2000-2020绵阳市土地利用时空演变特征

2000-2020绵阳市土地利用时空演变特征

陈行1,

（1.西南科技大学，土木工程与建筑学院，绵阳 621010）

摘要：土地是人类改造自然的直接载体，为了揭示绵阳市的用地变化特征，基于landsat系列卫星影像，对绵阳市的土地利用类型进行分类，采取定性与定量相结合的方式，分析绵阳市2000～2020年土地利用类型时间及空间演变规律。结果表明：（1）2000～2020年，耕地的面积占比一直最大，维持在45%以上，其次为林地面积占比第二，未利用地的占比面积最少；（2）在20年间，林地、草地、建设用地及未利用地呈增长趋势，水域、耕地呈下降趋势；（3）林地主要位于研究区上半部分，耕地主要分布于研究区的下半部分。从各区县来看，北川羌族自治县、平武县的林地占比最大，其他区县则是耕地占比最大。研究结果表明绵阳市的用地类型在20年间有明显的变化，本次研究对于揭示研究区的用地变化特征具有科学意义。

关 键 词:土地利用变化；绵阳市

0 前言

人类活动与自然环境相结合形成了不同主体功能的空间类型[1]。随着人类社会的不断发展，人类对空间的改造能力也在不断上升，近年来空间类型变化日趋剧烈。也导致了一些问题的发生，如对林地砍伐对其空间进行破坏，使生态环境受到破坏；耕地转化为其他用地类型，威胁我国的粮食安全等[2]。绵阳市作为我国唯一的科技城，是四川省城镇化进程较快的区域，城市发展与自然环境保护之间存在一定冲突 ，但目前对绵阳市长时间序列的土地利用变化的研究还比较缺乏，因此展开绵阳市2000-2020年土地利用变化研究，以期发现研究区的土地利用变化规律，便于后续规划工作的开展。

本次研究通过Google Earth Engine平台，调用Landsat5、8的遥感影像，运用随机森林算法，获取绵阳市2000年、2010年及2020年的土地利用数据，通过对数据分析，发现绵阳市土地空间在时间及空间的变化。

1研究方法与数据来源

1.1 研究区概况

绵阳市（30°42′N—33°03′N，103°45′E—105°43′E）是四川省的地级市，成渝双城经济圈的副中心城市。绵阳市共下辖3个区五个县一个地级市，全市面积约20264km²。位于四川省东北部，地势从西北方向向东南逐渐降低，高差落差较大，研究区主要以山地、丘陵及平坝为主，生态环境良好，物产丰富，涪江为绵阳市最大的河流。

1.2 数据来源

绵阳市2000年、2010年、2020年的遥感数据来自Google Earth Engine平台中Landsat 5 TM及Landsat 8 OLI地表反射率产品数据集，在其基础上运用随机森林将用地类型分为耕地、林地、草地、、水域、建设用地及未利用地6类用地类型[3]。行政区划数据来自全国地理信息资源目录服务系统（webmap.cn）。研究所用数据的分辨率为30m×30m。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用动态度

动态度模型可以反应某一时段用地类型变化的激烈程度与速率，分为单一土地利用动态度及综合土地利用动态度[4]。单一土地利用动态度公式如下

其中，K表示某类用地类型在研究时段T的动态度，Ua，Ub分别表示表示研究初期及末期该类用地类型的面积。

综合土地利用动态度公式如下

                      LC=                       （1）

其中，LC为综合土地利用动态度；△LHi-j表示第i类空间在研究时段转为第j类空间面积的绝对值；LHi为第i类土地在研究初期的面积；T代表研究时段（年）。

2结果与分析

2.1 绵阳市土地利用面积变化分析

根据研究区三期土地利用数据，运用ArcGIS分析工具，得出六类用地的数量变化特征，如表1所示。在20年间，占比最大的为耕地，占比在45.22%-47.19%之间，其次为林地占比在43.09%-44.12%之间，占比最小的为未利用地。在研究时段耕地及水域一直呈下降趋势，分别减少397.67km²，95.66km²，其他四类用地都有一定增长吗，增加面积较多的为建设用地和草地，分别增加199.48km²，195.51km²。表明在研究时段建设用地的扩展不断侵占耕地，在今后的发展中，应加强城市开发边界线的控制以及遵守耕地红线范围，保护永久基本农田不受挤压。

表1 绵阳市土地利用面积及占比（km²）

2.2 绵阳市土地利用空间分布特征

分析绵阳市土地利用空间布局特征（图2），发现龙门山脉将绵阳市分为两个主要部分，南面主要以林地为主，该区域海拔较高，山脉作为天然的生态屏障，阻止部分人类活动影响，生态环境较好。南面地势平坦，主要以耕地为主。研究区的西北边缘有部分水域（北川及永久积雪）分布，这是由于该区域地势较高，气温较低。建设用地主要围绕这涪江分布，在游仙区及涪城区分布最为明显。草地分散分布于绵阳市全域，在高海拔地区分布较为集中。

2000-2020年，绵阳市各类用地发生变化，随着全球气温的升高，西北边缘的水域明显减少，未利用地的增加主要位于研究区中部，随着经济的发展建设用地占用耕地向外呈圈层式增长，林地变化较为不明显。

图1 绵阳市土地利用分布图

2.3 土地利用动态度分析

绵阳市2000-2020年单一土地利用动态度如表2所示，在2000-2010时段，水域、草地、耕地动态度为负，空间减少，林地、建设用地、未利用地动态度为正，空间增加，未利用地的动态度最大为35.62%。2010-2020时段，仅建设用地及草地的动态度为正，其他地类动态度为负，这一时段动态度最大的为建设用地。就整个研究时期来说，仅水域及耕地的动态度为负，建设用地及未利用地的动态度较大分别为5.79%，17.48%。

表2 绵阳市土地利用单一动态度

3结论与讨论

（1）2000～2020年，耕地和林地占研究区的绝大部分，占比达85%以上。耕地、水域减少空间是其他地类增加来源，耕地减少最多减少397.67km²，建设用地增加最多增加199.48km²。

（2）绵阳市土地利用空间分布有很大地域特征，林地主要位于高海拔区域，耕地主要位于低海拔的平原，将绵阳市划分为两部分，建设用地随河流水系分布。在研究时段建设用地有明显的增加，而西北边缘的水域有明显的减少，在今后的发展中应注重区域生态环境的保护，控制建设用地的无序蔓延。

（3）研究各土地利用类型动态度发现，在研究时段仅水域及耕地动态度为负值，未利用地的动态度绝对值最高为17.48%，动态度绝对值最低为林地，0.03%。

参考文献

[1]彭波, 苏旭芳, 梁玉莲. 2000～2020年南宁市森林生态系统质量评估[J]. 四川环境, 2023,42(05):177-184.

[2]李辉, 周启刚, 李斌, 等. 近30年三峡库区生态系统服务价值与生态风险时空变化及相关性研究[J]. 长江流域资源与环境, 2021,30(03):654-666.

[3]     Costanza R, Arge, Groot R D, et al. The value of the world's ecosystem services and natural capital[J].

[4]陈相标, 丁文荣, 李孝川. 滇中城市群土地利用转型及生态系统服务价值交叉敏感性分析[J]. 水土保持研究, 2022,29(06):233-241.