潘政 郭伟玲 蒋婷婷

摘 要：基于安徽省1980年、2000年和2018年土地利用栅格数据，采用地学信息图谱、GIS空间分析等技术，构建2个时序的土地利用变化、土地利用涨落势以及变化模式等图谱，探索安徽省1980—2018年土地利用的时空变化以及发展过程。结果表明：1980—2018年安徽省主要土地利用类型是耕地和建设用地，耕地持续减少，建设用地持续增加;变化图谱以耕地转化为建设用地为主且贯穿整个研究时段;涨势图谱中新增建设用地面积最大，落势图谱中主要表现为耕地面积持續减少，但各市间存在一定差异;变化模式图谱中，全期稳定型占据主要地位，其次是后期变化类型和前期变化类型，占比最少的是全期变化型。

关键词：地学信息图谱;土地利用;时空变化;安徽省

中图分类号 F301.24 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2022）08-0144-04

Analysis of Temporal and Spatial Change of Land Use in Anhui Province Based on Geoscience Information Atlas

PAN Zheng   GUO Weiling   JIANG Tingting

（School of Spatial Information and Surveying and Mapping Engineering， Anhui University of Technology， Huainan 232000， China）

Abstract： Based on the land use grid data of Anhui Province in 1980， 2000 and 2018， through the geoscience information atlas and GIS spatial analysis， this paper constructs two time series of land use change atlas， land use fluctuation potential atlas and change mode atlas， and explores the temporal and spatial change and development process of land use in Anhui Province from 1980 to 2018. The results show that： cultivated land and construction land are the main land use types from 1980 to 2018. Cultivated land continues to decrease and construction land continues to increase. The change map mainly focuses on the transformation of cultivated land into construction land， and runs through the whole research period. The area of newly added construction land is the largest in the rising trend map， and the main performance in the falling trend map is that the area of cultivated land continues to decrease， and there are some differences among cities. In the change pattern map， the whole period stable type occupies the main position， followed by the late change type and early change type， and the whole period change type accounts for the least.

Key words： Geoscience information atlas; Land use; Temporal and spatial change; Anhui Province

土地利用是当下国际学界比较热门的研究领域之一[1-2]。人们通过土地利用改变地表覆盖的同时会引起诸多自然要素和生态过程的的变化，因此土地利用的相关研究得到各国科学家的重视[3]。国内外学者关于土地利用的研究方法主要可分为基于时间序列上的土地利用动态度和土地利用转移矩阵等[4-5]以及基于空间格局上的优化配置、CLUE-S模型和景观格局指数等[6-8]，地学信息图谱则是可以同时反映与揭示地物空间结构特征与时间变化规律的图像表现形式和分析手段[9]。地学信息图谱为当下我国所倡导的协调发展、绿色发展和创新发展提供了理论和技术指导[10]。马姣娇等[11]利用珠海淇澳岛4期高分遥感影像数据合成了3个时段土地利用格局变化图谱，了解该地区土地利用格局的时空变化。沈非等[12]利用多时相遥感影像，基于地学信息图谱分析了1987—2011年合肥市城市扩展时空特征及其驱动力。吕晓等[13]基于地学信息图谱理论与方法，揭示江苏省土地利用变化时空特征及规律。本研究基于安徽省1980年、2000年和2018年土地利用栅格数据，采用地学信息图谱、GIS空间分析等技术，构建2个时序的土地利用变化、土地利用涨落势以及变化模式等图谱，探索安徽省1980—2018年土地利用的时空变化以及发展过程，以期为土地的合理利用提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况 安徽省下辖16个地级市，位于华东地区西北部，114°43′～119°38′E、29°25′～34°39′N，总面积14.01万km2。地形可分为5种：淮北平原、江淮丘陵、大别山地、皖中平原和皖南山地。安徽濒江近海，地跨淮河、长江、新安江三大水系。安徽省是国际公认六大世界级城市群之一的长三角的重要组成部分，处于全国经济发展的战略要冲和国内几大经济板块的对接地带，发展潜力巨大。

1.2 數据来源 本研究所采用的安徽省1980年、2000年、2018年的栅格土地利用数据来源于中科院资源环境科学数据中心，分辨率30m×30m。该数据是以美国陆地卫星Landsat遥感影像数据作为主要信息源，通过人工目视解译获取。参考《土地利用现状分类》的分类标准并结合安徽省用地的实际情况，将土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地6个一级类土地，将原始数据导入ArcGIS平台中，利用重分类功能对其进行重新分类，并以1～6为其编码，得到土地利用图谱的基础数据。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用变化图谱及土地利用变化模式图谱的合成 将重分类之后的安徽省3期土地利用数据导入ArcGIS平台，利用ArcGIS平台中Arctoolbox工具下的空间分析工具中的地图代数，栅格计算器中输入土地利用变化图谱代数运算公式，得出安徽省1980—2000年和2000—2018年2个时间序列内的土地利用变化信息图谱，以及1980—2018年土地利用变化模式图谱。

1.3.2 涨落势图谱分析 土地利用变化分为“转入”和“转出”2种类型，其中“转入”是指[j]类土地利用类型转化为[i]类土地利用类型，“转出”指的是[i]类土地利用类型转化为[j]类土地利用类型。根据安徽省2个时间序列内的土地利用变化信息图谱，按照“转入”和“转出”2种类型进行再次重分类，得出安徽省1980—2000年和2000—2018年2个时间序列单元的涨势图谱和落势图谱。

1.3.3 土地变化模式图谱特征分析 将所得土地变化模式图谱分为4类，分别为全期不变型（1980—2019年全期无变化）、全期变化型（1980—2019年全期变化）、前期变化型（只在1980—2000年发生变化）、后期变化型（只在2000—2018年发生变化）。

2 结果与分析

2.1 土地利用时间序列变化 由表1可知，耕地为安徽省内最主要的用地类型，3期耕地面积占比均超过55%;其次是林地，占比23%左右;面积最少的土地利用类型是未利用地，说明安徽省闲置土地资源少，土地资源利用充分。耕地面积处于持续减少的状态，由1980年的82087.18km2减少至2018年的77120.03km2;林地面积持续轻微下降，草地面积先增后减，水域面积和建设用地面积持续增长，特别是建设用地面积由1980年的10422.23km2增加到2018年的15133.15km2，近40年内一共增加了4710.92km2且增速越来越快。耕地面积不断转化为建设用地，从整个研究时间序列来看预计未来一段时间内该趋势将继续保持。

2.2 土地利用空间序列变化 1980—2000年安徽省土地利用变化图谱共有29类，总面积达 140168.63km2，其中有23类发生了变化，变化的总面积达2579.64km2，占总图谱单元面积的1.84%，将占变化面积86.04%的的5类图谱单元按面积大小进行降序排列，排列结果见表2。由表2可知，1980—2000年安徽省土地利用变化第一大类图谱是“编码15”，转化面积达1221.4km2，占总变化面积的47.35%;第二大类图谱是耕地转化为水域，转化面积为462.06km2，占总变化面积的17.91%;第三大类是林地转化为草地，变化占比前三的变化图谱单元累计变化比率高达75.53%。在这一时间段内主要是以耕地转化为其他地类为主，耕地累计变化比率达71.22%。

2000—2018年安徽省土地利用变化图谱共有33类，其中有27类发生了变化，变化的总面积达4294.82km2，占总图谱单元面积的3.06%，将占变化面积94.49%的5类图谱单元按面积大小进行降序排列，排列结果见下表2，由表2可以看出2000—2018年安徽省土地利用变化第一大类图谱是“编码15”，转化面积达3221.06km2，占总变化面积的75.00%;第一大类图谱虽未变化，依然是耕地转化为建设用地，但转化面积以及占比均远高于1980—2000年。第二大类图谱是耕地转化为水域，转化面积为405.77km2，占总变化面积的9.45%;第三大类是林地转化为建设用地，转化面积197.60km2。在这一时间段内主要是以耕地转化为其他地类为主，耕地累计变化比率达85.79%。

2.3 1980—2018年安徽省土地利用“涨势”和“落势”图谱

2.3.1 1980—2018年安徽省土地利用“涨势”图谱 1980—2018年安徽省土地利用涨势图谱，根据土地利用变化类型的“转入”进行重分类，得出安徽省2个时间序列内的涨势图谱（图1），再利用空间分析工具中的区域分析、面积制表工具，进一步得出安徽省内各地级市相应的土地利用情况。由图1可知，1980—2000年间安徽省内各地类新增总面积2579.64km2，变化区域中新增面积值最大的地类是建设用地，新增建设用地面积值1243.51km2，占新增总面积的48.20%;其次分别是水域新增472.02km2，耕地新增344.63km2，草地新增340.97km2，林地新增面积值最少，为178.51km2。安徽省内各市的土地利用变化也均表现出新增建设用地面积大于其他地类，新增建设用地面积最大的是滁州市，新增面积达202.20km2，滁州市的新增耕地面积也最大，为145.01km2;新增林地面积最大的为六安市，为68.25km2;新增水域面积最大的也是六安市，为158.69km2;黄山市的新增草地面积最大，为119.02km2。

2000—2018年间安徽省内各地类新增总面积4294.82km2，比前一个时间序列变化面积增加了1715.17km2，变化区域中新增面积值最大的地类依旧是建设用地，新增建设用地面积值3549.43km2，占新增总面积的82.64%，新增建设用地面积进一步加大，占比进一步提高;其次是水域新增438.69km2;此时间序列内受退耕还林政策的影响，耕地新增211.67km2，低于上期水平;林地新增38.09km2，草地新增34.72km2，未利用地新增面积值最小。为22.21km2。安徽省内各地级市的土地利用变化也同样表现出新增建设用地面积大于其他地类，新增建设用地面积最大的是合肥市，新增建设用地面积高达600.04km2，侧面反映出合肥市近年来的快速发展;六安市的新增耕地面积最大，为103.67km2;新增林地面积最大的为黄山市，为13.83km2;新增水域面积最大的是阜阳市，为74.41km2;宿州市的新增草地面积最大，为7.67km2;新增未利用地面积最大的也是铜陵市，为4.87km2。

2.3.2 1980—2018年安徽省土地利用“落势”图谱 1980—2018年安徽省土地利用落势图谱，根据土地利用变化类型的“转出”进行重分类，得出安徽省2个时间序列内的落势图谱（图2），再利用空间分析工具中的区域分析、面积制表工具，进一步得出安徽省内各地级市相应的土地利用情况。由图2可知，1980—2000年间安徽省内各地类缩减总面积2579.64km2，各地类减少面积值最大的地类是耕地，耕地减少面积值1837.40km2，占减少总面积的71.23%;其次分别是林地减少389.67km2，水域减少196.90km2，草地减少149.37km2，建设用地减少4.12km2，减少面积最小的地类是未利用地，减少面积值2.19km2。安徽省内各地级市的土地利用变化也均主要表现出为耕地面积的减少，耕地减少面积最大的是滁州市，减少耕地面积达252.90km2;滁州市的草地、水域减少面积最大，分别为73.25km2和72.30km2;林地减少面积最大的为宣城市，为140.57km2;建设用地减少面积最大的是芜湖市，为1.64km2;宣城市的未利用地减少面积最大，为2.19km2。

2000—2018年间安徽省内各地类减少总面积4294.82km2，变化区域中减少面积值最大的地类依旧是耕地，减少的耕地面积值为3684.45km2，占减少总面积的85.79%，减少的耕地面积进一步加大，结合安徽省土地利用变化图谱以及安徽省土地利用涨势图谱，可得出减少的耕地主要转化为建设用地，也符合安徽省耕地向建设用地转化的特征;其次分别是林地减少217.31km2，水域减少217.18km2，草地减少96.89km2，建设用地减少76.42km2，未利用地减少面积最少，为2.58km2。安徽省内各地级市的土地利用变化也均主要表现出为耕地面积的减少，耕地减少面积最大的是合肥市，耕地减少面积高达637.37km2;合肥市的建设用地减少面积也最大，为22.18km2;林地、草地减少面积最大的均为宣城市，分别为47.91km2和16.63km2;水域减少面积最大的是六安市，为103.94km2;铜陵市的未利用地减少面積最大，为1.10km2。

2.4 1980—2018年安徽省土地变化模式图谱特征 根据安徽省1980年、2000年、2018年3期土地利用数据，重构安徽省土地利用变化模式图谱（图3），按照阶段性变化特征并结合安徽省实际用地情况将其分为四大变化模式。在1980—2018年安徽省土地利用变化模式中，全期稳定型模式占据主要地位，达133050.83km2，占总面积的95.16%，其中主要为耕地、林地保持不变，两者占全期稳定模式总面积的81.32%;其次是后期变化模式，占总面积的3%，其中合肥市的后期变化模式面积最大，达到了676.31km2，以（115）耕地-耕地-建设用地为主，面积达到3214.84km2，占后期变化模式总面积的76.59%;前期变化模式占比次之，占1.77%，以（155）耕地-建设用地-建设用地为主，面积达到1212.61km2，占比达到48.85%，主要表现在滁州、六安和宣城等地;全期变化型占比最少，总面积仅为97.49km2，主要分布在六安、滁州两地，两地全期变化面积占全省全期变化型总面积的53.06%，以（141）耕地-建设用地-耕地和（414）建设用地-耕地-建设用地图谱为主。

3 结论

本研究结果表明：1980—2018年安徽省主要土地利用类型是耕地和建设用地，耕地持续减少，建设用地持续增加;变化图谱以耕地转化为建设用地为主且贯穿整个研究时段;涨势图谱中新增建设用地面积最大，落势图谱中主要表现为耕地面积持续减少，各市间存在一定差异;变化模式图谱中，全期稳定型占据主要地位，其次是后期变化类型和前期变化类型，占比最少的是全期变化型。

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（责编：徐世红）