毕业论文基于gis的商河县土地利用覆被变化研究

本科生本科生毕业论毕业论文（文（设计设计） ） 题题 目：目： 基于基于 GISGIS 的商河的商河县县土地利用土地利用 覆被覆被变变化研究化研究 专业专业代代码码： ： 070703070703 作者姓名：作者姓名： 苏红苏红 学学 号：号： 20072020182007202018 单单 位：位： 环环境与境与规规划学院划学院 指指导导教教师师： ： 汤庆汤庆新新 20112011 年年 5 5 月月 3131 日日 原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下， 独立进行研究取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，论 文中不含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得聊城大学或其他教育机构的学位证书而使用过的材料。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明 确方式标明。本人承担本声明的相应责任。 学位论文作者签名： 日期 指 导 教 师 签 名： 日期 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 目目 录录 前前 言言-1 1 研究区概况研究区概况-1 2 资料与方法资料与方法-2 2.1 数据资料来源- 2 2.2 数据处理-2 2.2.1 基础数据提取-2 2.2.2 数据透视处理-2 2.3 土地利用覆被类型划分-2 2.4 土地利用覆被变化分析指标-3 2.4.1 单一土地利用类型动态度-3 2.4.2 土地变化强度-3 3 3 结果与分析结果与分析-3 3.1 土地利用覆被结构变化分析-3 3.2 土地利用动态度及强度分析-4 3.3 土地利用变化转移矩阵分析-5 3.4 土地利用变化驱动力分析-6 4 4 结论与建议结论与建议-7 4.1 结论-7 4.2 建议-8 参考文献参考文献-10 致致 谢谢- 11 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 摘摘 要要 本文根据 2005 年土地利用基础数据和 2009 年全国土地二次调查数据，利用 GIS 技术，得出土地利用覆被变化基础数据。通过分析该数据计算出单一土地利 用类型动态度、土地变化强度、土地利用变化转移矩阵等，并利用上述指标研究 了商河县 2005- 2009 年土地利用覆被变化及其驱动力。研究结果表明商河县以 耕地为主要土地利用类型，除了耕地面积逐渐减少，其他土地利用类型的面积均 有所增加；林地动态度和土地变化强度均最大，耕地土地变化强度最小；在土地 利用转移方向表现为大面积耕地转化为林地和建设用地。 政策、人口和经济为 城市土地利用覆被变化的主要驱动力。 关键词关键词:GIS；土地利用覆被变化；商河县 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） Abstract Based on the basic data of Shanghe country in 2005 and the Second National Land Survey Work in 2009 and Geographic Information System technology, some data about Land use and land coverage change（LUCC）will be acquired. By analyzing the data we got, a series of index can be calculated, such as the dynamic degree of single land use type, the change intensity of land, which can be used to analyze land use change characteristics and the driving forces of Shanghe country from the year of 2005 to 2009. Results show: Shanghe country is mainly specialized in the cultivated land and during the four years, the area of every style of land is decreasing except the cultivated land; The dynamic degree of land for forestry industry and its change intensity of land are the biggest one; Land use transferring direction was characterized by the translation from large area of cultivated land into construction land and forestry industry; Policy, population and economic are the main driving forces for Shanghe country land use and land cover variation. Key words：GIS; Land use and land coverage change; Shanghe country 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 1 基于基于 GISGIS 的商河县土地利用覆被变化研究的商河县土地利用覆被变化研究 前言前言 土地利用覆被变化(LUCC)是国际地圈生物(IHDP)共同的核心内容，对生 态和社会经济具有重要意义1。利用GIS技术研究土地利用覆盖变化，揭示其时 空变化规律，建立区域土地利用变化驱动力模型，已成为当前国际上开展土地利 用覆盖变化研究的最新动向2。区域和地方尺度上的典型研究，为土地利用覆盖 变化的综合研究提供了丰富的区域信息，也是参与全球环境变化研究的具体途径。 所以，从地方角度研究土地利用覆盖变化具有重要意义。 本研究以山东省济南市商河县为对象，通过GIS技术对其2005年和2009年土 地利用基础数据进行处理，并应用Excel对数据进行分析，以期揭示该县土地利 用覆盖的动态变化信息，为合理调整区内土地利用结构和空间格局、有效地进行 土地利用规划提供科学依据。 1 1 研究区概况研究区概况 商河县地处山东省西北部，位于东经 1165811726 北纬 37063732之 间，隶属济南市，是济南市的北大门。东靠滨州市的惠民、阳信，公路直达渤海 沿岸；西与德州市的临邑毗邻，距津浦铁路及德州市 90km，南临济阳县，到济 青、京福高速公路 70km，距济南国际机场 50km，北与德州市的乐陵接壤，公路 畅通京津。全境呈菱形，南北最长 51km，东西最宽 43km，总面积 1162km2。商 河县下辖两个街道办事处，五镇五乡，是文化部命名的“民间舞蹈之乡” 。 商河处于胜利油田腹地，自然资源丰富。境内已探明的石油储量 5000 万吨， 地下热资源储量 40 亿 m3，天然气储量 14 亿 m3， 加之中国石油天然气总公司 商河支线门站年供气 1.5 亿 m3，使商河成为大工业项目入驻的理想之地。由于 地处黄河下游冲积平原，商河县还是一个以种植业为主的农业大县，大蒜大棚、 无公害蔬菜和浅水白莲藕是全县农业的主导产业，农副产品量大质优。同时商河 也是全国重要的粮棉果菜生产基地，是全国秸秆养牛“十佳”示范县、山羊板皮 出口基地县，是生态农业、绿色农业示范区之一。 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 2 2 2 资料与方法资料与方法 2.12.1 数据资料来源数据资料来源 本文采用的数据来自 2005 年土地利用基础数据和 2009 年全国土地二次调查 数据。 2.22.2 数据处理数据处理 2.2.1 数据导出 （1）首先新建一个 Excel 表，命名为“属性导出 1.xls” ； 在 MapGIS 软件 中执行如下步骤，库管理属性库管理文件导出；系统弹出“导出内数据” 对话框，单击“打开” 按钮，打开工程文件“商河.Mpj”中的“DLTB.WP”文 件。 （2）配置数据源：单击“数据源”右边的“+” 按钮，系统弹出“ODBC 数 据源管理器”对话框，单击“添加” 按钮，创建新数据源。 选择“Driver do Microsoft Excel(*xls)”项，单击“完成”按钮。 系统弹出“数据源安装”窗口，数据源名为：111，然后单击“选择工作簿” 按钮找到先前新建的 Excel 表“1.xls”（在进行上述操作时还需将窗口右边的“只 读”属性去掉） 。再依次单击“确定” 按钮，则数据源配置完毕。 （3）数据源配置完毕后，会返回“导出内数据” 对话框，此时在数据源右 边的下拉条中，可以看到上一步配置的数据源“111”，首先选中该数据源，将导 出的表命名为“导出数据” ，这时“导出” 按钮被激活。单击“导出”按钮，系 统提示“导出成功” ，则数据导出完毕。 2.2.2 数据透视分析 运用Excel软件对由MapGIS得到的数据进行求和、数据透视等处理，以便于 对各种土地利用覆被类型进行转换分析。 2.32.3 土地利用覆被类型划分土地利用覆被类型划分 土地利用分类的主要依据是土地用途、土地经营方式、土地利用方式和土地 覆盖特征等, 强调的是表示与土地相结合的人类活动而产生的不同利用方式3。 土地覆盖是指覆盖着地球表面的植被及其他特质, 强调的是土地的表面形状4。 根据2001年国土资源部印发的全国土地分类 (试行)文件及商河县土地利用基 本情况，可以将商河县土地利用类型分为5类：耕地、园地、林地、建设用地、 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 3 未利用地。其中农耕地指耕地中种植农作物的土地，包括水田、水浇地、旱地及 其他农用地；林地是指覆盖着森林植被的土地，包括有林地、灌木林及其他林地； 建设用地是指建造建筑物、构造物的土地，包括城乡建设用地、交通水利用地及 其他建设用地；未利用地指未利用和难以利用的土地，主要有水域、滩涂沼泽及 自然保留地三种类型。 2.42.4 土地利用覆被变化分析指标土地利用覆被变化分析指标 2.4.1 单一土地利用类型动态度 单一土地利用类型动态度表示区域内某种土地利用类型在某变化时期的土地 利用变化速率,其表达式为5-6： 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 (1) 式中：K为研究时段内某一土地利用类型动态度；Ua、Ub 分别为研究期初及研 究期末某一土地利用类型的数量；T为研究时段长，当T 的时段设定为年时，K 值就是研究区某种土地利用类型年变化率。 2.4.2 土地变化强度 土地变化强度是用各空间单元的土地面积对其年平均变 化速度进行标准化处理，以使不同土地利用类型变化的速度具有可比性7计算公 式为： (2) 式中：I 为土地变化强度，TUA 为研究单元土地总面积，其他指标含义同公式 (1)。 3 3 结果与分析结果与分析 3.13.1 土地利用覆被结构变化分析土地利用覆被结构变化分析 所谓结构是从静态方面反映一定时期内，同一总体中各部分所占的比重，表 示在一个总体内部多元的对比关系；比例则从动态方面反映不同时期内同一总体 中各部分动态变化的相互关系，从这个意义上讲，土地利用结构系指国民经济各 部门所占地的比重及其相互关系的总和，是各种用地按照一定的构成方式的集合。 土地利用结构可解决以两个相关的问题，即国民经济各部门之间合理分配土地资 源和实现土地利用效率最大化8。 对商河县两个时期的土地利用分类结果进行统计，可得2005和2009年土地利 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 4 用变化情况（表1） 。由表1可以看出，无论是2005年还是2009年，在商河县各类 土地利用类型中，耕地所占面积均最大，是研究区内主要土地覆被利用类型，其 余土地类型所占比例较小。20052009年间，除耕地面积逐渐减少，其余土地利 用类型均是逐渐增加，其中林地增加最多，建设用地和未利用地略有增加，园地 基本未变；耕地面积减少了3097.30公顷，建设用地、未利用地、林地和园地分 别增加了777.18公顷、494.03公顷、1782.53公顷、43.56公顷。 表1 山东省商河县2005和2009年土地利用覆被面积变化情况 土地利用 类型 2005年 2009年 2009年比2005年增减 （公顷） （%） （公顷） （%） （公顷） （%） 耕地 88258.39 75.88 85161.09 73.22 -3097.30 -2.66 园地 546.17 0.47 589.73 0.51 43.56 0.04 林地 2958.38 2.54 4740.91 4.08 1782.53 1.53 建设用地 16333.16 14.04 17110.34 14.71 777.18 0.67 未利用地 8214.58 7.06 8708.61 7.49 494.03 0.42 总计 116310.68 100 116310.68 100 0.00 0.00 3.23.2土地利用动态度及强度分析土地利用动态度及强度分析 土地利用动态度分析综合考虑了研究时段土地利用类型间的转移, 强调过 程, 其意义在于反映区域土地利用变化的剧烈程度, 便于在不同空间尺度上找出 土地利用变化的热点区域。本研究选用单一土地利用动态度K和土地变化强度I来 分析评价商河县5 年来各种土地利用类型的数量变化情况。根据公式(1)、(2)， 计算商河县各类型土地的K和I 值，结果见表2。由表2可知，就K 值而言，在 2005 2009年，林地的变化幅度最大，每年以15.063%的速率迅速增长；其次是 园地和建设用地，每年分别以1.944%和1.190%的速率增长；未利用地的年增长速 率为1.504%；耕地在不断减少，每年的减少速率为0.877%。因此，商河县各类土 地利用类型动态度大小依次为林地园地建设用地未利用地耕地。从I的绝对 值来看，耕地的变化强度最大，为0.666%；林地、建设用地、未利用地及园地的 变化强度依次减少，其变化强度分别为0.383%、0.167%、0.106%和0.009%。商 河县近年来土地变化呈耕地减少，建设用地、园地、林地、未利用地等类型土地 面积逐渐增加的状态，但耕地面积变化强度在各种类型中是最小的，并且各种类 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 5 型的土地利用覆被变化动态度均不大。 由此可知， 商河县在基本农田保护和耕 地占补平衡方面抓了落实。 表2 山东省商河县2005 - 2009 年各类土地利用类型的动态变化特征（%） 类型 耕地 园地 林地 建设用地 未利用地 K -0.877 1.944 15.063 1.190 1.504 I -0.666 0.009 0.383 0.167 0.106 3.33.3土地利用变化转移矩阵分析土地利用变化转移矩阵分析 由于土地利用覆被变化受众多因素的影响, 致使各类土地相互之间进行着转 入和转出双重转换。所以单从面积的增加和减少来对土地利用覆盖变化进行研究 还不够。研究以2005年土地利用基础数据和2009年全国土地二次调查数据为基础， 利用数据透视分析的功能, 从土地类型转换变化和内部结构做出进一步分析, 从 而得出商河县20052009年期间土地利用类型之间的转移矩阵（如表3） ，以全面 而具体地反映区域土地利用变化的结构特征和各种用地类型的变化方向。 表3 商河县2005 - 2009年土地利用转移矩阵（公顷） 土地类别 耕地 园地 林地 建设用地 未利用地 05年合计面积 耕地 83693.38 98.21 1547.45 1400.35 1519.00 88258.39 园地 9.68 472.05 47.43 13.41 3.61 546.17 林地 124.47 1.79 2660.89 139.48 31.75 2958.38 建设用地 364.91 15.82 436.46 15437.44 78.54 16333.16 未利用地 968.66 1.87 48.68 119.66 70 75.70 8214.58 09 年合计面积 85161.09 589.73 4740.91 17110.34 8708.61 116310.68 研究主要从两个方面来讨论土地利用覆盖类型的变化结构。一是某一种土地 利用覆盖类型向哪些土地利用覆盖类型发生了转变,二是哪些土地利用覆盖类型 转变为该种土地利用覆盖类型耕地的变化结构：由表 3 可以看出，耕地总面积呈 减少趋势，其中主要转出为林地、未利用地和建设用地，转出面积分别为 1547.45 公顷、1519.00 公顷和 1400.35 公顷，仅有 98.21 公顷转化为园地。并且 转入部分大部分来自未利用地为 968.66 公顷，其余来自建设用地、林地、园地 的部分均较少，为 364.91 公顷、124.47 公顷、9.68 公顷。 (1)林地的变化结构：林地总体面积大量增加，其中大部分转入来自耕地，也 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 6 有一部分来自建设用地为 436.46 公顷，而未利用地和园地转入较少。林地转出 主要是建设用地为 139.48 公顷，其次是耕地，未利用地和园地则有很少林地转 入。 (2)未利用地的变化结构：在未利用地类型中，尽管有 968.66 公顷土地转出 为耕地，1.87 公顷转出为园地，48.68 公顷转出为林地，119.66 公顷转出为建设 用地。但另一方面，有更多耕地（1519.00 公顷）和其他利用类型土地如园地 3.61 公顷、林地 31.75 公顷、建设用地 78.54 公顷转入，所以未利用地的总体面 积还是增加的。 (3)建设用地的变化结构:随着经济的发展，城市化水平的提高，一般城市建 设用地的面积均会有所增加，而商河县也不例外。其中增加的面积主要来自耕地 有 1400.35 公顷，占转入面积的 83.71%，另外园地、林地、未利用地的转入比例 分别为 0.80%、8.34%、7.15%。而转出的建设用地主要变为耕地、林地，分别为 364.91 公顷、436.46 公顷，转出为园地和未利用地的部分仅为 15.82 公顷、78.54 公顷，比例较小。 通过以上比较还可以看出，虽然四年间各种土地利用类型之间均有转入转出 的转换，但是园地和其他类型土地之间的转化幅度很小，而耕地、林地、未利用 地、建设用地之间变化相对来说较大。分析的结果表明: 商河县四年来土地利用 转移方向大致如下， 由第 i 类土地利用类型转向其他土地利用类型的面积顺序 为: 耕地未利用地建设用地林地园地；由其他类型转入第 i 类的转移面积大 小顺序为:林地建设用地未利用地耕地园地。这说明一方面大量农业用地正 在转变为建设用地，农业用地面积不断缩小，城市扩展不断加大；另一方面林业 面积大量增加，也说明商河县注重各种土地利用类型的合理分布均衡发展，符合 可持续发展要求。 3.43.4 土地利用覆被变化驱动力分析土地利用覆被变化驱动力分析 土地利用变化的驱动力主要有两大方面：自然因素和人为因素。从长时间尺 度上看，自然和人为因素都驱动着土地利用覆盖变化；但在短时间尺度上，土地 利用变化主要是由社会经济等人为因素造成的，而包括气候波动在内的自然因素 只是土地利用变化的背景条件9。 （1） 人口经济因素：商河县截止2009年，全县工业增加值完成20.04亿元， 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 7 同比增长22.2 %。工业运行企稳向好，农副产品加工、玻璃、纺织等传统产业稳 步发展，新能源、电子机械、温泉旅游等新兴产业发展加快。在经济的快速发展 的条件下，工业用地、商服用地、居住用地的需求量与日俱增，需要其他土地类 型的流转，表现在耕地和未利用地转出为建设用地。工业产业、金融服务业和房 地产产业的高效率回报，也推动耕地流转为城乡居民用地或其他建设用地。另一 方面，人民收入和生活水平的提高使人们对居住环境、出行、游乐、消费的要求 越来越高，极大地刺激了房地产、交通、旅游等第三产业以及道路、广场等基础 设施行业的发展，推动了其他土地类型向城镇居民建设用地流转。 （2）城市化水平因素：城市化表现为乡村人口向城市人口的转化以及城市 不断发展和完善的过程。城市化水平不仅改变了社会人口结构, 还影响了人们的 消费需求结构和文化心理意识, 进而引起了生产方式和产业结构尤其是土地利用 结构的变化。商河县在行政区划调整的推动下，农业人口大量的转化为非农人口。 与此同时, 由于城市化实现了生产要素的集聚，因而具有很强的辐射力, 同时也 带动了巨大的基础设施需求, 改善了生态环境， 扩展了城区, 拉大了整个城市 的框架, 对土地利用化产生了强烈的刺激作用, 尤其是推动各类型土地向城乡居 民用地的转化。 （3）政策因素：区域发展政策对土地利用变化也会产生深刻的影响。近几年， 商河县大力投资实施城市绿化工作，包括采取招投标方式引进专业园林绿化队伍 实施城市绿化。商河县仅09上半年新增城市绿化面积99.47万m2，共种植乔木 18.22万株，灌木546.90万株，草坪1.15万m2。绿化范围主要包括滨河路、富民路、 商中路等9条城市主次干道，商中河、长青河等两条城市河道及人民公园。除此 之外，商河县09年环境污染治理共投资1986万元，城区主要道路保洁率达到 100%，绿化覆盖率26%，人均占有公共绿地面积12m2。在政策的促进下，商河 县林地面积及园地面积均呈增加趋势，而耕地等各种土地利用覆被类型之间也达 到较平衡状态，达到了城市可持续发展的要求。 4 4 结论与建议结论与建议 4.14.1 结结 论论 在地理信息系统技术的支持下，通过对2005年土地利用基础数据和2009年全 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 8 国土地二次调查数据进行提取分析，探讨了该县20052009年的土地利用变化规 律，并揭示了其驱动力因素，得出以下结论： （1）商河县近几年的土地利用类型以耕地为主，其面积在2005年和2009年 均占全县总面积的70%以上，说明商河县是一个以农业为主的乡镇；耕地逐年减 少，4年间减少了近2.7%，其变化强度在各类土地利用类型中最大，为0.666%， 但减少速率在各种土地利用类型中最小仅为-0.887%。林地面积逐年增加，且林 地增长速率最快，达到15.063%，其变化强度仅次于耕地，为0.383%；建设用地 面积逐年增加，其动态度和变化强度在各类土地利用类型中处于中等，分别为 1.19%和0.167%；园地面积也有所增加，其增加速率为1.944%，但园地的变化强 度最小，仅为0.009%；未利用地面积也以每年1.504%的速率增加，它的土地变化 强度为0.106%。 （2）商河县20052009年期间，各种土地利用覆被类型之间均有不同面积大 小的相互转换。其中仅耕地向外转出的面积大于转入的面积，其他土地利用覆被 类型均是转入面积大于转出面积。耕地主要转出为林地、建设用地和未利用地， 转入部分主要来自未利用地。林地有1547.45公顷的转入面积来自耕地，占总转 入面积的74.4%，转出面积较少，主要为建设用地仅为139.48公顷。建设用地和 未利用地的转入部分均主要来自耕地，其他土地利用覆被类型转入的比例较小， 但在转出部分建设用地和未利用地有所不同。建设用地中在转出部分占最大比重 的是林地，而未利用地中在转出部分耕地占最大比重，达到85.05%。园地的转入 和转出面积相对其他土地利用类型来说均较少。 （3）商河县20052009年土地利用覆盖变化主要驱动力为人口经济因素、城 市化水平因素和政策因素。从该县土地利用变化特征来看，这一时期，该县土地 利用变化受经济因素的影响较大，另外政策因素对土地利用覆被类型尤其是林地 的变化也不小。各驱动因素对研究区域土地利用的作用并非单独驱动，而是相互 影响、相互作用，共同驱动区域土地利用的变化。 4.24.2 建议建议 因研究区内以耕地为主要土地利用覆被类型，但其耕地面积逐渐减少，另 一方面它并不是将减少的耕地全部转换为建设用地以适应快速发展的经济需要。 与此同时，商河县十分重视城市绿化工作，林地和园地增加速率大于建设用地， 而森林生态系统在促进区域社会、经济、环境发展等方面的重要作用，林业在当 聊城大学本科毕业论文聊城大学本科毕业论文（设计）（设计） 9 地社会经济发展中的作用将愈来愈大。因此，就研究区内的耕地资源保护、林地 的继续保持及土地利用结构的合理布局保持提出几点建议: （1）采取多种措施切实稳定现有耕地面积,尽量避免不合理的征用,严格控制 非法占有耕地。