区域土地利用时空变化图谱分析

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1、区域土地利用时空变化图谱分析摘要：运用地学信息图谱理论和方法，在RS和GIS的支持下，以海河流域40a土地利用5期空间数据为基础，合成了40a变化过程图谱，并通过图谱重构，提取了海河流域40a土地利用变化的“涨势”系列图谱、40a“涨势”变化过程谱和40a土地利用时空演变模式图谱。通过图谱分析，逐一分析了不同时序单元、不同空间尺度土地利用格局的变化规律，并总结了40a土地利用的分异规律。关键词：土地利用图谱；图谱分析；海河流域1.研究区概况研究区位于东经1120〜1190、北纬350〜420之间，西与山西高原与黄河流域接界，北与蒙古高原与内

2、陆河流域接界，南界黄河，东临渤海。包括河北、河南、山西、内蒙古、北京和天津四省两市，流域面积23.2万平方公里，占全国总面积的2.4%。据1993年统计，海河流域内人口1.176亿人，约占全国总人口的10%;耕地1.63亿亩，占全国耕地的11%o海河流域处于中国干旱和湿润气候的过渡地带，多年年平均降水量为548mm。流域多年平均水资源总量为419亿m3,产水系数（水资源总量与降水量之比）为24%。人均水资源占有量仅有338m3,不足全国的1/6。流域西北高，东南低，主要地貌类型为平原、山地、丘陵和台地。海拔最高处3059m，最低地方仅为0m

3、。1.数据来源及处理地学信息图谱单元的提取需要有具有一定时间间隔的土地利用状况数据作为基础。本文以海河流域生态环境治理工程项目，海河流域5期）土地利用数据为基础，参照2000年矢量化底图，利用GIS和RS软件进行地图矢量化。对不同期影像进行配准，保证误差不超过3个像元，参照不同期遥感影像，对照统计数据，采用人机交互的方法对遥感影像进行分类，最终得到5期土地利用数据。利用野外调研数据进行检验，并采用误差矩阵进行评价，精度都达到90%以上。在已有各期土地利用数据的基础上，对土地利用类型进行重编码，以获取能最大反映土地利用变化的基本地物类别。为了

4、便于进行空间数据之间的地图代数运算和编码的提取、综合以及图谱重构，以期能更好的在空间上反映各土地利用类型的时序变化状况。2.分析结果3.11970〜2008年土地利用变化过程图谱分析40a土地利用变化过程图谱是由40a的5个采样时刻的土地利用类型数据共同合成，图谱共产生4301类具有5位编码的图谱单元。其中，461类图谱单元占到变化面积96%。40年来，利用方式没有发生变化的耕地主要分布在海河流域地势平坦的东部平原和地势较高的西部和南部平原。发生变化的耕地主要集中在西北地势较高的平原、沿海以及大型城市的周边地区。尤其是沿海地区耕地次生盐碱化

5、，耕地和水体湿地的频繁转换，以及城市建设，导致沿海地区的土地利用类型变化剧烈。海河流域呈从西部、北部耕牧交错区到中西部山区，经过草地过渡带到东部、南部的耕地、盐碱地、水域直到海域的土地利用格局。在这种变化格局中，耕地占据着优势，在北部山区的耕牧交错区，耕牧之间的转化最为频繁。应该说，农牧交错区、林草交错区及沿海地区的土地利用变化频繁，生态脆弱。3.21970〜2008年土地利用变化“涨势”系列图谱分析根据土地利用的转入状况，分析涨势系列图谱可知，1970〜1980年间，变化面积最大的图谱单元类型为新增林地、园地，主要分布在海河流域中部太行山

6、山脉一线，在流域北部和南部山区也有零星分布。第二大变化图谱单元类型为新增草地，主要分布在流域西北部到西南部山脉沿线。草地增加大部分来源于林地逆向演替，也有一部分来源于耕地转化。此外，新增耕地成为面积位居第三的土地利用变化类型，集中分布在流域中南部平原向山区过度地带，在北部山区及沿海也有增加，分布零散。1980〜1990年间，土地利用变化面积最大的是新增草地，草地增加主要集中在流域北部张家口、赤诚和怀来一带，另外，沿太行山山脉一线也有零星分布。与草地增长方式不同，林地增长多为成片增加，主要分布在流域北部山区，平原上也有零星增加。1990〜20

7、00年，草地增加趋势明显，集中分布在流域西北部山区，呈块状分布。另外，林地也有明显增加，山区增加林地多成片状，平原上多为零星散布。20⑻〜2008年，林地增加占据主要地位，主要来源于北部山区退耕还林以及平原区果园增加。第二大变化图谱单元类型为新增草地，主要分布在流域西北部山区，多为退耕还草，另外其它新增草地多为块状分散分布，由林地采伐逆向演替为草地所致。3.3海河流域40年土地利用模式图谱特征分析为了从宏观上了解海河流域土地利用转变方式时空特征，根据图谱单元变化特点及其稳定性，归纳了18类土地利用时空演变模式特征。这样，同一图谱单元记录了相

8、同空间位置上4个时序时段内土地利用的不同转化状态。海河流域40a土地利用变化具有显着的时空分异特征，具体变现在:(1)40a中，稳定型土地利用模式图谱面积在排序表中位居第一，占研