趙曉麗，汪瀟，張增祥，易 玲，劉斌，徐進(jìn)勇

(中國科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，北京100101)

土地覆蓋變化是全球環(huán)境變化的核心[1]。土地是人類活動的場所和重要的自然資源，其覆蓋變化不僅影響農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也影響到環(huán)境的變化。隨著遙感監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，許多學(xué)者和研究人員對區(qū)域性，乃至全球性土地覆蓋及其變化開展了深入的研究，形成了眾多的土地覆蓋遙感分類和制圖方法[2-8]。

目前，土地覆蓋圖像分類和制圖研究主要集中在兩個方面:一是利用中高分辨率的遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行小區(qū)域土地覆蓋及其變化的自動分類研究。這些研究大多采用 TM/EMT+數(shù)據(jù)，局部地區(qū)采用了 Quick-Bird，IKONOS等高分辨率的遙感數(shù)據(jù)，以及利用RadarSat圖像對土地覆蓋變化進(jìn)行快速檢測。另一研究方向以低分辨率(250 m，l km)的MODIS數(shù)據(jù)、300 m分辨率的MERIS數(shù)據(jù)和1 km分辨率的AVHRR數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行區(qū)域性、全國性乃至全球性的土地覆蓋研究[9]。土地覆蓋遙感自動分類結(jié)果能達(dá)到較好的精度，但是大部分研究缺乏實地驗證，在區(qū)域、大尺度范圍的推廣性驗證不足，從而影響了整個分類結(jié)果的可靠性及其應(yīng)用。1992年中國科學(xué)院開展“國家資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動態(tài)研究”，建立了土地資源分類系統(tǒng)，采用人機(jī)交互解譯方式，完成了1980年代至2005年以陸地衛(wèi)星(Landsat)TM為主要信息源的中國土地覆蓋/土地利用制圖，該方法準(zhǔn)確性高，實地驗證方便，但工作量大。

本研究針對目前遙感自動分類和人機(jī)交互解譯在土地覆蓋分類研究中的不足，以形成土地覆蓋矢量數(shù)據(jù)庫為最終目標(biāo)，采用人機(jī)交互解譯與自動分類相結(jié)合的方法，充分利用目視解譯的準(zhǔn)確性和自動分類的快速性，以解譯結(jié)果作為控制框架，以自動分類進(jìn)行次級屬性判斷，以野外實地調(diào)查結(jié)果作為精度評價依據(jù)，從而進(jìn)行河南省土地覆蓋遙感制圖及其數(shù)據(jù)庫建設(shè)，開展河南省土地覆蓋的動態(tài)監(jiān)測及變化研究，揭示該區(qū)域土地覆蓋的規(guī)律，了解其變化的原因與機(jī)制，研究結(jié)果對實現(xiàn)河南省土地資源合理利用和可持續(xù)發(fā)展具有現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)概況

河南省位于中國中東部、黃河中下游，黃淮海平原西南部 ，界于北緯 31°23′—36°22′，東經(jīng) 110°21′—116°39′[10]。地處我國地勢第二階梯向第三階梯的過渡帶，西部山地綿延起伏，海拔高千米以上，東部為平原，海拔在百米之下。土壤主要為棕壤土、褐土、黃棕壤等。地勢西高東低，北、西、南三面由太行山、伏牛山、桐柏山、大別山沿省界呈半環(huán)形分布;中、東部為黃淮海沖積平原;西南部為南陽盆地。平原和盆地、山地、丘陵分別占該省總面積的55.7%，26.6%，17.7%。屬北亞熱帶與暖溫帶過渡區(qū)氣候，年平均降水量1 120～570 mm[11]。河南省既是傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)和人口大省，又是新興的經(jīng)濟(jì)和工業(yè)大省，同時也是中國內(nèi)陸交通運輸?shù)闹匾獦屑~。

2 方法與數(shù)據(jù)

2.1 分類系統(tǒng)

針對中國土地覆蓋實際情況，在聯(lián)合國糧農(nóng)組織提出的LCCS(land cover classification system)土地覆蓋分類體系和中國科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫土地利用分類體系的基礎(chǔ)上，從遙感制圖角度和陸地生態(tài)系統(tǒng)觀點出發(fā)，建立了新的土地覆蓋遙感分類系統(tǒng)[9]，包括6個一級分類和25個二級分類。土地覆蓋遙感監(jiān)測河南省面積為1.66×105km2，一級土地覆蓋類型齊全，二級類型有20類(表1)。

2.2 信息源

遙感數(shù)據(jù)采用陸地衛(wèi)星TM數(shù)據(jù)、中巴資源衛(wèi)星(CBERS)CCD數(shù)據(jù)和MODIS數(shù)據(jù)等。采用的投影為雙標(biāo)準(zhǔn)緯線等面積割圓錐投影，使用全國統(tǒng)一的中央經(jīng)線和雙標(biāo)準(zhǔn)緯線，中央經(jīng)線為東經(jīng)105°，雙標(biāo)準(zhǔn)緯線為北緯25°和北緯47°，所采用的橢球體是KRASOVSKY橢球體。

2.3 數(shù)據(jù)獲取

土地覆蓋分類與制圖方法是在中國科學(xué)院土地利用數(shù)據(jù)庫提供的總體土地類型控制下，采用輔助遙感自動分類信息，通過人機(jī)交互綜合分析等方法的綜合運用，實現(xiàn)土地覆蓋遙感制圖。

以2005年1∶10萬比例尺土地利用數(shù)據(jù)為框架，從中獲得土地覆蓋的一級類型的界線及其屬性和部分二級類型的界線和屬性。在此基礎(chǔ)上，利用MODIS數(shù)據(jù)對森林、草地的二級類型和農(nóng)田類型中的水澆地、旱地進(jìn)行自動分類，結(jié)合輔助數(shù)據(jù)和外業(yè)調(diào)查結(jié)果，識別這些土地覆蓋二級類型的屬性，并勾繪界線，先完成2005年土地覆蓋制圖。依此類推，結(jié)合1980年代至2005年的土地利用動態(tài)數(shù)據(jù)庫，完成1980年代至2005年的土地覆蓋動態(tài)數(shù)據(jù)庫，然后結(jié)合不變的區(qū)域完成1980年代的土地覆蓋重建。

以土地利用類型的圖斑位置和界線作為土地覆蓋相關(guān)類型遙感自動分類的框架控制，遙感自動分類只作圖斑屬性的分類而不涉及圖斑位置和邊界的確定。這樣的控制體系既保證制圖結(jié)果的總體規(guī)律性符合實際，效率較高，而且能保證較高的制圖精度。

土地覆蓋圖斑進(jìn)行質(zhì)量檢查，主要依據(jù)2005年河南省野外考察成果(包括GPS點號、野外調(diào)查記錄和實況景觀照片)等資料，逐點、分類型、分級檢查，然后，計算河南省土地覆蓋分類準(zhǔn)確率。河南省土地覆蓋制圖總的準(zhǔn)確率為95%，其中各類型分類準(zhǔn)確率達(dá)93%以上，符合制圖要求 。從總體上看，類型劃分的定性準(zhǔn)確，基本上反映了河南省的土地覆蓋特點和分布趨勢。數(shù)據(jù)采用矢量格式，在Arc/info軟件支持下，進(jìn)行圖形編輯，得到河南省的1980年代土地覆蓋、2005年土地覆蓋和1980年代至2005年土地覆蓋動態(tài)的矢量圖，然后進(jìn)行面積統(tǒng)計，數(shù)據(jù)匯總(表1)。

主要制圖指標(biāo)為比例尺1∶25萬。最小圖斑，農(nóng)田、聚落4 mm2，其它類型9 mm2。土地覆蓋類型的屬性判定中，水體、農(nóng)田和聚落等類型，要求準(zhǔn)確率達(dá)到90%，其它類型達(dá)到80%。類型界線勾繪時，遙感圖像與土地覆蓋類型邊界的對應(yīng)點誤差一般小于圖上0.6 mm，最大不超過圖上1 mm(附圖1)。

表1 河南省土地覆蓋遙感監(jiān)測分類面積匯總

3 監(jiān)測結(jié)果分析

3.1 土地覆蓋狀況

3.1.1 20世紀(jì)80年代土地覆蓋狀況 遙感監(jiān)測表明，河南省1980年代一級土地覆蓋類型以農(nóng)田為主，面積為107 647.10 km2，占河南全省面積的65.00%;其次是森林，面積27 376.11 km2，占全省面積的16.53%;聚落面積16 212.45 km2，占全省面積的9.79%;草地面積10 116.56 km2，占全省面積的6.11%;濕地 、水體較少 ，面積 4 166.43 km2，占全省面積的 2.52%;荒漠有少量分布，面積為 101.44 km2，占全省面積的 0.06%(表1)。

在1980年代農(nóng)田覆蓋二級類型中，水澆地分布面積最大，占河南省面積40.77%，水澆地主要分布在豫北、豫中、豫東平原地區(qū)以及南陽盆地;旱地占19.63%，主要分布在豫西丘陵山區(qū)和南陽盆地邊緣崗地區(qū);水田分布較少，占4.60%，主要分布在淮河和黃河兩岸地區(qū)。

森林覆蓋類型齊全，其中落葉闊葉林分布面積最大，占河南省面積的9.99%;常綠闊葉林占2.72%;灌叢占2.08%;落葉針葉林占1.21%;針闊混交林和常綠針葉林分布面積較少，各占0.32%和0.21%。森林資源總量較少，同時分布不均勻，落葉闊葉林類主要分布于豫西山區(qū)、伏牛山北麓，以及豫北太行山區(qū)中段，豫東平原西端。常綠闊葉林類主要分布伏牛山南麓山地，南陽盆地南緣，桐柏山區(qū)及大別山區(qū)。森林資源在各市(地)分布也是不均勻的，森林資源主要分布在洛陽、三門峽、南陽、信陽等4個市中[12]。

聚落覆蓋類型有2種，其中農(nóng)村聚落占河南省面積的8.78%，城鎮(zhèn)建設(shè)用地占1.01%。除廣大農(nóng)村居民用地較分散外，城鎮(zhèn)及工礦用地大部分集中在平川地區(qū)。

河南省草地資源較少，有3種類型。灌叢草地分布面積最多，占河南省全面積的3.77%;典型草地占2.22%，草甸草地分布較少，占0.12%。主要分布于桐柏山區(qū)及豫東平原低洼地區(qū)，伏牛山東端也有少量分布。

濕地、水體主要包括內(nèi)陸水體和河湖灘地，分別占河南省面積的1.50%和0.98%;沼澤分布極少，僅占0.03%。主要包括水系，以及農(nóng)田區(qū)的主干渠、坑塘水庫等水利設(shè)施。沼澤主要分布在穎河、洪河、汝河流域和白露河和淮河的沖積地，大別山及桐柏山區(qū)低洼濕地，淮南各水系的兩岸以及黃河故道的下游，豫中、豫東地區(qū)各大小型水庫附近也有少量分布。

荒漠包括沙漠、裸地和裸巖，分別占河南省面積的比例為0.04%，0.02%和0。沙漠類型在河南主要是指沙地，分布于河南省東部、東北部的黃、淮、海河沖積平原上，北起臺前、西抵孟州、南達(dá)周口市郊、東至夏邑，分布的主要特征為沿古河道方向的帶狀分布及沿泛濫決口扇形的片狀分布[13]。

3.1.2 2005年土地覆蓋狀況 遙感監(jiān)測表明(表1)，河南省2005年一級土地覆蓋類型仍以農(nóng)田為主，其次是森林、聚落和草地，濕地、水體較少，荒漠只有少量分布。

河南省農(nóng)田面積為106 771.31 km2，占河南省面積的64.47%。其次是森林，面積為27 434.61 km2，占16.56%;聚落面積 18 057.36 km2，占 10.90%;草地面積 9 262.36 km2，占 5.59%;濕地 、水體較少 ，面積4 069.45 km2，占2.46%;荒漠有少量分布，面積為24.99 km2，僅占全省面積的0.02%。

在2005年農(nóng)田覆蓋二級類型中，水澆地分布面積最大，占河南省面積40.48%，旱地占19.39%，水田分布較少，占4.59%。森林覆蓋類型齊全，其中落葉闊葉林分布面積最大，占河南省面積的10.07%，常綠闊葉林占2.76%，灌叢占2.01%，落葉針葉林占1.22%，針闊混交林和常綠針葉林分布面積較少，各占0.32%和0.20%。聚落覆蓋類型有2種，其中農(nóng)村聚落占河南省面積的8.85%，城鎮(zhèn)建設(shè)用地占2.05%。河南省草地資源較少，其中灌叢草地分布面積最多，占河南省面積的3.40%，典型草地占2.15%，草甸草地分布較少，占0.05%。濕地、水體主要包括內(nèi)陸水體和河湖灘地，分別占河南省面積的1.70%和0.75%;沼澤分布極少，僅占0.01%?；哪ㄉ衬?、裸地和裸巖，分別占河南省面積的比例為0.01%，0和0。各類型的空間分布特征與1980年代基本一致。

河南省受地貌、過渡性的氣候以及水文、土壤等自然因素的影響，使其土地覆蓋類型在地域分布上呈現(xiàn)出明顯的差異性。河南省農(nóng)田面積的3/4集中分布在占河南省總面積55.7%的平原區(qū)，而占河南省總面積44.3%的山地丘陵區(qū)，農(nóng)田面積僅占1/4。各地區(qū)的土地資源開發(fā)條件也明顯不同，東部黃淮海平原和南陽盆地中部和東南部，水熱土組合條件較好，是該省農(nóng)業(yè)區(qū)的主體，是水澆地和水田的集中分布區(qū)，開發(fā)條件優(yōu)越;豫西丘陵山區(qū)和南陽盆地邊緣崗地區(qū)，水土條件相對較差，特別是大部分地區(qū)水資源嚴(yán)重不足，是河南省主要的旱地分布區(qū)，土地資源開發(fā)難度大，投入產(chǎn)出率低，適宜發(fā)展林果業(yè);南部亞熱帶濕潤丘陵山地則有較好的水熱條件，土地開發(fā)潛力較大，具有發(fā)展亞熱帶林果業(yè)的優(yōu)越條件。

3.2 土地覆蓋變化分析

3.2.1 土地覆蓋變化的數(shù)量及速度 從土地覆蓋變化數(shù)量可以看出(表1)，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增加顯著，內(nèi)陸水體面積增加明顯，農(nóng)村聚落和落葉闊葉林面積有所增加，常綠闊葉林面積略有增加;灌叢草地、水澆地、旱地和河湖灘地面積減少明顯，灌叢、草甸草地和典型草地面積有所減少，沙漠和裸地面積略有減少。

監(jiān)測結(jié)果表明，聚落面積增加顯著，為1 844.93 km2，占1980年代聚落面積的11.38%，監(jiān)測期間增加了2 142.12 km2，減少了 297.19 km2。其次是森林增加，面積58.51 km2，占 1980年代森林面積的0.21%，監(jiān)測期間增加了548.29 km2，減少了489.78 km2。農(nóng)田面積減少了875.77 km2，占1980年代農(nóng)田面積的0.81%，監(jiān)測期間面積增加了1 727.57 km2，減少了2 603.34 km2。草地減少了854.22 km2，占 1980年代草地面積的8.44%，監(jiān)測期間增加了190.13 km2，減少了1 044.35 km2。濕地、水體面積減少了 97.02 km2，占1980年代濕地、水體面積的2.33%，監(jiān)測期間增加了931.88 km2，減少了1 028.85 km2?；哪娣e減少了76.45 km2，占1980年代荒漠面積的75.36%，監(jiān)測期間增加了8.22 km2，減少了84.65 km2。

從土地覆蓋變化速度來看，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增速迅猛，內(nèi)陸水體增速明顯;沙漠在河南省主要指沙地，減速最快，其次是裸地、沼澤和草甸草地面積減速較快，河湖灘地和灌叢草地面積減速明顯，旱地和水澆地減速較小(表1)。監(jiān)測結(jié)果表明，城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積的增長率高達(dá)103.08%、內(nèi)陸水體面積增長率12.79%;沙漠減少率為82.18%、裸地面積減少率為77.30%、沼澤減少率為73.64%和草甸草地面積減少率61.80%，河湖灘地減少率為23.25%。

3.2.2 土地覆蓋空間變化分析 通過對河南省土地覆蓋轉(zhuǎn)移矩陣分析可以看出，土地覆蓋最突出變化是城鎮(zhèn)建設(shè)用地的增加，以其它類型轉(zhuǎn)變成城鎮(zhèn)建設(shè)用地為主，轉(zhuǎn)入面積1 723.11 km2;城鎮(zhèn)建設(shè)用地的轉(zhuǎn)變成其它類型的面積很小，面積僅為0.42 km2。轉(zhuǎn)入的土地覆蓋類型有15種，其中旱地轉(zhuǎn)入面積最大，占轉(zhuǎn)入面積43.34%;其次水澆地流轉(zhuǎn)占轉(zhuǎn)入面積的30.11%;農(nóng)村聚落占轉(zhuǎn)入面積16.82%;水田占轉(zhuǎn)入面積5.97%。農(nóng)村聚落增加，轉(zhuǎn)入面積419.01 km2，轉(zhuǎn)出面積296.77 km2。轉(zhuǎn)入的土地覆蓋類型有14種，其中旱地轉(zhuǎn)入面積最大，占轉(zhuǎn)入面積55.10%;其次是水澆地占轉(zhuǎn)入面積32.45%;水田占轉(zhuǎn)入面積11.02%。農(nóng)村聚落的轉(zhuǎn)出以城鎮(zhèn)建設(shè)用地類型為主，占轉(zhuǎn)出面積97.64%，主要是城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴(kuò)展融入的農(nóng)村居民點。從河南省土地覆蓋動態(tài)圖可以看出，聚落增加的主要分布在鄭州市、新鄉(xiāng)市、安陽市、孟津縣、商丘市、南陽市等，以高速路(G4和G30高速路)兩邊的城市擴(kuò)展為主;聚落減少的主要分布在城市和縣城的周邊，呈零星分布，以農(nóng)村聚落和縣(市)相連而轉(zhuǎn)入城鎮(zhèn)建設(shè)用地為主。

水澆地面積總體減少，轉(zhuǎn)出面積為863.42 km2，轉(zhuǎn)入面積為390.64 km2。水澆地大部分轉(zhuǎn)變成城鎮(zhèn)建設(shè)用地占轉(zhuǎn)出面積的60.09%;其次是轉(zhuǎn)變成農(nóng)村聚落，占轉(zhuǎn)出面積的15.75%;轉(zhuǎn)變成水田的占轉(zhuǎn)出面積的12.02%;轉(zhuǎn)變成內(nèi)陸水體的占轉(zhuǎn)出面積的9.90%。水澆地轉(zhuǎn)入最多的是草甸草地，占轉(zhuǎn)入面積的19.75%;其次是河湖灘地的轉(zhuǎn)入，占轉(zhuǎn)入面積的18.17%;灌叢草地占轉(zhuǎn)入面積的16.43%;落葉闊葉林占轉(zhuǎn)入面積的 10.48%。旱地減少，轉(zhuǎn)出面積1 490.44 km2，轉(zhuǎn)入面積1 099.13 km2。旱地轉(zhuǎn)變成城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積最大，占轉(zhuǎn)出面積的50.10%;其次是轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸水體，占轉(zhuǎn)出面積16.24%;轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)村聚落的占轉(zhuǎn)出面積15.49%;轉(zhuǎn)變?yōu)樗锏恼嫁D(zhuǎn)出面積的8.10%;轉(zhuǎn)變?yōu)楹雍┑氐恼嫁D(zhuǎn)出面積的4.84%。旱地轉(zhuǎn)入最多的是灌叢草地，占轉(zhuǎn)入面積的24.96%;其次是內(nèi)陸水體和河湖灘地的轉(zhuǎn)入，各占轉(zhuǎn)入面積的21.14%和 20.11%;灌叢占轉(zhuǎn)入面積的9.86%。農(nóng)田減少的主要分布在以鄭州市為中心的高速路兩邊(G4和G30高速路)和城鎮(zhèn)建設(shè)用地增加基本一致;農(nóng)田增加的主要分布在濮陽縣、淮濱縣、舞鋼市、泌陽縣和商城縣等地。

落葉闊葉林面積增加，轉(zhuǎn)入面積為307.50 km2，轉(zhuǎn)出面積為181.63 km2。灌叢草地轉(zhuǎn)入面積最大，占轉(zhuǎn)入面積62.09%;其次是典型草地和草甸草地的轉(zhuǎn)入，各占轉(zhuǎn)入面積的10.40%和9.71%;旱地占轉(zhuǎn)入面積的8.96%。落葉闊葉林轉(zhuǎn)變?yōu)楹档貫橹?，占轉(zhuǎn)出面積的31.83%;其次是轉(zhuǎn)變成灌叢草地，占轉(zhuǎn)出面積的23.79%;轉(zhuǎn)變成水澆地占轉(zhuǎn)出面積的22.54%。落葉闊葉林包括經(jīng)濟(jì)林，經(jīng)濟(jì)林與農(nóng)田變化比較頻繁，監(jiān)測期間這部分森林用地呈增加態(tài)勢;灌叢減少，轉(zhuǎn)出面積222.91 km2，轉(zhuǎn)入面積92.25 km2。灌叢轉(zhuǎn)變?yōu)楹档孛娣e最大，占轉(zhuǎn)出面積的48.60%;其次是轉(zhuǎn)變成灌叢草地，占轉(zhuǎn)出面積30.02%。灌叢轉(zhuǎn)入最多的是灌叢草地，占轉(zhuǎn)出面積81.77%。森林增加的主要分布在濟(jì)源市、新安縣、宜陽縣、汝陽縣、方城縣、舞鋼市，方城縣、和桐柏縣等地;森林減少的主要分布在靈寶市、盧氏縣、濟(jì)源市、南召縣、信陽市、商城縣、新縣、光山縣和中牟縣等地。

草甸草地面積減少，轉(zhuǎn)出面積154.42 km2，轉(zhuǎn)入面積27.41 km2。草甸草地轉(zhuǎn)變成水澆地的面積最大，占轉(zhuǎn)出面積的49.97%;其次是轉(zhuǎn)變成旱地，占轉(zhuǎn)出面積的22.59%;轉(zhuǎn)變成落葉闊葉林的占轉(zhuǎn)出面積的19.34%。草甸草地轉(zhuǎn)入主要是河湖灘地，占轉(zhuǎn)出面積的61.95%。典型草地減少，轉(zhuǎn)出面積的146.13 km2，轉(zhuǎn)入面積30.79 km2。典型草地轉(zhuǎn)變成旱地面積最大，占轉(zhuǎn)出面積的26.48%;其次是轉(zhuǎn)變成落葉闊葉林，占轉(zhuǎn)出面積21.89%;轉(zhuǎn)變成落葉針葉林和水澆地的各占轉(zhuǎn)出面積11.83%和11.13%。草甸草地轉(zhuǎn)入主要是內(nèi)陸水體和旱地，各占轉(zhuǎn)出面積的45.66%和24.62%。灌叢草地減少，轉(zhuǎn)出面積743.80 km2，轉(zhuǎn)入面積131.93 km2。灌叢草地大部分轉(zhuǎn)變成旱地，占轉(zhuǎn)出面積的36.89%;其次是轉(zhuǎn)變成落葉闊葉林，占轉(zhuǎn)出面積的25.67%;轉(zhuǎn)變成灌叢的占轉(zhuǎn)出面積的10.14%。灌叢占轉(zhuǎn)入面積的50.72%;其次是落葉闊葉林占轉(zhuǎn)入面積的32.75%;草地減少主要分布在濟(jì)源市、澠池縣、新安縣、汝陽縣、魯山縣、方城縣、方城縣、蘭考縣、和民權(quán)縣等地;草地增加主要分布在靈寶市、盧氏縣、商城縣和淅川縣等地。

河湖灘地面積減少，轉(zhuǎn)出面積579.76 km2，轉(zhuǎn)入面積202.17 km2。河湖灘地變?yōu)閮?nèi)陸水體為主，占轉(zhuǎn)出面積的43.53%;其次是轉(zhuǎn)變成旱地，占轉(zhuǎn)出面積的38.13%;轉(zhuǎn)變成水澆地的占轉(zhuǎn)出面積12.24%。河湖灘地轉(zhuǎn)入最多的是內(nèi)陸水體，占轉(zhuǎn)出面積55.98%;其次是旱地占轉(zhuǎn)入面積 35.69%。內(nèi)陸水體增加，轉(zhuǎn)入面積 728.18 km2，轉(zhuǎn)出面積 409.56 km2。河湖灘地轉(zhuǎn)入面積最大占轉(zhuǎn)入面積的34.65%;其次是旱地占轉(zhuǎn)入面積的33.25%;水澆地占轉(zhuǎn)入面積的11.74%，水田占轉(zhuǎn)入面積的6.21%。內(nèi)陸水體轉(zhuǎn)出以旱地為主，占轉(zhuǎn)出面積的56.72%;其次是轉(zhuǎn)變成河湖灘地，占轉(zhuǎn)出面積的27.63%;轉(zhuǎn)變成水澆地的占轉(zhuǎn)出面積的5.84%。濕地、水體減少的主要分布在黃河兩邊，以及丹江口水庫和南灣水庫周邊等;濕地、水體增加面積主要分布在濟(jì)源市、原陽縣、南召縣、泌陽縣及黃河兩邊等地區(qū)?；哪娣e減少，轉(zhuǎn)出面積84.65 km2，轉(zhuǎn)入面積8.22 km2?；哪疁p少的主要分布在黃河兩邊的蘭考縣、范縣、臺前縣等，呈斷續(xù)分布;荒漠增加面積主要分布在黃河兩邊的沙地等地段。

4 驅(qū)動因子分析

影響土地覆蓋變化的因子錯綜復(fù)雜，但歸納起來不外乎自然因素和社會經(jīng)濟(jì)因素兩大方面。自然因素相對來說較為穩(wěn)定，對土地覆蓋變化的影響較小，而人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、政策和交通等社會經(jīng)濟(jì)因素對土地覆蓋變化則起著重要的作用。

4.1 自然因素

影響河南省土地覆蓋變化的自然因素主要是地貌、土壤、氣候和水文等，前兩者較為穩(wěn)定，對其影響較小。河南省地處中原，冷暖空氣交匯頻繁，季風(fēng)氣候特別明顯，易造成該省干旱、暴雨、大風(fēng)和沙塵暴等多種自然災(zāi)害的發(fā)生，其中，干旱是河南省最普遍、最頻繁的氣象災(zāi)害，影響植被生長、導(dǎo)致農(nóng)田減產(chǎn)。由于地理位置特殊，降雨在地區(qū)、時空分布上極不平衡，暴雨是河南省主要的災(zāi)害性天氣之一，常造成山前平原及河流兩岸排水不良地區(qū)的內(nèi)澇災(zāi)害，特別在低洼易澇平原區(qū)農(nóng)田受災(zāi)。由于區(qū)內(nèi)降水集中，徑流量大，易造成水土流失、崩塌、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，導(dǎo)致植被破壞、農(nóng)田面積減少。大風(fēng)和沙塵暴是河南省主要的氣象災(zāi)害，其發(fā)生有明顯的季節(jié)性，集中在3—5月份出現(xiàn)。大風(fēng)及沙塵暴吹走土壤中最有養(yǎng)分價值的黏粒，使土地沙化和草場退化，利用價值下降，不僅破壞土地本身，且埋沒良田、毀壞植被和農(nóng)作物[14]。隨著生產(chǎn)條件的改善，防御和抵抗自然災(zāi)害能力的進(jìn)一步加強，由災(zāi)毀造成的植被破壞和農(nóng)田面積減少的趨勢逐漸得到控制。

4.2 人口增長

人口是人類社會經(jīng)濟(jì)活動中最主要的因素，也是最具有活力的土地覆蓋變化的驅(qū)動力之一。據(jù)統(tǒng)計，河南省人口由2002年到2005年凈增145萬人，城市人口凈增514萬人，是同期人口增長的3.5倍。人口對土地數(shù)量的變化起著雙向調(diào)控作用，人口增長一方面需要占用更多的土地來建設(shè)住房、發(fā)展生產(chǎn)、完善基礎(chǔ)建設(shè)，另一方面又需要保證一定數(shù)量的農(nóng)田以提供食物生產(chǎn)來保障人們的基本生活。近年來，河南省城市化的步伐逐漸加快，到2005年城鎮(zhèn)化率達(dá)到30.65%。尤其自2000年后城市化率的增長呈現(xiàn)遞增趨勢，反映了城市化速度逐年加快的現(xiàn)象。根據(jù)國際城市發(fā)展規(guī)律，當(dāng)城市化率達(dá)到30%以上時，便進(jìn)入高速發(fā)展期，而河南省2005年的城市化率已經(jīng)為30.65%?？梢?，河南省的城市化發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入加速發(fā)展期[15]。城鎮(zhèn)建設(shè)用地規(guī)模過度膨脹，不但造成農(nóng)田面積減少，而且使大量高質(zhì)量農(nóng)田喪失，導(dǎo)致農(nóng)田生產(chǎn)力下降。

4.3 經(jīng)濟(jì)發(fā)展

經(jīng)濟(jì)的增長為土地覆蓋變化提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。自改革開放以來，河南省的經(jīng)濟(jì)增長較快，GDP由1988年的749.09億元增長到2005年的10 535.20億元，增長了14倍。經(jīng)濟(jì)的增長促使基本設(shè)施建設(shè)不斷發(fā)展和完善。隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的提高，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中“以糧為綱”的思想得到了根本轉(zhuǎn)變，人們對農(nóng)產(chǎn)品的需求不再局限于“吃飽”，土地利用經(jīng)濟(jì)效益成為經(jīng)營者自發(fā)選擇經(jīng)營方式的重要原因，單位面積土地用于工業(yè)、服務(wù)業(yè)的收益遠(yuǎn)高于糧食生產(chǎn)效益。由于農(nóng)業(yè)內(nèi)部比較效益的作用，使得大量農(nóng)田轉(zhuǎn)向種植業(yè)以外，從而獲得更高的報酬，這也是人均居住面積增長和第三產(chǎn)業(yè)用地擴(kuò)大進(jìn)而農(nóng)田減少的原因。同時，煤炭產(chǎn)業(yè)在拉動河南經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時，采空區(qū)地面塌陷災(zāi)害也損毀一定數(shù)量的農(nóng)田。

4.4 農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整

農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整是影響土地覆蓋變化的又一重要因素。由于糧食價格下降，傳統(tǒng)的種植農(nóng)業(yè)效益低，農(nóng)民種田積極性不高，且國家提倡進(jìn)行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，人們開始尋求經(jīng)濟(jì)效益較高的土地經(jīng)營方式，如種植果樹、開挖魚塘等，進(jìn)行農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，使農(nóng)田面積進(jìn)一步減少[16]。

4.5 政策因素

政府的宏觀經(jīng)濟(jì)政策對土地覆蓋變化有著明顯的影響和制約，是導(dǎo)致其變化的一個重要原因 。河南省土地覆蓋變化與國家的重大宏觀政策相對應(yīng)。1984年國家擴(kuò)大對外開放的范圍，河南省社會經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，尤其是鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的大發(fā)展，1992年國家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的“投資熱”和“開發(fā)區(qū)熱”使這時期農(nóng)田數(shù)量明顯減少;從1996年以后，國家實行強有力的耕地總量動態(tài)平衡政策，這才遏制了耕地數(shù)量連年減少的勢頭[17]。同時又受國家狠抓生態(tài)建設(shè)的政策驅(qū)動，尤其是退耕還林政策的實施，在一定程度上導(dǎo)致了農(nóng)田面積的減少和林地面積的增加。河南省南水北調(diào)水源區(qū)、淮河源頭區(qū)、小浪底水庫庫區(qū)、太行山區(qū)為生態(tài)退耕重點區(qū)，退耕將減少大量農(nóng)田。

4.6 交通因素

河南省是中國內(nèi)陸交通運輸?shù)闹匾獦屑~。交通狀況從20世紀(jì)80年代開始有了飛速的發(fā)展，2005年末河南省鐵路通車?yán)锍? 865 km，新增293 km。公路交通四通八達(dá)，9條國道干線呈五縱四橫分布境內(nèi)。2005年公路通車?yán)锍?9 506 km，新增 3 787 km;其中高速公路2 678 km[18]。轉(zhuǎn)化為交通建設(shè)用地的土地覆被類型主要是交通干線附近農(nóng)田、其次是草地等利用類型。

5 結(jié)論

(1)河南省土地覆蓋遙感監(jiān)測面積為1.66×105km2，一級土地覆蓋類型齊全，二級類型有20類。一級土地覆蓋類型仍以農(nóng)田為主，其次是森林、聚落和草地，濕地、水體較少，荒漠只有少量分布。

(2)土地覆蓋空間差異主要受制于地貌、過渡性的氣候以及水文、土壤等自然因素的影響，在地域分布上呈現(xiàn)出明顯的差異性。東部黃淮海平原和南陽盆地中部和東南部，是水澆地和水田的集中分布區(qū);豫西丘陵山區(qū)和南陽盆地邊緣崗地區(qū)，是河南省主要的旱地分布區(qū);南部亞熱帶濕潤丘陵山地具有發(fā)展亞熱帶林果業(yè)的優(yōu)越條件。

(3)土地覆蓋數(shù)量變化。城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增加顯著，內(nèi)陸水體增加明顯，農(nóng)村聚落和落葉闊葉林有所增加，常綠闊葉林略有增加;灌叢草地、水澆地、旱地和河湖灘地減少明顯，灌叢、草甸草地和典型草地有所減少，沙漠和裸地面積略有減少。

(4)土地覆蓋變化速度。城鎮(zhèn)建設(shè)用地面積增速迅猛，內(nèi)陸水體增速明顯;沙地減速最快，其次是裸地、沼澤和草甸草地面積減速較快，河湖灘地和灌叢草地面積減速明顯，旱地和水澆地面積減速較小。

(5)土地覆蓋空間轉(zhuǎn)換。城鎮(zhèn)建設(shè)用地的增加主要由旱地、水澆地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴(kuò)展融入的農(nóng)村聚落和水田轉(zhuǎn)變的;農(nóng)村聚落數(shù)量的增加主要由旱地、水澆地轉(zhuǎn)變的;水澆地的減少主要是轉(zhuǎn)變?yōu)槌擎?zhèn)建設(shè)用地，其次是轉(zhuǎn)變?yōu)檗r(nóng)村聚落，還有轉(zhuǎn)變成水田和內(nèi)陸水體的;旱地的減少主要是轉(zhuǎn)變成城鎮(zhèn)建設(shè)用地，其次是轉(zhuǎn)變成內(nèi)陸水體和農(nóng)村聚落，還有少量轉(zhuǎn)變成水田和河湖灘地;落葉闊葉林增加主要由灌叢草地、典型草地和草甸草地轉(zhuǎn)變的;內(nèi)陸水體增加主要由河湖灘地轉(zhuǎn)變的，其次是旱地、水澆地和水田轉(zhuǎn)變的。草甸草地的減少主要是轉(zhuǎn)變?yōu)樗疂驳兀浯问寝D(zhuǎn)變成旱地;典型草地減少主要是轉(zhuǎn)變成旱地，其次是轉(zhuǎn)變?yōu)槁淙~闊葉林;草甸草地轉(zhuǎn)入主要是內(nèi)陸水體和旱地;灌叢草地減少主要是轉(zhuǎn)變成旱地，其次是轉(zhuǎn)變成落葉闊葉林和灌叢。河湖灘地減少主要是轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)陸水體，其次是轉(zhuǎn)變?yōu)楹档睾退疂驳?荒漠面積減少主要是由于其轉(zhuǎn)變?yōu)楹档睾退疂驳亍?/p>

(6)驅(qū)動力分析表明，區(qū)域自然因素相對穩(wěn)定，對土地覆蓋變化的影響較小，而人口增長、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、政策和交通等社會經(jīng)濟(jì)因素是河南省土地覆蓋類型變化的主要驅(qū)動力。

[1] 沙占江，馬海州，李玲琴，等.共和盆地龍羊峽庫區(qū)1987—1999年間土地覆被變化過程[J].中國沙漠，2005，25(1):20-26.

[2] 劉紀(jì)遠(yuǎn).中國國家資源環(huán)境遙感調(diào)查與動態(tài)研究[M].北京:中國科學(xué)技術(shù)出版社，1996:82-188.

[3] 陳四清，劉紀(jì)遠(yuǎn).基于Landsat TM/ETM 數(shù)據(jù)的錫林河流域土地覆蓋變化[J].地理學(xué)報，2003，58(1):45-52.

[4] 羅格平，周成虎，陳曦.干旱區(qū)綠洲土地利用與土地覆蓋變化過程[J].地理學(xué)報，2003，58(1):64-72.

[5] 黃方，劉湘南，張養(yǎng)貞，等.基于遙感和 GIS的松嫩沙地土地利用/土地覆被時空格局研究[J].中國沙漠，2003.23(2):136-5141.

[6] 劉傳勝，塔西甫拉提?特依拜，丁建麗.基于遙感和GIS的于田綠洲土地覆蓋動態(tài)研究[J].中國沙漠，2003，23(1):59-62.

[7] 朱運海，張百平，曹銀璇，等.土地利用/覆被變化遙感檢測方法與應(yīng)用分析[J].地球信息科學(xué)學(xué)報，2007，9(3):116-122.

[8] 孫德勇，李云梅，樂成峰，等.南京市區(qū)土地覆被及生態(tài)環(huán)境遙感動態(tài)監(jiān)測[J].地球信息科學(xué)學(xué)報，2008，10(3):338-343.

[9] 張增祥，汪瀟，王長耀.基于框架數(shù)據(jù)控制的全國土地覆蓋遙感制圖研究[J].地球信息科學(xué)學(xué)報，2009，11(2):216-224.

[10] 郭孝，張莉.河南草地的分類[J].國外畜牧學(xué)，1998，80(1):11-13.

[11] 張征，劉紅霞.河南省土地資源可持續(xù)利用分析及對策[J].新鄉(xiāng)師范高等?？茖W(xué)校學(xué)報，2007，21(5):75-78.

[12] 段紹光.河南省森林資源動態(tài)分析[J].河南科學(xué)，2002，20(1):56-60.

[13] 楊偉敏.河南省沙化土地生物治理措施的探討[J].申南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2006，25(2):7-9.

[14] 傅建春.河南省土地資源安全問題初探[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2008，36(12):5171-5172.

[15] 沈?qū)幘?河南省城市化進(jìn)程中土地利用問題探討[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007，35(35):11556-11559.

[16] 崔亞鋒.河南省耕地動態(tài)變化的驅(qū)動力分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(5):2136-2138.

[17] 邢曉娜，吳克寧，呂巧靈，等.河南省耕地動態(tài)變化及驅(qū)動力研究[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2005(12):56-61.

[18] 閆恒.高速公路建設(shè)中土地資源集約利用對策研究:以河南省為例[J].中州學(xué)刊，2007，158(2):36-40.