張玉娟，劉丹丹

(黑龍江工程學(xué)院)

0 引言

土地利用變化是全球環(huán)境變化的重要組成部分［1］，對土地利用的現(xiàn)狀及其變化影響著社會經(jīng)濟的發(fā)展和環(huán)境的變化，已引起各國政府普遍關(guān)注［2-4］.應(yīng)用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，借助土地利用變化模型是目前研究區(qū)域地利用變化過程、格局、機理的有效選擇［5-6］，在此研究的基礎(chǔ)上，可深入了解其成因、過程以及其驅(qū)動機制［7-8］.目前國內(nèi)外進行的區(qū)域土地利用變化研究多側(cè)重于經(jīng)濟快速發(fā)展地區(qū)的土地利用變化研究［9-10］，而對經(jīng)濟發(fā)展相對較快的黑龍江省部分地區(qū)而言，研究土地利用變化的相對較少.基于此，該文在ArcGIS10的支持下，通過對1995年和2007年兩期城市土地利用圖進行疊加運算，使用土地利用動態(tài)模型等分析方法完成對哈爾濱市阿城區(qū)土地資源的定性、定量化分析，通過研究土地利用的動態(tài)變化過程及各土地利用類型間相互轉(zhuǎn)化的來源和去向［11-12］，揭示土地利用變化的過程與機制，以期為區(qū)域的土地資源合理利用提供技術(shù)支撐和科學(xué)依據(jù).

1 研究區(qū)域概況

哈爾濱市阿城區(qū)，位于黑龍江省南部，距離哈爾濱市23公里，地理坐標(biāo)為E:126°40'-127°39'，N:456°11'-46°00'.東北以蜚克圖河、舍利河為界與賓縣相鄰，東南與尚志市接壤，西南與五常市毗連，西與雙城市為鄰，西北與哈爾濱市區(qū)連接，北至松花江南沿，與呼蘭區(qū)隔江相望.阿城區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，冬長夏短.基本地貌為“六山一水三分田”，東部山區(qū)峰巒疊嶂，西部平原坦蕩如砥，境內(nèi)有松花江、阿什河、蜚克圖河等大小河流近10條，地表水資源較為豐富，森林覆蓋率達到49.4%.

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)處理

以1995年和2007年的TM遙感影像數(shù)據(jù)(8月和9月)為主要數(shù)據(jù)源，以1∶50000地形圖為地理參照，在遙感處理軟件ENVI4.7的支持下，完成對遙感數(shù)據(jù)進行幾何校正處理，并保證其誤差精度小于1個像元，以波段4、5、3(RBG)進行假彩色合成.并在此基礎(chǔ)上，對遙感數(shù)據(jù)進行圖像增強和行政區(qū)界限裁剪等處理，參照國家土地利用分類體系和實際土地利用情況，利用監(jiān)督分類并結(jié)合人機交互的方法，完成對遙感數(shù)據(jù)的分類解譯，以Google Earth高分辨率衛(wèi)星圖片為基準(zhǔn)，完成對部分解譯結(jié)果的精度驗證，進而獲取研究區(qū)域的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，其土地利用分類為:耕地、林地、草地、水域、居民點工礦用地和未利用土地.在ArcGIS10的支持下，并對解譯后的數(shù)據(jù)進行處理，存儲為柵格格式(grid)，便于對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析.

2.2 土地利用變化模型

單一土地利用動態(tài)很好地度量了土地利用的凈變化速度，但單純的增減變化速度往往在一定程度上掩蓋土地利用變化的實際情況.為此借助土地利用開發(fā)度和耗減度兩個指數(shù)，研究土地利用實際新開發(fā)和實際被耗減的速率［13-14］.

(1)土地利用開發(fā)度(LUD)［15］

(2)土地利用耗減度(LUC)［15］

式中:Uab為從a時刻到b時刻某種土地利用類型被消耗的面積，ΔUab為從a時刻到b時刻新開發(fā)的某類型土地利用的面積;Ua為a時刻該土地利用類型的面積;T為a到b時刻的研究期，以年為單位.

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用總體特征

基于ArcGIS對研究區(qū)域1995—2007年12年中土地利用數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析可知(見表1)，耕地在該區(qū)域占據(jù)較大的優(yōu)勢地位，其面積比例分別為54.44%和51.93%，是面積分布最廣的土地利用類型，其次是林地.1995年水域所占的面積比例最小，而在2007年未利用地的最小.就耕地和林地而言，其面積比例分別為92.41%和90.19%，占據(jù)絕對的面積優(yōu)勢地位，表明區(qū)域以農(nóng)林生產(chǎn)為主，符合區(qū)域經(jīng)濟和社會發(fā)展的特點［16］.在12年間，耕地面積和草地面積呈現(xiàn)減少的趨勢，其中耕地減少的面積最大;林地、水域、居民工礦用地和未利用地的面積呈現(xiàn)遞增的趨勢，其中居民工礦用地增加的面積最大，為34.26 km2，主要源于人口增長、經(jīng)濟發(fā)展和城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，促使大量耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榫用窆さV用地，結(jié)果造成耕地面積的不斷減少，而居民工礦用地面積不斷的增加，如何協(xié)調(diào)經(jīng)濟的快速發(fā)展和有限耕地資源的合理利用是阿城區(qū)今后城市化進程過程中要面臨的一個重要問題;林地增加的面積次之，為33.85 km2.林地面積的增加在一定程度上表明區(qū)域的生態(tài)環(huán)境有所改善，歸功于天然林保護工程等生態(tài)措施的成功推行，從側(cè)面表明天然林保護工程在該研究區(qū)域取得了一定的成效.未利用地增加很大程度上來源為坡度較陡區(qū)域的部分棄耕地和撂荒地，歸因于退耕還林等生態(tài)政策和受自然條件的限制，人類的開發(fā)利用和生產(chǎn)活動受到了一定的自然條件限制.

表1 研究區(qū)域土地利用變化特征

3.2 土地利用動態(tài)變化研究

在ArcGIS的支持下，將1995—2007年的兩期土地利用現(xiàn)狀圖進行空間疊加運算，并運用土地利用動態(tài)模型進行土地利用的開發(fā)和消耗情況，具體統(tǒng)計結(jié)果見表2.

表2 研究區(qū)域1995—2007年土地利用開發(fā)利用統(tǒng)計

就開發(fā)度而言，耕地在12年間得到了很好的開發(fā)，其次是居民工礦用地和草地，其中耕地的開發(fā)度最大，為8.32%，源于阿城區(qū)作為哈爾濱的一個衛(wèi)星城市，其經(jīng)濟發(fā)展快速不斷的受到哈爾濱市經(jīng)濟發(fā)展的影響，致使城市化進程不斷的加快且城市規(guī)模逐步的擴大，部分耕地被開發(fā)和占用.尤其是哈爾濱到阿城公交線路的開通，使哈爾濱市和阿城區(qū)之間，形成了城鄉(xiāng)優(yōu)勢互補的主城—衛(wèi)星城—小城鎮(zhèn)為軸線的多層次、網(wǎng)絡(luò)狀城鎮(zhèn)體系［17］，更加速了該區(qū)域的城市化進程.水域的開發(fā)度最小，源于該地類對地形條件具有一定的選擇性，其開發(fā)程度往往受到一定的地域條件限制.在消耗度方面，耕地的最大，其次是草地和居民工礦用地，林地的最小.就各類土地利用的動態(tài)變化的總體而言，耕地和草地的開發(fā)度均小于其消耗度，林地、草地、水域和居民工礦用地各自的開發(fā)利用度要大于各自耗減度，對于耕地和草地而言，說明在土地利用過程中其它地類轉(zhuǎn)入耕地和草地的面積要小于耕地和草地轉(zhuǎn)換為其它地類的面積，但耕地自身的消耗量也較大.

4 結(jié)論與討論

研究區(qū)域土地資源利用以區(qū)域以農(nóng)林生產(chǎn)為主，耕地是是面積分布最廣的土地利用類型，居民工礦用地也占據(jù)一定的比例，1995年水域所占的面積比例最小，而在2007年未利用地的最小.

1995—2007年間，耕地面積和草地面積呈現(xiàn)減少的趨勢，其中耕地減少的面積最大，面積為68.65 km2;林地、水域、居民工礦用地和未利用地的面積呈現(xiàn)遞增的趨勢，其中居民工礦用地增加的面積最大，為34.26 km2;林地面積的增加在一定程度上表明區(qū)域的生態(tài)環(huán)境有所改善.

在12年間，耕地的開發(fā)度和消耗度都是最大，耕地和草地的開發(fā)度均小于其消耗度，林地、草地、水域和居民工礦用地各自的開發(fā)利用度要大于各自耗減度.

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