王啟名, 楊 昆, 許泉立, 李鳴蟬, 肖 茜

(1.云南師范大學(xué) 旅游與地理科學(xué)學(xué)院, 昆明 650500; 2.西部資源環(huán)境地理信息技術(shù)教育部工程研究中心, 昆明 650500; 3.云南師范大學(xué) 信息學(xué)院, 昆明 650500)

土地利用/覆被變化(LUCC)是人類與其生存環(huán)境對土地資源系統(tǒng)最直接作用的結(jié)果[1-2]。與此同時，LUCC在不同的時間和空間尺度影響著人類和自然系統(tǒng)[3]。自20世紀(jì)90年代至今，LUCC一直是全球氣候變化、全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展的核心主題和熱點(diǎn)問題之一，已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)、及相關(guān)交叉學(xué)科研究的重點(diǎn)和熱點(diǎn)領(lǐng)域之一[4-7]。地形因素是最基本自然地理要素[8]，直接影響不同地形梯度上的土地利用變化的水熱組合和能量收支平衡，使土地利用格局和過程變化的梯度效應(yīng)差異明顯，因此，基于地形梯度的土地利用格局和過程變化也成為LUCC研究的重要內(nèi)容之一[8-10]。

土地利用格局和過程的變化需要通過時空復(fù)合方法來進(jìn)行定量化研究，而地學(xué)信息圖譜具有這樣的功能，它以遙感技術(shù)、地理信息科學(xué)、計算機(jī)制圖等學(xué)科為基礎(chǔ)，能夠綜合反映LUCC在空間格局的“圖”和時間序列的“譜”的二元特征，解決LUCC的非空間屬性信息在空間位置上的定位信息和可視化表達(dá)[11-12]。目前，已有研究表明[13-14]，土地利用變化圖譜能很好地表達(dá)土地利用變化的空間—屬性—過程一體化時空分布格局，并將這些分布格局用信息圖譜單元來表示，在空間位置和空間行為上都具有一定的指示性。近些年，土地利用變化的圖譜特征研究備受學(xué)者的關(guān)注[12-15]，成為分析土地利用格局與過程變化的重要組成部分。但從地形角度對土地利用信息圖譜變化的研究較少。

滇池流域地處云南省中東部，是昆明城市發(fā)展的核心區(qū)域，該地區(qū)地形地貌起伏較大，使得土地利用在不同地形梯度上的利用方式和用途分布不同，在不同的地形梯度形成不同的土地利用變化圖譜特征。近年來，人類活動不斷加強(qiáng)改變了地形梯度約束下的土地利用方式和方向，也改變了土地利用變化圖譜模式，影響滇池流域生態(tài)環(huán)境，威脅人類的生存和發(fā)展。目前，沒有關(guān)于滇池流域土地利用變化圖譜的地形梯度效應(yīng)方面的研究，本文以2000年、2007年、2014年遙感影像為數(shù)據(jù)源生成土地利用變化圖譜，從地形位、坡向2個宏觀地形因子，綜合研究滇池流域的土地利用變化圖譜在地形梯度上的格局變化特征，以期為土地資源可持續(xù)發(fā)展、土地利用的合理布局提供理論依據(jù)。

1　研究區(qū)概況

滇池流域地處長江、珠江和紅河3大水系分水嶺地帶，地理位置在102°29′—103°1′E，24°28′—25°28′N，是地質(zhì)構(gòu)造形成的南北長，東西窄的湖盆地，包括昆明市中部的五華區(qū)、盤龍區(qū)、官渡區(qū)、西山區(qū)和呈貢區(qū)，北部的尋甸回族彝族自治縣、富民縣和嵩明縣和南部的晉寧縣9個縣級行政區(qū)，面積為290 431.89 hm2，僅占云南省總面積的0.75%，卻是滇中城市經(jīng)濟(jì)圈發(fā)展的核心，人口密度、城鎮(zhèn)化程度和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于云南省其他區(qū)域。該研究區(qū)海拔高度起伏較大，在1 753～2 875 m之間，東北高，西南低，從滇池向四周不斷升高(見圖1A),海拔的起伏不同使得土地利用類型在不同的地形梯度上轉(zhuǎn)化程度不同，造成土地利用變化圖譜在地形梯度上變化程度不同。

圖1　研究區(qū)高程、地形位和坡向

2　數(shù)據(jù)來源和研究方法

2.1　數(shù)據(jù)來源與處理

本文以中國地理空間數(shù)據(jù)云的2000年、2007年的Landsat TM和2014年Landsat8 OLI為數(shù)據(jù)源，運(yùn)用ENVI5.1對以上3期遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理、邊界裁剪、解譯，得到目標(biāo)土地里利用分布圖。土地利用類型分類參考國土資源部2007年頒布的《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》及滇池流域的地域特點(diǎn)，將土地利用類型分為耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水域和未利用地，并對分類的3期土地利用類型遙感影像進(jìn)行精度檢驗，總體分類精度分別為86.53%，87.12%和90.35%，Kappa系數(shù)分別為0.75，0.80，0.84，均達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。并將柵格單元大小統(tǒng)一為30×30 m。

2.2　研究方法

2.2.1土地利用變化圖譜構(gòu)建及分級土地利用變化圖譜是在地學(xué)信息圖譜的理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，利用地圖代數(shù)運(yùn)算把“空間單元特征的圖”和“時間發(fā)展過程的譜”結(jié)合起來，形成土地利用變化時空復(fù)合體。具體過程是利用ArcGIS 10.2軟件對2000年、2007年和2014年3期分類的土地利用分類圖利用公式(1)進(jìn)行地圖代數(shù)運(yùn)算以構(gòu)建2000—2014年的土地利用信息圖譜，體現(xiàn)了土的地利用變化格局時空復(fù)合特征。土地利用信息圖譜計算公式[10,15]如下：

Y=C1×10n-1+C2×10n-2+，…，+Cn×10n-n

(1)

式中：Y無數(shù)學(xué)意義，表示n期土地利用類型代碼的合成的n位編碼時空復(fù)合數(shù)據(jù)；n為土地利用期數(shù)；C1，C2，…，Cn為第1期，2期，…，n期不同時期土地利用單元所形成的土地利用圖；將C1，C2，…，Cn不同時期土地利用圖進(jìn)行疊加，分別位于n位，…，十位、個位，形成n位編碼時空復(fù)合數(shù)據(jù)。

根據(jù)土地利用類型在3個不同時間段的變化情況，可將土地利用變化圖譜分為5種圖譜類型[16]，即穩(wěn)定型(土地利用類型在2000—2014年一直未發(fā)生變化)、前期變化型(土地利用類型只在2000—2007年發(fā)生變化，其他時期不變)、后期變化型(土地利用類型只在2007—2014年發(fā)生變化，其他時期不變)、反復(fù)變化型(2000—2014年3個時期土地利用類型發(fā)生變化且末期土地利用類型和初期相同)和持續(xù)變化型(2000—2014年3個時期土地利用類型發(fā)生變化且末期土地利用類型和初期不同)。

2.2.2地形梯度等級的劃分根據(jù)地形的起伏變化情況，選取地形位和坡向2個地形宏觀因子進(jìn)行地形梯度的劃分，分析地形在垂直梯度上對土地利用變化圖譜特征。地形位結(jié)合了高程和坡度2個地形因素對土地利用變化圖譜的分布和影響，具有高程和坡度共有的地形優(yōu)勢，利用公式[17](1) 進(jìn)行計算，生成地形位圖(圖1B)。公式(1)如下：

(2)

坡向表示坡面在水平方向上投影的方向，直接影響地形區(qū)域接受太陽輻射強(qiáng)度的大小及日照時間的長短，利用ArcGIS軟件中空間分析，生成坡向圖(圖1C)。坡向根據(jù)地形接受太陽輻射方向不同分為5種級別，即平坡(-1°)、陽坡(135°～225°)、半陽坡(90°～135°和225°～270°)、半陰坡(45°～90°和270°～315°)和陰坡(0°～45°和315°～360°)。

2.2.3地形分布指數(shù)效應(yīng)分布指數(shù)(distribution index，DI)能夠很好分析土地利用變化圖譜在不同地形梯度上的概率分布，因為DI是一個無量綱單位[18-19]，可以消除地形梯度和土地利用變化圖譜間的面積差異的影響，其公式為[8-9,15,20]：

(3)

式中：DI為地形分布指數(shù)；j為地形因子梯度；i為土地利用變化圖譜類型；Ti為第i土地利用變化圖譜的總面積；Tij為第i土地利用變化圖譜在第j形梯度上的總面積；Tj為第j地形梯度上的總面積；TA為研究區(qū)的總面積。當(dāng)DI>1表示該種土地利用變化圖譜在某個地形梯度上呈現(xiàn)優(yōu)勢分布，DI越高，優(yōu)勢度越明顯；反之，表示該種土地利用變化圖譜在某個地形梯度上呈現(xiàn)劣勢分布，DI越小，劣勢度越明顯。

3　結(jié)果與分析

3.1　研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化

基于土地利用圖可得出研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化趨勢。從表1可以看出，滇池流域2000—2014年土地利用類型結(jié)構(gòu)面積和比例差異明顯。2000—2014年，土地利用類型以耕地、林地、草地和未利用地為主，占總面積的87%左右，主要土地利用類型也發(fā)生了轉(zhuǎn)化，2000年的耕地、林地和草地為主轉(zhuǎn)化為2014年的耕地、林地和建設(shè)用地為主。耕地和草地面積減少幅度明顯(減少了37.33%)，林地和建設(shè)用地面積增加幅度很快(增加了36.65%)，水域和未利用地面積基本保持不變。主要是由于昆明市政府不斷落實坡耕地“退耕還林”政策以及積極響應(yīng)西部大開發(fā)戰(zhàn)略，促進(jìn)昆明市社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展導(dǎo)致耕地和草地面積的減少、林地和建設(shè)用地的面積的增加。

表1　2000-2014年滇池流域土地利用結(jié)構(gòu)

研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化只能總體上分析土地利用變化的總趨勢，并不能看出土地利用變化的方向和方式，需通過土地利用變化圖譜單元來準(zhǔn)確反映。

3.2　研究區(qū)土地利用變化圖譜

對2000—2014年3期的土地利用圖利用公式(1)進(jìn)行疊加運(yùn)算得到時空一體的土地利用變化圖譜單元，并將其分級為5個圖譜類型，統(tǒng)計圖譜類型及最大圖譜面積和比例，從而有利于分析土地利用類型的數(shù)量和過程變化，見表2。土地利用變化圖譜類型主要以穩(wěn)定型和前期變化型為主，兩者占總面積的62.59%，大片分布在滇池及滇池的東部和北部，少量分布在滇池流域的邊緣部分。

(1) 穩(wěn)定型主要分布在滇池及滇池北部、海拔較高邊緣部分，占圖譜類型總面積的38.71%，其中“林地—林地—林地”為最大圖譜類型，占穩(wěn)定型總面積的50.56%，超過一半，滇池流域地處亞熱帶地區(qū)，林業(yè)資源優(yōu)勢明顯，發(fā)展核桃、油橄欖和板栗等經(jīng)果林有利于提高農(nóng)民收入，促進(jìn)生態(tài)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展；其次為“水域—水域—水域”圖譜，占穩(wěn)定型總面積的26.37%，水域?qū)τ诶ッ魇袣夂颦h(huán)境具有一定的調(diào)節(jié)。

(2) 前期變化型主要分布在嵩明縣、呈貢區(qū)和晉寧縣，占圖譜類型總面積的23.88%，其中“草地—林地—林地”為最大圖譜類型，占前期變化型總面積的48.15%，昆明市政府依托其林業(yè)資源優(yōu)勢，并大力推行“防林護(hù)林造林”策略，促進(jìn)草地→林地；其次為“耕地—建設(shè)用地—建設(shè)用地”圖譜，占前期變化總面積的13.29%，隨著2007年來，人口大量涌入城市，社會經(jīng)濟(jì)和城鎮(zhèn)化的發(fā)展迅速，促使對建設(shè)用地需求的不斷增加，迫使耕地→建設(shè)用地。

(3) 后期變化型主要分布在滇池周圍的東北部和西南部，占總面積的14.72%，其中耕地—耕地—建設(shè)用地為最大圖譜類型，占后期變化型總面積的42.36%，城市人口的持續(xù)增加、城鎮(zhèn)化速率加快，致使耕地→建設(shè)用地在持續(xù)增長；其次為“耕地—林地—林地”圖譜，占后期變化型總面積的10.99%，昆明市的地形氣候條件有利于發(fā)展林業(yè)經(jīng)濟(jì)，2000年國家施行“退耕還林”政策，昆明市政府的貫徹實行，促進(jìn)滇池流域耕地→林地，尤其是坡耕地。

(4) 反復(fù)變化型廣泛分布在整個流域(除滇池)，占總面積的6.97%，其中最大圖譜“草地—耕地—草地”僅占反復(fù)變化型總面積的16.46%，不具有明顯的優(yōu)勢，2000—2007年，城鎮(zhèn)化發(fā)展使得耕地被建設(shè)用地侵占，增加了耕地需求和糧食供求，促使草地→耕地；2007年后耕地→草地歸因于國家繼續(xù)推進(jìn)退耕還草政策，當(dāng)?shù)卣粩嘀匾暽鷳B(tài)環(huán)境建設(shè)。

(5) 持續(xù)變化型主要分布在滇池東部和南部，占總面積的15.72%，其中最大圖譜“草地—耕地—建設(shè)用地”占持續(xù)變化型總面積的15.79%，該圖譜表明隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城鎮(zhèn)化擴(kuò)張，建設(shè)用地需求增加，使人們開始不斷加大對草地的開墾利用。

3.3　研究區(qū)土地利用變化圖譜的地形梯度

將土地利用信息圖譜與地形位分級圖、坡向分級圖分別進(jìn)行疊加，得到不同地形位和坡向上的土地利用變化圖譜的面積，利用公式(3)進(jìn)行計算得到不同地形位和坡向上分布指數(shù)。

表2　2000-2014年滇池流域土地利用變化圖譜結(jié)構(gòu)

注：1為耕地，2為林地，3為草地，4為建設(shè)用地，5為水域，6為未利用地，下同。

3.3.1研究區(qū)土地利用變化圖譜的地形位梯度研究區(qū)土地利用變化圖譜的地形位梯度差異明顯(圖2)。隨著地形位梯度增加，穩(wěn)定型分布指數(shù)先減少后增加最后趨于穩(wěn)定，在1，9～16級具有分布優(yōu)勢，主要是因為水域受地形位梯度嚴(yán)格約束，林地則主要分布在高地形位梯度上。前期變化型隨地形位梯度級別增加呈現(xiàn)先增加趨于穩(wěn)定后有減少的趨勢，在4～13級具有分布優(yōu)勢，中高和高地形位上受林業(yè)資源所帶來的經(jīng)濟(jì)利益所驅(qū)使促使草地→林地，城鎮(zhèn)化的擴(kuò)張加劇及人地矛盾的加劇促使耕地→建設(shè)用地向中低地形位上推進(jìn)。反復(fù)變化型、后期變化型和持續(xù)變化型變化趨勢基本相似，隨著地形位級別的增加呈先增加后減少又增加的趨勢，主要都在2～8級具有分布優(yōu)勢，社會經(jīng)濟(jì)活動不斷向高地形位梯度推進(jìn)，促使中低和高地形位梯度上的土地利用的模式不斷發(fā)生轉(zhuǎn)變。

圖2　2000-2014年滇池流域土地利用變化圖譜地形位梯度

不同地形位梯度對研究區(qū)圖譜類型優(yōu)勢分布影響存在差異，但對土地利用類型變化不具有明確指示性，所以引入地形分級上的最大圖譜類型的分布指數(shù)，以探討地形因素和人類活動對土地利用模式的影響程度。

由表3可知：(1)穩(wěn)定型。研究區(qū)域在低地形位和中高、高地形位上具有明顯分布優(yōu)勢。在低地形位上最大面積圖譜為“水域—水域—水域”和“建設(shè)用地—建設(shè)用地—建設(shè)用地”，該梯度分布指數(shù)具有優(yōu)勢，尤其“水域—水域—水域”分布指數(shù)高達(dá)8.98，主要是因為水域受地形位梯度的嚴(yán)格約束，滇池流域是昆明市城市發(fā)展的主要區(qū)域，并且該地形位梯度小，地勢平坦，有利于城鎮(zhèn)化穩(wěn)定發(fā)展；在中高和高地形位上最大圖譜面積為“林地—林地—林地”，該梯度分布優(yōu)勢明顯且穩(wěn)定增長，表明中高和高地形位梯度是林地的優(yōu)勢分布區(qū)。(2)前期變化型?！案亍ㄔO(shè)用地—建設(shè)用地”是低地形位上的最大面積圖譜，分布指數(shù)優(yōu)勢明顯，主要由于人口大量涌入昆明市使人地矛盾加大，城市化擴(kuò)張，使得建設(shè)用地需求不斷增加，迫使2000—2007年不斷侵占耕地；“草地—林地—林地”是中高和高地形位梯度上的最大面積圖譜，分布優(yōu)勢穩(wěn)定增長，高地形梯度適合林地的生長，在前期經(jīng)濟(jì)利益的刺激下，人們在高地形位上大量種植核桃、油橄欖、板栗等經(jīng)果林占用的大量的草地，使土地利用方式在前期發(fā)生轉(zhuǎn)變。(3)后期變化型?！案亍亍ㄔO(shè)用地”分布指數(shù)在低和中低地形位優(yōu)勢明顯，耕地→林地還在持續(xù)進(jìn)行，并且向中低地形位推進(jìn)，由于人地矛盾和城鎮(zhèn)擴(kuò)張加劇，致使耕地面積在中低地形位上減少明顯，但在中高和高地形位上不具分布優(yōu)勢，同時表明地形位對建設(shè)用地有一定的約束性；“草地—草地—耕地”在高地形上具有一定優(yōu)勢分布，表面該梯度毀草開荒比較明顯，雖然當(dāng)?shù)卣惨恢蓖菩型烁€草政策，但由于建設(shè)用地侵占耕地向高地形位持續(xù)進(jìn)行，為了“占補(bǔ)平衡”和滿足更多的糧食需求，迫使后期高地形位上草地→耕地。(4)反復(fù)變化型?！敖ㄔO(shè)用地—耕地—建設(shè)用地”是低、中低地形位上最大面積土地利用圖譜，分布指數(shù)優(yōu)勢明顯，2000—2007年農(nóng)村人口大量涌入城市，使農(nóng)業(yè)人口非農(nóng)業(yè)化，使部分閑置的建設(shè)用地→耕地，2007年以后，由于社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程加快，致使城市不斷向外擴(kuò)張，致使城郊耕地→建設(shè)用地；在中高地形位上，“草地—建設(shè)用地(耕地)—草地”分布指數(shù)具有優(yōu)勢，2000—2007年，主要由于人類生產(chǎn)生活范圍擴(kuò)張，不斷向中高地形位上的推移，使草地→建設(shè)用地(耕地)，2007年以后，當(dāng)?shù)卣粩嘀匾暽鷳B(tài)環(huán)境建設(shè)以及實行“生態(tài)移民”政策，使中高地形位上建設(shè)用地(耕地)→草地。(5)持續(xù)變化型?！安莸亍亍ㄔO(shè)用地”是低、中低和中高地形位上的最大面積圖譜，具有分布優(yōu)勢，糧食需求和經(jīng)濟(jì)利益的追求，致使部分草地→耕地，城市化發(fā)展迅速和城鎮(zhèn)人口的不斷增加，使得耕地→建設(shè)用地；“草地—未利用地—林地”在高地形位上具有分布優(yōu)勢，前期由于水土保持力度不夠，使草地→未利用地，后期昆明市政府加大水土保持力度和生態(tài)環(huán)境建設(shè)使未利用地→林地。

3.3.2研究區(qū)土地利用變化圖譜的坡向梯度探討研究區(qū)不同坡向梯度對土地利用變化最大圖譜的影響(表4)，有利于分析不同坡向梯度上土地利用模式和過程。在平坡等級上，圖譜類型差異明顯，穩(wěn)定型圖譜在平坡上具有絕對優(yōu)勢分布，最大圖譜類型為“水域—水域—水域”，分布指數(shù)高達(dá)9.33，說明水域分布主要分布在地勢平坦區(qū)并受坡向的嚴(yán)格約束；在陽坡和半陽坡等級上，穩(wěn)定型不具分布優(yōu)勢，其他圖譜類型都具有分布優(yōu)勢，其中后期變化型的最大圖譜“耕地—耕地—建設(shè)用地”、反復(fù)變化型的最大圖譜“草地—耕地—草地”和持續(xù)變化型的最大圖譜“草地—耕地—建設(shè)用地”，優(yōu)勢分布都很明顯，主要由于陽坡和半陽坡接受的太陽輻射較多，光照時間較強(qiáng)，利于農(nóng)作物的生長和人類的生產(chǎn)生活活動；在半陰坡和陰坡等級上，穩(wěn)定型分布指數(shù)不具優(yōu)勢但接近1，穩(wěn)定型的最大圖譜“林地—林地—林地”分布優(yōu)勢卻很明顯，表明“林地—林地—林地”對于穩(wěn)定型優(yōu)勢分布具有很強(qiáng)的指示性；其他圖譜類型都具分布優(yōu)勢，其中以半陰坡等級上前期變化型最大圖譜“草地—林地—林地”和反復(fù)變化型最大圖譜“草地—建設(shè)用地—草地”的優(yōu)勢分布明顯，半陰坡和陰坡接受較少的太陽輻射，但土壤持水性強(qiáng)，有利于草地和林地的生長。

表3　2000-2014年滇池流域土地利用變化最大圖譜地形位梯度

表4　2000-2014年滇池流域土地利用變化最大圖譜坡向梯度

4　討 論

總體看來，研究區(qū)不同地形梯度對土地利用變化圖譜的影響程度不同，這與滇池流域的當(dāng)?shù)貙嶋H的自然因素和人口密度增加、社會經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展、政府宏觀調(diào)控等人為因素有密切的關(guān)系。

從自然因素看，人類活動受地形因子的約束，土地利用變化的6種最大圖譜“水域—水域—水域”、“建設(shè)用地—建設(shè)用地—建設(shè)用地”、“耕地—建設(shè)用地—建設(shè)用地”、“耕地—耕地—建設(shè)用地”、“建設(shè)用地—耕地—建設(shè)用地”、“草地—耕地—建設(shè)用地”在低地形位上呈優(yōu)勢分布，由于人類耕種、城鎮(zhèn)化發(fā)展和工程建設(shè)等人類生產(chǎn)生活活動主要在低地形位上進(jìn)行，致使水域、耕地和建設(shè)用地對地形的選擇性較強(qiáng)。土地利用變化最大圖譜“林地—林地—林地”和的“草地—林地—林地”在高地形位上分布指數(shù)最大且優(yōu)勢更明顯，表明林地在高地形位優(yōu)勢更明顯。

從社會經(jīng)濟(jì)因素看，人類活動范圍的加強(qiáng)逐漸開始突破地形梯度的約束，土地利用變化的3種最大圖譜“耕地—耕地—建設(shè)用地”、“建設(shè)用地—耕地—建設(shè)用地”、“草地—耕地—建設(shè)用地”優(yōu)勢分布從低地形位一直持續(xù)到中高地形位上，但分布指數(shù)呈減少趨勢，說明人口大量涌入擴(kuò)大城市范圍，社會經(jīng)濟(jì)大發(fā)展，增加了居住地、工礦用地和交通用地等建設(shè)用地需求，迫使耕地草地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地向高地形位持續(xù)推進(jìn)，但人類活動對地形影響逐漸減弱。

從政策因素來看，相關(guān)政策的實施，使中高和高地形位林地面積大幅增加，優(yōu)勢分布明顯提高，土地利用變化的最大圖譜“草地—林地—林地”分布指數(shù)在中高和高地形位具有優(yōu)勢，主要因為昆明市政府因地制宜，發(fā)揮高地形林業(yè)資源優(yōu)勢，鼓勵農(nóng)民大量種植的核桃、油橄欖、板栗等經(jīng)果林的緣故，最大圖譜“草地—未利用地—林地”在高地形梯度呈優(yōu)勢分布，但昆明市政府2007年開始注意在高地形上生態(tài)退化現(xiàn)象，制定了相關(guān)水土保持政策，開墾未利用地為林地，防止水土流失。

本文運(yùn)用地形位和坡向2個地形因子分析了土地利用變化圖譜的地形梯度效應(yīng)?？傮w上看，地形位因子更能綜合地反映土地利用變化圖譜的垂直分布規(guī)律，并能夠避免單一海拔和坡度的對土地利用圖譜空間分布的偏離，這與薄廣濤[9]、吳見[10]、龔文峰[15]等的研究結(jié)論基本相符。

5　結(jié) 論

(1) 研究區(qū)土地利用類型以耕地、林地、草地和未利用地為主，占總面積的87%左右，主要土地利用類型由2000年的耕地、林地和草地為主轉(zhuǎn)化為2014年的耕地、林地和建設(shè)用地為主。

(2) 研究區(qū)土地利用變化圖譜中以“林地—林地—林地”為最大圖譜的穩(wěn)定型所占面積最多，占總面積的38.71%，主要分布滇池及滇池北部、海拔較高邊緣部分；其次以“草地—林地—林地”為最大圖譜的前期變化型，占總面積的23.88%，主要分布在嵩明縣、呈貢區(qū)和晉寧縣；持續(xù)變化型以“草地—耕地—建設(shè)用地”為其最大圖譜類型；后期變化型以“耕地—耕地—建設(shè)用地”為其最大圖譜類型；反復(fù)變化型僅占總面積的6.97%，以“草地—耕地—草地”其最大圖譜類型。

(3) 研究區(qū)土地利用變化圖譜在不同地形梯度存在差異。在低地形梯度上，5種土地利用變化圖譜都具分布優(yōu)勢，但其最大圖譜對地形具有選擇性；在中低和中高梯度上，后期變化型的最大圖譜“耕地—耕地—建設(shè)用地”、反復(fù)變化型的最大圖譜“建設(shè)用地—耕地—建設(shè)用地”和持續(xù)變化型的最大圖譜“草地—耕地—建設(shè)用地”一直持續(xù)并具有分布優(yōu)勢，但分布指數(shù)減少，主要因為人類活動范圍逐漸突破地形因素的約束但強(qiáng)度逐漸減弱，穩(wěn)定型和前期變化型在中高地形梯度上也具有分布優(yōu)勢；在高地形梯度上，穩(wěn)定型的最大圖譜“林地—林地—林地”和前期變化型的最大圖譜“草地—林地—林地”一直持續(xù)并具有分布優(yōu)勢，以“草地—未利用地—林地”為最大圖譜的持續(xù)變化型也具有分布優(yōu)勢，林業(yè)經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)使林業(yè)高地形分布優(yōu)勢更為明顯。

(4) 研究區(qū)土地利用變化圖譜受自然因素、社會經(jīng)濟(jì)因素和政策因素共同影響，其中自然因素以地形位為基礎(chǔ)，社會經(jīng)濟(jì)因素以人口密度和城鎮(zhèn)化為推動力量，政策因素以林業(yè)資源轉(zhuǎn)型和水土保持為調(diào)控作用。

本文通過地形位和坡向兩個地形因子運(yùn)用地學(xué)信息圖譜法和分布指數(shù)對研究區(qū)土地利用變化圖譜的地形特征進(jìn)行分析，得出滇池流域的不同地形梯度的土地利用變化圖譜特征差異明顯。研究區(qū)土地利用變化圖譜結(jié)構(gòu)基本合理，但最大圖譜“耕地—耕地—建設(shè)用地”、“建設(shè)用地—耕地—建設(shè)用地”和“草地—耕地—建設(shè)用地”優(yōu)勢分布區(qū)不斷向中高地形梯度的推移，反映了社會經(jīng)濟(jì)活動的增強(qiáng)和城市擴(kuò)張向中高地形梯度推進(jìn)，地形對耕地→建設(shè)用地的約束性減弱，不利于土地資源系統(tǒng)的動態(tài)平衡發(fā)展，應(yīng)合理配置影響土地利用變化圖譜的地形因素和人為因素，使土地利用變化圖譜在不同地形梯度上合理分布，即在低和中低地形梯度，嚴(yán)格劃定穩(wěn)定型的耕地和建設(shè)用地，防止耕地被侵、建設(shè)用地的無序發(fā)展，在中高和高地形梯度，加大穩(wěn)定型的林地優(yōu)勢，繼續(xù)推行退耕還林和生態(tài)可持續(xù)發(fā)展政策，以實現(xiàn)土地利用變化的圖譜的優(yōu)化配置和土地資源的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉紀(jì)遠(yuǎn),匡文慧,張增祥,等.20世紀(jì)80年代末以來中國土地利用變化的基本特征與空間格局[J].地理學(xué)報,2014,69(1):3-14.

[2]李想,李月辰,王鳳友,等.土地利用空間格局演變機(jī)理研究[J].資源開發(fā)與市場,2014,30(3):271-274.

[3]Valbuena D, Verburg P H, Bregt A K, et al. An agent-based approach to model land-use change at a regional scale [J]. Landscape Ecol., 2010,25(2):185-199.

[4]李秀彬.全球環(huán)境變化研究的核心領(lǐng)域:土地利用/土地覆被變化的國際研究動向[J].地理學(xué)報,1996,51(6):553-558.

[5]Mooney H A, Duraiappah A, Larigauderie A. Evolution of natural and social science interactions in global change research programs[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2013,110(l1):3665-3672.

[6]Sterling S M., Ducharne A, Polcher J. The impact of global land-cover change on the terrestrial water cycle [J]. Nature Climate Change, 2012,3(4):385-390.

[7]周忠學(xué),任志遠(yuǎn).陜北土地利用變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展耦合關(guān)系研究[J].干旱區(qū)資源與環(huán)境,2010,24(7):58-61.

[8]孫丕苓,許月卿,王數(shù).環(huán)京津貧困帶土地利用變化的地形梯度效應(yīng)分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2014,30(14):277-288.

[8]張靜,任志遠(yuǎn).秦巴山區(qū)土地利用時空格局及地形梯度效應(yīng)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2016,32(14):250-257.

[9]李京京,呂哲敏,石小平,等.基于地形梯度的汾河流域土地利用時空變化分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2016,32(7):230-236.

[10]吳見,王帥帥,譚靖.基于安徽省土地利用變化的地形梯度效應(yīng)分析[J].長江流域資源與環(huán)境,2016,25(2):239-248.

[11]葉慶華,劉高煥,田國良,等.黃河三角洲土地利用時空復(fù)合變化圖譜分析[J].中國科學(xué):地球科學(xué),2004,34(5):461-474.

[12]常雄凱,劉淼,李春林,等.遼寧沿海土地利用變化的圖譜特征[J].生態(tài)學(xué)雜志,2015,34(12):3459-3465.

[13]呂曉,史洋洋,黃賢金,等.江蘇省土地利用變化的圖譜特征[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2016,27(4):1077-1084.

[14]王金亮,邵景安,李陽兵.近20 a三峽庫區(qū)農(nóng)林地利用變化圖譜特征分析[J].自然資源學(xué)報,2015,30(2):235-247.

[15]龔文峰,袁力,范文義.基于地形梯度的哈爾濱市土地利用格局變化分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2013,29(2):250-259.

[16]薄廣濤,牛志君,郭義強(qiáng),等.冀西北間山盆地區(qū)土地利用變化地形梯度效應(yīng)[J].水土保持研究,2017,24(1):1-6.

[17]陳楠,楊武年,李娟.巴中市丘陵山區(qū)土地利用在地形梯度上的分布特征[J].水土保持通報,2012,32(1):185-188.

[18]莊逐舟,黃秋昊,石云.黃土丘陵區(qū)土地利用變化與地形梯度關(guān)系研究[J].水土保持研究,2016,23(4):331-337.

[19]喻紅,曾輝,江子瀛.快速城市化地區(qū)景觀組分在地形梯度上的分布特征研究[J].地理科學(xué),2001,21(1):64-69.

[20]郭洪峰,許月卿,吳艷芳.基于地形梯度的土地利用格局與時空變化分析:以北京市平谷區(qū)為例[J].經(jīng)濟(jì)地理,2013,33(1):160-166,186.