王啟名 高蓉

【摘 要】土地利用/覆被變化（LUCC）是人地關(guān)系和環(huán)境變化的重要組成部分，也是造成全球氣候變化的主要原因之一。文章綜述了我國LUCC研究進展，以及LUCC在動態(tài)信息獲取、土地利用 / 土地覆蓋分類與制圖、驅(qū)動力模型建立、LUCC 環(huán)境效應(yīng)等方面的發(fā)展情況，并指出當(dāng)前國內(nèi) LUCC 研究中存在的一些問題，為后期LUCC的發(fā)展提供依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】土地利用；土地覆蓋；發(fā)展趨勢

土地利用/覆被變化（LUCC）是人地關(guān)系和環(huán)境變化的重要組成部分，也是造成全球氣候變化的主要原因之一。它是一個交叉學(xué)科，涉及到自然、經(jīng)濟、社會、文化與生態(tài)領(lǐng)域的諸多問題，引起各不同學(xué)科的科學(xué)家和學(xué)者的關(guān)注，“國際地圈與生物圈計劃”（IGBP）和“全球環(huán)境變化的人文領(lǐng)域計劃”（IHDP）在1995 年聯(lián)合提出“土地利用/土地覆被變化”研究計劃，使土地利用變化成為目前全球變化研究的前沿學(xué)科和熱點課題。

一、我國LUCC 研究進展

中國土地利用的研究的歷史源遠流長。早在2000多年前，中國就有了土地類型劃分和土地資源評價的思想。然而，完整的土地利用理論也是從西方國家那里傳播并發(fā)展起來的。新中國成立后，20世紀50年代到90年代開張了大量的土地資源調(diào)查制圖何評價工作。90年代以后，隨著遙感技術(shù)平臺的構(gòu)建和國際LUCC研究的廣泛應(yīng)用，國內(nèi)學(xué)者也開展了基于LUCC的相關(guān)研究，土地利用/覆蓋變化的發(fā)展趨勢成為這一時期土地利用研究的重點。

二、LUCC 研究發(fā)展趨勢

（一）LUCC 動態(tài)信息的獲取

一定精度、深度和廣度的土地利用/覆被變化數(shù)據(jù)能夠很好地揭示 LUCC 動態(tài)的變化和動力機制需要，如果數(shù)據(jù)達不到所需標準，就很難分析其發(fā)生的驅(qū)動力影響，也不可能深入分析 LUCC 動態(tài)變化及其影響。在實際工作中，人們意識到遙感圖像空間分辨率、比例尺、成像機理、分類方法自身固有的及其他與解譯人員繪圖技巧、工作經(jīng)驗、地學(xué)知識掌握程度等有關(guān)的誤差，使得對常用資源衛(wèi)星影像（中、小比例尺）判讀結(jié)果不盡如人意，另外，RS 無法正確反映因權(quán)屬劃撥所引起的用地類型改變。基于此，人們發(fā)展了面向工程目標并借助 3S（RS、GPS、GIS）集成技術(shù)的土地利用動態(tài)監(jiān)測方法：首先遵循“同物同譜”原理，解譯不同時期資源衛(wèi)星影像或與以前土地利用圖等進行比較；在發(fā)現(xiàn)變化區(qū)域后運用后處理差分 GPS 技術(shù)實地獲取該區(qū)域空間位置，與此同時人為記錄當(dāng)?shù)赝恋乩?覆被狀況以備屬性數(shù)據(jù)處理之需；然后利用 GIS 進行空間數(shù)據(jù)組織、管理、分析與可視化。

（二）土地利用/覆被分類

國內(nèi)目前開展的土地利用/覆被類型劃分研究大多是基于光譜信息統(tǒng)計模式算法，如監(jiān)督分類和非監(jiān)督分類。這些分類方法對遙感專業(yè)要求高，不能真實反映特殊地物的分布現(xiàn)象。為提高 RS 影像分類準確率，國內(nèi)有些學(xué)者豐富了特征信息來源，他們以傳統(tǒng)遙感影像分類結(jié)果作為初始值，再利用輔助地理數(shù)據(jù)和知識庫進行不精確推理，最后確定像素所屬類別。但過多著眼于局部而忽略了附近整片圖斑的紋理情況，而且不能排除圖斑外像素的影響。為進一步提高高分辨率影像分類精度，程昌秀等從 RS 影像和GIS 矢量數(shù)據(jù)一體化角度出發(fā)，將二者配準疊置，利用矢量數(shù)據(jù)的圖斑邊界信息提取邊界內(nèi)相元灰階信息；根據(jù)灰階信息和圖斑矢量邊界坐標，統(tǒng)計出圖斑形態(tài)特征，識別圖斑類別。實驗結(jié)果表明，該方法準確率較其他的高。

（三）LUCC 制圖

劉紀遠認為，隨著 RS與GIS技術(shù)的發(fā)展與多源數(shù)據(jù)、多時相數(shù)據(jù)、多尺度數(shù)據(jù)的融合，中國 LUCC 制圖更為系統(tǒng)、客觀和快速準確。近年來，不斷有全國尺度和地方與區(qū)域尺度的LUCC 圖問世便驗證了這一點。頗值一提的是，葉慶華等學(xué)者以地學(xué)信息圖譜理論、地球空間信息認知理論、地球系統(tǒng)科學(xué)與地理綜合體理論、地理信息系統(tǒng)中時空復(fù)合體模型為依據(jù)，提出了研究 LUCC 的記錄時空復(fù)合信息的基本單元— “圖譜單元”，以及研究 LUCC 圖譜的概念模型。在此模型幫助下，張?zhí)煊畹热松钊胙芯苛它S河三角洲 LUCC 時空復(fù)合變化，并取得很好效果。

（四）LUCC驅(qū)動力模型研究

驅(qū)動力模型是通過對土地利用變化驅(qū)動因子與變化過程之間的簡化、擬合驗證等來實現(xiàn)對驅(qū)動因子篩選、驅(qū)動過程模擬和對未來過程預(yù)測，科學(xué)解釋和預(yù)測未來一段時間內(nèi)土地利用變化趨勢，為可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)資料和理論依據(jù)。目前常用的模型大致可分為：（1）基于經(jīng)驗的統(tǒng)計模型。王晨野等建立吉林西部耕地、林地、草地等各種土地，利用類型與驅(qū)動因子多元線性回歸模型。該模型提取該地區(qū)耕地變化的主要因子是農(nóng)業(yè)人口數(shù)和農(nóng)業(yè)機械總動力。（2）土地系統(tǒng)動力學(xué)模型。擺萬奇，利用系統(tǒng)動力學(xué)模型模擬了深圳市1980-2030年是深圳市城鎮(zhèn)用地快速增長階段之后基本保持穩(wěn)定的狀態(tài)。該模型能夠模擬土地利用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)功能與動態(tài)行為之間的相互作用關(guān)系，但缺乏空間動態(tài)概念。（3）綜合模型。陳佑啟，用CLUE模擬了中國內(nèi)地土地利用變化趨勢，不僅建立了土地利用變化與其影響因子之間的相互作用關(guān)系，而且著重對耕地變化及其空間分布進行了模擬。

（五）LUCC 環(huán)境效應(yīng)

國內(nèi)學(xué)者對 LUCC 環(huán)境效應(yīng)的研究既包括全球性系統(tǒng)變化，也包括區(qū)域性累積變化。在對全球變化影響方面，李克讓等通過研究認為LUCC對氣候影響的生物物理反饋主要因為改變了地表光學(xué)特性、粗糙度和水文循環(huán)而影響了地面與大氣間輻射、熱量動量和水分交換，而生物地球化學(xué)反饋則因為生態(tài)系統(tǒng)碳和養(yǎng)分循環(huán)的變化影響了地面與大氣間交換溫室氣體和氣溶膠并導(dǎo)致氣候變化；而對區(qū)域環(huán)境效應(yīng)的研究集中在LUCC 水文效應(yīng)、對生物多樣性影響與環(huán)境質(zhì)量等方面，如李昌峰闡述了土地利用變化對水資源量、質(zhì)和空間分布的影響并探討了當(dāng)前研究中存在的問題及今后研究趨勢，丘君研究了土地利用類型轉(zhuǎn)變、土地利用管理強度變化、生境破碎化與土地利用調(diào)整等對區(qū)域生物多樣性的影響。以上研究均表明：土地質(zhì)量退化、空氣污染、水質(zhì)污染、生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問題總是與不合理的土地利用密切相關(guān)，而土地利用合理反而會促使區(qū)域生態(tài)環(huán)境向有利于人類的方向發(fā)展。

三、LUCC存在問題

（一）模型功能欠完善

目前國內(nèi)已建立的驅(qū)動力機制模型，但由于數(shù)據(jù)數(shù)量和質(zhì)量問題以及對動力機制的認識尚不明朗，所建模型大多功能不完善。為克服這一缺陷，一方面，我們要借助3S技術(shù)集合區(qū)域內(nèi)自然和人文等多方面信息，開展綜合研究，并根據(jù)已有信息完備程度、信息處理目的和各類模型本身特點，挑選現(xiàn)已建立的模型；另一方面，要加強GIS與其他用戶模型的集成，這不僅是當(dāng)前GIS發(fā)展的一個重要方向，也是土地利用變化研究需要努力的方面。

（二）理論體系有待健全

對土地利用變化的解釋和預(yù)測依賴于土地利用的理論建設(shè)，所以，當(dāng)前由于缺乏統(tǒng)一理論的指導(dǎo)，不同研究者出于各自目的對同一地區(qū)的研究結(jié)果互不相同，所采用的研究方法以及建立的模型也不能應(yīng)用于其他地區(qū)。并且，人地關(guān)系理論的 LUCC 理論當(dāng)前更多的是散見于更需要地理學(xué)、農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學(xué)、生態(tài)學(xué)與可持續(xù)發(fā)展耦合集成，形成綜合的 LUCC科學(xué)理論體系。

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作者簡介：王啟名（1988- ），男，陜西蒲城人，碩士在讀，研究方向：GIS及土地利用變化。