基于GIS的重慶市縣域土地利用變化研究

1、基于GIS的重慶市縣域土地利用變化研究萬(wàn)州區(qū)位于長(zhǎng)江中上游三峽庫(kù)區(qū)腹心，承載著三峽庫(kù)區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和移民安穩(wěn)致富的雙重使命。本文根據(jù)萬(wàn)州區(qū)土地變更調(diào)查資料，在GIS技術(shù)的支持下，結(jié)合萬(wàn)州區(qū)自身的區(qū)位和地貌特征，對(duì)萬(wàn)州區(qū)2021-2021年間土地利用變化特征進(jìn)展追蹤與研究。結(jié)果說(shuō)明：研究區(qū)土地利用構(gòu)造相對(duì)穩(wěn)定，土地利用綜合程度處于中等程度，耕地、林地為區(qū)域主要的土地利用類(lèi)型；單一土地利用動(dòng)態(tài)度變化各有不同，其中建立用地面積增長(zhǎng)較為明顯，林地和耕地的面積有所減少。本文旨為萬(wàn)州區(qū)土地資源的合理開(kāi)發(fā)利用提供理論根據(jù)和數(shù)據(jù)支持。一、引言土地利用反映了人與自然界互相影響與互相作用最直接和最親密的關(guān)系，土地

2、利用的方式及其變化是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，每一次轉(zhuǎn)變都將產(chǎn)生一系列資源、環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展、科學(xué)技術(shù)程度的進(jìn)步以及人口的增加，土地利用變化的速度與強(qiáng)度顯著增長(zhǎng)，人地關(guān)系日益為人們所重視，土地利用問(wèn)題也成了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的重要課題。萬(wàn)州區(qū)位于三峽庫(kù)區(qū)核心區(qū)，是重慶市人口最多、城市體量最大、管理單元最多的區(qū)縣，也是西南諸省市中極為重要的一部分。本文根據(jù)萬(wàn)州區(qū)2021年、2021年兩期土地變更調(diào)查成果數(shù)據(jù)，在GIS技術(shù)支持下，分析萬(wàn)州區(qū)土地利用及其變化特征，以期為保障萬(wàn)州區(qū)土地資源及其平安利用，制定地方經(jīng)濟(jì)開(kāi)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)政策提供科學(xué)根據(jù)與參考。二、研究區(qū)概況

3、萬(wàn)州區(qū)地處重慶市東北部，三峽庫(kù)區(qū)腹地，全區(qū)幅員面積3457Km2，轄52個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)街道，總?cè)丝?021年常住戶(hù)籍175.35萬(wàn)人，城市建成區(qū)面積57.60Km2，城鎮(zhèn)化率59.50%。該區(qū)日照充足，雨量充分，四季清楚，屬亞熱帶東南季風(fēng)氣候區(qū)；境內(nèi)多年平均年日照時(shí)數(shù)1484.4h，多年平均降水1243mm，多年平均氣溫17.7；地形以丘陵、低山為主，地勢(shì)南北高、中間低；境內(nèi)河流縱橫，上下懸殊，落差大，且呈枝狀分布，均屬長(zhǎng)江水系。三、數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法一數(shù)據(jù)源本研究數(shù)據(jù)采用2021年、2021年兩期土地利用變更數(shù)據(jù)；自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及其它統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自?重慶市萬(wàn)州區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒?以及重慶市萬(wàn)州區(qū)土地利用

4、總體規(guī)劃。已搜集的兩期土地變更數(shù)據(jù)，系同一坐標(biāo)系統(tǒng)的矢量圖，精準(zhǔn)度高，通過(guò)ArcGIS10.1軟件的轉(zhuǎn)換工具，轉(zhuǎn)換得到六個(gè)土地類(lèi)型的兩期土地利用柵格圖，柵格單元大小為10m。二研究方法基于GIS空間分析技術(shù)，本文選取了單一土地利用動(dòng)態(tài)度、單一土地利用開(kāi)發(fā)度、單一土地利用耗損度、土地利用綜合動(dòng)態(tài)度以及土地利用程度綜合指數(shù)5個(gè)指數(shù)，來(lái)對(duì)研究區(qū)土地利用變化情況進(jìn)展分析。單一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度是反響區(qū)域土地利用變化的一個(gè)重要指標(biāo)，可以對(duì)研究區(qū)某種土地類(lèi)型，在一定時(shí)間范圍內(nèi)發(fā)生的變化進(jìn)展定量描繪。計(jì)算公式為：式1中，R為研究區(qū)某一土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度；分別為研究初期和研究末期某土地利用類(lèi)型的面積；T為研究

5、區(qū)時(shí)長(zhǎng)，當(dāng)T為年時(shí)R那么為該研究區(qū)某種土地利用類(lèi)型的年變化率。單一土地利用開(kāi)發(fā)度，反響了單位時(shí)間內(nèi)某一土地類(lèi)型面積實(shí)際增加的速度。以單位時(shí)間內(nèi)新開(kāi)發(fā)面積占初期該類(lèi)型面積比例來(lái)表示。計(jì)算公式為：式2中，RD為某一土地利用開(kāi)發(fā)度；為該土地利用類(lèi)型從a時(shí)刻到b時(shí)刻，由其他土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)樵擃?lèi)型面積的總和；為a時(shí)刻該土地利用類(lèi)型的總面積；T為a時(shí)刻到b時(shí)刻時(shí)間長(zhǎng)度，以年為單位。單一土地利用耗損度，反響了單位時(shí)間內(nèi)某一土地類(lèi)型面積實(shí)際減少的速度。以單位時(shí)間內(nèi)新?lián)p耗面積占初期該類(lèi)型面積比例來(lái)表示。計(jì)算公式為：式3中，RU為某一土地利用耗損度；為該土地利用類(lèi)型從a時(shí)刻到b時(shí)刻，轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋乩妙?lèi)型面積的

6、總和；為a時(shí)刻該土地利用類(lèi)型的總面積；T為a時(shí)刻到b時(shí)刻時(shí)間長(zhǎng)度，以年為單位。土地利用綜合動(dòng)態(tài)度綜合考慮了研究期內(nèi)土地利用類(lèi)型間的轉(zhuǎn)變，假設(shè)研究期以年為單位，綜合動(dòng)態(tài)度就反映了研究區(qū)土地利用年變化情況，即區(qū)域在不同年份土地利用變化總的態(tài)勢(shì)和土地利用構(gòu)造的變化程度。其計(jì)算公式為：式中，C為研究區(qū)土地利用綜合動(dòng)態(tài)度；為研究起始時(shí)刻第i類(lèi)土地利用類(lèi)型的面積；為研究期間第i類(lèi)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌?lèi)型面積的絕對(duì)值；T為研究期間時(shí)長(zhǎng)。土地利用程度綜合指數(shù)，反響了研究區(qū)土地利用的深度和廣度，主要表達(dá)人為因素在土地系統(tǒng)中的影響程度。式5中，D為土地利用程度綜合指數(shù)；為第i級(jí)土地利用程度分級(jí)指數(shù)；為第i級(jí)土地

7、類(lèi)型面積；S為研究區(qū)總面積。 四、結(jié)果與分析在土地利用現(xiàn)狀柵格數(shù)據(jù)的根底上，利用GIS技術(shù)，對(duì)研究區(qū)土地利用情況進(jìn)展監(jiān)測(cè)，分別得到萬(wàn)州區(qū)2021-2021年土地利用構(gòu)造統(tǒng)計(jì)表表1、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣表2；根據(jù)表1和表2的數(shù)據(jù)通過(guò)公式1-4，計(jì)算得到萬(wàn)州區(qū)2021-2021年土地利用動(dòng)態(tài)度表3、土地利用程度綜合指數(shù)統(tǒng)計(jì)表表4。一土地利用構(gòu)造特征分析對(duì)萬(wàn)州區(qū)兩期土地利用構(gòu)造統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)展比照分析可知，林地和耕地所占比重最多，兩者面積之和約占研究區(qū)總面積80%，4年中林地面積減少7.71Km2，到2021年林地面積占研究區(qū)總面積43.06%，耕地面積減少了24.14Km2，到2021年耕地面積占研究區(qū)總

8、面積35.46%；建立用地面積增加了33.62Km2，占研究區(qū)總面積的比值由2021年的7.62%增加到8.59%；草地、未利用地和濕地三類(lèi)土地面積在4年間總量根本保持持平。總體上萬(wàn)州區(qū)的土地利用構(gòu)造在2021年到2021間保持相對(duì)穩(wěn)定。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是土地利用類(lèi)型由一種類(lèi)型轉(zhuǎn)移為另一種類(lèi)型的定量描繪。通過(guò)對(duì)萬(wàn)州區(qū)2021-2021年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表2進(jìn)展比照分析可知：從轉(zhuǎn)出總量來(lái)看，2021年到2021年間萬(wàn)州區(qū)土地面積轉(zhuǎn)出最多的土地類(lèi)型是耕地68.08Km2，占2021年耕地總面積的5.45%；其次是林地50.47Km2和建立用地18.16Km2，占其2021年該地類(lèi)總面積比

9、例分別為3.37%和6.89%。從轉(zhuǎn)入總量來(lái)看，2021年到2021年間萬(wàn)州區(qū)土地面積轉(zhuǎn)入最多的土地類(lèi)型是建立用地51.77Km2，占2021年總建立用地面積的19.65%；其次是耕地43.94Km2和林地42.76Km2，占其2021年該地類(lèi)總面積比例分別為3.52%和2.86%。土地利用程度方面，綜合指數(shù)由2021年216.76增加到2021年的220.72，增長(zhǎng)了約4個(gè)點(diǎn)。說(shuō)明在這4年間，研究區(qū)對(duì)土地利用的廣度和深度有所進(jìn)步。由于土地利用程度綜合指數(shù)的理論值介于100到400之間，可知萬(wàn)州區(qū)土地利用綜合程度還處于中等程度。二土地利用動(dòng)態(tài)度分析由表3可知，2021-2021年萬(wàn)州區(qū)土地利用

10、變化幅度最大的是建立用地，其次為未利用地，草地、耕地、林地和濕地的變化幅度較小。4年中，建立用地、未利用地和濕地面積增加，草地、耕地和林地面積減少。1、建立用地的開(kāi)發(fā)度大于耗損度，單一動(dòng)態(tài)度為各地類(lèi)中最大值3.19%，這與研究區(qū)近幾年來(lái)逐漸擴(kuò)張的城鎮(zhèn)用地的實(shí)際情況是相符的。由表2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣知，增加的建立用地主要由耕地和林地轉(zhuǎn)變而來(lái)，分別有30.16Km2耕地和18.23Km2林地轉(zhuǎn)變?yōu)榻⒂玫兀粶p少的建立用地主要轉(zhuǎn)變?yōu)楦睾土值?，轉(zhuǎn)變面積分別為12.35Km2和4.97Km2。2、草地的單一動(dòng)態(tài)度、開(kāi)發(fā)度和耗損度分別為-0.35%、0.68%和1.03%。由表2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣知，增加的

11、草地主要由林地和耕地轉(zhuǎn)變而來(lái)，分別有4.52Km2林地和2.68Km2耕地轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸?；減少的草地主要轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾透?，分別為5.39Km2林地和4.78Km2耕地?？傮w來(lái)說(shuō)，草地的轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出都較為溫和，且都源自于林地和耕地的轉(zhuǎn)換，3、耕地的單一動(dòng)態(tài)度、開(kāi)發(fā)度和耗損度分別為-0.48%、0.88%和1.36%，損耗度僅次于建立用地。由表2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣知，增加的耕地主要由林地和建立用地轉(zhuǎn)變而來(lái)，分別有25.8Km2林地和12.35Km2建立用地轉(zhuǎn)變?yōu)楦?；減少的耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾徒⒂玫兀娣e分別為31.15Km2和30.16Km2?？梢?jiàn)，耕地的損耗主要為轉(zhuǎn)變?yōu)榻⒂玫亍?、林地的開(kāi)發(fā)度和耗

12、損度根本持平，增加的林地主要由耕地轉(zhuǎn)變而來(lái)，轉(zhuǎn)變的面積為31.15Km2，另有少量的草地和建立用地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?；減少的林地主要轉(zhuǎn)變?yōu)楦睾徒⒂玫?，轉(zhuǎn)變面積分別為25.08Km2和18.23Km2。5、未利用地的單一動(dòng)態(tài)度、開(kāi)發(fā)度和耗損度分別為2.11%、3.15%和1.04%。由表2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣知，未利用地的轉(zhuǎn)入總面積為0.95Km2，轉(zhuǎn)出總面積0.32Km2，減少的未利用地其轉(zhuǎn)變?yōu)楦髌渌恋仡?lèi)型的面積和比例都不明顯，且未利用地的總面積僅7.57Km2，所以該地類(lèi)利用變化并無(wú)明顯特征。6、濕地的單一動(dòng)態(tài)度、開(kāi)發(fā)度和耗損度分別為0.26%、1.06%和0.80%。由表2土地利用轉(zhuǎn)移矩陣知，增

13、加的濕地主要由耕地和林地轉(zhuǎn)變而來(lái)，分別有3.76Km2耕地和2.13Km2林地轉(zhuǎn)變?yōu)闈竦兀粶p少的濕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)榻⒂玫?，面積為1.96Km2；其次是耕地1.64Km2和林地1.14Km2。萬(wàn)州區(qū)2021-2021年土地利用綜合動(dòng)態(tài)度為0.56%，在不影響研究區(qū)整體土地利用構(gòu)造的前提下，綜合動(dòng)態(tài)度可以作為調(diào)控土地利用類(lèi)型內(nèi)部改變的一項(xiàng)指標(biāo)。一般情況下，綜合動(dòng)態(tài)度在0.3%到0.6%之間能在一定程度下說(shuō)明該區(qū)域土地利用類(lèi)型的變化不會(huì)對(duì)土地質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生大的影響。0.56%說(shuō)明在2021-2021年間，萬(wàn)州區(qū)參與土地利用變化的面積比較適中。五、結(jié)論利用GIS技術(shù)對(duì)萬(wàn)州區(qū)土地利用變化進(jìn)展監(jiān)測(cè)與分析，可以及時(shí)反映土地的屬性變化。本研究對(duì)2021年和2021年重慶市萬(wàn)州區(qū)的土地利用變化情況進(jìn)展分析，結(jié)果說(shuō)明：在土地利用方面，萬(wàn)州區(qū)建立用地4年間面積增加了33.62Km2，增加幅度12.76%，主要沿著河流水體開(kāi)展。林地、耕地變化幅度不大，而未利用地、濕地根本保持不變。在土地利用空間轉(zhuǎn)變方面，萬(wàn)州區(qū)的主要轉(zhuǎn)化方向是由耕地、林地向建立用地的轉(zhuǎn)化，還有部分林地、耕地和草地的互相轉(zhuǎn)化。在研究過(guò)程中，也存在