绵阳市安县土地利用覆被变化研究
邓坤粼1，2
（1.四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室；2.四川师范大学地理与资源科学学院，四川成都610066）
摘要： 基于ENVI和ArcGIS的支持，利用两期影像数据，研究了绵阳市安县土地利用覆被的变化特征，明确各土地利用类型间的相互转化与变化趋势。结果表明：安县土地利用类型以耕地、林地为主，研究时段内耕地和建设用地、耕地和林地之间的转化较为活跃，建设用地和水域、其他用地和水域之间的转化较为稳定。自然驱动和人文驱动综合作用于安县土地利用覆被变化，人文驱动在短期内起主要作用。
关键词： 土地利用；最大似然法；动态度；转移矩阵
随着城市化加速，土地利用覆被变化日趋激烈，土地利用和土地覆被动态日益被认为是一个关键而迫切的研究课题[1]。“国际地圈与生物圈计划（IGBP）”和“全球环境变化人文计划（HDP）”也将LUCC的概念纳入其内涵。
不过，当前广东推进基本公共服务均等化也面临着一些较为突出的矛盾。一是基本公共服务需求不断增加一方面，基本公共服务需求的人口数量不断增加。广东省2017年统计公报显示，年末广东常住人口11169万人；2018—2020年，广东常住人口将增加231万人左右，平均每年约77万人。[50]另一方面，广东民众对基本公共服务的需求也在不断增长。当前，广东恩格尔系数已降至50%以下，这表明广东民众的发展型需求已经超过消费型需求，基本公共服务需求结构正从消费型转向发展型，教育、医疗卫生、社会保障等日益成为最重要、最迫切的公共需求。[51]
1 研究区概况
安县（安州区）位于绵阳西南部，四川盆地西北部，龙门山脉中段，安县东边及南边低，西部及北部较高，其地貌可分为平坝、丘陵和低中山三种类型。
2 数据来源及研究方法
2.1 数据来源及处理
基于ENVI软件，对安县2000年和2013年Landsat TM影像数据进行预处理，安县矢量数据以初期边界为准，参考全国土地遥感监测土地利用/土地覆盖分类体系及遥感数据土地利用/土地覆被分类体系[2]，结合实际情况，定义五大类土地覆盖类型：耕地、林地、建设用地、水域和其他用地。
通过目视解译和人工交互解译，采用最大似然法对土地类型分类提取，利用ArcGIS得到安县两期土地利用现状图。
2.2 研究方法
耕地有220.85km2未变动，有175.92km2转化为建设用地，229.72km2转化为林地。同时，有8.02km2用地转化为耕地，其中耕地转化为林地的占比较大，主要是退耕还林还草，增加植被覆盖度，使得耕地转化为林地。
式中：L为土地利用综合动态度，△Si-j为第i类土地利用类型转为非i类土地利用类型面积的绝对值，S为研究区总面积，T为研究时段。
2.2.2 土地覆被动态度 为深入研究土地覆被信息变化程度，引入土地动态度概念[3]，分析土地利用变化速率。
(3)⟹(1): 对任意x ∈ X,由定义1.1和命题1.1知，x ≤ (x → 1) → 1.由引理2.2得， ⊇另一方面，由(3)知，
式中：K为单一土地利用动态度，S1、S2分别为末期和初期某类土地面积，T为研究时段。
为进一步在空间上反应土地利用变化的剧烈程度，引入综合土地利用动态度[4]。
式中：△S为某类用地的变化量，S1为末期某类土地面积，S2为初期某类土地面积。面积变化数量反映某种地类在一个时期内的增减情况。
2.2.3 土地转移矩阵土地转移矩阵能全面而具体地刻画区域土地利用变化的结构特征与各用地类型变化的方向，能清楚地分析研究区域在研究时段内各类型土地之间的流失与转移量[5]。为具体反映各类用地的相互转化程度，构建土地转移矩阵，行为研究末期土地利用类型，列为研究初期土地利用类型。考虑到面积较易获取，采用面积转移矩阵。
图1 安县2000年（左）、2013年（右）土地利用现状图
3 结果与分析
3.1 土地覆被变化特征
为了得到行走机构和翻转机构的速度、位置和加速度随时间变化情况，仿真分析时采用伺服电机作为驱动，由于行走机构和翻转机构的惯量较大，且启动和制动频繁，为了保证其运动的准确性和稳定性，采用SCCA形式定义伺服电机。SCCA是指一条包含正弦、常数和余弦的复合曲线，仅用于加速度的设置，若机构的运动时间为t，则加速度函数y的表达式如式(1)：
安县以耕地和林地为主，耕地集中分布在安县东部及南部的平原丘陵区；林地集中分布在西北部的低中山地区，植被覆盖度较好，山顶存在裸地；河流两岸主要分布居住用地及城镇用地等建设用地，城镇化速度快，如图1。
图2 土地利用动态图
安县土地利用类型转化的总体趋势较复杂，也有较规整部分。2000年～2013年耕地、建设用地、林地之间的转化较为突出，退耕还林和快速城市化是直接影响因素，其他用地和水域因面积基数小，故转化量较小，即耕地和建设用地、耕地和林地之间的转化较为活跃，较为稳定的是建设用地和水域及其他用地和水域的转化，见表1。
3.2 土地覆被动态度分析
安县在研究时段内各用地类型均发生变化，从单一土地利用动态度来看，变化度为建设用地＞耕地＞林地＞其他用地＞水域；综合土地利用动态度为林地＞耕地＞建设用地＞其他用地＞水域。虽然两种土地利用动态度有所区别，但也间接说明变化最大的用地类型是耕地、建设用地和林地，如图2。
3.3 土地转移矩阵分析
林地有545.7km2维持不变，有20.06km2转化为其他用地，4.95km2转化为水域，可能与汶川大地震有关。地震使得山体垮塌，植被被毁，出现裸地，河流改道，形成堰塞湖，故林地转化为其他用地的比重较大。
在土地政策引导、城镇化加速、经济发展、农田设施改善等因素作用下，安县土地覆被发生改变，尤其是建设用地。
由转移矩阵可知，安县2000年～2013年土地转移较频繁，转移方向和趋势有所不同。
2.2.1 土地覆被现状变化利用已解译土地覆被数据，从宏观上进行把控。
52.06km2的建设用地保持不变，有3.26km2的建设用地转化为耕地，24.16km2转化为林地，建设用地所占比重不大，故转出的面积较少，且大都来源于震后新农村建设，集中安置等渠道。同时，有1996.63km2用地转为建设用地，经济发展，城市化进程加快，建设用地面积增加，在总转化面积中所占比重较大。
土地覆被各地类间的转化分析是为了反映各类型内部间的转化，土地覆被类型数量的变化一般包括其本身绝对数量的增减以及不同土地覆被类型之间的转化[6]。
其他用地有1.68km2保持不变，2.44km2转化为建设用地，1.68km2转化为其他用地，其他用地转出面积较少。2013年，有31.84km2用地转化为其他用地，地震使得山体滑坡垮塌，山体裸露，而城市扩张和城市规划都会使得土地未及时利用，出现空闲地，裸地和空闲地均归于其他用地。
其次，测试自动缠绕功能，将下一盘钢带从平盘放带装置上拉出，与上一盘缠绕完成的钢带通过钢带对焊机焊接好。在操作台上选择自动动功能，按启动按钮运行设备，设备将自动按设定的速度开始缠绕。当缠绕的钢带长度接近已经记忆的长度时，会自动降低速度运行，直到钢带脱离平盘放带装置时，自动停车传感器检测到信号后自动停止设备，同时收带、放带刹车电磁阀自动配合完成刹车动作，结束本次缠绕工序。
采用SPSS18.0统计学软件，计数资料用率（%）表示，采用χ2检验，P＜0.05为差异有统计学意义。
水域有13.87km2保持不变，有15.29km2转化为建设用地，11.07km2转化为林地。同时，有27.28km2的用地转化为水域，安县的水域面积所占比重较小，故变化并不明显。
安县2000年～2013年，耕地、建设用地和林地是变化较大的土地类型，其中耕地减少420.36km2，变化幅度为64.75%；建设用地增加158.27km2，增幅为175.06%；林地增加270.58km2，增幅为47.16%。其他用地和水域是面积变化小的土地类型，其中其他用地减少4.42km2，变化幅度为11.64%；水域减少 4.06km2，变化幅度为8.98%。
The final current expression by integrating on the entire surface
表1 土地利用转移矩阵
4 土地覆被变化驱动力分析
自然驱动和人文驱动是土地覆被变化的两大驱动力。自然驱动的作用是长期相对稳定且较缓慢的。短期内，人文驱动是最活跃的主导驱动因子[7]。
4.1 人口因素
人类活动对土地利用变化的影响巨大。2000年～2013年安县人口增长率为5.6%，人地矛盾突出，耕地大幅减少，粮食作物的产量增长受限，与农民人均纯收入的增长需求形成尖锐矛盾。人口压力作为重要因素影响力日益增长。
4.2 政策制度
我国改革开放以来先后实施了退耕还林等环境工程建设，安县森林覆盖率大幅提高，耕地面积减少，林地面积增加。随着新农村推进，政府兴修水利，完善基础设施，改善道路状况。受传统思想影响，农民收入增加后首先会习惯或愿意改善居住条件，较多农村居民搬迁到城镇，城镇用地扩大。短期内政策的制定与实施是影响土地覆被变化的主要因素。
4.3 经济发展
经济发展推进城镇化和新农村建设，刺激农民对经济利益的追求。经济发展的必然趋势和结果是城镇化，在城镇化进程中，耕地向非耕地转化，城镇用地扩大；农民为提高收入，改善生活条件，受经济利益驱动，大量农村劳动力进城务工，使得大量耕地荒废或非农化，耕地减少，建设用地增加。
4.4 技术革新
技术发展如生物和作物生产管理技术，将改变土地的有用性和可得性，由此改变某一地区的土地需求[8]。完善农田基础设施，使农作物产量不断提高；优良作物品种的播种及化肥施用等也提高了农作物产量；同时，土地综合治理，使部分旱地或坡耕地退耕还林，水土流失和农田水分条件改善，耕地生产力有所提高。可见，农业科学技术的进步是影响土地覆被变化的关键因素。
移动通信发展到5G时代，承载网组网日益复杂，需求更加多样，技术换代加速，管理趋于智能，传输从L0升到L3，传输指标呈体系，新技术加速建网，系统管控软件化，对承载网的建设提出了更高的要求。
5 结论
通过分析：安县的土地利用类型以耕地和林地为主。单一土地利用动态度和综合土地利用动态度，均表明耕地、建设用地和林地是变化最大的土地利用类型。安县用地类型转化的总体趋势比较复杂，但也有较规整部分，即耕地和建设用地、耕地和林地之间的转化较为活跃，建设用地和水域及其他用地和水域的转化较为稳定。
本单元可完成原料入库、原料出库、成品入库、成品出库4项工作。以原料入库为例，手动方式下的工作流程如图10所示(以1号仓位为例)。
参考文献
[1]刘纪远，刘明亮，庄大方，等.中国近期土地利用变化的空间格局分析[J].中国科学：地球科学，2002，32(12)：1031-1040.
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[8]Qaim M，Zilberman D.Yield effects of genetically modified crops in developing countries[J].Science，2003，299(5608)：900-902.
中图分类号： F301
文献标识码： A
DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2019.02.013
作者简介： 邓坤粼，在读硕士研究生，研究方向：城市土地管理与房地产开发。
标签：土地利用论文; 最大似然法论文; 动态度论文; 转移矩阵论文; 四川师范大学西南土地资源评价与监测教育部重点实验室论文; 四川师范大学地理与资源科学学院论文;