基于 RS和 GIS的牡丹江市土地利用变化研究
郗子莹
(哈尔滨师范大学)
【摘 要】 运用RS与GIS技术，以牡丹江市2005年和2010年TM影像和2015年Landsat8影像作为基础数据，运用单一土地利用类型动态度、马尔科夫转移矩阵及景观空间格局分析等方法对该区域内土地利用变化情况和景观格局特征变化进行分析，从而能够找出影响土地利用变化的一些主要自然和人为因素.结果表明，在研究的10年期间：(1)耕地所占的面积呈现出了先增加后减少的趋势，这些增加的面积主要是由林地、草地、水域和建设用地等转换的.(2)林地、草地的面积表现出先减少再增加，而水域、建设用地和未利用土地的面积则一直在增加，且水域面积的增长速率由缓变快，使得牡丹江市土地利用强度处于逐步上升状态.(3)景观格局的主要变化表现为：景观格局优势度整体有一定的增加，增加速率由快逐渐变缓；而景观多样性整体先下降后上升，所以景观均匀度一直比较平稳.(4)在众多人为因素中，人口的快速增长、经济的迅速发展、政府对生态环境的保护和可持续发展政策对该地区土地利用变化产生影响较大.
【关键词】 土地利用变化；RS和GIS；人为影响因素；牡丹江市
0 引言
在现今社会中，人们越来越关注由人为因素引起的土地利用变化及其对生态环境和人类生活产生的影响，其主要包括人口的增加、经济的发展以及这些因素对土地资源产生的日益增大的压力.土地利用变化是在较为复杂的自然因素和人为因素的共同促进作用下形成的，也是引发全球性其他变化问题的重要因素之一.近些年来，有关土地利用空间分布与时空变化的分析已成为某些研究领域的热点问题，其研究的重点是土地利用类型与土地覆盖等问题.
牡丹江市位于东北地区典型黑土区地带，黑土是一种农耕土壤，具有很高的自然肥力，东北典型黑土区是中国重要的商品粮基地.近10年来牡丹江市土地利用类型发生了较大转变，并因此产生了该地区的土地退化、水土流失、居住面积紧张等问题.因此，将牡丹江市市区作为研究对象，利用RS及GIS技术、土地利用类型转移矩阵法、景观格局变化分析法等，了解并研究此区域内2005～2010年间的土地利用类型的时空分布及变化，可以为该地土地利用类型的合理分布、各类产业可持续发展和合理利用生态资源提出较为科学与严谨的依据[1].
1 材料与方法
1.1研究区概况
牡丹江市(129.58°E，44.60°N)位于黑龙江省东南部，该市地处中国、俄罗斯、朝鲜接壤的重要位置，地理位置独特，环境优美.在地貌分布上，整个地区山势凸现切连绵起伏，河流纵横，被称为“九分山水一分田”.在土壤方面，黑土在牡丹江市土壤总面积中占有较高比重，且四面环山，四季分明，水分、养分条件较好，潜在肥力很高.具体研究区概况图如图1所示.
图 1牡丹江市研究区概况图
1.2数据来源
以牡丹江市2005年、2010年2期陆地卫星(Landsat TM)影像和2015年1期陆地卫星(Landsat 8)影像作为基础数据，且3期影像分辨率都为30m，在地形图进行校正的基础上，利用ENVI软件对校正后的影像进行遥感解译，将解译结果运用相关方法进行科学验证，再应用ArcGIS软件中的空间分析和统计功能分别建立3个年份的土地利用类型图及相应的属性数据.
1.3土地利用分类系统
土地利用分类是将牡丹江市内不同土地的利用方式、覆盖特点、生态类型和用途等作为依据，从而把该研究区内的土地利用分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用土地6类.
在车上，杜一朵打开手机。有一条短信提示，是大林下午五点发来的：老婆，晚上我们打牌吧。五个小时过去了，大林并没有发来第二条短信。这是屡遭婉拒后大林唯一能给自己保留的一份面子。薄面。诉求而不纠缠。仅此一次，绝不复制。
1.4分析方法
土地利用类型动态度可以较为准确地表示在该研究区域上研究时段内不同土地利用类型面积转移变化速率的快慢，动态度指数越大，变化速率越快，反之则慢.其计算公式为:
马尔可夫模型是土地利用变化研究中较重要的模型方法，以目前的时间状况为基础，依据马尔可夫链，预测其在将来各个时期(或时刻)变化状况的方法.具体的马尔可夫转移矩阵模型为：
(1)
在式(1)中，i 行表示从初始时期到终止时期，该土地利用类型转换为其他土地利用类型时的面积；j 列表示初始时期到终止时期，其他土地利用类型转化为该土地利用类型的面积,A ij 则代表在研究时段内的起始至终止时期，i 种转化为j 种土地利用类型的面积.根据(1)式算得2005～2010年、2010～2015年两个时间段内不同土地利用类型之间原始面积转移矩阵(见表2、表3)及2005～2015年土地利用类型面积转移总矩阵(见表4).利用公式
可以求得出2005～2015年土地利用类型面积转移概率矩阵(见表5).
形状指数是在景观格局分析中表示景观要素斑块形状与复杂程度的指数.由表7可知，耕地在牡丹江市景观格局中占主导地位，其形状指数最大，斑块形状最为复杂；其次是林地的形状指数也较大，可见其斑块形状也比较复杂；水域和建设用地的斑块形状相对简单，主要原因是其在人为干扰下边界多呈现出规则化.
L a ={∑A i (S i /S )}×n ×100%
1.4.1 马尔可夫转移矩阵法(土地利用类型转移矩阵)
（1）图书馆传统服务的升级和转型非常契合《普通高等学校图书馆规程》服务篇中的新变化，智连万物是美好生活的需要。
(2)
在式(2)中，U 1、U 2分别为研究时间段内的起始时期和研究终止时期某一种土地利用类型的数量，T 表示整个研究时段，K 则代表该时段内的某一种土地利用类型动态度.利用这个模型，可对研究区内不同土地利用类型之间的面积转移变化情况及速度做出较为科学的分析.
1.4.3 土地利用程度综合指数
不同的土地利用类型和方式会导致土地利用强度产生差别.以“土地利用程度的数量化综合指标体系”为依据，对该市的6类土地利用类型进行分级赋值(见表1).由公式(3)可得出2005年、2010年和2015年牡丹江市土地利用程度综合指数，将不同土地利用类型转换状况与规律进行对比，进而分析其土地利用强度变化.
4.2 PIVAS与住院药房一体化信息系统的应用，对药学管理水平提出了更高的要求，尤其是药品的管理[7]。比如，住院药房与PIVAS工作节奏不同、计费时间点不同，库存始终处在一个动态变化中，如何进行高警示药品清点及盘点是该模式的难点。通过“头脑风暴”，让系统统计出PIVAS已经摆药而未计费的药品汇总信息，反馈至住院药房，以此解决了该项难点。
数学实行文理分科，虽然每年文科试题都比理科试题容易，但文科试卷统计难度都高于理科试卷，差距在10个百分点左右.那么文科试卷的区分能力怎样？试卷的难度对区分能力的影响有多大？
试验地位于宜春市袁州区洪江乡，地处明月山国家级风景名胜区、国家森林公园内玉华山保护区内，海拔600 m左右，土壤肥沃的沟谷，生境区年平均气温 14 ℃，有效积温4 161 ℃，极端低温-9.2 ℃，年降雨量1 857 mm，年平均相对湿度在85%以上。
(3)
在式(3)中，A i 代表第i 级的土地利用程度分级指数；S i 代表第i 级土地利用的面积；S 代表该研究区内土地的总面积；n 代表不同土地利用分类的数量，L a 则代表土地利用程度综合指数.
表 1牡丹江市土地利用程度分级赋值
2.4.1 形状指数分析
2.2 两组临床症状体征比较 治疗前，两组咽痛、疱疹、发热等评分比较差异无统计学意义（P＞0.05）；治疗后，两组咽痛、疱疹、发热等评分均显著降低（P＜0.05），且研究组显著低于对照组（P＜0.05），见表2。
运用已知的方法进行景观格局分析，计算出能表示牡丹江市不同景观格局特征的各项指数，得出该地区土地利用类型的空间分布特征并对该研究区内景观格局的空间变化规律进行探讨.该文选择进行分析的景观格局指数有：斑块密度、形状指数、斑块破碎度、景观优势度指数、景观多样性指数和景观均匀度指数.
2 结果与讨论
2.1土地利用转移分析
从2005～2010年不同土地利用类型的转化情况(见表2)可以得知，耕地和林地间的相互转换比较频繁.在这5年间，耕地转变为林地的面积为56707.38 hm2，林地转变为耕地面积为192774.33 hm2；草地、水域和建设用地转变为耕地和林地，转换的面积比例分别是60.0%、28.5%；3.7%、2.2%和4.6%、0.5%.未利用土地在该时段内也发生了比较明显的变化，发生变化的部分主要转变为耕地和建设用地，转换的面积分别是1.35 hm2和1.44 hm2；建设用地主要由耕地和林地转变而来，转变的面积分别是2800.80 hm2和256.41 hm2.
表 2牡丹江市 2005～ 2010年土地利用类型面积转移矩阵 hm2
从2010～2015年各种土地利用类型的转换状况(见表3)可以得知，耕地和林地之间的转换依旧是最频繁的.这5年间，耕地转换为林地的面积为208292.58 hm2，林地转换为耕地的面积为171909.45 hm2；草地、水域和建设用地也主要转换为耕地和林地，转换的面积占总面积比例分别为47.99%、29.42%；13.20%、8.13%和22.08%、2.99%(见表3).林地面积在该研究时段内增加为6.39%，说明这5年中牡丹江市较为重视对林地的保护.未利用土地在这段时间内主要转变为耕地和建设用地，转换面积分别为17.46 hm2和9.90 hm2[2].
表 3牡丹江市 2010～ 2015年土地利用类型面积转移矩阵 hm2
将上述两个5年间的土地利用类型面积转移矩阵综合起来进行分析，可以得出2005～2015年牡丹江市不同土地利用类型面积转移总矩阵(见表4)和2005～2015年不同土地利用类型面积转移概率矩阵(见表5).可以看出，在这10年间，耕地和林地间的转换最为频繁.耕地转变为林地面积为159994.08 hm2，林地转变为耕地的面积为259312.14 hm2；草地、水域和建设用地也主要转变为耕地和林地，转换的面积占总面积比例分别为45.71%、42.17%；13.38%、8.73%和18.66%、2.88%(见表5).未利用土地在10年中转变为耕地和建设用地的面积分别是4.77 hm2和9.00 hm2；通过对比前5年与后5年的转移矩阵可知，草地和水域转换为耕地的面积增加趋势变缓，转换为林地的增加趋势变大，这说明牡丹江市越来越重视退耕还林及可持续发展[3].
表 4牡丹江市 2005～ 2015年土地利用类型面积转移矩阵 hm2
表 5牡丹江市 2005～ 2015年土地利用类型面积转移概率矩阵 %
2.2土地利用动态分析
通过应用Arcgis软件对牡丹江市2005年、2010年和2015年3期土地利用图(如图2所示)的属性进行相应的统计分析，得出了2005～2015年牡丹江市不同土地利用类型面积变化情况及单一动态度变化统计表(见表6).为方便讨论，把2005～2010年称为前5年，2010～2015年称为后5年.从表6中看出，水域、建设用地和未利用土地的面积是始终在增加，其中前5年水域、建设用地和未利用土地面积分别增加了250.20、2609.91和15.39 hm2，后5年分别增加了2619.36、2392.83和57.69 hm2；耕地表现为先增加后逐渐减少，前5年增加了135348.03 hm2，后5年减少了40683.06 hm2；林地和草地表现为先减少后增加，前5年分别减少136147.77 hm2和2075.58 hm2，后5年分别增加35456.13 hm2和156.78 hm2；水域面积一直处于增加状态，且增加幅度变化较大，年变化率由0.91%上升到9.42%；建设用地则始终处于增长的状态，主要增长原因是人口的增多和经济的发展[4].
3.2 掩盖药物的不良气味 大部分药物均具有苦味和不良嗅味，随着时代的发展，人们对药物口味的要求越来越高。吉明霞[22]利用单凝聚法将药物替米考星与明胶制成微囊进行苦味测定，结果发现微囊掩盖苦味效果良好。杨抒等[23]对乳清蛋白酶解物进行微囊化处理，其苦味下降为原来的1/8，有效改善了苦味。微胶囊化可掩饰药物本身的刺激气味，而姜黄素具有苦味和辛辣味，将其包裹于囊中，可以掩盖不良气味，提高患者的顺应性，便于服用。
表 6牡丹江市 2005～ 2015年土地利用面积变化及单一动态度
图 2牡丹江市 2005年、 2010年和 2015年土地利用类型图
2.3土地利用强度变化及分析
结合2005～2015年牡丹江市不同土地利用类型面积变化情况，由式(3)可以求得出，牡丹江市在2005年、2010年、2015年土地利用强度的指数分别为37.57%、38.17%和38.01%，与全国平均指数(50.5%)相比，还有一些差距，所以该地区进行土地利用开发的潜力还很大[5].
最后，PDCA循环一直都是围绕标准在运转的。每一次循环都要依据前期所定目标及时肯定成绩、总结经验、修正错误。同时，将有效完成目标的工作方法提升为标准，未完成的工作以及新出现的问题进行汇总，继续循环。这样就能够防止班级学风建设偏离正确轨道，始终围绕目标不断改进。
2.4土地利用景观格局变化分析
1.4.4 景观格局变化分析
1.4.2 土地利用类型动态度
2.4.2 斑块破碎化程度分析
斑块密度及景观破碎度都是表示某一种景观类型破碎化程度的指数.由表7可知，耕地的斑块密度逐渐在减少；草地的斑块密度先增大后减小；林地的斑块破碎度先减少后增加.耕地和林地的斑块密度始终比较高，说明耕地和林地这两种景观要素和其他景观要素之间的相互作用比较频繁.
表 7牡丹江市土地利用景观格局指数变化
2.4.3 景观多样性分析
景观多样性指数表示景观要素在结构与功能等方面具有多样性，它能直观地反映出不同景观类型的复杂程度.2005～2015年，尽管牡丹江市土地利用景观类型数没有大变化，但其景观多样性却有所增加(如图3所示).随着该地区城市化的推进和城市土地利用景观功能的日益完善，产生了一个明显特征，耕地在牡丹江市土地利用类型中占据主导地位，从而使得该市土地利用景观优势度逐渐增强，其中人类活动在影响牡丹江市土地利用景观的整体结构的因素中影响较大[6].
图 3牡丹江市 2000年、 2010年和 2015年景观多样性指数
2.5土地利用的主要驱动因素分析
土地利用是一个自然因素和人文因素的综合体，具有非常强的地域性和综合性.牡丹江市在2005年的总人口为80.45万人，到2015年达到88.30万人.人口的持续增加导致资源、环境的承载压力日益过大.因此，在土地利用类型变化情况上：首先，耕地一直呈增加的趋势，其面积由2005年的964076.40 hm2增加为2015年的1058741.37 hm2；其次，人口的增加势必导致牡丹江市居民用地和居住面积不断增加，耕地的开垦和建设用地的增加也会在一定程度上占有林地、草地和未利用土地等土地类型.2005～2015年间牡丹江市水域斑块密度不断增加，表明随着人口增加，人类对水资源的需求也不断增大[7-9].
3 结论
(1)从2015年土地利用类型转换的情况来看，耕地主要由林地、水域和建设用地转换得来，转换的面积分别占2005年的26.90%、0.38%和0.25%；建设用地主要由耕地和林地转换而来；水域没有明显的变化.到2015年，耕地、林地和水域的面积分别是1058741.37、2787441.12和30430.17 hm2.
(2)从2005～2015年牡丹江市土地利用动态度变化中可以看出，耕地的面积处于先增长后减少的状态；水域、建设用地和未利用土地面积始终保持增长；林地和草地处于先减少后增加的趋势，说明后5年牡丹江市更加注重退耕还林及对自然生态林地和水域的保护[10].
汽轮机有不同类型的汽封，各自有其特点，合理运用才能发挥该类型汽封的长处，取得良好效果，从而提升汽轮机的效能，此外汽轮机汽封间隙的合理确定也很重要，需要遵循科学的检修方法。
(3)牡丹江市土地利用景观格局演变特征主要表现为优势度指数整体有一定的上升、景观多样性指数呈现先下降后上升的趋势，其中未利用土地的形状指数最小，水域和建设用地斑块破碎度有一定的增加，这说明了人为因素对牡丹江市土地利用景观的整体结构影响较大[11].
(4)影响牡丹江市的土地利用格局变化的因素有多种，人为因素占据主导地位.在这些人为因素中，人口增长和经济水平的提高对该地区土地利用变化情况起了决定性作用.耕地不断扩张，在一定情况下只能占用周边林地、草地和部分未利用土地等类型.但从其后5年的土地利用类型转变状况来看，牡丹江市已越来越重视退耕还林及可持续发展，不断为保护生态环境做出贡献[12].
参 考 文 献
[1] 谢叶伟,刘兆刚,赵军,等. 基于RS与GIS的典型黑土区土地利用变化分析——以海伦市为例[J]. 地理科学,2010,30(03):428-434.
[2] 杨双. 牡丹江市土地利用时空变化特征分析[D].东北农业大学,2017.
[3] 赵军,张玥,孟凯,等. 黑土区域土地利用变化及其生态效应分析——以海伦市为例[J]. 水土保持学报,2004(05):138-141，145.
[4] 高聿德,戴英. 基于GIS的白音诺尔铅锌矿土地利用/土地覆盖变化研究[J].干旱区资源与环境,2015,29(06):80-85.
[5] 李艳丽,赵纯勇,穆新伟. 基于GIS与RS技术的城市土地利用/覆盖变化分析[J].水土保持研究,2006(03):72-74.
[6] 张飞,塔西甫拉提.特依拜,孔祥德,等. 干旱区绿洲土地利用景观空间格局动态变化研究——以渭干河—库车河三角洲绿洲为例[J]. 资源科学,2006(06):167-174.
[7] 李雪莹,王方雄,薛忠跃,等. 基于GIS的庄河市土地利用变化及驱动力[J]. 地理空间信息,2014,12(01):119-122，12.
[8] 鲁燕飞,彭芳,万韵,等. 基于GIS和RS的赣江上游流域土地利用动态趋势分析[J]. 生态学报,2014,34(12):3224-3233.
[9] 孟莹. 基于GIS的辽河源头区土地利用/覆盖变化及驱动力分析[D].吉林大学,2015.
[10] 蒋芸芸,柯长青. 基于遥感和GIS的尼洋河流域土地利用变化研究[J]. 云南师范大学学报:自然科学版,2007(04):63-67.
[11] 张秋玲,马金辉,赵传燕. 基于GIS和RS技术评价兰州市土地利用状况及变化过程[J]. 干旱区资源与环境,2005(01):96-100.
[12] 魏媛,王阳,姚晨,等. 基于GIS与RS的喀斯特山地土地利用动态变化研究——以贵阳市为例[J]. 江苏农业科学,2016,44(11):435-439.
The Resenrch on Land Use Change in Mudanjiang City Based on RS and GIS
Xi Ziying
(Harbin Normal University)
Abstract :With the dynamic attitude of single land use type，Markov transfer matrix and landscape spatial pattern analyse used to analyze the land use change and landscape pattern characteristics in the region,used RS and GIS technology and based on the TM images of Mudanjiang City in 2005 and 2010 and Landsat8 images of 2015 as the basic data, some main natural and man-made factors that affect the land use change are found. The results show that: (1)the area of cultivated land increases first and then decreases, which is mainly changed by woodland, grassland, water area and construction land. (2)The area of woodland and grassland decreases first and then increases, while the area of water area, construction land and unused land has been increasing all the time, and the growth rate of water area has been increasing from slow to fast. The land use intensity of Mudanjiang city is gradually rising. (3) the main changes of landscape pattern are as follows: the dominance degree of landscape pattern has a certain increase, and the increase rate gradually slows down from fast to slow. The landscape diversity decreased first and then increased, so the landscape uniformity has been relatively stable. (4) Among the many human factors, the rapid growth of population and the rapid development of economy, the protection of ecological environment and sustainable development policy of the government have great influence on the land use change in this area.
Keywords : Land use change;RS and GIS;Man-made influence factor;Mudanjiang City
中图分类号： F301.24
文献标识码： A
文章编号： 1000-5617( 2019) 04-0102-09
收稿日期： 2019-03-29
(责任编辑：李家云)