陕北黄土高原生态脆弱地区土地利用变化的时空分析:以志丹县为例

赵益祯 曹建农 张晓栋 何高波

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陕北黄土高原生态脆弱地区土地利用变化的时空分析:以志丹县为例

    作者简介: 赵益祯(1995−),女,陕西人,博士生,主要从事土地资源管理方面的研究. E-mail:aitken_z@163.com;
    通讯作者: 曹建农, caojiannong@126.com
  • 中图分类号: F301.24

Spatial-temporal analysis of land use change in ecologically vulnerable regions of the Loess Plateau in northern Shaanxi Province: A case study of Zhidan County

    Corresponding author: CAO Jian-nong, caojiannong@126.com ;
  • CLC number: F301.24

  • 摘要: 由于黄土高原区域存在土地利用变化剧烈、人地关系结构不合理的问题,以陕西省志丹县为讨论范围,GIS技术为支持,对2008、2012年和2016年的3期遥感Landset影像进行目视解译,将土地转移矩阵、变动图谱和信息熵结合起来,对研究区域进行土地利用时空变化特征研究. 结果显示:2008—2016年间,研究区域林地面积变化幅度最大,稳定型变动方式中林地所占面积最大,住宅和交通用地面积扩张显著;林地、园地、草地和水域呈现出缩减趋向,志丹县土地利用仍旧以耕地和林地为主要类型,并且耕地与林地相互间的转化十分显著. 总之,志丹县土地利用结构向稳定方向发展,其结论以期能够对陕西北部黄土高原城市土地合理利用和高效管理提供根据.
  • 图 1  2008—2016志丹县3个时期土地变动合成图谱

    Figure 1.  Change synthesis map of three periods in Zhidan County in 2012—2016

    表 1  土地利用转移矩阵

    Table 1.  Transfer matrix of land use change

    土地类
    型转化
    土地利
    用类型
    T2Si+
    A1A2An
    T1A1S11S12S1nS1+
    A2S21S22S2nS2+
    $\vdots $$\vdots $$\vdots $$\vdots $$\vdots $$\vdots $
    AnSn1Sn2SnnSn+
    S+jS+1S+2S+nS
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    表 2  2008—2012年志丹县土地利用变化

    Table 2.  Transfer matrix of land use change in Zhidan County in 2008—2012 km2

    土地利用类型2012年总计
    耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其他用地
    2008年耕地508.5600 0.04 1.7000.07 510.37
    林地 0.792 114.890 0.42 0.59 0.070.042 116.78
    园地 0.12022.340 0.0200 22.48
    草地 0.46001 084.62 0.63 0.080.031 085.82
    住宅和交通用地000040.4800 40.48
    水域0000 0.3717.840 18.21
    其它用地0000000.21 0.21
    总计509.932 114.8922.341 085.0843.7917.990.353 794.37
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    表 3  2012—2016志丹县土地利用变化

    Table 3.  Transfer matrix of land use change in Zhidan County in 2012—2016 km2

    土地利用类型2016年总计
    耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其他用地
    2012年耕地508.0400 0.21 1.6100.07 509.93
    林地 1.702 112.530 0.06 0.54 0.010.052 114.89
    园地 0.33021.990 0.0100.01 22.34
    草地 3.26001 081.550.2000.061 085.07
    住宅和交通用地000 0.0243.7800 43.80
    水域0000 0.2217.740 17.96
    其它用地0000 0.0300.32 0.35
    总计513.332 112.5321.991 081.8446.3917.750.513 794.34
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    表 4  2008—2016年志丹县土地利用变化

    Table 4.  Transfer matrix of land use change in Zhidan County in 2012—2016 km2

    土地利用类型2016年总计
    耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其他用地
    2008年耕地506.7600 0.16 3.3100.13 510.36
    林地 2.802 112.530 0.16 1.13 0.070.082 116.77
    园地 0.45021.990 0.0300.01 22.48
    草地 3.33001 081.50 0.83 0.080.091 085.82
    住宅和交通用地000040.4800 40.48
    水域0000 0.6017.590 18.21
    其它用地0000 0.0200.19 0.22
    总计513.342 112.5321.991 081.8246.4017.750.513 794.34
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    表 5  2008—2016年志丹县各土地利用类型面积及变化

    Table 5.  Area and change of land use types in Zhidan County in 2008—2016

    年份耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其它用地
    面积/
    km2
    比例/
    %
    面积/
    km2
    比例/
    %
    面积/
    km2
    比例/
    %
    面积/
    km2
    比例/
    %
    面积/
    km2
    比例/
    %
    面积/
    km2
    比例/
    %
    面积/
    km2
    比例/
    %
    2008510.3713.452 116.7855.7922.480.591 085.8228.6240.481.0718.210.480.220.01
    2012509.9313.442 114.8955.7422.340.591 085.0728.6043.791.1517.960.470.350.01
    2016513.3413.532 112.5355.6821.990.581 081.8428.5146.401.2217.750.470.510.01
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-07-23
  • 录用日期:  2019-11-11
  • 网络出版日期:  2019-12-26
  • 刊出日期:  2020-03-01

陕北黄土高原生态脆弱地区土地利用变化的时空分析:以志丹县为例

    作者简介:赵益祯(1995−),女,陕西人,博士生,主要从事土地资源管理方面的研究. E-mail:aitken_z@163.com
    通讯作者: 曹建农, caojiannong@126.com
  • 1. 长安大学 地质工程与测绘学院,陕西 西安 710064
  • 2. 中煤航测遥感集团有限公司,陕西 西安 710199

摘要: 由于黄土高原区域存在土地利用变化剧烈、人地关系结构不合理的问题,以陕西省志丹县为讨论范围,GIS技术为支持,对2008、2012年和2016年的3期遥感Landset影像进行目视解译,将土地转移矩阵、变动图谱和信息熵结合起来,对研究区域进行土地利用时空变化特征研究. 结果显示:2008—2016年间,研究区域林地面积变化幅度最大,稳定型变动方式中林地所占面积最大,住宅和交通用地面积扩张显著;林地、园地、草地和水域呈现出缩减趋向,志丹县土地利用仍旧以耕地和林地为主要类型,并且耕地与林地相互间的转化十分显著. 总之,志丹县土地利用结构向稳定方向发展,其结论以期能够对陕西北部黄土高原城市土地合理利用和高效管理提供根据.

English Abstract

  • 土地利用/覆盖变化是人类在生产活动中使自然环境发生改变而导致的最直观结果[1-2]. 不同的土地利用状态因为时间变化互相转变,最后形成各地类间的转化[3]. 土地利用变化时空特征的主要指标反映在变化速度、转移方向和变化程度等方面,进一步反映土地利用受人类生产的影响程度[4]. 分析土地利用变化不仅仅是探讨人类活动与自然环境关系的高效方法[5],也是判断土地是否被合理利用的重要根据[6]. 在社会经济飞速发展的当下,区域土地利用时空格局是否也随着经济发展而发生变化. 如若发生改变?何时何地发生变化,把握区域土地利用的时空变化,是完成土地可持续且良好利用的高效措施.

    在关于土地利用时空变化的研究过程中,各国学者均从不同的切入点进行了系统的分析. Rozanov等[7]全面地陈述了近三个世纪以来3次产业不断发展和全球人口的增加对生态环境造成的影响,有利于制定更合理有效的政策措施;田鹏等[8]将土地利用变化和生态风险评价结合起来,对不同时期浙江省的土地利用时空变化及其造成的生态风险演化进行分析;雷成军等[9]将GIS和RS技术结合起来,利用修正的当量因子,进行精细化的土地利用变化研究并对生态系统进行评价,以期为其它流域生态补偿标准制定提供基础数据;常小燕等[10]将煤矿集中、地面塌陷严重的地区作为研究区域,结合空间统计学理论,研究了适宜尺度下土地利用生态风险的时空变化,为后续的生态恢复和重建提供理论依据.

    志丹县土地广袤,素有“山保安、米粮川、牛羊满山”之称. 农产品种类丰富,其中以谷、豆、薯为主的小杂粮产业是全县的主导产业. 由于城市化过程不断加快,土地利用开发强度持续增加,水土流失、区域沙化、土壤化学污染等负面效应突出. 除此之外,研究区土地利用程度正处于深化时期,区域生态环境及经济社会可持续发展受到威胁. 随着延安市退耕还林还草政策的推行和经济水平的疾速发展,志丹县土地利用表现出新的发展趋势和空间格局. 土地利用变化对黄土丘陵沟壑区等生态脆弱区有较大影响,区域内耕种频繁,生态系统稳定性和恢复能力较低. 基于上述分析内容,本文将志丹县作为研究对象,采用2008—2016年志丹县多期土地利用数据,将ArcGIS的空间分析功能与数学模型相结合,详细分析和研究了区域土地动态变化特点,其结论以期为黄土高原生态脆弱地区土地有序发展提供参考,也对优化土地利用结构和可持续地利用自然资源具有指导意义.

    • 志丹县行政辖区属于陕西省延安市,地理位置处于延安市西北部,介于36°21′23″~37°11′47″N,108°11′56″~109°03′48″E范围内,行政区域总面积3 781 km2,常住人口14.94万. 志丹县坐落于安寨县的西部,西北与吴旗县、靖边县交界,东南方向和甘泉、富县毗连,西南与合水县及华池县相接. 志丹县属温带大陆性季风气候(中温带半干旱气候区),四季变化明显,但分配不均,冬季长达189 d,夏季只有9 d. 年平均日照时间为2 332 h,年平均气温8.1 ℃,年均降水量474.2 mm,年均无霜期142 d. 区域内气候干燥,全年降水量低且集中于夏秋季节(7—9月);志丹县地形由西北向东南倾斜,境内沟壑纵横,梁峁密布,山高坡陡,森林覆盖率相对较低(1999年森林覆盖率为21.5%),地表破碎化程度严重,区域内泥石流、滑坡、黄土湿陷、土壤盐渍化、不稳定斜坡等自然灾害发生频率较高. 伴随着区域内高密度农耕行为及社会经济高速发展带来的住宅和交通用地面积扩大,志丹县土地利用程度呈长时间增强态势,土地利用生态安全性日益引起高度重视.

    • 本文土地利用数据以覆盖研究区域的2008、2012年和2016年的3期Landset影像为基础,根据《土地利用现状分类》(GB/T21010—2017)[11]考虑志丹县土地利用的需求,首先对遥感数据进行监督分类,将研究区域土地分为耕地、林地、园地、草地、住宅和交通用地、水域和其它用地7类. 再对分类数据采用目视解译的分析方法完成判读,使用ArcGIS对前述分类后的结果建立拓扑关系,生成研究区域不同年份的土地利用变化数据和相对应的属性数据. 使用马尔可夫土地利用变化转移矩阵,计算总的土地利用数量变化关系,再利用变动图谱和信息熵求出土地利用空间动态变化特点.

    • 马尔科夫模型(Markov)不仅能够清楚地展示不同土地利用类型间的转移面积,还可以反映出不同土地类型间的相互转变速率[12]. 本文采用前者对志丹县土地利用转移类型进行探讨. 土地利用转移矩阵中(表1),行表明T1时点,即分析初始时间土地利用类型,列表示T2时点,也就是分析终期土地利用类型. A1A2,…,An表示土地利用类型的类别. Sij表示T1T2时间内土地类型i转换为土地类型j的面积;Sii表示研究期间i种土地利用类型保持不变的面积. Si+表示T1时点土地类型i的总面积. S+j表示T2时点j种土地利用类型的总面积. S为研究区域总面积[13].

      土地类
      型转化
      土地利
      用类型
      T2Si+
      A1A2An
      T1A1S11S12S1nS1+
      A2S21S22S2nS2+
      $\vdots $$\vdots $$\vdots $$\vdots $$\vdots $$\vdots $
      AnSn1Sn2SnnSn+
      S+jS+1S+2S+nS

      表 1  土地利用转移矩阵

      Table 1.  Transfer matrix of land use change

    • 变动图谱是一种地理学时空复合分析方法[14-16]. 把3期研究区域的土地利用数据按时间顺序在ArcGIS10.3中转化为栅格格式,用1~7对各个地类二次编码,再进行叠置,将编码后的地类依据以下公式[17]进行计算:

      $ {C_{08 - 12 - 16}} = {C_{08}}*100 + {C_{12}}*10 + {C_{16}}*1, $

      式中C08C12C16分别表示某一地类图斑在2008、2012和2016年的土地类型编码,C(08-12-16)为2008—2016年土地利用类型的动态变化过程. 最后得到一幅可以清晰明确地反映各地类在3个时间节点空间变化状态的专题图.

    • 信息熵可用于反映一个系统或地区的有序程度,既可以描述土地利用的复杂程度,也可以从侧面展现其动态变化规律[18]. 信息熵的计算公式如下所示:

      $ H = - \mathop \sum \limits_{i = 1}^n \left( {{P_i}\ln \left( {{P_i}} \right)} \right), $

      式中:H是信息熵;n是土地利用类型的数量;Pi为第i种地类所占的百分比. 依照熵值计算公式,未开发土地的熵值为0. 从式(2)中可以看出当各个地类的土地所占比例相等时,熵值最大[19].

      然而在不同时期的发展过程中,很难纵向对比信息熵,所以多用均衡度来替换. 均衡度是实际信息熵与该地区理论上最大的信息熵的比值[20]. 均衡度计算公式如下所示:

      $ J = - \mathop \sum \limits_{i = 1}^n \frac{{{P_i}\ln \left( {{P_i}} \right)}}{{\ln \left( n \right)}}. $

      均衡度的取值范围为0~1,当J=1时,表明该系统到达理论上的均衡状态. 除此之外,有时也用优势度描述发展情况,优势度=1−J [21]. 通过土地利用类型数据库结果归纳整理出各个地类的面积,利用条形统计图表现各个地类的面积变化趋势,再计算出土地利用信息熵.

    • 使用ArcGIS空间分析功能,对2008、2012、2016年3期的土地图层进行叠加,得到志丹县2008—2012年、2012—2016年和2008—2016年土地利用转移矩阵,结果如表24.

      土地利用类型2012年总计
      耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其他用地
      2008年耕地508.5600 0.04 1.7000.07 510.37
      林地 0.792 114.890 0.42 0.59 0.070.042 116.78
      园地 0.12022.340 0.0200 22.48
      草地 0.46001 084.62 0.63 0.080.031 085.82
      住宅和交通用地000040.4800 40.48
      水域0000 0.3717.840 18.21
      其它用地0000000.21 0.21
      总计509.932 114.8922.341 085.0843.7917.990.353 794.37

      表 2  2008—2012年志丹县土地利用变化

      Table 2.  Transfer matrix of land use change in Zhidan County in 2008—2012 km2

      土地利用类型2016年总计
      耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其他用地
      2012年耕地508.0400 0.21 1.6100.07 509.93
      林地 1.702 112.530 0.06 0.54 0.010.052 114.89
      园地 0.33021.990 0.0100.01 22.34
      草地 3.26001 081.550.2000.061 085.07
      住宅和交通用地000 0.0243.7800 43.80
      水域0000 0.2217.740 17.96
      其它用地0000 0.0300.32 0.35
      总计513.332 112.5321.991 081.8446.3917.750.513 794.34

      表 3  2012—2016志丹县土地利用变化

      Table 3.  Transfer matrix of land use change in Zhidan County in 2012—2016 km2

      土地利用类型2016年总计
      耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其他用地
      2008年耕地506.7600 0.16 3.3100.13 510.36
      林地 2.802 112.530 0.16 1.13 0.070.082 116.77
      园地 0.45021.990 0.0300.01 22.48
      草地 3.33001 081.50 0.83 0.080.091 085.82
      住宅和交通用地000040.4800 40.48
      水域0000 0.6017.590 18.21
      其它用地0000 0.0200.19 0.22
      总计513.342 112.5321.991 081.8246.4017.750.513 794.34

      表 4  2008—2016年志丹县土地利用变化

      Table 4.  Transfer matrix of land use change in Zhidan County in 2012—2016 km2

      研究区域2008—2012年间土地转移如表2所示,变化程度最大的地类是林地. 各个地类转出面积依次是林地> 耕地>草地>水域>园地>住宅和交通用地>其它用地. 转出面积中林地最大,达1.90 km2,主要变更为耕地;其次是耕地,为1.81 km2,主要变更为住宅和交通用地;再次为草地与水域,分别为1.21 km2和0.37 km2;转出最少为园地0.14 km2,住宅和交通用地和其他用地未发生转出. 除了转出,各地类也有转入面积,住宅和交通用地也发生了很大的变化. 在研究期间,共有3.31 km2新增住宅和交通用地,各个地类发生转入的面积依次为住宅和交通用地>耕地>草地>水域>其它用地,转入面积分别为 3.31、1.37、0.46、0.15 km2与0.14 km2. 林地与园地没有转入.

      总体分析,2008—2012年住宅和交通用地与其它用地相比有较大增加,各自增加了3.31 km2与0.14 km2,这是由于志丹县经济贸易发展对住宅和交通用地的需要导致的,经济效益的增加加速了耕地、林地、园地、草地及水域向住宅和交通用地的转移. 其中减少面积最大的为林地,达到了1.90 km2;草地减少的面积为0.75 km2,大部分转向住宅和交通用地与耕地. 面积减小较少的地类为耕地、园地、水域,依次是0.44、0.14 km2和0.22 km2,耕地以转向住宅和交通用地为主,草地主要转向耕地.

      2012—2016年研究区域土地转移如表3所示,变化剧烈程度较2008—2012年有所提升. 4年中各地类转出依次是草地>林地>耕地>园地>水域>其他>住宅和交通用地,草地与林地转出面积最大,分别是3.52 km2与2.36 km2;耕地、园地和水域转出面积较少,分别是1.89、0.35 km2与0.22 km2;住宅和交通用地向其他土地利用类型转化的面积较少,仅有0.02 km2. 在转入土地中,其它类型用地主要转向耕地和住宅和交通用地,并且主要是耕地,转入面积是5.29 km2;住宅和交通用地转入较少,转入面积是2.62 km2. 由此可见,2012—2016年主要是住宅和交通用地的面积扩张阶段,并且来源类别以耕地、林地及水域为主.

      综合2012—2016年研究区域土地利用变化(表3),耕地面积扩张迅速,增大面积是3.39 km2;此外住宅和交通用地面积增加也比较快,增加面积是2.61 km2. 而草地、林地、园地及水域面积呈缓慢减少趋势,其中草地面积减少数量最为显著,减少3.23 km2,林地减少面积达到2.35 km2;其次为园地,面积减少0.35 km2,水域减少0.23 km2. 住宅和交通用地转入较多,但转出较少,充分阐释一经转变为住宅和交通用地,再转换成其它类型的土地将十分困难. 这表明住宅和交通用地转换弹性系数较小,住宅和交通用地土地类型稳定性程度非常高,很难进行二次利用.

      总体分析2008—2016年间研究区域土地转移情况(表4),大致表现出住宅和交通用地面积快速增加走向,增长的面积是5.92 km2. 此外,为了满足志丹县农业发展需求,耕地面积增长幅度也较大,增加的面积是2.98 km2. 林地、草地、园地及水域面积减少幅度不同,林地面积缩减最显著,其面积是4.24 km2,草地减少面积达到4.00 km2,其次为园地和水域,园地减少0.49 km2,水域面积减少0.46 km2. 这种地类转换面积表明,志丹县从保持经济长期平稳较快发展和社会和谐稳定的全局出发,该县保持稳定发展农业的方向未改变,农业用地有所增加.

    • 为了愈加清晰地探讨各个地类在空间的变化过程,按时间顺序依次将3个时段土地利用类型的成果制作出变动图谱. 运算结果理论上有7×7×7总共343种可能,依据每种地类发生变化时间将结果划分为5种类别:①前期变化型,即在2008—2012年间发生变化:②后期变化型,即在2012—2016年间发生变化;③反复变化型,只在2012年发生变化,2008年和2016年的土地利用类型一致;④持续变化型,3个时期的时间均在变化;⑤稳定型,3个时期的时间均未变化. 变动结果专题图如图1所示.

      图  1  2008—2016志丹县3个时期土地变动合成图谱

      Figure 1.  Change synthesis map of three periods in Zhidan County in 2012—2016

      3个时期的不同土地利用状态可由每个图斑状态呈现,依照叠加的土地利用变化图能够清楚地指出稳定型在土地利用变动方式中所占份额最多,其它变化类型相比较稳定型所占比重较低. 这表明研究区域地类变化不大,志丹县的发展趋势十分稳定. 稳定型变动方式中林地-林地-林地所占面积最大,面积是2 112.53 km2,该类型占志丹县总面积的份额为55.70%. 其它类型面积依次为草地-草地-草地、耕地-耕地-耕地、住宅和交通用地-住宅和交通用地-住宅和交通用地、园地-园地-园地、水域-水域-水域、其它用地-其它用地-其它用地,其面积分别为1 081.50、506.76、40.48、21.99、17.59 km2和0.19 km2.

      分析前期变化的类型,耕地-住宅和交通用地-住宅和交通用地的变动方式占前期变化型面积比例最高,该类别面积是1.70 km2. 在后期变化型中,草地-草地-耕地的变动方式占后期变化型面积比例最高,该类别面积是2.94 km2. 在持续变化型中,林地-草地-耕地的变动方式占持续变化型面积比例最高,该类别面积是0.31 km2. 反复变化型中,草地-耕地-草地的变动方式占反复变化型面积比例最高,该类别面积是0.09 km2.

      总而言之,能够直观看出研究区域稳定的总面积远大于各个地类变化的总面积,即稳定型是研究区域的主要变化类型. 而在稳定型中,林地-林地-林地所占比例最高,这说明志丹县大力保护林地资源的观念已家喻户晓并且落到实地,保护林地有利于避免水土流失,维护国家土地生态安全. 在早期、后期、反复变化和持续变化4种变动方式中,土地利用转化种类以耕地与林地的相互转化为主. 另外,保持土壤肥力意味着需要进行土地轮作耕种.

      考虑稳定型和变化型的地类,可以概括出研究区域以林地、耕地为主要利用方式,变动方式是保持一部分耕地和林地不变,留出一部分土地进行林地—耕地变化. 这是由于有些林地位于偏远山区,交通不便,由于水源和其它因素,难以作为其它方式进行利用,为了保持森林覆盖率和改善环境,将此类地类固定为林地不变;某些地区的耕地由于区位优势明显,离居民地距离较近并且土地沃腴,当地居民为了维持年收入有固定来源,会将农业收入作为部分收入来源,也就是种植一定数量的耕地;而发生耕地和林地互相转变的区域,是由于当地居民为了土地利用的良性发展,将某种地类作为耕地种植一段时间后,为了维持土壤肥力,对土地进行轮作休耕,种植其它消耗土壤养分低的树木,该方式不但能够维持土壤养分又能使居民有稳定的收入,还能使志丹县土地利用朝更稳定的方向发展.

    • 一个系统信息含量的定量描述常用信息熵来表达. 信息熵能够在一定范围内表达一个地区土地利用的有序性与城市发展成熟度.首先,由表5结果可知,近年来研究区域的人口数量有所增加,从而导致居民地面积的增加;林地在研究期间呈现出逐年减少的趋势,从土地利用转移矩阵分析以转向住宅和交通用地最多;住宅和交通用地的扩展等因素导致研究区域用水量增加,从而使水体面积减少. 其次,研究所用的土地利用类型数据库的年份与月份的差异也是影响水体变化的重要原因,每年的降水量不同,且依照志丹县气象局统计的数据分析,降水集中在7—9月. 水域、草地、园地的面积处于缩减的趋向,主要是因为耕地和住宅、交通用地的增加,征用了一些林地、耕地和园地.

      年份耕地林地园地草地住宅和交通用地水域其它用地
      面积/
      km2
      比例/
      %
      面积/
      km2
      比例/
      %
      面积/
      km2
      比例/
      %
      面积/
      km2
      比例/
      %
      面积/
      km2
      比例/
      %
      面积/
      km2
      比例/
      %
      面积/
      km2
      比例/
      %
      2008510.3713.452 116.7855.7922.480.591 085.8228.6240.481.0718.210.480.220.01
      2012509.9313.442 114.8955.7422.340.591 085.0728.6043.791.1517.960.470.350.01
      2016513.3413.532 112.5355.6821.990.581 081.8428.5146.401.2217.750.470.510.01

      表 5  2008—2016年志丹县各土地利用类型面积及变化

      Table 5.  Area and change of land use types in Zhidan County in 2008—2016

      依据信息熵和均衡度的计算公式,可求得信息熵从2008年的1.058增加到2012年的1.061,再增加到2019年的1.064. 近8年来,志丹县土地利用信息熵的变化范围很小,表明志丹县土地利用状态非常稳定,变化不大. 均衡度与理想状态下的数值相比,处于中等偏上的状态. 另一方面表明,志丹县紧紧围绕构建生态大县的宏伟目标,先后实施了“三北”防护林、退耕还林、中德合作造林等国家重点工程,2016年森林覆盖率显著提高至35.22%,生态发展稳定且向好的方向发展.

    • 本文利用志丹县多时相土地利用类型数据,采用转移矩阵、变动图谱和信息熵方法从时空角度分析土地利用变化的特征和规律,得到以下结论:

      (1)2008—2016年,林地、园地、草地和水体面积减少,耕地、住宅和交通用地和其它用地面积增多,林地、耕地、住宅和交通用地之间虽然存在土地类型的相互转化,但土地类型相对稳定.

      (2)研究区域内的林地在涵养水源、水土保持方面起重要作用,森林覆盖率由2008年的29.5%稳定提升至35.22%,这是志丹县生态坏境长期处于稳定状态的主导因素. 住宅和交通用地逐年增加,导致土壤污染日益严重,在侧重经济发展稳定增长的同时,也要充分考虑对生态坏境的保护.

      研究精度受数据来源和分类过程的影响,如本文所用的遥感影像获取时间不同,分类结果中的各种土地类型面积和实际情况之间存在不同程度的误差. 分类步骤中分割尺度以及分类的规范直接影响分类结果,这些尺度和规则将是未来讨论的重点.由于研究时间和数据采集的局限性,本文仅对研究区域3个时期的数据进行比较,可以用来比较的数据相对较少. 在土地利用分类过程中,为了降低计算复杂度,对各类别的土地利用数据综合概括水平相对较高. 因而在此后的科研学习中,考虑通过其它途径取得更加丰富的地类数据,对志丹县更长时间范围内不同时期的土地利用时空变化进行深入的探讨.

参考文献 (21)

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