趙芳 張永福 歐陽雪

摘要 以庫車縣2009和2016年的高分辨率遙感影像解譯的土地利用變更數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，運(yùn)用ArcGIS 10.2、ENVI 5.1和Fragstats 4軟件，通過土地利用動(dòng)態(tài)度指數(shù)、景觀指數(shù)分析了庫車縣2009—2016年土地利用覆被類型變化特征，并選取政策、人口和社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)綜合分析引起土地利用覆被類型變化的驅(qū)動(dòng)因子。結(jié)果表明：庫車縣土地利用覆被類型整體呈穩(wěn)定變化狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境呈現(xiàn)優(yōu)良狀態(tài);國家和地區(qū)政策因素、人口的迅速增長和經(jīng)濟(jì)實(shí)力大幅提升，都對(duì)庫車縣的土地利用格局變化有一定的影響。由此可見，對(duì)某一地區(qū)階段的土地利用格局變化特征及引起變化的驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行分析有重要的理論與實(shí)際意義。

關(guān)鍵詞 土地利用/覆被;景觀格局;驅(qū)動(dòng)力;庫車縣

中圖分類號(hào) F301.2文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A

文章編號(hào) 0517-6611（2019）19-0103-04doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.19.030

Abstract ArcGIS 10.2， ENVI 5.1 and Fragstats 4 were used as software support， and the land use change data interpreted from high resolution remote sensing images in Kuqa County in 2009 and 2016 were used as data sources. The land use change characteristics of Kuqa County in 2009-2016 were analyzed with land use dynamic index and landscape index， and the comprehensive analysis of policy， population and socioeconomic indicators was selected. The driving factors causing the change of land use and cover types. The results showed that： the overall land use and cover types in Kuqa County are in a stable state， and the ecological environment is in a good state; the policy factors of the state and region， the rapid growth of population and the substantial increase of economic strength all have a certain impact on the change of land use pattern in Kuqa County. Therefore， it is of great theoretical and practical significance to analyze the characteristics of land use pattern change and the driving forces of change in a certain region.

Key words Land use/cover;Landscape pattern;Driving force;Kuqa County

20世紀(jì)90年代以來，土地利用/土地覆被的動(dòng)態(tài)變化研究已經(jīng)逐漸成為全球環(huán)境變化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)之一[1]。土地利用變化和城市化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和可持續(xù)土地利用的影響已引起研究人員越來越多的興趣[2]。一系列的活動(dòng)，如城市發(fā)展所需進(jìn)行的人為活動(dòng)、各種自然災(zāi)害、企業(yè)只注重自身發(fā)展而不考慮對(duì)環(huán)境造成的損害，將對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生影響[3-6]，進(jìn)而影響區(qū)域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境[7-9]，如氣候環(huán)境的變化[10-11]、生物多樣性、地表徑流與侵蝕[12-14]。因此，研究區(qū)域土地利用景觀格局變化及其驅(qū)動(dòng)因子對(duì)當(dāng)?shù)匚磥淼耐恋匾?guī)劃和城鎮(zhèn)建設(shè)具有一定程度的指導(dǎo)和借鑒作用。在眾多這一主題的研究中，內(nèi)容多集中于城鎮(zhèn)擴(kuò)展的特征分析、動(dòng)力機(jī)制、未來土地利用的模擬和預(yù)測、土地利用變化與生態(tài)環(huán)境效應(yīng)關(guān)系等[15];研究對(duì)象以東部、中部的處于快速擴(kuò)展期的大中城市為主，對(duì)西部中小城市的研究較缺乏，對(duì)干旱區(qū)城市，尤其是具有特有的歷史、地理環(huán)境下所形成的綠洲城鎮(zhèn)擴(kuò)展的研究更是屈指可數(shù)[16]。

面對(duì)這一研究現(xiàn)狀，筆者選取新疆維吾爾自治區(qū)南疆城市庫車縣為研究區(qū)，基于遙感影像解譯數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，通過對(duì)庫車縣土地利用景觀生態(tài)格局變化特征的分析以及引起土地利用覆被類型驅(qū)動(dòng)力的解析，為未來庫車縣的城市規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境建設(shè)等提供決策參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

庫車縣（82°35′～84°17′E、40°46′～42°35′N）隸屬于新疆維吾爾自治區(qū)阿克蘇地區(qū)。東部和巴音郭楞蒙古自治州的輪臺(tái)縣相鄰，西部與新和縣隔渭干河相望，北接巴音郭楞蒙古自治州和靜縣，東南至尉犁縣，南臨塔克拉瑪干沙漠，西南至沙雅縣，西北與拜城縣接壤，位于阿克蘇地區(qū)的東端（圖1）。近幾十年來，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)的步伐加快，庫車縣的土地利用格局發(fā)生了顯著變化，因此探索這一地區(qū)土地利用格局演變特征以及演變驅(qū)動(dòng)因子，具有很高的研究價(jià)值。

1.2 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

遙感數(shù)據(jù)：通過地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http：//www.gscloud.cn/）分別下載2009年Landsat7 ETM SLC-on、2016 年Landsat 8 OLI遙感影像、庫車縣30 m分辨率的DEM數(shù)據(jù)。

非遙感數(shù)據(jù)：2009、2016年庫車縣土地利用現(xiàn)狀圖來源于庫車縣國土資源局;2009、2016年的社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于相應(yīng)年份的《阿克區(qū)地區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒》《庫車統(tǒng)計(jì)年鑒》。

數(shù)據(jù)預(yù)處理：數(shù)據(jù)借助ENVI 5.1軟件，將所獲取的遙感影像進(jìn)行輻射定標(biāo)和大氣校正以消除由大氣、傳感器以及地物反射引起的影像畸變。以中國土地利用現(xiàn)狀分類系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，并結(jié)合庫車縣土地利用現(xiàn)狀野外調(diào)查結(jié)果，將監(jiān)督分類和目視解譯的方法相結(jié)合，將庫車縣土地利用類型大致分為耕地、草地、林地、建設(shè)用地、水域、未利用地6類，得到 2009、2016 年土地利用覆蓋分類結(jié)果。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用動(dòng)態(tài)度。

土地利用動(dòng)態(tài)度是研究某一地區(qū)土地利用父輩類型數(shù)量以及面積時(shí)的常用的方法之一，它可定量描述一定時(shí)間范圍內(nèi)某一土地利用類型面積的凈變化和土地利用類型的數(shù)量變化情況，通過分析土地利用動(dòng)態(tài)度可以了解土地利用變化結(jié)果以及變化趨勢[17-18]，其動(dòng)態(tài)度的大小表示該土地利用類型的穩(wěn)定情況[19]，其公式如下：

D=S2-S1S1×1N×100%

式中，D為土地利用動(dòng)態(tài)強(qiáng)度強(qiáng)度指數(shù);S2是指研究末期的土地利用覆被面積;S1是指研究初期的土地利用覆被面積;N指研究時(shí)間跨度。

1.3.2 景觀格局分析。

景觀格局代表了景觀空間結(jié)構(gòu)的特征，包括各種干擾在內(nèi)的生態(tài)過程在不同尺度作用的結(jié)果。景觀斑塊的類型、形狀數(shù)量等既是各種干擾因素相互作用的結(jié)果，同時(shí)影響研究區(qū)的生態(tài)過程及邊緣效應(yīng)[20-21]。參照已有學(xué)者的研究成果，從庫車縣土地利用現(xiàn)狀出發(fā)，以研究區(qū)的土地利用類型的發(fā)展規(guī)模、分布特征以及發(fā)展形態(tài)等方面為參考，在景觀格局指數(shù)的景觀水平上選取斑塊數(shù)（NP）、斑塊密度（PD）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、聚集度（AI）、景觀分離度（DIVISION）、香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）、香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）、蔓延度指數(shù)（CONTAG）;在類型水平上選取斑塊密度（PD）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、散布與并列指數(shù)（IJI）、分維數(shù)（PAFRAC）、聚集度（AI），最后借助Fragstas 4軟件進(jìn)行研究區(qū)景觀格局指數(shù)的提取。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用覆蓋變化特征分析

采取最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類，經(jīng)過分類后處理得到庫車縣2009、2016年2期的土地利用覆被變化（圖2）。

從表1可以看出，2009和2016年庫車縣土地利用類型覆被面積變化及動(dòng)態(tài)度情況。通過這2期的數(shù)值比較可以清晰發(fā)現(xiàn)，庫車縣土地利用覆被類型一直以林地草、未利用地為主導(dǎo)類型;2016與2009年相比未利用地面積減少，建設(shè)用地面積增加且動(dòng)態(tài)度變化最大，說明庫車縣城鎮(zhèn)化建設(shè)有明顯進(jìn)展;耕地面積增加，其動(dòng)態(tài)度變化僅次于建設(shè)用地，這主要是因?yàn)榻陙韼燔嚳h的土地整治項(xiàng)目將非耕地資源轉(zhuǎn)化為耕地資源，提高了耕地的生產(chǎn)水平;水域面積變化基本呈現(xiàn)穩(wěn)定中有小幅增長狀態(tài)?？傮w而言，2009—2016年，庫車縣城鎮(zhèn)建設(shè)得到了發(fā)展，同時(shí)，當(dāng)?shù)乜h政府重視生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，生態(tài)文明建設(shè)取得較大成效。

2.2 土地利用景觀指數(shù)特征分析

就類型水平而言，庫車縣2009、2016年類型水平指數(shù)變化見表2。由表2可知，耕地的斑塊密度減小，說明耕地連片化程度提高，其他類型土地的斑塊密度均增加，說明景觀破碎化程度增高，其中未利用地變化最大;景觀形狀指數(shù)的增加，說明該土地類型斑塊形狀趨于復(fù)雜;隨著城鎮(zhèn)化的發(fā)展，城鎮(zhèn)連片發(fā)展，因此建設(shè)用地的聚集度指數(shù)增加;散布與并列指數(shù)的變化由大到小依次為耕地、建設(shè)用地、耕地、未利用地、林地、草地、水域。表明耕地和建設(shè)用地受人類活動(dòng)影響較大，集聚度高且彼此鄰近，水域及林草地受人類活動(dòng)影響較少。

就景觀水平而言，2009、2016年庫車縣景觀水平指數(shù)變化見表3。由表3可知，從2009—2016年庫車縣各景觀指數(shù)均有不同程度的增加，說明研究區(qū)景觀破碎度化程度加深，景觀形狀趨于復(fù)雜，各類土地類型呈均衡化趨勢發(fā)展;蔓延度指數(shù)、聚集度指數(shù)降低，說明不同景觀類型的聚集度降低，斑塊間距離增加;但是香濃多樣性指數(shù)與香濃均勻度指數(shù)均有所增加，說明同土地類型斑塊間距離有所縮短，聚集程度提高。

2.3 土地利用覆被類型變化驅(qū)動(dòng)力分析

2.3.1 政策因素。

2009—2016年庫車縣土地利用格局變化與國家和地方的政策密不可分。“十二五”期間，社會(huì)穩(wěn)定和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是兩大迫在眉睫的任務(wù)。在阿克蘇地委、行署的正確領(lǐng)導(dǎo)下，庫車縣委、縣政府團(tuán)結(jié)帶領(lǐng)全縣各族干部和人民群眾，深入貫徹落實(shí)中央新疆工作座談會(huì)精神，緊緊圍繞社會(huì)穩(wěn)定和長治久安兩大總目標(biāo)，堅(jiān)持科學(xué)發(fā)展觀的統(tǒng)領(lǐng)地位，大力推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式轉(zhuǎn)變，加快調(diào)整了當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，強(qiáng)勁城鄉(xiāng)環(huán)境發(fā)展勢頭，加強(qiáng)了生態(tài)文明建設(shè)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的雙重政策導(dǎo)向促使庫車縣土地利用格局產(chǎn)生了相應(yīng)變化。

2.3.2 經(jīng)濟(jì)增長因素。

由表4可見，2009—2016年庫車縣的國內(nèi)生產(chǎn)總值從57.093 8億元大幅提升到了181.548 2億元，這一結(jié)果說明庫車縣的經(jīng)濟(jì)得到了快速發(fā)展。為了滿足人民日益增長的物質(zhì)和文化需求以及實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的目標(biāo)，當(dāng)?shù)乜h政府投入一定的資源來加快當(dāng)?shù)氐木用駞^(qū)、道路以及其他基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，使得城鎮(zhèn)建設(shè)面積增加，草地和其他未利用地面積減少。與此同時(shí)，為了防止建設(shè)用地增加、耕地面積擴(kuò)大引起生態(tài)惡化，當(dāng)?shù)刂匾暽鷳B(tài)文明建設(shè)，故而庫車縣在這一時(shí)段的林地、水域面積均是穩(wěn)中有增。

2.3.3 人口增加因素。

作為城市發(fā)展必不可少的因素，人口是影響土地利用變化的關(guān)鍵因素[22]。從表4可以看出，庫車縣人口由2009年的45.821 9萬增加到了2016年的48499 5萬，增幅為5.84%，人口的增加就意味著對(duì)居住環(huán)境以及基礎(chǔ)設(shè)施的要求有所提高，也就是說人口的增加會(huì)對(duì)土地利用格局產(chǎn)生直接的影響，具體表現(xiàn)為：人口增加需要獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，迫使土地利用從低產(chǎn)值向高產(chǎn)值轉(zhuǎn)移，耕地面積增加;由于對(duì)公共基礎(chǔ)設(shè)施要求的提高，各類住宅用地、商業(yè)用地和娛樂基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)都會(huì)使得建設(shè)用地面積增加;城鎮(zhèn)的發(fā)展必然會(huì)引起資源的侵占，從而使得草地、未利用地面積減少。

3 結(jié)論

利用最大似然法與目視解譯相結(jié)合的方法和動(dòng)態(tài)度分析法對(duì)2009—2016年庫車縣土地利用變化特征規(guī)律及驅(qū)動(dòng)因子進(jìn)行分析，結(jié)果表明：

（1）2009—2016年，為了實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)化建設(shè)的目標(biāo)，建設(shè)用地面積增加最多;為了提高經(jīng)濟(jì)效益，耕地的增幅僅次于建設(shè)用地;草地和未利用地部分轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，因此面積有所減少;為了維持生態(tài)的穩(wěn)定，水域和林地面積保持穩(wěn)定增長狀態(tài)。

（2）研究時(shí)段內(nèi)，各類土地利用類型動(dòng)態(tài)度變化從大到小依次為建設(shè)用地、耕地、林地、水域、草地、未利用地，即庫車縣的各個(gè)土地利用類型在這一時(shí)期都處于變化狀態(tài)，說明該地區(qū)城鎮(zhèn)建設(shè)在持續(xù)發(fā)展中。

（3）在庫車縣土地利用驅(qū)動(dòng)因素研究中，可知土地利用格局的驅(qū)動(dòng)因子主要有政策因素、經(jīng)濟(jì)因素和人口增長因素。在國家和地方政策的支持下，人口的增長和經(jīng)濟(jì)提升推動(dòng)了當(dāng)?shù)氐某擎?zhèn)化建設(shè)，對(duì)土地利用格局產(chǎn)生了直接影響。

綜上所述，建議庫車縣在城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，強(qiáng)調(diào)注重生態(tài)與城市發(fā)展的平衡，轉(zhuǎn)向新型城鎮(zhèn)化建設(shè)，邁入以生態(tài)文明為導(dǎo)向的新時(shí)代，將生態(tài)文明融入城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，減輕城鎮(zhèn)化對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞作用，同時(shí)控制人口增長，減輕人類對(duì)自然資源過度利用，為優(yōu)化庫車縣未來土地利用格局提供參考。

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