喀斯特山区典型县域土地利用变化研究
薛 贝1，杨梅焕2
（1.西安航空职业技术学院 电子工程学院，陕西 西安 710089；2.西安科技大学 测绘科学与技术学院，陕西 西安 710054）
摘 要： 运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵和土地利用程度等指标，基于县域尺度研究了喀斯特山区的土地利用变化情况，分析了贵阳市1990～2010年土地利用变化主要类型、变化剧烈程度及其空间分布特征。结果表明：①贵阳市主要土地利用类型为林地、草地和耕地，1990～2010年林地和建设用地面积迅速增加，耕地和草地面积明显减小；②1990～2010年贵阳市各县域的综合土地利用动态度呈增大趋势，土地利用程度综合水平上升；③贵阳市各县域土地利用的开发幅度由大到小依次为贵阳市市辖区、清镇市、息烽县、修文县和开阳县。
关键词： 喀斯特；土地利用；石漠化；动态变化；县域
土地利用变化是全球环境变化与可持续发展研究的重要内容[1]，受自然环境、社会经济和人文因素相互作用的影响。区域和地方尺度的典型研究是参与全球环境变化研究的具体途径[2]，对土地利用的后期管理和合理布局具有重要意义。喀斯特区域地形破碎、土层贫瘠、生态环境脆弱不易修复[3]，且石漠化现象日益严重[4]，近年来已成为国内外研究广泛关注的焦点。其研究的主要内容包括土地利用变化的时空差异特征[5-6]、土地利用变化及其驱动影响因素[7]、土地利用变化情景模拟与生态效应[8-9]和喀斯特区域土地退化与石漠化研究[10]等。
图3为活性炭基脱氯剂AC-101和CT-01I粉末的XRD图。分析可知，在AC-101和CT-01I中均检测到了活性炭及CuO物相的存在，但并没有检测到Na2O的存在。即便如此，活性炭载体上存在的NaOH也可用来脱氯。此外，SEM的元素分析表明，该脱氯剂中w(Cu)=5.10%，w(Na)=3.96%，与对照组脱氯剂活性组分的含量相近。
本文以喀斯特山区典型县域的土地利用变化为研究对象，利用ArcGIS软件和统计分析等方法，系统地对比分析了1990～2010年喀斯特县域土地利用数量变化、类型变化、转移方向以及土地利用程度，以期为喀斯特山区土地利用结构调整和石漠化综合治理提供有益参考。
纳入标准：①年龄40岁以上明确诊断为年龄相关性白内障的患者；②眼部有干燥感、异物感、烧灼感、疲劳感、不适感、视力波动等主观症状之一；③裂隙灯显微镜检查发现睑缘有以下改变中的2项：睑缘充血、睑缘毛细血管扩张、睑缘增厚或不规则以及睑板腺体开口凸起伴分泌物呈白色颗粒状、奶油状或牙膏状、睑缘皮肤黏膜交界线（Marx线）移位。排除标准：①患有其他眼病如眼部过敏、术前持续使用眼局部药物的、有眼部手术史或者眼球外伤史的患者；②术前MGD临床分级[2]为4级的患者。
1 研究区概况与数据来源
贵阳市位于云贵高原东部，是以山地、丘陵为主的丘原盆地地区，市域面积为8 034 km2，下辖修文、息烽、开阳3个县，代管清镇1个县级市。本文研究的贵阳市域包括贵阳市辖区、息烽县、开阳县、修文县和清镇县级市，以1990年、2000年和2010年3期土地利用数据为基础，数据主要来源于中国科学院资源环境科学数据中心（http://www.resdc.cn/resdc/first.asp）。
林中伟也是个“知恩图报”的人，在取得安居华苑项目前后这段时间，他先后三次送给邓强共计60万元，以示感谢。
图2反映了1990～2010年不同县域土地利用变化的剧烈程度，综合土地利用动态度越大，说明研究区土地利用动态变化越剧烈；反之，越弱。
2 研究方法
本文根据中国科学院资源环境科学数据中心提供的1990年、2000年和2010年3期贵阳市土地利用类型图（图1），利用ArcGIS10.2等软件计算分析了研究区不同时段的土地利用面积变化情况，反映了1990～2010年贵阳市各县域的土地利用数量变化特征。
2.1 土地利用变化速度
土地利用动态度定量地描述了土地利用的变化速度，对预测未来土地利用变化趋势有积极作用[9]。按照研究对象的不同，土地利用动态度可分为单一土地利用动态度和综合土地利用动态度。
贵阳市的主要土地利用类型为林地、草地和耕地，其中林地分布最为广泛，面积占比最大。随着区域经济的快速发展和退耕还林等一系列政策的实施，1990～2000年贵阳市林地和建设用地面积迅速增加，耕地和草地面积明显减小，但不同县域的变化幅度差异明显，如表2所示。1990～2000年贵阳市各县域的林地面积明显增加；草地面积减小幅度最大；耕地面积呈减少趋势，清镇市变化最为显著，开阳县变化幅度最小；建设用地呈扩张趋势；水域变化与建设用地的变化趋势一致，变化幅度较小；未利用地面积基本保持稳定，稍有减小。1990～2000年研究区林地从3 933.48 km²增加到了4 046.22 km²，占总土地利用面积的50.39%；耕地和草地面积呈减少趋势；建设用地面积增幅达72.91%，呈明显扩张趋势；水域的总体变化幅度较小；未利用地基本处于平衡状态。
浙江省委、省政府提出了2020年基本实现现代化的发展目标，水利信息化是水利现代化的基础和重要标志，需要加快建设、重点发展。近年，在金华市水利局的大力支持下，信息化建设得到了长足发展，已初步建成水利门户网站、电子政务、防汛综合业务数据管理、水雨情监控测报等信息化系统，在信息发布、政务公开、防汛减灾等方面发挥重要的作用，取得了较好的效果，为水利信息化向纵深发展打下了坚实基础。但是，在全球信息技术日新月异的形势下，水利信息化不进则退，必须顺应信息化发展潮流，按照中央决策部署，加快推进，为新时期水利跨越式发展提供坚实的信息保障和技术支撑。
式中，Ua 、Ub 分别为研究初期、末期某种土地利用类型的数量；T 为研究时段步长，当T 设置为a 时，K 值即为该研究区内某种土地利用类型的年变化率。
2）综合土地利用动态度，反映人类活动对土地利用变化的综合影响，表达式为[11]：
式中，ΔSi-j 为在某时段内土地利用类型i 转化为其他土地利用类型的面积总和；Si 为研究初期土地利用类型i 的总面积；t 为土地利用变化的时间段。
2.2 土地利用转移方向
根据1990～2010年贵阳市各县域不同土地类型的面积，利用单一土地利用动态度和综合土地利用动态度公式计算各土地利用类型变化的动态度。
式中，Pij (n )为面积转移矩阵；pnn 为k 时刻土地利用类型i 转化为k +1时刻土地利用类型j 的面积。
2.3 土地利用程度
土地利用程度综合反映了人类活动对区域土地利用变化的影响水平[14]。本文采用刘纪远提出的土地利用程度综合分析方法[15]，按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡将土地利用程度分为4级，并赋予不同的分级指数，如表1所示。
表1 土地利用程度分级赋值表
土地利用程度的数学模型为[16]：
式中，I 为研究区土地利用程度综合指数；Ai 为第i 级土地利用程度分级指数；Ci 为第i 级土地利用程度面积百分比；ΔIb-a 为土地利用程度综合变化指数，若为正值，则该区域b 时段的土地利用程度指数大于a 时段；Ia 、Ib 分别为研究区a 时段和b 时段的土地利用程度综合指数；Cia 、Cib 分别为第i 级的土地利用程度在a 时段和b 时段的面积百分比。
3 土地利用变化特征分析
3.1 土地利用数量变化
土地利用变化研究主要包括土地利用类型数量变化、土地利用类型空间变化和土地利用程度变化[8]。为了能更好地了解土地利用结构及其变化趋势，本文引入了土地利用动态度、土地利用程度、土地利用转移矩阵等相关指数，定量地分析了土地利用的动态变化过程。
图1 不同时段贵阳市土地利用类型图
1）单一土地利用动态度，反映研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，表达式为[10]：
表2 不同时段贵阳市土地利用面积变化/km2
3.2 研究区土地利用动态度
土地利用转移矩阵是对土地利用类型间相互转化数量和方向特征进行定量研究的主要方法[12]。其数学模型为[13]：
贵阳市单一土地利用动态度见表3，可以看出，1990～2000年单一土地利用动态度最大的是水域和建设用地，息烽县和修文县的水域面积增加速率最大，息烽县、贵阳市市辖区和修文县的耕地面积明显减小，不同县域的草地变化差异较大；2000～2010年贵阳市建设用地面积迅速增加，单一土地利用动态度最大，各县域耕地面积变化差异较大，草地面积明显减小，清镇市草地面积减少幅度最大，各县域林地呈扩张趋势，水域面积变化是各县域面积变化差异最大的地类，清镇市的未利用地减小了12.643%，其他县域基本保持平稳状态。
3.2.1 单一土地利用动态度
大型建筑物外观所采用这种质感的体现之后，为了保证这种质感的持久性，必须采用一些新型的材料，因为它的平整度较低，比较容易会有尘土出现，那就影响了整个建筑的美观，失去了美化所原本的作用。
表3 贵阳市单一土地利用动态度/%
3.2.2 综合土地利用动态度
60例盆腔肿块超声引导下穿刺活检结果：阳性共50例，包括原发卵巢恶性肿瘤41例、继发卵巢恶性肿瘤9例；其中属于A组50例，B组0例；阴性共10例，包括无法诊断（组织量少或坏死物）6例、肠道间质瘤2例、盆腔平滑肌肉瘤1例、盆腔平滑肌瘤1例；其中属于A组4例，B组6例，见表2。经腹部穿刺54例，经阴道穿刺6例。
两个案例都有明显的合院特征。其中，民宿的院落（能指）、大理州典型住屋形式的院落（对象）与院落类型传达的地方性（所指）形成了完整的语义三角形，这种构成形成了具有表义特点的建筑符号。当然，院落地方性“所指”之下存在着多层含义，比如大理民居曾受汉式合院文化的影响，民居回应地域气候的方式，居民已形成的生活流线等内容。
图2 贵阳市综合土地利用动态度
1990～2000年贵阳市各县域的综合土地利用动态度差异较大，息烽县和修文县的土地利用动态变化最为剧烈，开阳县的土地利用动态变化最缓慢；随着经济的快速增长和退耕还林、严格保护耕地等一系列政策的实施，2000～2010年建设用地和林地面积迅速增加，贵阳市各县域的综合土地利用动态度也明显增大，土地利用动态变化剧烈。
3.3 土地利用类型转移方向
本文利用ArcGIS的空间叠置分析功能获取了10 a区间的土地利用变化转移矩阵，如表4、5所示，可以看出，贵阳市林地和建设用地面积的增加导致了耕地和草地面积的持续减少。
1990～2000年随着耕地、林地和草地3大类用地面积的减少，建设用地和水域的面积扩张明显，耕地、林地和草地之间的转化也较为剧烈，耕地转化为林地、草地的总面积为3.98 km2，林地的转化幅度较大，以转化为草地相对突出；2000～2010年耕地、林地和草地之间的转化最为剧烈，以草地转化为耕地和林地最为显著，面积分别为48.17 km2和145.65 km2，建设用地扩张明显，占用耕地的面积最大，林地转化为建设用地的面积为20.50 km2，水域和未利用地面积稍有收缩。
在总体变化趋势上，林地、建设用地和水域面积都在增加，耕地、草地面积减少。其中，林地和草地转化为耕地的面积与耕地转化为林地和草地的面积基本持平，而建设用地的扩张主要来源于耕地，导致耕地面积减少；草地转化为林地和耕地都较剧烈，这也是导致草地面积减少的主要原因（图3）。
表4 1990～2000年贵阳市土地利用类型转移矩阵/km2
表5 2000～2010年贵阳市土地利用类型转移矩阵/km2
图3 不同时段贵阳市土地利用类型转移图
3.4 研究区土地利用度分析
本文计算得到1990～2010年喀斯特山区土地利用程度综合指数与变化指数如表6所示， 可以看出，1990～2010年贵阳市各县域的土地利用综合水平增加，说明该时段内人类活动对土地利用的影响程度增大。息烽县的土地利用程度综合指数从-0.071增加到1.412，说明该区域综合土地利用开发程度经历了先减轻后加重的变化趋势，且其开发速率逐渐加大。总体而言，近20 a人类对研究区土地利用的开发幅度增大，且各县域存在明显差异，土地利用程度开发的幅度由大到小依次为贵阳市市辖区、清镇市、息烽县、修文县、开阳县。
表6 土地利用程度综合指数与变化指数
4 结 语
近20 a来贵阳市不同县域土地利用类型变化差异较大，随着区域经济的快速发展和退耕还林等一系列政策的实施，总体上林地和建设用地面积迅速增加，耕地和草地面积明显减少。1990～2000年贵阳市各县域的土地利用程度综合水平增加，耕地、林地和草地面积剧烈减少，建设用地和水域面积扩张明显，息烽县和修文县的水域面积增加最为显著；2000～2010年贵阳市各县域的建设用地面积增加最迅速，且综合土地利用动态度明显增加，耕地、林地和草地之间的转化最剧烈，人类活动对土地利用开发呈逐渐增大趋势。为了更合理地开发利用土地资源，处理好喀斯特山区经济发展与土地石漠化之间的矛盾，应因地制宜，根据不同县域的土地利用变化特征，统筹安排各类用地，适度开发，加强土地利用的规划和管理，恢复和改善生态环境。
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中图分类号： P237
文献标志码： B
文章编号： 1672-4623（2019）05-0046-04
doi： 10.3969/j.issn.1672-4623.2019.05.012
收稿日期： 2017-11-27。
项目来源： 国家自然科学基金资助项目（41501571）。
第一作者简介： 薛贝，硕士，研究方向为工程测量与航空摄影测量。
标签：喀斯特论文; 土地利用论文; 石漠化论文; 动态变化论文; 县域论文; 西安航空职业技术学院电子工程学院论文; 西安科技大学测绘科学与技术学院论文;