鐘 勛，任金銅，歐陽(yáng)力劍

（1.貴州省水利投資（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，貴州 貴陽(yáng) 550081；2.貴州工程應(yīng)用技術(shù)學(xué)院生態(tài)工程學(xué)院，貴州 畢節(jié) 551700）

土地利用的改變不僅會(huì)引起當(dāng)前景觀現(xiàn)狀的改變，還會(huì)對(duì)區(qū)域大氣、水環(huán)境和地質(zhì)、土壤等造成一定的影響［1］。土地利用變化作為生態(tài)環(huán)境變化中最為直接的表現(xiàn)形式之一，對(duì)區(qū)域生物多樣性保護(hù)、生態(tài)環(huán)境變化、水資源及人類社會(huì)發(fā)展等產(chǎn)生一系列的影響［2］。有學(xué)者針對(duì)流域的土地利用變化開(kāi)展了研究工作，如遼河流域［3］、石羊河流域［4］、太湖流域［5-6］、鄱陽(yáng)湖流域［7-8］及瑪納斯河流域等［9-11］；還有針對(duì)區(qū)域土地利用變化的研究，如成都平原區(qū)域［12］、黑河中游區(qū)域［13］以及以地級(jí)市［14-16］縣［17］等研究區(qū)；還有對(duì)全球范圍土地利用變化等的研究工作。在水利工程區(qū)土地利用變化方面，主要進(jìn)行了土地利用變化引起的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究［18］。本研究以?shī)A巖水利樞紐工程（以下簡(jiǎn)稱“夾巖工程”）核心水源區(qū)所涉及的維新鎮(zhèn)、厙東關(guān)鄉(xiāng)和田壩鎮(zhèn)3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)為研究對(duì)象，開(kāi)展土地利用變化研究工作，分析近20 a間研究區(qū)土地利用時(shí)空變化特征。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

夾巖工程位于貴州省西北部的云貴高原、烏蒙山脈地區(qū)，水源區(qū)位于烏江水系一級(jí)支流六沖河中游，屬貴州省納雍縣維新鎮(zhèn)、厙東關(guān)彝族苗族白族自治鄉(xiāng)和七星關(guān)區(qū)田壩鎮(zhèn)交界處［19］。工程以供水和灌溉為主，兼顧發(fā)電等綜合利用，建成后將為畢節(jié)七星關(guān)區(qū)、大方縣新城區(qū)及遵義中心城區(qū)，以及納雍縣、織金縣、黔西縣、金沙縣、仁懷市等縣市的69個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、365個(gè)農(nóng)村聚居點(diǎn)供水，工程項(xiàng)目等級(jí)為Ⅰ等，其中水源工程區(qū)夾巖水庫(kù)正常蓄水位1 323 m，死水位1 305 m，總庫(kù)容13.25億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容4.519億m3［20］。夾巖工程所在區(qū)域地形破碎、河流切割強(qiáng)烈、碳酸鹽巖類分布廣、石漠化發(fā)育，自然條件復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱［21］。本研究以?shī)A巖工程核心水源區(qū)的納雍縣維新鎮(zhèn)、厙東關(guān)彝族苗族白族自治鄉(xiāng)和七星關(guān)區(qū)田壩鎮(zhèn)為研究對(duì)象，對(duì)研究區(qū)內(nèi)近20 a土地利用變化情況進(jìn)行分析，以期為后續(xù)工程建設(shè)過(guò)程中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)修復(fù)以及生態(tài)移民工程的開(kāi)展提供科學(xué)參考。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

本研究從地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)（http：//www.gscloud.cn）獲取研究區(qū)1995，2005年和2015年3期landsat系列遙感影像數(shù)據(jù)。由于1995年只有空間分辨率為30 m的landsat TM影像，為使研究具有對(duì)比性，對(duì)3期遙感影像進(jìn)行的土地利用類型解譯均基于30 m可見(jiàn)光波段。研究區(qū)內(nèi)河流等水體寬度均低于30 m，受所用遙感影像空間分辨率的限制，無(wú)法對(duì)研究區(qū)內(nèi)河流等水體信息進(jìn)行提取。在參考GBT-201010-2007《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)》的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況和數(shù)據(jù)源特點(diǎn)，將研究區(qū)土地利用分為耕地、林地、草地、建設(shè)用地等4種地類。通過(guò)監(jiān)督分類和人機(jī)交互式判讀的方式解譯出研究區(qū)土地利用類型，并對(duì)解譯結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，將其精度控制在85%以上，研究區(qū)1995～2015年間土地利用類型解譯結(jié)果見(jiàn)圖1。

2 研究區(qū)土地利用時(shí)空變化特征分析

為反映研究區(qū)近20 a土地利用變化對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生的影響，選取土地利用面積及結(jié)構(gòu)、土地利用變化幅度與速度、土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣以及轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率等指標(biāo)，分析研究區(qū)土地利用時(shí)空變化情況。

2.1 土地利用類型面積及結(jié)構(gòu)變化

通過(guò)統(tǒng)計(jì)研究區(qū)土地利用類型解譯結(jié)果（見(jiàn)圖1），獲取研究區(qū)3期土地利用類型面積及各類型面積占比情況（見(jiàn)表1），由圖1和表1綜合分析可知：

（1）研究區(qū)土地利用類型以耕地、林地和草地類型為主，其中，草地在近20 a始終保持最高占比，其次是耕地、林地。由于研究區(qū)地處烏蒙山集中特困地區(qū)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程較為緩慢，建設(shè)用地在20 a始終占比最少。

（2）從時(shí)間過(guò)程對(duì)比分析來(lái)看，耕地、林地在1995～2005年間面積增長(zhǎng)較快，增長(zhǎng)面積分別達(dá)574.16 hm2和318.75 hm2，而在2005～2015年間耕地、林地面積均略有下降。

圖1 1995～2015年研究區(qū)土地利用類型

（3）草地類型在近20 a面積持續(xù)下降，在1995～2005年間草地面積減少最為嚴(yán)重，達(dá)897.09 hm2。

（4）隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地面積持續(xù)增加，特別是在2005～2015年間建設(shè)用地面積增加26.09 hm2。

表1 1995～2015年間土地利用類型面積及占比

土地利用變化幅度可反映土地利用變化總態(tài)勢(shì)和結(jié)構(gòu)的變化情況［22］，為反映研究區(qū)在1995～2015年間土地利用數(shù)量變化情況，采用單一土地利用變化率進(jìn)行分析［23］，利用表1土地利用類型面積統(tǒng)計(jì)獲取研究區(qū)土地利用變化幅度及變化率（見(jiàn)表2）。

從變化幅度和變化率來(lái)看：

（1）1995～2005年間，研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地變化幅度和變化速度最大，主要是由于研究區(qū)內(nèi)人口的增長(zhǎng)及社會(huì)的發(fā)展，導(dǎo)致建設(shè)用地面積增加較為明顯；耕地和林地面積變化幅度雖然都是低于10%，但總體呈增加趨勢(shì)；草地面積減少較為嚴(yán)重。

（2）2005～2015年間，研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地變化幅度和變化率依然遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他地類；近10 a研究區(qū)內(nèi)耕地、林地和草地面積均有下降，分析可知是建設(shè)用地的增加占用部分耕地、林地和草地所致。

表2 1995～2015年間土地利用變化情況

2.2 土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和各類型間轉(zhuǎn)移方向［24］，利用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來(lái)表達(dá)研究區(qū)土地利用空間變化及相互轉(zhuǎn)化特征。采用ArcGIS軟件空間分析模塊中的面積制圖工具，獲取研究區(qū)1995～2005年和2005～2015年間的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（見(jiàn)表3，4）。

經(jīng)分析1995～2005年間土地利用轉(zhuǎn)移情況可知：各類型土地利用之間轉(zhuǎn)換較為頻繁。耕地轉(zhuǎn)出402.876 hm2，主要轉(zhuǎn)為林地，轉(zhuǎn)換面積為214.434 hm2；其次是草地，轉(zhuǎn)換面積為185.488 hm2；有2.954 hm2的耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。林地共有222.704 hm2發(fā)生了轉(zhuǎn)換，其中林地主要轉(zhuǎn)為耕地，轉(zhuǎn)換面積為199.665 hm2；另有22.448 hm2林地轉(zhuǎn)為草地；0.591 hm2林地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。草地轉(zhuǎn)出最為嚴(yán)重，共轉(zhuǎn)出1 120.607 hm2，其中轉(zhuǎn)為耕地類型面積最多，達(dá)787.438 hm2；其次是330.807 hm2轉(zhuǎn)為林地；2.363 hm2轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。部分建設(shè)用地由于土地整理等政策的實(shí)施，有0.591 hm2轉(zhuǎn)為耕地。

表3 1995～2005年間土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

進(jìn)一步分析研究區(qū)2005～2015年間土地利用轉(zhuǎn)移情況（見(jiàn)表4）可知：2005～2015年間土地利用轉(zhuǎn)移情況較為簡(jiǎn)單，發(fā)生轉(zhuǎn)移的土地利用類型主要集中在其他土地利用類型轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。耕地主要轉(zhuǎn)為建設(shè)用地和草地，其中13.587 hm2轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，主要是由于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快，城鎮(zhèn)范圍的外擴(kuò)導(dǎo)致占用部分耕地；另有2.363 hm2耕地轉(zhuǎn)為草地。林地基本沒(méi)有轉(zhuǎn)換為耕地、草地，但靠近鄉(xiāng)鎮(zhèn)附近的2.363 hm2林地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。草地主要轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地和耕地，其中10.633 hm2轉(zhuǎn)換為了建設(shè)用地，1.181 hm2轉(zhuǎn)換為耕地。建設(shè)用地中1.181 hm2轉(zhuǎn)為草地。

表4 2005～2015年間土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

2.3 土地利用變化轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率

為進(jìn)一步分析研究區(qū)不同土地利用類型動(dòng)態(tài)變化過(guò)程中轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出面積增加的差異情況，本研究采用土地利用轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率進(jìn)行分析［25］。對(duì)表3、表4土地利用轉(zhuǎn)移矩陣統(tǒng)計(jì)分析得出近20 a轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率（見(jiàn)表5）。

從轉(zhuǎn)入情況來(lái)看：①1995～2005年間，耕地轉(zhuǎn)入類型在各類土地利用類型中轉(zhuǎn)入面積最大，達(dá)到987.694 hm2，其轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率為56.544%；其次是林地，林地轉(zhuǎn)入面積為545.240 hm2，轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率達(dá)到31.214%；草地轉(zhuǎn)入面積為207.936 hm2，轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率11.904%；建設(shè)用地轉(zhuǎn)入面積最少，只有5.907 hm2，轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率也最低，為0.338%。②2005～2015年間，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入面積最多，達(dá)到26.583 hm2，轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率也最大，為84.906%；其次是林地，轉(zhuǎn)入面積為3.544 hm2，轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率11.321%；耕地轉(zhuǎn)入較少，只有1.181 hm2，其轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)率為3.774%；林地在此期間基本無(wú)轉(zhuǎn)入。

從轉(zhuǎn)出情況來(lái)看：①1995～2005年間，草地轉(zhuǎn)出面積最大，達(dá)到1120.607 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率也是最高，為64.153%；其次是耕地，耕地轉(zhuǎn)出面積為402.875 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為23.064%；林地的轉(zhuǎn)出面積為222.704 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為12.749%；建設(shè)用地轉(zhuǎn)出面積及轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率最大，轉(zhuǎn)出面積為0.591 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為0.034%。②2005～2015年間，轉(zhuǎn)出面積最大的是耕地，轉(zhuǎn)出面積為15.950 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為50.943%；其次是草地，草地轉(zhuǎn)出面積為11.815 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為37.736%；林地轉(zhuǎn)出面積為2.363 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為7.547%；建設(shè)用地轉(zhuǎn)出面積和轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率最低，轉(zhuǎn)出面積為1.181 hm2，轉(zhuǎn)出貢獻(xiàn)率為3.774%。

表5 1995～2015年間土地利用轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)出面積及貢獻(xiàn)率

3 結(jié)論

利用遙感影像數(shù)據(jù)和空間分析方法，對(duì)研究區(qū)近20 a土地利用時(shí)空演化特征進(jìn)行了系統(tǒng)分析。

（1）研究區(qū)土地利用類型以耕地、林地和草地類型為主，其中，草地在近20 a始終保持最高占比，其次是耕地、林地；由于研究區(qū)地處烏蒙山集中特困地區(qū)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展及城鎮(zhèn)化進(jìn)程較為緩慢，建設(shè)用地在20 a間始終占比最少。

（2）研究區(qū)內(nèi)建設(shè)用地變化幅度和變化速度最大，主要是由于研究區(qū)內(nèi)人口的增長(zhǎng)及社會(huì)的發(fā)展，導(dǎo)致建設(shè)用地面積增加較為明顯。

（3）1995～2005年間，各類型土地利用之間轉(zhuǎn)換較為頻繁；2005～2015年間土地利用轉(zhuǎn)移情況較為簡(jiǎn)單，發(fā)生轉(zhuǎn)移的土地利用類型主要集中在其他土地利用類型轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。

（4）1995～2005年間，耕地轉(zhuǎn)入類型在各類土地利用類型中轉(zhuǎn)入面積最大；2005～2015年間，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入面積最多。

由于研究區(qū)地處烏蒙山區(qū)腹地，喀斯特地貌類型發(fā)育，遙感影像數(shù)據(jù)源空間分辨率較低，未能解譯出農(nóng)村居民點(diǎn)和細(xì)小河流等水體數(shù)據(jù)，導(dǎo)致研究過(guò)程中未考慮農(nóng)村居民點(diǎn)和水體等信息的變化特征。本研究從土地利用時(shí)空變化特征揭示研究區(qū)土地利用演化過(guò)程，未涉及土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素分析，后續(xù)研究工作可進(jìn)一步分析氣候變化和人類活動(dòng)等驅(qū)動(dòng)因素對(duì)土地利用變化造成的影響。