基于GIS的纸坊沟流域土地利用时空格局探究.pdf

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1、 第 4期 矿 山 测 量 2 0 1 5年 8月 3 叠置分 析 利 用 A r c T o o l b o x D a t a Ma n a g e me n t 叶 A n a l y s i s T o o l O v e r l a y H n t e r s e c t 选取两个融合后的图层 将 2 0 0 0年 和 2 0 1 3年数据 叠加 4 计 算面 积并导 出属 性表 5 导 出数 据处理 对 于导 出的数据 在 E x c e l 中进行 整理 分类 求 和 可计 算得 到 2 0 0 0年 一 2 0 1 3年 纸坊 沟流 域 全 部 的土 地利用变化转移矩阵 1 3

2、数据 分析 1 3 1 土地 利用 结构 时 间变化 特征 运用 G I S空间叠置分析功 能 并结合 流域其他 资料 分 别 将 1 9 9 1年 和 2 0 0 0年 2 0 0 0年 和 2 0 1 3年 土地利用现状图进行叠置分析 统计 1 9 9 1 2 0 0 0年 退耕还林前 9年和 2 0 O 2 0 1 3年退耕还林后 1 3年 的土 地类 型变化 情况 如表 1 表 2 表 3 表 4所示 表 1 1 9 9 1 2 0 0 0年主要土地利用的年变化率 in 注 一 表示面积减少 表 2 1 9 9 1 2 0 0 0年主要土地利用类型转移矩阵 A 1 0 k m 结果 表

3、 明 纸 坊 沟 流 域 在 退耕 还 林 前 9年 中各 类土地利用年变化率整体都 比较小 其 中水库水面 的变化速度最快 年变化率 为 1 0 3 9 天然草地变 化速度最慢 年变化率为 0 0 4 其它土地利用年变 化 率 为 果 园 7 7 7 盐 碱 地 一4 0 7 灌 木 林 一 3 2 2 旱 地 一 2 9 5 有 林 地 一1 9 3 耕 地 一 0 9 4 盐 碱地 灌 木 林 旱 地 有 林 地 河 流 水 面 和耕地都 出现了负增长 由表 2可知 1 9 9 1 2 0 0 0年退耕还林前纸坊沟 6 0 流域 土地利 用 类 型 较 多 总体 的土 地 利 用 流 转

4、 速 度 比较缓 慢 只有农 村 居 民点 果 园和灌 木林 的转入 率 比较 高 分 别 为 9 0 8 8 和 6 4 其 他 类 型 的 土 地利用截止 2 0 0 0年转入率不足 5 0 由表 3知 纸坊沟 流域在 退耕还林 后的 1 3年 中土 地利用年 变化率整 体都 有所增 加 其 中林 地 的变化 速 度最快 年 变化 率 为 1 7 8 2 0 天然 草 地 变 化速 度 最 慢 年变化 率为 一 0 4 7 其 他土 地 利用 年变 化率 为 灌木 林 7 5 8 3 耕 地 一6 7 0 旱 地 3 1 6 9 果 园 第4期 董乾坤 基 于 G I S的纸坊 沟流域 土

5、地利用时空格局研究 2 0 1 5年 8月 5 8 l 农 村居 民点 4 6 1 河流 水面 0 5 4 人 工草 地 一 4 3 2 水库水面 一 3 1 0 盐碱地 一0 8 6 耕 地 天然 草地 水域和盐碱 地都 出现 了负增长 表 3 2 0 0 0 2 0 1 3年主 要土地利用 的年变化率 m 由表 4可知 2 0 0 0 2 0 1 3年退耕 还林后纸坊沟 流域土地利用类型有所减少 总体 的土地利用流转 速 度 比较 快 全 流 域 的 转 入 率 接 近 7 0 其 中灌 木 林 耕地 旱地 果园和有林地的转入率分别为 9 4 9 4 9 4 8 6 和 8 3 1 3 2

6、土地利用结构格局变化特征 1 9 9 1 年 2 0 0 0年 和 2 0 1 3年 各 类 土 地 利 用 格 局 面 积 占总面 积 的百 分 比分别 如 图 2 图 3 图 4所示 图中表明 1 9 9 1年退耕 还林前总体土地利用结 构类 型较 多 以天 然 草 地 耕 地 疏 林 地 和 荒 草 地 为 主 分别 占总 面 积 的 2 1 1 5 1 4 和 1 2 其 他 类 型 的土地 占流 域 总 面 积 的百 分 比较 少 这 一 时 期 没有退耕还林工程驱动 的影响 只受 自然条件的限 制 可供利用 的土地结构 比较单一 2 0 0 0年总体土 地利用结构类型较多 以耕地

7、天然草地和疏林地 表 4 2 0 0 0 2 0 1 3年主 要土地利 用类型转移矩阵 Ai 1 0 k m 为主 分别 占总 面积 的 2 0 1 9 和 1 6 其他 类 型 的土地 占流域 总 面积 的百 分 比较 少 这 一 时 期 没 有 退耕还林工程驱动的影响 只受 自然条件的限制 可 供利用的土地结构比较单一 2 0 1 3年退耕还林后总 体 的土地 利用结构类 型有 所减少 以灌木林 有林 地 天 然 草 地 和 耕 地 为 主 分 别 占 总 面 积 的 3 4 2 1 1 8 和 1 3 其 他类 型 的土地 占流 域 总面 积 的 百分比相对较少 这一时期在退耕还林工程驱

8、 动的 影响 可供 利用 的 土地结 构 比较复 杂 2 土地利 用 变化动 态演 变模 拟和 预测 元胞 自动 机 C e l l u l a r A u t o m a t o n C A 是 一 时 间 和空间都离散 的动力系统 C A模型 的特点是时 间 空间 状态都离散 每个变量都只有有 限个状态 而且状态改变的规则在时间和空间上均表现为局部 特征 Ma r k o v模 型是 基 于 Ma r k o v过 程 理 论 而形 成 的 预测事 件 发 生 概 率 的 一 种 方 法 常 用 于 具 有无 后 效性 特征 地理 事件 的 预测 在土 地利 用 变化 研 究 中 土地 利

9、用 类型 动态 演变 具有 马尔科 夫 过程 的 61 苎 塑 量盟 基 I s 熟坊沟流域土地利用时空格局研究 2 0 1 5年8月 的转化调整为 0 0 7 2 3 耕地转化为草地 的概率调整 为 0 0 0 0 8 草地转 化为林地 的概率调 整为 0 0 0 4 1 居民点和水域与其他土地利用类型之 间的转化概率 调 整 为 0 其他 的保 持不 变 调整后 的转 移概 率矩 阵 如 下表 6所 示 表 6调整后备土地利 用类型转移概 率矩 阵 3 运 行 C A Ma r k o v模型 指定 基 础 土 地 覆 盖 图像 为 2 0 1 3年 的 土地 利 用 图 输人纸坊沟流 2

10、 0 0 0 2 0 1 3年的土地利用面积转 移概率矩阵 再输入适应性图像集合 指定地理元 胞 自动 机 的循环 次数 为 1 0 使 用元 胞 自动 机 滤 波器 创 作用于相邻的栅格单元 改变相邻栅格的状态 在 解决方案 中 使用 5 5的滤波器 即得到纸坊沟流 域 2 0 2 3年 的土 地利 用预测 图 4 面积数量变化预测 合并 后 2 0 0 0 2 0 1 3年 纸 坊 沟 流 域 主 要 土 地 利 建具有明显空间意义 的权重因子 使用该权重 因子 用类型转移矩阵如表 7所示 表 7 纸坊沟流域主要土地利用 类型转移 矩阵 A 1 0 k m 根据计算得到 截止 2 0 2

11、3年 纸坊沟流域居民点 林地 草地 果 园 耕地 旱地 盐碱地和水域 的新增 面积 将分别达到 3 7 2 5 4 7 m 1 5 6 7 5 2 5 3 m 一 1 5 3 1 8 9 3 m 1 1 8 2 4 4 2 m 一7 9 0 7 0 4 m 3 0 4 6 8 8 m 一5 8 2 1 8 9 m 一 1 0 4 2 3 8 11 1 2 3 土地 利 用 变化预 测 结果 分析 根据 预 测 到 2 0 2 3年 纸 坊 沟 流 域 的 居 民点 林 地 草地 果园 耕地 旱地 盐碱地和水域 的面积将 分别 达 到 1 3 1 9 5 4 7 11 1 4 5 7 1 2 2

12、 5 3 m 6 9 0 3 1 0 7 m 4 9 7 0 44 2 m 5 08 6 2 9 6 IT I J 50 6 8 8 m 1 08 5 81 1 6 3 第4期 矿 山 测 量 2 0 1 5年 8月 m 和 7 5 2 7 5 2 m 由于没有 2 0 2 3年 的遥感影像数 据 所以不能对预测结果进行检验 但这种预测结果 和退耕还林后 2 0 0 0 2 0 1 3年 土地利 用总体变化 趋势相符合 说明该模型有其合理性 能较好地预测 区域未 来 土地 利 用 变 化 的情 况 预 测 结 果 表 明 在 退耕还林工程驱动下 2 0 1 3 2 0 2 3年间土地利用变 化

13、继续保持 2 0 0 0 2 0 1 3年的变化趋势 总体上表现 为林地 果园 农村 居民点 和旱地 的面积增加 其 中 相对于 2 0 1 3年 林地 的净 增加量 为 1 5 6 7 5 2 5 3 m 增 幅达 到 了 5 2 2 主要 来 源 于 耕地 和 草 地 面积 的 转 出 而耕 地 盐 碱 地 草 地 和 水 域 的 面 积 则 继 续 减 少 其 中相对于 2 0 1 3年 耕地面积净减少 了 7 9 0 7 0 4 m 减 幅达到 了 l 3 5 主 要 是 林 地 和果 园 面 积 的 转入 但是 随 着 退 耕 还林 工 程 的深 入 这 种 增 减 的 幅度 都会

14、减少 因为退 耕 还林 区 的 面积 有 限 林地 的 面积 变化 随着 时 间 的推 移 会 趋 于 饱 和 而 耕 地 也 不 可能 一直 减 少 得 守 住 人 们 吃 饭 种 田的 红 线 所 以 最终林地 草地 耕地等的面积将基本保 持稳定 处 于动 态平 衡之 中 3 结 论 退耕还林政策实施 以来 安塞县纸坊沟流域整 体土地利用年变化率都 明显提高 了 退耕前 与退耕 后各 土地 利 用 类 型 之 间 的流 转 关 系有 所 不 同 退 耕 上接 第 3 1页 2 张文 军 舒新 前 姜洪 才 等 基 于激 光 三维 扫描 的不 规则煤场测 量 系统设计 J 煤炭 科 学技 术

15、 2 0 0 9 3 7 5 l 1 1 1 1 1 4 3 张波 刘春 雷 刘琴 等 激光盘 煤技 术在 火电厂储 煤 场 管理 中的应用 J 激光 杂志 2 0 1 4 3 5 5 5 3 5 5 58 4 李丰 惠延 波 张红静 等 散料 物 体质 量非 接触 光 学 测 量技 术研 究 J 矿 山机械 2 0 0 9 3 7 1 8 1 6 2 O 5 王 解先 侯 东亚 段兵兵 三维激 光扫描仪 在堆 积物体 积计 算中的应 用 J 测绘通报 2 0 1 3 7 5 4 5 6 6 刘艳玲 刘海烨 秦健 露天煤 场 自动盘 煤方 法的研 究 J 制造业 自动化 2 0 1 1 3 3

16、 1 4 9 3 9 6 7 向长波 宋明 宋建 中 光切法 测量运动 车厢 中煤堆 的 体积 J 光 学技术 2 0 0 9 3 5 2 2 2 5 2 2 8 8 周翠英 董 立 国 三 维地层 的三棱 柱剖 分 与土 方计 算 J 岩 土力学 2 0 0 6 2 2 0 4 2 0 8 前土地流转 以灌木林地 草地 和疏林地 的转化最为 显著 退耕后土地流转量主要发生在耕地 林地和草 地之间 以耕地面积转 出和林 地面积转人为 主要 特 征 退耕还林政策促进 了耕地的流转速度 耕地 面 积转入和转出并 存 但是 以转出即耕地 面积减 少为 总趋 势 在退 耕 还 林 工 程驱 动下 2 0 1 3 2 0 2 3年 间 纸坊沟流域 土地 利用变化将 继续保持 2 0 0 0 2 0 1 3 年 的变 化趋势 参考文献 1 杨娟 王 昌全 夏建 国 基 于元 胞 自动机 的土地 利用 空 间规 划辅助研 究 以眉 山市东坡 区为例 J 土壤 学报 2 0 1 0 4 7 5 8 4 7 8 5 6 2 杨国清 刘耀 林 吴 志峰 等 基 于 C A Ma r k o v模 型的 土