张俊华 李培科 陈静

摘 要：水库工程建设必将对区域土地利用及生态系统稳定性产生重要影响，分析水库区域土地利用时空动态变化情况，可为水库区域土地资源与生态环境保护提供技术支撑。以出山店水库区域（大坝以上至水位为92 m库区尾水上游第一条流域面积大于100 km2的支流）为例，对不同时期卫星遥感影像进行解译、叠加计算和空间分析，生成土地利用转移矩阵，构建单一类型动态度、综合类型动态度模型，定量分析水库区域土地利用时空变化特征。结果表明：2000—2018年出山店水库区域土地利用结构发生了显著变化，不同时段不同土地利用类型空间动态度差异明显，但空间格局变化并不大。水库建设将对区域经济社会发展产生带动作用，应及时调整土地利用結构，加强水库区域土地资源及生态环境保护。

关键词：土地利用结构;土地利用类型;动态度模型;出山店水库

中图分类号：F311;TV62 文献标志码：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.12.020

Abstract：The construction and operation of reservoir project will have an important impact on regional land use and ecosystem stability. The analysis of spatial and temporal dynamic changes of land use in reservoir area can provide technical support for the protection of land resources and ecological environment in reservoir area. Taking the first tributary of the upper reaches of the tailwater in the upper reaches of the reservoir area above the dam to 92 m of the Chushandian Reservoir as an example， by interpreting， calculating and analyzing satellite remote sensing images from different periods of the reservoir area， the land use transfer matrix could be generated， and a single type dynamic degree and comprehensive type dynamic degree model could be constructed to quantitatively analyze the spatial and temporal characteristics of land use in the reservoir area. The results show that from 2000 to 2018， the land use structure of Chushandian Reservoir has been changed significantly， and the spatial dynamic degree of different land use types in different periods is obviously different， but the spatial pattern has been changed little. Reservoir construction will play a leading role in regional economic and social development. Land use structure should be adjusted in time to strengthen the protection of land resources and ecological environment in reservoir area.

Key words： land use structure; land use type; dynamic degree model; Chushandian Reservoir

土地资源是人类赖以生存和发展的重要基础，在可持续发展及全球环境变化中具有重要地位[1]。大规模的建设活动以及对土地的不合理利用，导致生态环境破坏，使人地关系矛盾日益突出[2]。土地利用景观格局由各种类型土地单元及其空间分布组成，反映人类对自然环境干扰程度和土地利用/土地覆被变化（LUCC）状况[3]。土地利用时空动态变化研究[4-11]大都基于经济发达、人地矛盾突出的完整行政区或流域，且以短时间尺度研究为主，而以水库区域为对象的土地利用时空动态变化研究较少。水库工程建设必将对区域土地、植被、生态环境等产生影响，本文以出山店水库区域（大坝以上至水位为92 m库区尾水上游第一条流域面积大于100 km2的支流）为例，进行土地利用时空动态变化分析，以期为水库区域土地利用结构调整、生态环境保护提供技术支撑。

1 研究基础数据

（1）基础地理数据。包括区域边界、区域DEM、行政区边界、河网、水系等，来源于中国科学院资源与环境科学数据中心和出山店水库管理局。

（2）遥感数据。2000 年、2005年、2010年、2015年土地利用数据，分别源于对 Landsat TM 和 Landsat OLI 卫星遥感影像的解译，其分辨率为30 m，夏态时相;2018年土地利用数据源于对高分2号（GF-2）卫星遥感影像解译，其分辨率为2 m，夏态时相。利用 ERDAS IMAGE 图像处理软件和地形图对卫星遥感影像进行处理，控制误差不超过1个像元;利用ArcGIS和FRAGSTATS软件通过人机交互解译，获得水库区域不同年份各类土地（耕地、林地、草地、建设用地、水域）面积数据。

2 研究方法

根据出山店水库区域的特点，按照LUCC（土地利用/覆被变化）分类体系和《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2017）分类系统，将水库区域土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地等5大类[12]，利用ArcGIS数据处理及空间分析功能将各年份土地利用情况进行重分类，采用空间叠加方法，对任意两时期土地利用/覆被图层进行叠加处理，获取土地利用转移矩阵，分析土地利用变化情况;构建土地利用变化动态模型，分析不同土地利用类型间转化趋势和转化速度，以及水库区域2000年至2018年土地利用时空变化特征。

2.1 转移矩阵

2.2 土地利用结构变化模型

2.2.1 土地利用变化幅度

2.2.2 土地利用动态度

土地利用动态度反映各土地利用类型在研究期内面积變化的快慢[16]，包括单一类型动态度、综合类型动态度。

式中：P1为研究期内某类土地时间变化动态度;P2为某类土地在研究期某时间段的空间变化动态度;ΔUin为研究期内某类土地由其他类型转化形成的面积;ΔUout为研究期内某类土地转化为其他类型的面积。

3 计算结果分析

3.1 各类土地面积变化情况

按照上述方法生成的出山店水库区域2000—2018年土地利用转移矩阵见表1，各时段土地利用面积变化幅度见表2。

由表1和表2可知2000—2018年出山店水库区域土地利用变化总体情况为：耕地面积减少最多，从2000年的55 626.74 hm2 减少到2018年的38 574.43 hm2，减幅为17 052.01 hm2，面积占比由58.06%下降到40.26%;水域面积增加最多，共增加8 815.97 hm2，面积占比由3.89%提高到13.09%;建设用地由2000年的2 843.41 hm2增加到2018年的8 229.50 hm2，面积占比由2.97%提高到8.59%;林地面积增加3 665.30 hm2，草地面积减少815.35 hm2。

3.2 土地利用时空动态变化情况

出山店水库区域土地利用单一类型时间变化动态度和空间变化动态度见表3、表4。

由表2、表3可知：2000—2018年出山店水库区域土地利用整体变化情况为耕地和草地面积减少（动态度分别为-1.70%、1.75%）、其他土地利用类型面积增加，其中水域面积增加最为明显（动态度为13.16%）。2000—2005年、2005—2010年两时段，除林、草地面积增加外，其他土地利用类型面积呈现持续减少态势（动态度P1为负值）;2010年以后，耕地和草地面积先增加后减少、林地面积先减少后增加，其他土地利用类型面积持续增加。

由表4可知：2000—2005年各土地利用类型间转化量特别小;2005—2010年、2010—2015年两个时段各土地利用类型空间变化动态度较大，均超过10%;2015—2018年，各土地利用类型空间变化动态度进一步加大，表明各土地利用类型之间转入、转出明显;耕地虽然转出面积较大，但由于面积基数大，因此空间变化动态度P2并不大。

出山店水库区域土地利用综合类型动态度计算结果见表5。由表5可知，2000—2005年综合类型动态度La极小，表明土地利用类型几乎没发生变化;2005—2010年、2010—2015年两时段综合类型动态度La接近，表明各土地利用类型在这两个时段变化幅度相当;2015—2018年综合类型动态度La达到6.575 5，比之前各时段都大，表明各土地利用类型变化剧烈。

4 结 语

土地利用转移矩阵和单一类型动态度及综合类型动态度分析表明，2000—2018年出山店水库区域土地利用结构发生了显著变化，不同时段不同土地利用类型空间动态度差异明显，但空间格局变化并不大。水库建设将对区域经济社会发展产生带动作用，应及时调整土地利用结构，加强水库区域土地资源及生态环境保护。

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【责任编辑 张智民】