（土地资源管理专业论文）内江市土地利用动态变化及其预测研究.pdf

摘要 土地利用动态变化是全球变化研究的前沿和热点课题之一。城市作为人类行为对 自然景观影响最剧烈的区域，它的土地利用及其变化引起了人们的极大关注。本文以 四川盆地中部丘陵区的典型代表内江市为研究对象。利用已建成的土地利用数据库作 为数据源，在分析研究区域土地利用现状的基础上，通过土地利用动态变化模型，对 内江市1 9 9 7 2 0 0 5 年间的土地利用时空动态变化进行分析，探求该区域土地利用的 变化规律；应用数理统计方法探寻引起土地利用变化的社会经济驱动因素；利用马尔 柯夫模型预测未来土地利用变化的趋势，为该区域土地可持续利用以及新一轮的土地 利用总体规划修编工作提供参考依据。研究结果为： ( 1 ) 内江市土地利用现状以耕地和居民点及工矿用地占主导地位，其中耕地面 积占全区域总面积的4 7 ，2 0 ，土地利用率达到7 9 2 4 ，大大高于全省平均水平，尚 可开发的后备土地资源达2 0 7 6 。 ( 2 ) 内江市土地利用数量变化分析，包括土地利用变化的幅度、速度和转移矩 阵分析。结果表明：1 9 9 7 2 0 0 5 年问，土地利用类型发生较大幅度变化，总体上呈 现耕地、未利用地、水域面积显著减小和园地、林地、牧草地、建设用地面积增大的 趋势，其中耕地面积减幅最大，达9 9 3 6 1 l h m 2 ，林地增幅最大，达7 0 3 2 2 3h m 2 ；土 地利用类型变化速度依次为园地 交通用地 林地 耕地 居民点及工矿用地 未 利用地 水域，其中园地为2 6 7 ，水域为0 0 1 ，综合土地利用动态度呈现先递增 后递减的趋势；从土地利用类型转移矩阵分析得出，建设用地占用耕地、农业结构内 部调整、“退耕还林”是导致内江市土地利用类型数量变化的重要原因。 ( 3 ) 土地利用程度变化分析，包括景观偏离度、土地利用率和土地利用程度综 合指数分析。结果表明：随着内江市城市化的发展以及农村工业化的增长，土地利用 率逐渐提高；除市中区处于调整期处，各区县及整个内江市的土地利用程度处于一种 上升趋势；由于耕地保护政策的有效实施，整体趋势变化幅度不大，内江市的土地利 用处于一个平稳发展时期。 ( 4 ) 土地利用结构变化存在明显的区域差异，各地类东南部、北部和西南部相 对变化大，中部相对变化小，隆昌县尤为突出，所有地类的相对变化率均大于整个内 江市的土地利用变化率，其中水域相对变化率最大，为1 8 0 4 。 ( 5 ) 土地利用空间格局差异分析，包括土地利用结构多样化分析、集中化分析、 土地区位意义分析和景观格局分析。结果表明内江市土地利用多样化程度即各种土地 类型的齐全程度总体较高；土地利用集中程度较高，各地类在不同区域的分布都具有 较强的区位意义，人类对土地的利用强度进一步增强。 ( 6 ) 1 9 9 7 2 0 0 5 年间，运用因子分析方法对驱动力分析得出：人口增长、工业 迅速发展和城市化进程是内江市土地利用变化的主要的驱动因素。 ( 7 ) 土地利用变化趋势分析表明：内江市耕地、未利用地、园地、林地面积在 今后一段时间内仍呈现减少的趋势，其中耕地减少幅度仍为最大；居民点及工矿用地、 交通用地仍呈增加状态，其中以居民点及工矿用地的增长幅度最大，水域变化幅度不 大。 关键词：土地利用；动态变化；预测；内江市 l a n du s ed y n a m i cc h a n g ea n dp r e d i c t i o no fn e i j i a n gc i t y w a n gh a n - m e i ( l a n dr e s o u r c em a n a g e m e n t ) d i r e c t e db yp r o f d e n gl i a n g - j i ，p r o f z h a n gs h i - r o n g a b s t r a c t ：l a n du s ed y n a m i cc h a n g ef o r m sm a j o ra s p e c ta n dh o t s p o to fg l o b a l c h a n g eo nb o t hr e g i o n a la n dg l o b a ls c a l e s a s u r b a ni st h er e g i o nw h e r et h eh u m a n b e h a v i o rh a se f f e c to nn a t u r el a n d s c a p ee c o l o g i c a ls y s t e mm o s tf t e q u e n t l ya n d a c u t e l y n c i j i a n gc i t yw a ss e l e c t e da st h er e s e a r c ho b j e c t ，w h i c hw a sat y p i c a lr e g i o n a le a s e o fc e n t r a lh i l ld i s t r i c to fs i c h u a nb a s i n t h ep a p e rm a d eb e s tu s eo ft h ee s t a b l i s h e d d a t a b a s eo f p r e s e n tl a n du s es i t u a t i o na n dt o o ki ta st h ed a t as o u r c e b a s e do na n a l y z i n ga n d a p p r a i s i n gt h ec u r r e n tl a n du s e ，f i r s t l yt h i sp a p e ra d o p t e dt h ed y n a m i cc h a n g em o d e l st o a n a l y z et h es p a t i o - t e m p o r a lc h a n g eo fl a n du s e ，t h e ns e e k e dt h ed y n a m i cc h a n g el a wo f l a n du s e ；s e c o n d l yu s e dm a t h e m a t i c a ls t a t i s t i c a lm e t h o dt oa n a l y z et h er e g i o n a ll a n d c h a n g ed r i v i n gf o r c eo ns o c i a la n de c o n o m ya s p e c t s ；t h i r d l ya p p l i e dm a r k o vm o d e lt o p r e d i c tt h et e n d e n c yo f t h el a n du s cc h a n g eo f n c i j i a n gc i t yi nf u t u r e , s oa st oo f f e rb a s i st o s u s t a i n a b l ym a k e u s eo f r e g i o n a ll a n da n dr e v i s et h el a n du s eg e n e r a lp l a n t h ec o n c l u s i o n s o f t h i sr e s e a r c hw e r ea sf o l l o w s ： f 1 ) t h em a i nc u r r e n tl a n du s es t r u c t u r ei nn e i j i a n gc i t yw g t cc u l t i v a t e dl a n da n dt h e r e s i d e n t i a lu r a l sa n di n d u s t r i a la n dm i n i n g sl a n d ，a n dt h er a t i oo fc u l t i v a t e dl a n dr e a c h e d 4 7 2 0 t h el a n du s er a t i ow a sm u c hh i g h e rt h a na v e r a g el e v e lo ft h ew h o l ep r o v i n c e , r e a c h i n g7 9 2 4 a n dt h er c r v e l a n dr e s o u r c ea c c o u n t e d f o r2 0 7 6 o f t h ew h o l ea r e a ( 2 ) t h eq u a n t i t yc h a n g ea n a l y s e so fl a n du s cc o m p r i s e de x t e n t ，s p e e da n dm a t r i xo f l a n du s ed i v e r s i o no fl a n du s e t h el a n du s ep a t t e r nh a dc h a n g e db yar e l a t i v e l yl a r g e m a r g i ni nn e i ：i i a n gc i t yf r o m1 9 9 7t o2 0 0 5 t h em a i nt e n d e n c yo ft h i sc h a n g ei st h a tw i t h r e m a r k a b l er e d u c t i o no f c u l t i v a t e dl a n dt h a td e c r e a s e db y9 9 3 6 1 l h m 2 ，u n u t i l i z e dl a n da n d w a t e ra r e a , w h i l eg a r d e nl a n d ，f o r e s tl a n dt h a ti n c r e a s e db y7 0 3 2 2 3h m z ，g r a s sl a n da n d b u i l d i n gl a n di n c r e a s e dn o t a b l y a n dd u r i n gt h er e s e a r c ht i m e , t h es p e e do fl a n du s et y p e c h a n g er e d u c e df i o mg a r d e nl a n d ，t r a f f i cl a n d ，f o r e s tl a n d , r e s i d e n t i a la r e a sa n di n d u s t r i a l a n dm i n i n g sl a n d ，c u l t i v a t e dl a n d , u n u t i l i z e dl a n dt ow a t e ra r e a t h em a i nt r e n do fg e n e r a l d y n a m i cd e g r e ec h a n g e df r o mp r o g r e s s i v ei n c r e a s et od e g r e s s i o n f r o mt h ea n a l y s e so f i l i l a n du s ed i v e r s i o nm a t r i x ，w ek n o wr e s u l t i n gi nt h eq u a n t i t yc h a n g eo fl a n du s ew a st h a t c u l t i v a t e dl a n db e i n go c c u p i e db yc o n s t r u c t i o n ，a d j u s t m e n ti ns t r u c t u r eo fa g r i c u l t u r ea n d t h ei m p l e m e n t a t i o no ft h en a t i o n a lr e f o r e s t i n gf o r m e r l yc u l t i v a t e dl a n dp o l i c yi nn c i j i a n g c i 戗 ( 3 ) t h ea n a l y s e so fc h a n g ed e g r e eo ft h el a n du s ei n c l u d e dt h ed e g r e eo fl a n d s c 印e d e p a r t u r e , t h er a t i oo f l a n du s ea n dt h ed e g r e eo f l a n du s e t h er e s u l ti n d i c a t e st h a tw i t ht h e d e v e l o p m e n to fc i t ya n di n c r e a s ei nc o u n t r ye c o n o m y , t h er a t i oo fl a n du s ei m p r o v e d g r a d u a l l y n e i j i a n gd o w n t o w nw a s i nt h es t a g eo f a d j u s t m e n t b u tt h ed e g r e eo f l a n du s eo f t h ew h o l ec i t yw e r ei nt h es t a g eo fd e v e l o p m e n t b c c a u s eo fi m p l e m e n t a t i o no f p r o t e c t i n g c u l t i v a t e dl a n dp o l i c y , t h i st r e n do f c h a n g ei su n n o t a b l e , s on c i j i a n gc i t yw a si nt h es t a g eo f s t e a d yd e v e l o p m e n t ( 4 ) t h e r ew e r ec o m p a r a t i v e l yo b v i o u sr e g i o n a ld i f f e r e n c e si nl a n du s e t h ec h a n g eo f l a n du s cw a sn o t a b l ei nl o n g c h a n gc o u n t y , w h e r et h ec o m p a r a t i v er a t i oo fl a n dt y p e sw a s b i g g e rt h a ni nn e i j i a n gc i t y , a n dt h ec o m p a r a t i v er a t i oo f w a t e r a r e ai s1 8 0 4 ( 5 ) s p a t i a lp a t t e r nd i f f e r e n c ea n a l y s i si n c l u d e dt h ed i v e r s i t ya n a l y s i s ，c o n v e r g e n c e a n a l y s i s ，l o c a t i o na n a l y s i sa n dl a n d s c a p ea n a l y s i s r e s u l t ss h o w e d ：t h ed i v e r s i t ye x t e n to f l a n du s ew a sh i g hc o l l e c t i v e l y ；t h ec o n v e r g e n c ee x t e n to f l a n du s ew a sm u c hh i g h e r , s ol a n d t y p e sh a dm o r ei m p o r t a n tl o c a t i o nm e a n i n gi nd i f f e r e n ta r e a s t h ei n t e n s i t yo f l a n du s ef o r h u m a ns t r e n g t h e n e dg r a d u a l l y ( 6 ) u s i n g f a c t o r a n a l y s i s ，w e c o n c l u d e dt h a tt h e p o p u l a t i o ng r o w t h , r a p i d l y d e v e l o p m e n to fi n d u s t r ya n du r b a n i z a t i o nw e r et h em a i nd r i v i n gf o r c e so fl a n du s ef i o m 1 9 9 7t o2 0 0 5i nn 蜘i a n g c i t y ( 7 ) t h et r e n dp r e d i c t i o no ft h el a n du s ea n dc h a n g e ss h o w e d ：t h ec u l t i v a t e dl a n d , u n u t i l i z e dl a n d ，g a r d e nl a n da n df o r e s tl a n di nn e i j i a n gc i t ys t i l lw o u l ds h o wat e n d e n c yt o r e d u c ew i t h i no n ep e r i o di nt h ef u t u r e t h ec u l t i v a t e dl a n dr e d u c e dt h er a n g es t i l lf o rb e i n g l a r g e s t r e s i d e n t i a la r e a sa n di n d u s t r i a la n dm i n i n g sl a n d ，t r a f f i cl a n dw o u l dp r e s e n tt h e s t a t eo fi n c r e a s e , r e s i d e n t i a la r 矗t sa n di n d u s t r i a la n dm i n i n g sl a n da tt h el a r g e s tr a n g e a m o n gt h e m ，a n dt h ec h a n g eo f w a t e ra r e aw o u l dn o tt ob es t r o n g k e y w o r d s ：l a n du s e d y n a m i cc h a n g e p r e d i c t i o n n e i j i a n gc i t y 1 v 论文独创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行研究工作所取得的 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得四川农业大学或其它教育机 构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已 在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 弓琴杨 ) 和7 年z 月 日 ， 关于论文使用授权的声明 本人完全了解l t ) lj 农业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，可以 采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。同意l t ) j t 农业大学可以用不 同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 研究生签名：己錾扬 导师签名：尸 伽7 年z 月日 叼年g 羁2 日 1 研究的背景及意义 土地是人类生存和发展的主要物质基础。随着世界人口的急剧膨胀，城市化、工 业化的迅速发展，人类对土地利用的广度和深度在不断的加强，由此也带来了一系列 的资源环境社会经济问题，土地利用变化成为全球变化的重要组成部分和热点问题之 一【”。中国是土地利用覆盖变化( l u c c ) 研究计划最早发起者之一，国内学者及时 呼应并跟踪国际l u c c 研究，开展了许多相关工作，以深化对土地利用与可持续发 展相互关系的认识，从整体对土地利用时空变化和驱动力因果关系进行探讨的基础 上，提高土地利用变化的模拟预测水平，从而实现土地资源的可持续利用。虽然土地 利用研究的历史非常悠久，但是土地利用变化对应到不同的区域上，就会表现出不同 的区域特点圆。到目前为止，人类对土地利用的诸多方面积累并不是很多，如土地利 用变化的特征、范围、速度、驱动机制、土地利用在全球环境变化中的影响等问题， 特别是在我国，资源、环境、人口己成为社会发展的主要问题，土地资源在利用过程 中存在着耕地严重流失、土地退化、人口与耕地供需矛盾突出等问题，土地资源的利 用直接关系到国家的安全、生态环境的保护与治理、资源的有效利用与合理保护以及 社会经济的持续发展等一系列重大问题。因此，有必要对土地利用变化进行研究，充 分了解不同时期同一区域的空间变化和同一时期区域内部的空间差异，进一步探寻时 空变化背后的驱动机制，科学预测未来土地利用变化的趋势，为合理地制定各种政策 法规，实现区域土地资源的可持续利用提供决策依据。 川中丘陵区位于四川盆地中部，包括龙泉山以东至华蓥山以西的广大丘陵地区， 其面积约占四川盆地面积的5 3 6 6 。内江市地处四川盆地中部丘陵略偏西南，属于 典型的丘陵地貌区，东南、西南面有低山环绕。海拔在3 5 0 - 4 5 0 m 间的丘陵约占9 0 。 该区土地利用历史悠久，垦殖率较高，主要以耕地为主，其他用她为园林，林地，疏 林草地，城乡、居民用地，工矿用地，交通用地，水域和特殊用地及部分未利用土地。 由于农业发达，人口众多，垦殖历史悠久，土地利用覆盖变化受人为因素的影响较大， 土地利用结构呈现出多样性，是我们进行土地利用动态变化研究的较理想场所，具有 典型的代表性。因此开展该区域土地利用的时空变化研究对于区域社会经济的发展、 生态环境的保护、土地资源的可持续利用具有较强的理论价值和现实意义。 2 国内外研究概况 土地利用覆盖变化( l u c c ) 作为全球变化研究的核心主题之一，反映了自然和 人文交叉最为密切的问题，已经成为两大学科领域众多学者的共识。土地利用是人类 主要的生产活动方式，是人类根据土地的特点，按一定的经济与社会目的，采取一系 列生物和技术手段，对土地进行的长期性或周期性的经营活动【”。而土地利用变化是 在自然、社会、经济条件综合作用下的一系列景观空间格局的变化【3 1 。土地覆盖是指 自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体，包括地表植被，土壤、冰川、 湖泊、沼泽湿地及各种建筑物( 如道路等) 都是土地覆盖的概念【l 】。可见，土地利用 侧重于土地的社会经济属性。而土地覆盖则侧重于土地的自然属性；土地利用指发生 的地表过程，而土地覆盖指各种地表过程的产物【4 1 。由于当代的土地覆盖变化主要是 人类对土地的利用造成的，所以认识土地利用变化是了解土地覆盖的首要条件。现阶 段，无论是在全球的尺度还是国家或者区域的尺度上，土地利用的变化均在不同程度 地导致土地覆盖的加速变化。 2 1 国外研究情况 2 1 1 国际上土地利用变化研究的基本内容 l u c c 研究是在人类驱动力土地利用覆盖变化全球变化环境反馈 的框架下开展的【习。1 9 9 5 年，国际地圈生物圈计划( i g b p ) 和全球环境变化的人文领域 计划( h d p ) 联合拟定并发表了土地利用土地覆被变化科学研究计划，将其例为核 心研究计划，并于1 9 9 6 年1 月2 8 日至2 月2 日在荷兰举行了有关l u c c 的国际会议。在 这次会议上提出了五个关于土地利用土地覆被的框架及三个重点1 6 】。五个框架问题 为： ( 1 ) 过去的3 0 0 年中人类的活动是如何改变土地覆盖的? ( 2 ) 在不同历史阶段、不同地理单元、土地利用变化的主要人文因素是什么? ( 3 ) 在今后5 0 年一1 0 0 年中土地利用变化将如何影响土地覆被? ( 4 ) 直接的人文和生物物理过程是如何影响特定土地利用类型的承载力的? ( 5 ) 气候和全球生物地球化学作用怎样影响土地利用和土地覆被，反之又如何? 2 三个重点分别为： ( i ) 土地利用动态变化机制的案例比较研究：旨在加深对区域土地利用动态变 化的理解，在区域范围内建立经验模型； ， ( 2 ) 土地覆被变化机制的直接观测和诊断模型研究：试图为与特殊土地利用管 理实践相关的土地覆盖结果提供空间方面的确定性； ( 3 ) 区域和全球综合模型研究：旨在通过改进现有模型和建立新的模型，分析 各种驱动因子，预测土地利用的变化。 综合以上五个框架问题以及三个研究重点，土地利用变化的人文驱动力、土地利 用动态变化过程、发展趋势及环境影响评价的研究占有重要地位，也构成了土地利用 动态变化研究的主要内容。 2 1 2 国际土地利用变化研究进展 国外在l u c c 方面的研究起步较早，早在1 9 3 1 年，w e b b 在对美国太平原农业 社会的研究当中，认为当地土地利用类型是由当地干旱程度决定的。这是最早对土地 利用过程与机理变化从社会经济角度进行的探讨，但没有考虑其他人类因素的作用 用。到了2 0 世纪7 0 年代，全球变化研究的兴起以及遥感技术的发展，土地利用与土 地覆盖引起了人们极大的关注，将l u c c 的研究推进到一个新阶段1 ”。进入8 0 年 代后，人们己在洲际范围内利用气象卫星数据进行土地覆盖的研究，并取得了有效的 成果。9 0 年代以来，由于i g b p 和h o p 等组织的推动，使l u c c 研究更进一步向纵 深方向发展。1 9 9 9 年的l u c c 研究实施策略，进1 _ 步提出将土地利用过程、l u c c 的人类响应与综合的全球和区域模型作为研究的主题。国际应用系统分析研究所 ( i z a s a ) 将揭示l u c c 的主要社会、经济驱动力及其反馈机制，作为l u c c 研究计划 的3 大目标。联合国环境署( u n e p ) 、美国、日本等都开展了大规模的l u c c 研究i l “。 总的来说国外l u c c 研究主要集中在几个关键性领域：土地利用变化的动力机制、 土地覆盖变化、l u c c 的区域与全球模型以及遥感技术在l u c c 研究中的应用等闱。 2 1 3r s 、g i s 方法的应用 在土地利用动态变化研究的实践中，通常采用的方法是：数据采集遥感分析 模型建立结果分析，即先采集数据，这包括l u c c 数据和驱动因子数据的采 集，然后根据不同时段的遥感影像，通过信息提取，快速准确地监测获得各时段的土 地覆盖信息及其变化情况。 来自遥感或图件的土地利用空间信息离不开g i s 的分析处理，因此g i s 被广泛应 用到土地利用变化研究当中。鼢册船【1 2 憾结了土地利用变化的探测方法，其中就包括 g i s 的空间叠置分析功能和空间统计方法；i v e r s o n 【13 】利用g i s d 较了美国伊里诺斯州 土地利用的现状和此前1 6 0 年的数据，分析该区土地利用的变化类型；b o e r n e r 等【1 4 1 同样应用a i s - b 法分析了俄亥俄州中部地区4 6 年间土地利用土地覆被的变化情况。 遥感数据具有适时、快速、全天候的特点，但难以大比例尺、高精度地表达全球 土地利用变化状况，通常用于案例研究或探询土地利用变化的热点地区。 2 1 4 土地利用动态变化机制研究 土地利用变化的影响因素( 驱动力) 主要包括自然因素和人文因素。自然因素包括 气候波动、干旱、洪涝、地震等等，相对较为稳定，发挥着累积性效应；人文因素包 括人口、生活方式、经济政策和市场需求等等，则相对较活跃。所以，目前的动态变 化机制研究更多集中在对土地利用变化社会经济因素上。 关于人类驱动力方面，哪些是主要的驱动力认识还未统一。k a s p e r s o n f l 5 】等认为 土地利用变化在人类方面的驱动力主要有人口、技术水平、富裕程度、政治经济结构 等；e h r i c h t l 6 l 等指出，人口、富裕程度和技术是研究人类驱动力的主要方面；t u r n e r i m ： 指出，人类驱动力包括人口、收入、技术、政治经济状况和文化。f i s c h e f l l 8 l 将影响 土地利用变化的社会经济因素分为直接因素和间接因素，并指出间接因素应该包括6 个方面：人口变化、技术发展、经济增长、政经政策、富裕程度和价值取向6 个方面， 它们通过直接因素作用于土地利用；直接因素包括：对土地产品的需求、对土地的投 入、城市化程度、土地利用的集约化程度、土地权属、土地利用政策以及对土地资源 保护的态度等。中国、美国、和印度三国科学院就曾专门以人口增长作为研究重点， 开展了“人口增长与土地利用变化的相互作用”研究，分别选取中国的珠江三角洲和江 西吉泰盆地、美国的芝加哥地区和佛罗里达南部、印度的k e r a l a f 阳h a r y a n a 邦进行比较 研究。但是迄今为止对人口增长与土地利用变化之间的确切关系尚难定论 1 叼。 来源于不同社会经济背景，不同生态环境背景和不同规模尺度的研究，加深了人 们对土地利用变化驱动力的认识和理解。但总体来看，目前对驱动力问题的研究仍处 4 于初级阶段，以上各观点中影响土地利用动态变化的因素是独立而又相互作用的，其 影响方式和程度往往极为复杂，难以通过简单的统计方法予以区别开来。 2 1 5 模型研究 l u c c 模型是深入了解l u c c 成因和过程，预测未来发展趋势的重要手段，也是 l u c c 及全球变化研究的主要方法。目前土地利用变化模型大致可分为两种基本类 型：经验性诊断模型和概念性机理模型。 ( 1 ) 经验性诊断模型：基于大量的土地利用变化数据和社会经济统计数据，将 土地利用变化与引起变化的原因建立起联系 2 0 l 。如荷兰瓦赫宁根大学的p h v e r b u r g e 等科学家组成的“土地利用转化影响模型 ( c l u e ) 研究小组，运用统计分析方法，在 不同尺度上，对多种土地利用类型的变化，进行空间明晰的分配，其中各种驱动力的 变化都被转化为农业需求的变化。并且与中国农科院合作开发了中国土地利用变化模 型( c l u e - c h ) ，在不同的规模尺度，通过相关和回归分析，找出影响土地利用变化的 主要驱动因子，并在此基础上预测未来土地利用的变化情景【1 9 j 。经验性诊断模型往往 能将模拟结果直观地反映在地图上，为未来土地利用管理决策提供参考。 ( 2 ) 概念性机理模型：基于一定理论对土地利用变化因果关系进行分析，通常 建立在对土地利用主体的个人行为和社会群体行为的解释上【捌。最初将自然因素和人 文因素相结合的土地利用模型是以r i c h a r d o 和y o nt h u n e n 的地租理论为基础的，研究 对象是城市土地【2 n 。r i e b s 锄等在研究美国大平原地区农业过程中建立一个综合性 的土地利用与土地覆被变化模型，该模型包括了人类环境中的驱动力、自然环境中的 驱动力、土地利用决策过程和生态过程4 部分。国际应用系统分析研究所( i t a s a ) 建立 的模型则将土地资源、人类利用和经济因素纳入到核心模型部分1 1 9 1 。 经验型诊断模型往往能将模拟结果直观地反映在地图上，为未来土地利用管理决 策提供参考。但其缺乏相应的理论背景，更多地依赖以往的数据来推测未来土地利用 变化的规律，而且在数据选取时常常受到数据可得性的制约和模型开发者主观意志的 影响。概念性机理模型往往更能从理论上揭示土地利用变化机制，但在实际应用中， 由于很多因素难以量化，实际的模拟常常要做大量的简化或者只能停留在概念模型阶 。 段，从而削弱了模型的实用价值。 2 2 国内研究情况 近年来，随着人类活动对土地的开发利用逐渐增强，我国的土地覆盖发生了巨大 的变化，这为开展l u c c 研究提供了现实基础，以前的研究主要侧重于土地资源调查、 分区、规划、评价及开发管理研究。如2 0 世纪8 0 年代出版了1 ：1 0 0 万中国土地利用 图集，1 9 9 2 年还出版了专著中国土地利用 t l 。将土地利用覆盖变化与全球变化 联系起来进行综合研究，是随着9 0 年代国际l u c c 研究的趋势才逐渐发展起来的【4 1 。 目前我国的土地利用覆被变化的研究主要侧重在一些代表性地区，通过遥感、野外 观测与调查统计数据的模型计算与分析，探讨l u c c 过程、驱动机制与环境效应，主 要包括：利用遥感影像对土地利用与土地覆被变化的监测分析、土地利用与土地覆被 变化研究数据库的构建、土地利用与土地覆被变化对农业生态系统及全球变化的影 响、土地利用与土地覆被变化驱动力研究以及土地利用与土地覆被变化建模等方面 2 3 1 我国学者在土地利用时空变化研究上主要从以下几个方面展开研究，且初见成效。 2 2 1 土地利用动态变化过程的研究 对土地利用变化过程的研究是土地利用变化研究的首要步骤与基础，主要分析土 地利用结构及其空间格局变化、变化较大的土地利用类型和变化的热点地区，并区分 变化的区域类型。研究区域的选择是首先必须考虑的问题。由于不同的区域有着不同 的自然和人文因素组合，相应地对l u c c 的影响也就不同，因此将变化过程反映在特 定的区域空间范围内，研究的结果才具有针对性和典型意义，这样也能为制定或充实 完善全国的研究方案及关系与状态框架提供依据【卅。 目前，我国的l u c c 研究主要集中在下列地区。( 1 ) 全国性范围 2 5 - 2 刀和区域性 范围等大尺度区域土地，如华北地区【2 胡、长江沿线样带 2 9 1 。( 2 ) t t 热点地区”，即人 文和自然驱动力极为活跃的地区。在“热点地区”的研究中，研究者多选择了那些人文 因素高度复合的地区，如深圳市 3 0 3 ”、北京市口2 - 3 4 、环渤海地区【3 5 1 、长江三角洲3 6 】 等。( 3 ) “生态脆弱地区”，指由于人口的增长和社会经济的发展而产生的各种各样 的“脆弱区”。对这类地区的l u c c 研究，有利于人们对脆弱性的认识，揭示脆弱区的 形成演变机制、揭示各种自然和人文因素对土地利用可持续性的影响，如中国东北样 带( 内含牧区、农牧交错区、农区、林区) 1 3 7 1 、榆林地区【3 8 3 9 1 、三峡库区 4 0 l 、黄土 6 丘陵地区【4 1 1 、岷江上游地区【4 2 】、洞庭湖区【4 3 1 等。 土地利用变化过程的研究同时要考虑到研究时段的选择，由于受研究经费和资料 的限制，同时我国土地利用变化最剧烈的时期在改革开放后，因此我国的研究大部分 选择2 0 世纪8 0 年代初作为起始年份，只有少数选择了更长的时段。史培军p o 】等选择了 深圳土地利用变化最激烈的1 4 年( 1 9 8 0 1 9 9 4 ) ，对深圳的土地利用变化进行了研究； 庄大方【3 4 1 等选择了1 9 8 5 2 0 0 0 年的1 5 年分析了北京市土地利用变化的空间分布特征； 张缝锂1 等研究了过去5 0 年中( 1 9 5 2 1 9 9 9 ) 拉萨城市用地变化进程；葛全胜 4 5 1 等比较 系统地收集、整理并校准了民国与1 9 4 9 年以后的各种土地利用调查、普查与遥感资料， 用比较翔实的数据揭示了2 0 世纪以来中国近1 0 0 年的土地利用变化的史实。 2 2 2 土地利用动态变化的驱动力研究 土地利用变化驱动力的研究，是要在土地利用变化过程分析的基础上，揭示 l u c c 的原因、内部机制、基本过程、预测未来变化方向和后果，并制定相关的对策， 也被称为l u c c 机制研究 4 6 1 。摆万奇【4 刀等将驱动力分为两大类，自然因素如气候、水 文、土壤等；社会因素如人口变化、技术进步、价值观念等。我国学者通过选择典型 区域进行空间差异和对比研究，揭示了土地利用变化的原因和内在机制。 张吲4 8 】利用典型相关分析对榆林地区的土地利用变化驱动因子进行分析，结果表 明土地利用结构总体是具有农业型的特点，主要由海拔高度，温度和降水等自然条件 所决定，非农业型的土地利用主要由入口、社会经济等条件决定。李平【4 9 】等幂j 用自然 和社会经济指标，分省份计算了驱动力指数，研究结果表明在我国西部地区，其驱动 力是以生存型经济福利驱动和环境安全驱动为主，而东部地区以比较经济福利驱动和 食物安全驱动为主。龙花楼【2 9 】等通过分析8 0 年代的长江沿线样带土地利用格局，并在 样带内选取典型区域进行对比分析，认为长江沿线样带的土地利用格局受海拔高度、 气温、地形坡度、经济密度和乡村劳动力密度等自然和社会经济因素的综合影响。顾 朝林【3 2 】对北京市土地利用的变化机制进行了研究中，发现资本、土地、劳动力和技术 四大生产要素，在我国现代城市上地利用变化过程中发挥至关重要的作用。朱会义 3 5 1 认为土地管理政策、人均居住用地的增长、农业生产结构调整以及城市扩张是环渤海 地区土地利用变化的主要驱动因素。刘斟”1 等认为经济发展、城镇化和工业化、人口 增长、政治经济政策这4 个力面是锡山市土地利用变化的主要驱动力。 7 土地利用变化驱动力研究是一个复杂的问题，不仅要考虑各因子的复杂作用机 理，还要考虑各驱动因子之间以及它们与l u c c 之间的相互关系，要细致全面地选 择驱动因子，但指标过多会增加分析问题的难度和复杂性。 2 2 3 研究方法 总体上看，l u c c 研究主要围绕时间域和空间域两个角度从数据采集、模型建立、 结果分析预测为主。从土地利用时空变化的研究内容出发，目前土地利用时空变化的 一研究方法主要有： ( 1 ) 数据的采集方法 传统的l u c c 数据采集一般是从历史调查和统计资料中获取，并结合有关的地形 图、土地利用现状图件。2 0 世纪7 0 年代尤其是8 0 年代以来，遥感图像解译数据越来越 多地应用于土地利用与土地覆被变化研究中，其技术路线是遥感图像解译、绘制解译 图、比较参照不同时期的解译图、数字化图件、建立动态信息系统。地理信息系统( g i s ) 的应用，又为对多种来源海量时空数据综合处理、动态存取、集成管理及建模和模拟 等提供了主要手段，因而，运用3 s 技术的结合与集成获取l u c c 数据越来越得到重视。 土地利用和土地覆盖的分类在国际上尚未达成统一的标准，国内学者对区域土地利用 覆盖的遥感调查、分类以做了有益的探索5 1 5 7 】。 ( 2 ) 数学模型分析方法 土地利用时空变化研究已经从单纯的定性研究走向了定性与定量研究相结合。运 用数学模型是深入了解土地利用时间和空间特征，预测未来发展变化趋势的一个重要 途径。目前土地利用变化数学模型可概括为两类，即土地利用变化描述模型和土地利 用变化预测模型。其目的一是对土地利用覆盖的变化过程及其驱动力等进行科学解 释；二是预测未来一段时间内土地利用变化趋势；三是为可持续发展提供基础资料和 理论依据。 土地利用动态变化模型：在对土地利用变化状况分析的基础上揭示土地利用变 化的幅度和速度以及空间分布特征，同时也能预测短期内土地利用的未来变化，但由 于建立在少数地表变量和变化驱动因子基础上，所以只能预测短时间内土地利用的未 来变化( 5 1 0 a ) 。目前常用的描述模型有：描述土地利用数量变化的综合土地利用动态 度、单一土地利用动态度模型，它们通过对不同时段土地利用现状的对比分析，揭示 8 土地利用变化的变化率，反映了土地利用的时间变化特征 6 1 ；描述土地利用程度变化 的土地利用程度综合指数模型和土地利用程度变化率模型【鹞一删；描述土地利用区域 差异的土地利用变化区域差异模型，利用区域土地利用变化率与上一级研究区土地利 用变化率的比较，得出区域土地利用的相对变化率 6 1 ；描述土地利用空间变化的土地 利用空间变化模型，借鉴了人口分布重心研究的模型方法，利用土地资源分布的重心 变化来反映土地利用的空间变化【6 】；描述土地利用的空间分布和土地利用的空间变化 类型的空间统计模型，它产生于遥感、地理信息系统和统计模型，并以地图方式显示 土地利用变化的空间类型，依据自然和社会经济的图形数据，分析土地利用变化的空 间特点1 3 5 1 。 预测模型：国内学者通过引入其他学科中较成熟的分析技术与方法，在理解土 地利用变化过程的基础上，预测未来土地利用变化的趋势及其对生态环境和社会经济 发展的影响，以帮助制定相关对策。目前使用最多的是马尔可夫链模型，如徐岚【6 1 6 2 等就利用马尔可夫链模型分别对沈阳市东陵区和山东省垦利县的土地利用进行趋 势预测。同时很多学者使用其中的转移矩阵模型进行土地利用时空变化的研究，如史 培军【删等对深圳土地利用变化过程就分别求出了1 9 8 0 1 9 8 8 年和1 9 8 8 1 9 9 4 年的土 地利用转移矩阵，还有北