干旱区叶城县土地利用/覆盖时空变化分析
图尔荪阿依·如孜1，阿里木江·卡斯木1,2＊，米尔古丽·苏力坦1
（1.新疆师范大学 地理科学与旅游学院,新疆 乌鲁木齐 830054；2.新疆师范大学 丝绸之路经济带城镇化发展研究中心，新疆 乌鲁木齐 830054）
摘 要： 土地利用/覆盖变化研究是当今全球变化研究的热点之一。文章从干旱区叶城县2000、2005、2010、2015年4个时期的Landsat TM/ETM+/OLI遥感影像数据中提取2000—2015年的叶城县土地利用变化信息，借助RS与GIS，采用土地利用动态变化、转移矩阵以及景观格局指数等方法得出研究区的土地利用变化及驱动力因素，探讨其变化规律。结果表明：（1）2000—2015年，研究区域的总面积为13032.88 km2，土地利用/土地覆盖特征主要表现为交通用地、建设用地与绿地的面积一直保持增长趋势，而水域和未利用地的面积呈缩小趋势。（2）利用转移矩阵可知该区域城市建设用地面积主要来自于绿地和未利用地。（3）从破碎度来讲，未利用地、水域和绿地相较于交通用地和建设用地的程度要低，斑块密度减少，伴随景观异质性也降低。在人为因素和自然因素的作用下形成该区域15年的建设用地面积增加，水域面积减少。
关键词： 土地利用；转移矩阵；景观格局演变；叶城县
土地是人类赖以生存、生产和发展的物质条件之一。土地利用/土地覆盖变化（Land Use and Land Cover Change）是指人类对土地自然属性的利用方式，目的意图及一种动态过程，是人类劳动与土地结合获得物质产品和服务的经济活动，这一活动表现为人类与土地进行的物质、能量和价值、信息流动和转换［1-3］。目前，土地利用/覆盖变化的研究作为全球环境变化研究的重要内容和核心领域，对全球生态环境产生了巨大的影响［4-5］。随着城市化进程的不断推进，城市建成区面积不断扩张，使土地利用矛盾日益突出。自然、社会、经济等各方面存在着差异性，使得城市的扩展呈现出不同的空间形态，因此，研究城市土地利用和城市面积扩张一直是学术研究和讨论的问题［6-8］。
[25]参见瞿云岭：《再论无权处分合同效力——为<买卖合同解释>第3条辩护》，《法商研究》2015年第6期。
由于遥感技术具有客观、宏观、准确、动态等特点且能够为城市建成区扩展变化研究提供多时相、大范围的实时信息，所以利用遥感技术可以及时、快速、准确地获取大量的城市土地利用信息［9］。城市空间扩展是基本数据分析的主要研究方法之一。城市建设用地扩展的空间变化研究不仅可以促进城市空间变化研究的深度，而且为城市可持续发展及城市规划提供有效的空间决策依据，对该地区的生态环境、土地质量、经济状况等多方面有重要的指导作用。
干旱区是对全球变化响应最为明显的地区，其土地利用景观格局受自然环境变化与人类活动的干扰，研究土地利用和城市景观格局变化、探究其驱动力因素与形成机制，是理解人类社会与自然环境相互关系的重要途径［10-12］。文章以叶城县2000—2015年的Landsat遥感影像为数据源，借助GIS技术支持，分析15年的土地利用动态变化特征，并对其原因进行初步探讨。文章对于研究像叶城县一样坐落在边界边缘城市有很大的研究意义，为我国西部边境城市发展研究提供重要的参考依据。
1 研究区概况、数据来源与处理
1.1研究区概况
叶城县（76°08′-78°31′E，35°28′-38°34′N）位于新疆维吾尔自治区西南部，塔里木盆地西南边缘，昆仑山北部。与巴基斯坦、印度相邻，与克什米尔地区接壤，边境线长达80公里。距离乌鲁木齐市1513公里，距离喀什市260公里，总面积达3.1万平方公里。地形相对复杂多样，北部地区为平原，南部是山区，总体地势呈现南高北低，海拔最低1 200 m，最高处为7 000 m左右，总体落差较大。因地处中纬度大陆内部，气候为温带大陆性气候，该地区日照充足、降水稀少，蒸发作用强烈，常伴有低温冻害与风沙等极端天气灾害。地表、地下水资源较为丰富，主要河流有柯克亚河、提孜那甫河、叶尔羌河、乌鲁克吾斯塘河、棋盘河，水库有宗朗水库、苏依提勒克水库，故该县域平原灌溉区多，以上述河流及水库为补给源。因灌溉水利方便，日照充足，适合林果业种植，故该地被誉为“核桃之乡，石榴之乡”。
要想提高学生对数学学习的兴趣和动力，那么教师就需要创造有趣的教学情境来调动学生的兴趣，从而使学生主动参加到课堂教学中来，而使用微课就是一个理想的选择。在高中数学课堂教学活动中，利用微课模拟真实的数学应用情境，可以在最短的时间内将课堂教学引入教学内容主题中。它可以提高学生在数学学习中的兴趣和动机，帮助建立学生在课堂教学中的主体地位，使学生充分感受到数学知识改进、进步的过程以及成就感，同时提高学生数学核心素养。
1.2 数据来源与处理
大多数的女性农民工在城市生活的环境较差，周围缺少良好的体育锻炼场所，不能满足她们在体育锻炼方面的需求。这样直接导致她们体育锻炼热情降低，进而造成了体育锻炼缺少规律，不能坚持。
图1 研究区2000—2015年土地利用分类图
通过验证表明，监督分类的精度基本上达到了遥感影像分类精度的基本要求（表1）。一般情况下Kappa系数是在0到1间，并且用五个级别来表示：0.0～0.20为一致性极低、0.21～0.40为一致性一般、为0.41～0.60为一致性中等、0.61～0.80为一致性较高和0.81～1为一致性极高。
表1 分类精度评价统计表
2 研究方法
景观格局通常是指景观的空间结构特征，具体是指由自然或人为形成的，一系列大小、形状各异，排列不同的景观镶嵌体在景观空间的排列［18-20］。空间斑块性是表现在不同的尺度上，城市景观格局最普遍的形式之一。景观格局及其变化是自然生态环境和人为多种因素相互作用所产生的一定区域生态环境体系的综合反映。文章所选的景观格局指数如下：
2.1 土地利用变化幅度
式中：Cn为变化前分类结果，Cn+1为变化后分类结果。
1.3.3 阴性对照溶液的制备 量取75%乙醇100mL，回流1 h，滤过，滤液挥干加甲醇3 mL使其溶解，将其作为阴性对照溶液。
建设用地在2000—2015年这一时段的总面积增加了24.63 km2，所占的景观面积比例值趋于0，景观中的此拼块类型变得十分稀少，斑块个数增多了80.27%，破碎度越高，随着斑块密度的增高，景观异质性越高。
后来我一直没去景花厂。阿花邀请过我，我就说忙。忙不过是个借口，实际上是我不想去。我是个老实人，不喜欢趋炎附势那一套。虽然我对美女从不敬而远之，但当美女和老板合二为一时，我会牢牢抓住心猿意马的缰绳，敬而远之了。还有，大家都是做抛光的，总往哪儿跑怕别人会有想法，所以，不去为好。
2.2 转移矩阵分析
土地利用变化分析的转移矩阵能够完全描述不同类别之间相互转换关系，可以具体、全面地体现出研究区各类型变化的结构特征与变化方向［17］。计算公式为：
从2000年8月Landsat5遥感影像图、2005年10月的Landsat7遥感影像图，2010年6月的Landsat5遥感影像图、2015年6月的Landsat8遥感影像图中提取2000—2015年该研究区的土地利用/覆盖变化信息，同时使用ENVI5.3和ARCGIS10.2软件进行分析和计算。在遥感影像处理上具体采用ENVI5.3对研究区四个时期的数据进行几何纠正、波段合成、图像增强、切割等预处理；对预处理过的遥感影像进行监督分类，并获取符合精度要求的监督分类影像（图1）。把分类影像导入地理信息系统软件ARCGIS中，经过统计分析和计算，最终得到土地利用/土地覆盖结构特征变化数据。
为了分析土地利用/覆盖具体变化及幅度，引入土地利用变化幅度，公式如下：
2.3 景观格局分析
文章主要采用计量经济学和景观生态学中有关数量分析方法进行土地利用时空变化的定量分析［13-16］。
（1）景观面积（TA）是一个景观类型的总面积，单位：ha，范围：TA＞0。
（2）拼块所占景观面积的比例（%LAND）是某一块类型的总面积占整个景观面积的百分比，单位：百分比，范围：0＜ %LAND＜=100。
（3）斑块密度（PD）是每平方千米的斑块数，PD=N/A，取值范围：DP≥1，无上限。（4）斑块个数（NP）是在景观级别上等于景观中所有的斑块总数，范围：NP＞1。
3 结果分析
3.1 土地利用变化分析
根据2000年、2005年、2010年和2015年等4个时期的遥感影像数据得到的土地利用分类结果，计算出4个时期各土地利用类型的面积及变化情况，如表（2）所示。
表2 研究区2000—2015年土地利用/覆盖类型面积及其变化幅度表
根据公式（1）计算叶城县土地利用/覆盖变化幅度，从表（2）可以看出，交通用地、建设用地、绿地面积一直保持增长趋势，水域和未利用地的面积呈缩小趋势。其中，2000—2015年间建设用地面积一直保持增长趋势，从2000年到2015年建设用地面积增加了24.62 km2；在自然和人为因素的影响下从2000年至2015年水域面积变化不稳定，最明显的是2010年的水域面积到2015年时缩小到8.93km2。
3.2 转移矩阵分析
表3 2000—2015年土地利用地类型转移矩阵（单位：km2）
从表（3）里2000—2015年4个时期研究区内从其他土地类型转入建设用地的土地利用变化来看，建设用地的扩展主要是绿地和未利用地的转入为主，分别为16.9km2和8.91km2土地面积转换为建设用地。2000—2005年期间建设用地的扩展主要是绿地和未利用地的转入为主，分别1.46km2和3.53km2土地面积转换为建设用地。2005—2010年期间分别为3.91km2和4.16km2的绿地和未利用地转换为建设用地。2010—2015年期间分别为17.31km2和3.39km2的绿地和未利用地转换为建设用地。
图2 研究区2000—2015年转移矩阵图
水域在2010—2015年这一时段的总面积变化最明显，减少了8.93km2，所占的景观面积比例值趋于0，景观中的此拼块类型变得十分稀少，斑块个数减少了67.12%，破碎度越低，随着斑块密度的减少，景观异质性越低。
3.3 景观格局分析
表4 研究区斑块景观指数
由表4可知，研究区2000—2015年间景观格局发生了明显变化，交通用地在2000—2015年这一时段的总面积增加了6.59km2，所占的景观面积比例值趋于0，景观中的此拼块类型变得稀少，斑块个数增加了62.98%，破碎度越高，随着斑块密度的增高，景观异质性越高。
式中：AGR为城市年均扩展强度指数，UAn+1和UAt分别为n+i年和i年的城市面积，n是以年为单位的时间。
绿地在2000—2015年这一时段的总面积增加了108.64km2，所占的景观面积比例值趋于100，景观中的此拼块类型变得稠密，斑块个数减少了58.85%，破碎度越低，随着斑块密度的减少，景观异质性越低。
从图2可以看出，叶城县在每个研究期内都有绿地、建设用地、水域和未利用地被建设用地所侵占，可是被侵占幅度不同，四种土地利用类型对城市扩展的贡献度各不相同，具体表现为：（1）从整个研究时期来看，对叶城县建设用地扩展贡献最大的是未利用地，其次是绿地，贡献最小的是水域和交通用地。（2）从研究分期来看，2000—2005年间，有1.85km2的未利用地转变为建设用地，是城市扩展面积最大的一个研究分期。（3）交通用地和水域在叶城县土地总面积中所占比例较小，因此被转为建设用地的面积也小，对城市扩展的贡献度也小。（4）对比各个研究分期，2010—2015年间城市扩展规模最大，总共有2.43km2的土地转变为建设用地。
调查表明，高管交互、协同激励对技术创新产生显著影响。高管激励方式很多，通常采用“基本薪酬+奖金+股份”的多元化经济奖励方式，还可以有职位上的奖励。在企业发展过程中，通常采用激励方式激发员工的积极性，让其发挥更大的潜能。在实际应用中，采用多元化的激励方式更能提高员工的积极性。对于技术员工，应当对其潜能进行激励，促使其在技术上不断创新。
未利用地在2000—2015年这一时段的总面积减少了13307.67 km2，所占的景观面积比例值趋于100，景观中的此拼块类型变得稠密，斑块个数减少了87.47%，破碎度越低，随着斑块密度的减少，景观异质性越低。
通过对研究区域的景观指数进行分析可知，在2000—2015年的15年里水域和未利用地的总面积减少，交通用地、建设用地和绿地总面积不断增高，未利用地和绿地所占的景观面积比例值高，景观中的此拼块类型变得稠密，绿地、水域和未利用地的破碎度低而交通用地和建设用地的破碎度高，随着斑块密度的减少，景观异质性越低。
4 结论与讨论
（1）叶城县2000—2015年的城市交通用地、建设用地、绿地面积一直保持增长趋势，水域和未利用地面积减小，扩展的交通用地和建设用地主要有绿地和未利用地转变而来的。建设用地规模从2000年的9.88 km2增加到2015年的34.52 km2，建设用地比以前扩大了3.49倍。交通用地规模从2000年的12.75 km2增加到2015年的19.35 km2，建设用地比以前扩大了1.5倍。
（2）2000—2015年期间在研究区主要是未利用地和绿地转入建设用地，转入总量分别为8.91km2和16.09km2。转建设用地的土地类型主要是绿地、未利用地和水域，转出总量分别为0.72 km2、0.01 km2和0.003 km2。
吃回回馆，就是老K给我锻炼出来的，虽然老K不是回民，但他却酷爱吃牛羊肉。先前我根本吃不了牛羊肉，我无法忍受那种呛人的膻味儿。
（3）因自然和人为原因，水域面积变化不稳定，2000—2005年水体面积减少3.08 km2，2005—2010年水体面积增长5.21 km2，2010—2015年减少趋势较明显，减少面积为8.93 km2。
利用多源卫星遥感影像数据，城市扩展的动态变化得到快速的检测和分析，弥补在城市扩展过程中部分资料的不足，从而快速、准确地掌握城市扩展变化规律。基于以上分析，在经济快速发展和城镇化的过程中，应该充分认识到区域资源环境状况及其变化。对于土地利用有序度低，且生态环境状况差的地区，应该结合适当的方式控制土地利用的速度变化，并调整产业政策和规划等。在尽可能保护生态环境的前提下，改变低效土地利用方式，提高土地利用的综合效益。
刚进入东风小学不到半个月，便有一位家长向校长投诉，要求更换我这个班主任。原来是小艺同学回家反映我批阅作业不够及时，评语书写潦草……看来城区学校的老师真的不好当呀！这该如何应对呢？接下来的几日里，我开始苦苦思索。
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Spatial and Temporal Variation Analysis of Land Use/Cover Change in Arid Area of Yecheng County
TUERSUNAYI·Ruzi1,ALIMUJIANG·Kasimu1,2＊,MIERGULI·Sulitan1
（1.Institute of Geographical Sciences,Xinjiang Normal University,Urumqi,Xinjiang 830054;2.Center of Silk Road economic belt urbanization development study,Xinjiang Normal University,Urumqi，Xinjiang 830054,China）
Abstract： The research about land use/cover change is one of the hottest issues in global change research today.This paper extracts land use change data of Yecheng county from 2000 to 2015 based on Landsat TM/ETM+/OLI remote sensing image data of four periods of Yecheng county in the arid area of 2000,2005,2010 and 2015,and through assistance of RS and GIS.Dynamic change,transfer matrix and landscape pattern index methods are applied，the land use change and driving force factors in the study area are obtained,and the change law is discussed.The results demonstrate that：（1）From 2000 to 2015，the total study area is covered of 13032.88 km2.The land use/land cover characteristics of the area is the traffic land,The area of construction land and green space has been increasing,while the water area and unused land have been decreased（2）it can be seen that by using the transfer matrix;the urban construction land area transfer from green land and unused land.（3）In terms of fragmentation,the extent of unused land,waters and green spaces is lower,traffic land and construction land,patch density,landscape heterogeneity decreased as well.The general trend of land use change is the increase in the area of construction land and the decrease of water area in the region under the impact of human factors and natural factors.
Keywords： Land use；Transfer matrix；Landscape pattern；Yecheng county
中图分类号： F301
文献标识码： A
文章编号： 1008-9659（2019）02-0065-07
［收稿日期］ 2019-05-22
［基金项目］ 国家自然科学基金项目“一带一路”新疆段城镇景观格局变化及评价（41661037）资助。
［作者简介］ 图尔荪阿依·如孜（1994-），女，新疆疏勒县人，硕士研究生，主要从事资源环境遥感研究。
＊［通讯作者］ 阿里木江·卡斯木（1976-），男，新疆克拉玛依市人，教授，博士，主要从事环境遥感研究。
标签：土地利用论文; 转移矩阵论文; 景观格局演变论文; 叶城县论文; 新疆师范大学 地理科学与旅游学院论文; 新疆师范大学 丝绸之路经济带城镇化发展研究中心论文;