加了 108.98 km2，转出 量 为490.87 km2，占总面积 的1.21%。转出类型主要为草地、耕地；主要的转入类型主要有耕地、草地和水域，面积为599.85 km2。

2.3 2000年～2006年石羊河流域土地利用类型转化过程

由表5、表6可以看出：

表5 2000年～2006年石羊河流域土地利用类型转移矩阵 单位：km2

表6 2000年～2006年石羊河流域土地利用类型转移矩阵比例 单位：%

（1）耕地面积总体看来，呈现出增加趋势。2000年为6 796.80 km2，2006 年 为 7 044.22 km2，该 面 积 增 加247.42 km2。转出量为575.52 km2，占土地总面积的1.42%，主要转为未利用地、草地和城乡工矿居民用地，其转换为未利用地面积为185.14 km2、转换为草地面积为300.72 km2、转换为城乡工矿居民用地60.91 km2；其主要的转入类型有未利用地和草地，面积约为822.94 km2。

（2）林地面积总体呈现减少趋势，但不明显。2000年为 2 30.56 km2，2006 年为 2 547.17 km2，该面积减少85.38 km2。主要的转出类型有未利用地、草地和耕地，转出面积约为281.24 km2，1.87%转换为耕地；主要的转入类型有未利用地、草地和耕地，面积约为195.85 km2。

（3）草地面积明显减少。2000 年草地面积11 183.04 km2，2006 年 10 525.89 km2，减少 657.16 km2。有1 814.99 km2转出，主要转为未利用地和耕地，其中12.80%转为未利用地，2.63%转为耕地；转入总面积1 157.84 km2，其转入类型主要为未利用地和耕地。

（4）水域面积呈现增加趋势。2000 年面积为149.83 km2，2006 年 为 192.45 km2，该 水 域 面 积 增 加42.6 2km2。转出量为9.94 km2，其主要转为未利用地、耕地和草地；水域转入量52.56 km2，转入类型主要为未利用和草地，面积46.91 km2。

（5）城乡工矿居民地用地呈现了增加的趋势。2000 年城乡工矿居民地用地总面积为386.84 km2，2006年该地为447.82 km2，增加60.98 km2。有27.18 km2转出，主要转为耕地，有6.08%转为耕地。

（6）未利用土地呈现出了增加趋势。2000 年为19 431.75 km2，2006 年为 19 823.28 km2，该面积增加391.53 km2；转出量约为12 86.43 km2，占土地总面积的3.18%，主要转出类型为林地、草地、耕地；主要的转入类型主要有林地、草地和耕地，面积约为1 677.93 km2。

2.4 2006年～2012年石羊河流域土地利用类型转化过程

由表7、表8可以看出：

表7 2006年～2012年石羊河流域土地利用类型转移矩阵 单位：km2

表8 2006年～2012年石羊河流域土地利用类型转移矩阵比例 单位：%

（1）耕地面积呈现减少趋势。2006 年耕地面积为 7 044.22 km2，2012 年该面积为 6 945.20 km2，减少99.02 km2。转出量718.08 km2，占土地总面积的1.77%，主要转为未利用地、草地和城乡工矿居民用地，其转换为未利用地面积为244.99 km2、转换为草地面积为253.24 km2、转换为城乡工矿居民用地面积为137.51 km2；其主要的转入类型有未利用地和草地，面积约为619.06 km2。

（2）林地面积总体呈现增加趋势。2006 年林地面积 2 547.17 km2，2012 年 2 756.06 km2，增加 210.89 km2。转出面积506.95 km2，占土地总面积的1.25%，主要转为未利用地、草地和耕地，其中有13.12%的转为草地，4.51%的转为未利用地，1.75%的转为耕地；主要的转入类型有未利用地、草地和耕地，面积约为717.84 km2。

（3）草地面积明显增加。2006 年草地面积10 525.89 km2，2012 年 10 908.95 km2，增加 383.06 km2。有1 856.83 km2转出，主要转为未利用地、耕地、林地，其中有12.16%转化为未利用地，2.62%转为林地，2.57%转为耕地；转入量为2 239.90 km2，主要转入类型为未利用地、耕地和林地。

（4）水域面积略微呈现减少趋势。2006 年为192.45km2，2012年为190.26 km2，该水域面积减少2.19 km2。转出总面积53.35 km2，主要转为未利用地、耕地、草地和林地；水域转入量51.17 km2，转入类型主要为未利用地、草地和林地，其三者面积为46.19 km2。

（5）城乡工矿居民地用地呈现了增加的趋势。2006 年城乡工矿居民地用地总面积为447.82 km2，2012 年该面积增加到了 526.43 km2，增加 78.62 km2。有119.00 km2主要转为耕地和未利用地，有18.86%转为耕地，4.25%转为未利用地。

（6）未利用土地呈现出了减少趋势。2006 年未利用土地面积为19 823.29 km2，2012 年该面积为19 251.92 km2，减少571.37 km2，转出量为2257.05 km2，占总面积的5.56%，主要转出类型有耕地、草地和林地；主要转入类型有林地、草地和耕地，面积约为1 685.68 km2。

3 结论

通过分析，石羊河流域土地利用该时间段发生了不同程度的变化，总体上水域、耕地、城乡工矿居民用地和林地呈现增加趋势，未利用地、草地呈现减少趋势。耕地面积由1980年的6 663.63 km2增加到2012年的6 945.21 km2，增加281.58 km2，年均增加8.80 km2，动态度为0.13%；林地由1980 年的2 628 km2增加到2012年的 2 756.07 km2，增加128.07 km2，年均增加4.00 km2，动态度为0.15%；城乡工矿居民用地由1980 年的349.24 km2增 加 到 2012 年 的 526.47 km2，增 加 了177.23 km2，年均增加5.54 km2，动态度为1.59%；水域由1980年的149.69 km2增加到2012年的190.26 km2，增加40.57 km2，年均增加1.27 km2，动态度为0.85%；草地由1980年的11 121.16 km2减少到2012年的10 908.95 km2，减少212.21 km2，年均减少6.63 km2，动态度为-0.06%；未利用地由1980 年的19 667.04 km2减少到2012 年的19 251.91 km2，减少 415.13 km2，年均减少12.97 km2，动态度为-0.07%。