南阳市近年来土地利用变化特征的空间分析-毕业论文

南阳师范学院20XX届毕业生毕业论文（设计）题 目：南阳市近年来土地利用变化特征的空间分析 完 成 人： 班 级： 学 制： 专 业： 地理科学 指导教师： 完成日期： 目 录1研究区概况(2)1.1南阳市概况(2)1.2土地利用特点(3)2数据来源及研究方法(3)2.1数据来源(3)2.2研究方法(3)3土地利用的结构、数量及速率、驱动力分析(3)3.1土地利用结构分析(3)3.2土地利用变化数量、速率分析(6)3.3土地利用变化的驱动力分析(7)3.3.1人口增长与城市化水平提高(7)3.3.2社会经济以及工业的快速发展(8)3.3.3政府政策导向以及农业结构的调整(8)4结论与建议(9)4.1结论(9)4.2建议(9)参考文献(10)Abstract(11)南阳市近年来土地利用变化特征的空间分析 摘要：论文利用遥感和GIS技术对南阳市近年来的土地利用空间格局及演变进行了分析。以2个时相的TM卫星遥感图像为主要数据源, 利用监督分类方法进行土地利用类型分类,获得2000年和2006 年两个年份的南阳市土地利用分类基础数据。并由此得到土地利用类型的变化信息，从而得出2000-2006年间南阳市土地利用类型的面积分布及比重，并在 GIS 空间分析技术支持下获取南阳市近六年的土地利用变化数据，分析其结构、数量、速率、格局变化及其驱动力。结果显示: 从土地利用结构来看，研究时段内南阳市土地利用类型数量变化比较大，利用结构相对稳定；土地利用类型以耕地为主，但近几年来城市建设用地和草地数量不断增加，比重不断上升；耕地和林地数量在不断减少，比重下降；从土地利用变化速率上看，不同土地利用类型变化差异较大。从空间格局变化看，南阳市中心城区发展速度迅速。关键词：南阳市；土地利用；土地利用变化特征；空间分析；遥感；GIS土地是支撑区域发展和人类赖以生存和发展的最基本的自然资源 ,是人类生存和发展的物质基础 1。近些年来，随着经济的迅速发展、人口的快速增加以及城镇化建设规模的扩大，土地利用类型变化越来越受到人们的关注，相关领域的学者对土地利用变化及其变化特征的空间分析做了大量研究。运用遥感图像能够最为直接地解读土地覆被及土地利用变化情况，这对掌握土地资源变化趋势，从而为指导区域土地可持续发展利用等方面起到了重要作用2,3。利用GIS的空间分析方法研究区域土地利用变化不乏先例。Iverson (1988) 利用GIS对美国伊里诺斯州土地利用现状和此前160年的土地利用进行比较, 分析该区土地利用的变化类型。南阳市经济的快速发展，必然会带动该区域城市化水平提高，特别是 21世纪以来，该地区土地利用发生了很大变化。城市化进程的加快必然会导致土地利用问题的出现，如何合理利用土地、配置土地结构、节约土地资源、缓解人地矛盾，从而实现经济可持续发展，成为南阳市的主要问题。笔者以南阳市为试验区，运用 RS和 GIS对其近6来土地利用变化进行研究分析，揭示该区土地利用变化情况，对其进行空间分析，以便能更好、更合理的利用本区土地，达到土地资源优化的目的,实现资源的有续利用和可持续发展。1.研究区概况1.1南阳市概况南阳市简称“宛”，位于河南省西南部、豫鄂陕三省交界处，为东北西三面环山、南部开口的盆地地形，因地处伏牛山以南，汉水以北而得名。南阳市城区位于北纬32573307，东经1122111238，整个南阳市在北纬32173348，东经1105811349之间。总面积约为2.64万平方公里，山区、丘陵、平原约各占1/3，耕地1312万亩，辖2区10县，是河南省的第三大城市，同时也是河南省面积最大的地级市。南阳市分水系三大流域：中西部大部分地区属于汉水流域（长江流域），东南部的桐柏县是淮河发源地，分属淮河流域，南召县北部有一小块地方属于黄河流域。河流分属长江、淮河两大系，长度在一百公里以上的河流有十条。南阳市主要河流有丹江、唐河、白河、淮河、灌河、湍河。丹江口水库主要分布于南阳淅川，是亚洲最大人工淡水湖。南阳地处于亚热带向温带的过渡地带，属于季风性大陆湿润半湿润气候，四季分明。春秋时间55-70天，夏季110-120天，冬季时间110-135 天。年平均气温14.4-15.7，七月平均气温26.9-28.0，一月平均气温0.5-2.4。年降雨量703.6-1173.4mm，自东南向西北递减。年日照时数1897.9-2120.9 小时，年无霜期220-245天。南阳市现辖：2区、10县，分别为：南召县、新野县、镇平县、内乡县、淅川县、唐河县、社旗县、桐柏县、方城县、西峡县，及卧龙区、宛城区。除正式行政区划外，南阳市还设立以下经济功能区：南阳高新技术产业开发区（国家级）、南阳新区、官庄工区、鸭河工区。1.2 土地利用特点（1）土地利用类型多样，农用地分布规律明显。南阳市独特的地理地貌和气候特点，决定了土地类型多样性和耕地地域分布上的差异性。全市耕地约有75%以上集中于平原区，不足25%分布于山地丘陵区。园地主要分布于西峡、南召和桐柏的丘陵区。（2）林地面积比重较高，分布相对集中。林地主要集中分布在西峡、淅川、内乡、南召和桐柏等5个县的山地丘陵区。（3）未利用地面积较小，适宜开发为耕地的面积较少。未利用土地中不易开发的裸地所占比重很大，适宜开发的荒草地所占还要注重比例很小，而且荒草地多位于山地丘陵区，开发为耕地的难度较大。2.数据来源及研究方法2.1数据来源本项目数据来源于2000年、和2006年2个时期的 TM 遥感影像数据 ,在对遥感影像进行几何纠正、配准和标准化的基础上 ,采用监督分类方法,按照一定的分类标准得出遥感影像的土地利用分类图。最后对不同时期的土地利用图进行叠加量算、从而求出不同时段土地利用类型的变化特征及速率4。2.2研究方法遥感已被广泛用来获取土地利用及其变化的信息,包括变化的类型、数量和位置等。对不同时相的遥感图像进行解译是获取这些信息的主要途径4。很多的学者提出了一些改良的遥感动态监测方法网,以更准确地监测土地利用变化。从遥感图像上对土地利用的空间格局进行度量和研究,对土地利用的评价和规划有着重要的意义。已有研究表明,城市的形态特征与可持续性有很大的关系4。本研究首先利用遥感图像获取研究区的土地利用及变化信息。对不同时间的遥感图像进行分类,然后对分类结果进行叠合,获取土地利用变化特征。进一步对研究区土地利用的空间格局进行度量。3.土地利用结构、数量及速率、驱动力分析3.1土地利用结构分析南阳市的土地利用类型可以划分为耕地、林地、草地、水域、城乡工矿居民用地和未利用土地等6个一级类别以及水田、旱地、有林地、灌木林地、疏林地、其他林地、高覆盖草地、中覆盖草地、低覆盖草地、河渠、湖泊、水库和坑塘、冰川和永久积雪、海涂、滩地、城镇用地、农村居民点用地、工交建设用地、沙地、戈壁、盐碱地、沼泽地、裸土地、裸岩和石砾地、其它等25个二级类别。以南阳市2006年和2000年土地利用的变化为例来分析土地利用变化的特点及方向。下图为南阳市2000年（图1）和2006（图2）年土地利用变化图:图1 2000年南阳市土地利用类型图Fig1.The land use map of Nanyang in 2000图2 2006年南阳市土地利用类型图Fig2.The land use map of Nanyang in 2006在获得 LUCC 结果后，在 ArcGIS 平台下，利用其空间分析功能，提取研究区2000-2006年的土地利用信息，得出南阳市土地利用类型面积分布及其比重（表1）。表1 南阳市域土地利用变化信息一览表（2000-2006）Tab.1 Land use change amount and proportion in Nanyang （2000-2006）土地利用类型2000年面积/km2 比例/% 2006年面积/km2 比例/%耕地16057.5 60.815231.2 57.6林地8218.4 31.18195.3 31.0草地896.2 3.39966.5 3.65水域571.7 2.16635.4 2.49建筑用地667.9 2.531387.6 5.25未利用地2.8 0.02 1.4 0.01总计26414.6 100 26414.6 100南阳市地处南阳盆地土地资源丰富，土地覆盖面积大，约有2.64万平方公里。近6年来的南阳市土地覆盖状况总体以耕地为主体，包括水田和旱地，占到该市土地总面积的60%左右；其次是林地，比重占到该市土地总面积的30%左右；草地的比重一直维持在3.5%左右；建设用地所占比重较小，但增速较快，由2000年的2.5%左右增至2006年的5.2%左右，城镇建设用地由2000年的667.9km2增至2006年已增至1387.6km2。南阳是一个土地利用类型较多的地区。南阳地区东部，北部、西部地区为高山地区，人类开发利用较少，因此林地面积及比重基本保持不变，林地得到合理利用与保护。中间为南阳盆地，地势较为平坦，因此耕地所占比重较大。未利用的土地部分得到利用，而且未利用的土地类型较多，但总体面积较小。在土地利用结构上，南阳市土地利用类型以农用地为主，尤其以耕地占绝对优势，其他类型的土地面积比重相对较小。3.2土地利用变化数量、速率分析利用空间数据统计分析，得出近6年来南阳市各土地利用类型的年均变化数量以及变化速率（表2）。土地利用动态度可定量描述区域土地利用变化的速度 ,它对比较土地利用变化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势都具有积极的作用5。单一土地利用动态度的计算。单一土地利用类型动态度可表达区域一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况 ,公式表达为:式中: Ua、Ub 分别为研究期初及研究期末某种土地利用类型的数量; T 为研究时段长。当 T 设定为年时 , K为研究时段内某种土地利用类型的年变化率。表2 土地利用变化量及变化率（2000-2006）Tab.2 Land use change amount and change rate（2000-2006）土地利用类型 20002006年 年均变化量/(km2*a-1)变化速率/%耕地-68.86-5.15林地-1.93-0.3草地5.867.9水域5.3111.1建设用地59.14110.6未利用地-0.12-50.6总计141.22185.652000-2006年间，南阳市各土地利用类型中，用地面积增多的土地类型主要有草地、水域和建设用地。土地利用类型数据量变化在城镇建设用地和未利用土地上变化较大。研究时段内城镇建设用地变化量最大，面积由2000年的667.9km2扩张到了2006年的1387.6 km2，增长至原来的2.08倍。耕地和未利用土地是变化较大的两类用地，而林地的变化则很小。3.3土地利用变化驱动力分析土地利用变化驱动力分析实际就是探讨引起土地利用类型改变的原因，即是由什么原因导致了土地利用发生变化变化。人口增长和社会经济的快速发展是城市土地扩张的主要驱动因素。3.3.1人口增长与城市化水平提高人口是改变土地利用类型的一个重要因素。人类活动改变了土地利用的类型与结构，通过加强土地开发与利用，从而满足人类对生存环境的要求。增加居住地及基础设施面积才能满足日益增长的人口需要，这必然要占用大量其他类型的土地。据南阳南阳年鉴2000年和2006年的统计数据得知：2000年，根据第五次全国人口普查结果，全市普查登记的户籍总人口为1048万人。到了2006年，全市年末总人口为1080.02万人，市镇人口319.62万人，乡村人口760.40万人。人口密度为每平方公里407 人。年平均人口数1077.30 万人，全年出生人口数为 0.93万人，出生率为 11.07%。死亡人口数6.49万人，死亡率为6.02%。;自然增长人口数5.44万人，自然增长率为5.05%。比2000年人口增加了约32万人，增长3.05%，平均每年增加5.3万人，年平均增长率为0.88%。城市化水平的提高也会造成城市土地利用结构发生变化。随着城市化水平的不断提高，耕地向非农业用地转化最为突出6，7。城市化水平提高最先表现为城市人口的增长。2000年南阳市的人口达到1048万人，其中城镇人口约为247.32万人，城镇化水平23.6%。2006年南阳市人口约为1080万人，其中城镇人口约为319.6万人，城镇化达到29.6%。3.3.2社会经济以及工业的快速发展工业化是区域快速发展经济的必然措施，它使得人口聚集、产业聚集、土地占用密集化，从而改变原有土地利用方式。并且能够促进社会经济的快速发展。据南阳年鉴可知，2000年南阳市人均GDP总量为484.398亿元，到2006年南阳市GDP总量为1201.17亿元 ，增速为13.5%，人均GDP约达到 1.11万元。3.3.3政府政策导向以及农业结构的调整政府的行政决策和干预也是引起土地利用类型发生改变的重要原因，它引导着社会的生产经济活动，从而影响土地利用的方式与强度。2000年，在市委、市政府的正确领导下，全市人民深人贯彻中央和省委、省政府促进经济增长的一系列宏观经济政策，认真落实市委全会、市人大二届二次会议确定的各项任务，努力克服有效需求不足、自然灾害严重等不利因素影响，加大宏观调控力度，努力扩大内需，着力调整结构，稳步推进各项改革，保持了国民经济持续稳定发展的势头，经济运行质量有所提高，城乡居民生活继续改善，各项社会事业全面发展，全市综合经济实力迈上一个新台阶，“九五”计 划确定的主要目标全面完成。2006年省对南阳市农业综合开发总投资 8486万元，土地治理任务1.08万公顷、产业化经营项目4个、科技项目4个。各类建设项目均按计划完成或超额完成。农业科技的推广以及农业投入水平的提高使得耕地产量提高，从而有利于农业结构的调整。2000年南阳市大力进行农业产业结构的战略性调整，实现农村经济总量稳步增长，经济结构继续优化。 4.结论与建议4.1结论本研究通过对系列遥感影像的分类统计，获得了南阳市20002006这6年来的土地利用变化的信息，在此基础上，以空间分析技术为依托，定量分析了南阳市近6年来的土地利用变化特征，剖析了南阳市作为内陆耕地所占面积较大的城市，其土地利用变化的结构、数量、速率和格局。而且利用遥感和GIS结合可以有效地研究土地利用及其空间格局演变的规律。通过分析得到以下结论：（1）从土地利用的结构来看，20002006这个时间段的土地利用变化较大，但土地利用结构相对稳定。南阳市土地利用类型以耕地为主，近年来建设用地明显增加。（2）从土地利用的结构、数量、速率来看，面积增加数量最大的是建设用地，2000-2006年间南阳市市城镇建设用地由 667.9km2扩张到了 1387.6km2，增长至原来的2.08倍，且在此时间段建设用地的扩展强度相对较大。与此同时，土地利用变化速率也非常惊人，近年来城镇建设用地变化速率也非常之高。（3）从土地利用的空间格局来看，建设用地分布较广。南阳市城区面积增加。林地主要分布在西部山区。该地区土地利用格局存在不合理的现象,城市用地较为分散,没有形成优化的城市形态。4.2建议积极拓展建设用地的新空间。加强规划统筹以及政策的引导，在不破坏生态环境的前提下，依据区域经济社会发展自然条件和实际需求，优先开发缓坡丘陵地、荒草地、裸土地等未利用地和废弃地。推广节能省地建筑技术，积极引导城乡建设向地上、地下发展，拓展建设用地新空间。优化土地利用空间布局。把质量较好的一般农田优先补划为基本农田，优先将高等别耕地、集中连片耕地、已验收合格的土地整理复垦开发新增的优质耕地。在保护耕地的同时还要注重林地、草地、水域等的开发与保护，以期达到土地资源的合理优化配置，实现土地资源的可持续发展。参 考 文 献1 蒋小荣，李丁，庞国锦. 本世纪初石羊河流域土地利用变化及驱动力分析 J. 干旱区资源与环境，2010，24（12）：61- 66.2 王婷婷，侯淑涛，唐军利，等. 七台河市土地利用景观格局动态变化分析J. 水土保持研究，2012，19（3）：90- 93.3 刘纪远，张增祥，徐新良，等. 21 世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析J. 地理学报，2009，64（12）：1411- 1420.4 黎夏. 珠江三角洲发展走廊1988-1997年土地利用变化特征的空间分析F.自然资源学报，2004，19（3）5王秀兰 ,包玉海. 土地利用动态变化研究方法探讨J . 地理科学进展 ,1999 ,18 (1) :8187.6 陈冬勤，卢新卫，屈雅斋. 咸阳市耕地资源动态变化分析J. 干旱区研究，2009，26（1）：32- 38.7 王书转，赵先贵. 陕西省耕地面积变化趋势及其驱动力因子研究J. 干旱区研究，2006，23（1）：139- 143.Nanyang Characteristics of The Spatial Analysis of Land Use Change in Recent Years Abstract：The paper is using RS and GIS to analyze the evolution of spatial pattern of land use in Nanyang in recent years. The author use two phase of TM satellite RS image as the main data source, making use of neural network classification for supervised classification to know the basis of land use change data of Nanyang in 2000 to 2006. Thus calculate the land use types of dynamic transition matrix, derived Nanyang City area distribution of land use types and proportion, and g