龙杰

摘 要：城市区域的土地利用变化与人类活动密切相关，受人类活动影响的同时也影响着区域内人类的生活发展，与区域内的水土流失关系紧密。昆明市呈贡区地处喀斯特地貌区，研究该辖区可以有效掌握该区域的土地利用变化情况、土地类型转换情况及区域发展情况，为分析该区的水土流失状况提供依据。该文运用土地利用转移矩阵方法研究昆明市呈贡区的土地利用变化特征、土地利用转化率及年平均变化率。研究结果表明呈贡区增长的类型为城镇村及工矿用地和交通运输用地2类，转换损失最严重的是耕地，该时期呈贡处于城建迅速扩张阶段，耕地的转换贡献最为突出。

关键词：转移矩阵；喀斯特地区；呈贡区；土地利用

中图分类号 F301.2 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2018）17-0075-04

Evalution of Land Use Change of Chenggong District Based on Land Use Transfer Matrix

Long Jie

（Yunnan Normal University，Kunming 65000，China）

Abstract：Land use change in urban areas is closely related to human activities. It is also affected by human activities and affects the development of human life in the region. It is also closely related to soil erosion in the region. The Chenggong District of Kunming City is located in the karst landform area. Studying the area can effectively grasp the land use change，land type conversion and regional development in the area，and provide a basis for analyzing the soil erosion in the area. This paper uses the land use transfer matrix method to study land use change characteristics，land use conversion rate and annual average change rate in Chenggong District of Kunming City. The results show that the types of land types in the Chenggong District are urban villages，industrial and mining land and transportation land. The most serious conversion loss is cultivated land，indicating that the Chenggong is in the stage of rapid urban construction expansion，and the conversion contribution of cultivated land is the most prominent.

Key words：Transfer matrix；Karst area；Chenggong district；Land use

土地利用變化类因子是影响水土流失变化的重要类型因子，同时提供土地覆盖以及土地利用中涉及的人类获得类型等信息，有助于环境影响评价及潜在的土地利用多样性分析。目前比较常用的土地利用遥感动态监测信息的分析方法主要包括传统的数理统计方法、构造参数方法、土地利用转移矩阵法以及景观格局特征分析法[1]。土地利用转移矩阵来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述，在土地利用变化分析中具有重要作用，并得到较为广泛的应用[2-4]。相对于其他分析方法，土地利用转移矩阵的科学性及优势性在于它的生成灵活多变，分析结果不受地物类别、数量限制，同时又可以对多时期的数据进行分析处理[5]。通过土地利用转移矩阵，可以用矩阵阵列的形式去展示土地利用变化类型的各类转移参数，通过研究转移矩阵中所包含的土地类型转移规律，作为土地的用地结构和土地类型变化方面的研究基础，以定量的方式直观地反映出某一区域内某段时期土地利用类型之间的转移情况，甚至可以细化到转换关系及转移概率，从而对获取转移前后的各土地地类的结构特征及分析区域内土地利用的转移规律提供基础条件。

呈贡隶属云南省昆明市，处喀斯特地貌区，区内四周山脉环绕，焚风效应明显，生态环境脆弱、水土流失情况严重，属省水土流失重点防治区。研究分析该区的土地利用类型转换情况，对于了解喀斯特区域的土地类型变化的驱动因素及水土流失的变化状况具有积极作用。本文利用GIS与RS技术，采用土地利用变化转移矩阵针对呈贡区的2011—2016年土地利用动态格局进行分析，获取变化面积、变化概率，结合该区实际的发展情况以期分析出土地利用变化与城镇发展的关系，为土地利用及管理提供决策支持。

1 研究区概况及信息源

呈贡属云南省昆明市下属市辖区，地处东经102°45'～103°00'，北纬24°42'～25°00'，低纬度高原平坝地区，海拔1900～2000m，气候属低纬度高原季风气候型，年平均气温14.7℃，年均降雨量800mm，森林覆盖率46%。

研究所用的数据主要来源于2011年和2016年2个年份的昆明市土地利用调查成果。根据研究区的实际情况，将该区的土地利用地类按耕地、草地、林地、园地、城镇村及工矿用地、水域及水利设施用地、交通运输用地及其他土地8个一级类进行划分。其中其他土地主要包括裸岩、沙地等除上述7个地类之外的土地地类。

2 土地利用转移矩阵

2.1 土地利用转移矩阵定义 土地利用转移矩阵借用了转移矩阵的系统分析优势，利用同一区域内不同时期的土地现状覆盖数据，求解出1个二维矩阵，其中矩阵的行表示研究末期各土地利用类型对应的面积数据，列表示研究期初始各类型对应的面积参数，通过对转移矩阵进行定量分析，获取2个不同时相地类之间相互转化的数据。土地利用转移矩阵描述出不同地类在不同时期所发生变化的土地类型以及变化面积的情况。不仅能静态的反映出，同一区域内特定时间段间不同地类的面积情况，还能够凸显出各个地类在研究初期和研究末期特定参数下的转入转出情况。若考虑面积参数，则该矩阵反映区域内土地利用面积的变化，通过分析地类的总量变化，可了解到土地利用的变化趋势和土地利用结构的变化。

转移矩阵主要应用表现在：采用GIS技术叠置分析2期土地利用图像，采取二维阵列的形式去描述数据即可获得土地利用转移矩阵，通过转移矩阵可以分析2期数据间各土地利用类型的转移情况，分析研究初期和末期各类土地的流失、来源和构成情况，通常结合土地利用数量变化、空间变化等指数进行分析[6]。生成转移矩阵的具体操作为：使用ArcMap处理2期土地利用现状数据，建立土地类型字段，根据类型的一致性进行同类融合，通过使用叠加分析的方式，对进行过同类融合的2期数据进行叠置操作，获得交集图层，通过建立新的面积字段计算出不同类型的地类面积，利用到处功能将图层的属性表导出为dbf文件，利用Excel进行打开，并使用数据透视表操作，将行设置为末期的土地利用类型，列设置为初期的土地利用类型，即可得到土地利用转移矩阵。

根据以上描述，运用ArcGIS空间分析功能对呈贡区2011年和2016年土地利用现状数据进行分析，得到了呈贡区2011和2016年份的土地利用转移矩阵，见表1。

2.2 土地利用转移矩阵动态变化指标 土地利用转移矩阵动态变化指标包括土地类型转换概率（P）和类型动态度（D）。

在土地利用转移矩阵的基础上，通过建立转移模型，能够更好地定量分析土地利用变化的主导过程。

3 结果与分析

3.1 土地利用变化的主导过程 根据表1可知，呈贡区2011—2016年3a内整体变化较为明显，以耕地、城镇村及工矿用地、交通运输用地及园地4类变化最为突出。由呈贡区土地利用变化率表可看出，仅城镇村及工矿用地和交通运输用地2类土地的年变化为正，表明6年间这2种土地类型的面积呈现增长趋势，草地、耕地、林地、其他土地、水域及水利设施用地及园地6类呈减少趋势。呈贡区6年间的变化主导主要表现在城市建设迅速扩张，耕地、园地和林地面积减少较大，并向城建及交通用地转换。呈贡区城市建设用地的迅速扩张，主要是通过占用耕地和林地来实现[7]。

3.2 土地利用变化率分析 草地和林地的土地利用年变化率分别为-0.19%和-0.6%，草地的面积从2011年的19.36km2减少到18.20km2，林地的面积从2011年的128.38km2减少到2016年的124.81km2，分别减少了1.16km2和3.57km2；水域及水利设施用地由2011年的73.36km2减少到2016年的73.25km2，年变化率为-0.02%。虽然草地和林地自身的转化率较高，分别为94.01%和97.20%，但在自身的转换过程中会导致区域内草地和林地的类型覆盖度发生变化，结合水域及水利设施用地的建设情况来看，该区域内植被覆盖总体呈现减少趋势。

城镇村及工矿用地年平均变化率为3.21%，面积从2011年的115.83km2增加到2016年的135.07km2，净增值为19.24km2。交通运输用地面积从10.31km2增加到17.47km2，年均变化率为23.15%。耕地的年均变化率为-1.94%，在城市发展中损失的耕地主要转换为城建相关的城镇村及工矿用地和交通运输用地2类，根据表1结果可知，耕地向城建相关的城镇村及工矿用地和交通运输用地2个地类的转换率分别为10.57%和2.63%，对应的转换面积为9.31km2和2.32km2。根据实地情况，2011—2016年呈贡区的城市建设用地迅速扩张，2011年开工建设道路达117条，呈贡大学城的建设、市政府的搬迁等使得呈贡从1个“无人区”发展为城市次中心。

其他土地面积年转化率为-0.15%，减少了0.88km2，除90.06%为原有的土地外，其余主要向城鎮及工矿用地和交通运输用地进行转换，转换率分别为5.06%和4.64%。其他土地面积的建设由于城市扩张的影响，在城市扩张前，影像上显示其他土地大部分为裸地，在城市扩建过程中将部分土地进行了转换。

4 讨论

2011—2016年，呈贡区各土地利用类型均发生了变化，其中城镇及工矿用地和交通运输用地2类呈增加趋势，草地、耕地、林地、其他土地、园地及水域及水利设施用地等6类土地呈现减少趋势。呈贡区林地、草地和水域3大生态要素的总覆盖度减少，与李建勇等人[8]的结论不一致。造成结论不一致的原因在于，李建勇等人研究的时间跨度是在2007—2015年间，当时呈贡正处于城建奠基阶段，尤其是该区的主要项目呈贡大学城的建设，该大学城占地43.15km2，占该区总面积的1/10。大学城于2005年府奠基，2007—2010年阶段主要处于建筑物的基础修建阶段，土地被大量挖掘用于城市建设，这个时期的林地和草地大量建设，2011—2015年间配套的绿化工程及水域设施的建设，使得林地、草地及水域面积得到小幅度提升，在2007—2015年间3大要素的总覆盖度增加，符合实际。而本文研究的时间跨度是2011—2016阶段，城建的扩张速度要优于绿化建设的速度，草地、林地和水域的增长率小于三者向城建用地的转换率，所以导致3大要素的整体覆盖度呈减少趋势，符合实际情况。通过转移矩阵可以看出对城建发展贡献最大的地类是耕地，转换损失面积达11.66km2。向城镇村及工矿用地和交通运输用地分别转换了9.31km2和2.32km2。

参考文献

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[2]张伟，彭淑贞，程鹏，等.泰安市土地利用动态变化研究[J].国土与自然资源研究，2011（4）：17-19.

[3]岳东霞，杜军，刘俊艳，等.基于RS和转移矩阵的泾河流域生态承载力时空动态评价[J].生态学报，2011，31（9）：2550-2558.

[4]刘瑞，朱道林.基于转移矩阵的土地利用变化信息挖掘方法探讨[J].资源科学，2010，32（8）：1544-1550.

[5]陆平.基于转移矩阵的城市土地利用变化分析[J]. 北京测绘，2017（1）：13-16.

[6]乔伟峰，盛业华，方斌，等.基于转移矩阵的高度城市化区域土地利用演变信息挖掘——以江苏省苏州市为例[J].地理研究，2013，32（8）：1497-1507.

[7]陈明玉，曹生国.基于RS和GIS的昆明市呈贡区城市扩张驱动力和阻力分析[J].辽宁农业科学，2015（1）：23-27.

[8]李建勇，胡云华，李胜，等.基于RS与GIS的生态环境质量动态评价——以昆明市呈贡区为例[J].测绘，2016，39（5）：213-216.

（责编：王慧晴）