基于GIS的S市土地利用变化研究7700字【论文】

1基于GIS的S市土地利用变化研究本文以江西省宜春市为研究对象，基于2000年、2010年、2020年的LandsatTM/ETM遥感数据，通过对其空间变化分析，建立动态度、转移矩阵和利用程度指数的数学模型并对影响因子进行分析，了解掌握研究区土地利用现实状况。研究表明：1)宜春市耕地、林地和建设用地占主体，其面积共达91.63%,草地、水域和未利用土地仅占全市面积的8.37%。研究期内，耕地、林地、草地和未利用地主要沿着西南-东北一线变化，其余的土地利用类型则呈破碎状变化；3)2010-2020年的各类土地转移量大，主要变化路径为耕地、林地向建设用地的转化；4)20年来宜春市的建设用地和水域的和面积减少；5)经济水平、产业结构比例和人口数量这三大影响因子对宜春市土地利用转变起着主关键词：GIS;土地利用；动态度；转移矩阵；利用程度指数目录 2 22数据来源与研究方法 32.1数据来源及处理 32.2研究方法 32.2.1Arcgis空间分析 2.2.2土地利用转移矩阵 42.2.3土地利用动态度 42.2.4土地利用程度指数 43结果与分析 53.1土地利用类型面积及空间变化分析 5 6 83.4土地利用程度指数分析 92 93.5.1经济水平 3.5.2产业结构比例 14结论 1 土地为人类提供各种生产和生活所需的资源，与此同时，人类通过生产性活动，使得土地的质量和利用方式不断发生着改变。国内外对土地利用方面的研究和理论都比较多。在早期，杜能对德国南部地区进行实地考察，并于《孤立国》一书之中，提出了“杜能圈”模地利用区位思想，揭开了土地利用模式研究的序幕。此后，许多学者开始进行城市土地利用与规划“田园城市”理论31等。自1970年来，国外的学者偏爱于利用3S技术进行土地研究，如Bocco等利的研究也逐渐深入，他们大多采用土地空间分析指标，例如动态度、利用指数、景观格局指数等，对土地的类型、数量、时空变化等方面进行研究并探讨合理的土地利用结构和模式。如巩杰等使用移动窗□法、景观指数和土地利用转移矩阵揭示了酒泉市绿洲化与景观破碎化的时间、空间变化趋势和特征5;童威等采用2000年一2019年武汉市Landsat影像，研究了武汉市土地利用状况和各种土地利用类型变化的幅度6;岳东霞等建立CA-Markov模型对石羊河流域土地利用的时空变化进行模拟，预测以及验证7。在土地开发利用过程中，人类给土地造成了不可逆转的持续性破坏。人地矛盾日益尖锐，一方面城市进入快速发展阶段，大量的耕地资源被城市扩张所占用；另一方面，人类的不合理的社会生产活动使得土地污染、土壤退化等环境问题日益严重。土地具有不可再生性，土地资源的可持续性利用与否直接决定了人类的未来发展。因此，本文选择以江西省宜春市作为研究区，选取2000年、2010年和2020年LandsatTM/ETM遥感影像数据，基于Arcgis软件平台，运用空间分析法和建立3种土地数学模型，分析宜春市近20年来土地利用类型与面积变化情况，总结出土地利用时空变化特1研究区概况3昌市，南连新余市与吉安市，西南与萍乡市为邻，西北接壤湖南省的岳阳市和长沙市，北部与九江霜期长，雨量充沛，但降水量的季节性变化大。按第七次人口普查结果2020年宜春市常住人口数为500.83万人。宜春总面积18669平方千米，占江西省总面的11.18%。宜春素为江西农业大区，是全国重要的商品粮、苎麻基地。2020年，全年农业总产值559.4亿2数据来源与研究方法2.1数据来源及处理本文的数据来源自GLOBELAND30数据中心的2000年、2010年和2020年的LandsatTM/ETM投影坐标系为WGS_1984_Albers,空间分辨率为30m。在此基础上借助Arcgis,将中国土地现状遥感监测数据裁剪出江西省宜春市的土地遥感数据。之后进行重分类，将土地类别重新组合为6个主进行土地类型变化研究，分析总结得出土地类型的时空变化特征。最后将遥感栅格数据进行矢量化处理，计算得到6大类土地利用类型面积变化情况，总结出土地利用数量特征。2.2研究方法2.2.1Arcgis空间分析基于Arcgis空间分析功能，将获取的2000年、2010年、2020年遥感影像数据进行空间叠加分4析。以2年数据为一组叠加分析，对区域内的耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地六大用地情况进行整体的分析研究。根据对比不同年份宜春市土地利用类型图，最终总结提取出土地利2.2.2土地利用转移矩阵土地利用转移矩阵是根据同一区域内不同时间段土地利用现状的变化求得一个矩阵模型，通过2.2.3土地利用动态度土地利用动态度是指在一定区域范围内某一时间段的土地利用类型面积变化情况。用该指数同类型的土地利用数量变化幅度与速率。为了更科学准确的分析研究，故本次采用2000年-2020年2.2.4土地利用程度指数土地利用程度指数是表示人类对某一区域土地开发的强度，其数值越大表明该类土地开发强度越高。其将土地利用类型分为成4等级分别为未利用土地级、林草水用地级、农业用地级和城镇用地级错误!未找到引用源。,并赋予其对等的分级指数(表1)。表1:土地利用程度指数表5分级种类未利用土地级林草水用地级农业用地级城镇用地级土地类型未利用土地域分级指数12343结果与分析3.1土地利用类型面积及空间变化分析土地类型结构能够直接反映出土地利用的合理与否，本次分析通过Arcgis软件，对2000年、2010年、2020年的遥感数据进行处理，建立了空间数据库，获取到不同土地利用类型的面积变化情况和空间变化情况，分别如表2和图2所示。表2:2000年、2010年和2020年宜春市土地利用类型面积与比重型面积/km²比重面积/km²比重面积/km²比重建设用地未利用地通过对表2与图2进行分析，结果表明：2000年-2020年，宜春市各类土地面积具有明显的升降特征。宜春市土地类型以耕地与林地为主，其中林地的利用面积最大。但是其面积比重呈现下降趋势，从2000年的53.33%下降至2020年的51.80%,总面积减少了286.25平方千米。耕地面积在所有用地类型中减少幅度最大，环比下降了1.90%,总面积减少了354.99平方千米。其中，建设用地与水域面积呈现出上升趋势，建设用地所占比重从2000年的2.26%增加至5.17%,总面积增加了543.60平方千米，增加幅度最大。水域所占比重从2000年的1.88%增加至3.36%,总面积增加了277.03平方千米。未利用土地变化不太明显。据此可推断出，宜春市在加快城市化进程中，为了扩6人变化，主要集中于袁州区东部、宜丰县东南部、上高县东北部、高安市东北部和东南部、樟树市中图22000年、2010年和2020年宜春市土地利用类型对比3.2土地利用转变特点分析基于Arcgis软件，将数据库中的宜春市土地栅格数据在进行栅格转矢量、数据融合和数据相交步骤后，获得数量属性表进而转换成Excel表。最终生成了宜春市2000-2010年和2010-2020年土地利用转移矩阵(见表3与表4)。表3:2000-2010年宜春市土地利用转移矩阵(单位：km²)土地类型一对表3进行分析，可得：在2000-2010年间，林地、草地与耕地变化较大。其中林地的总面积减少了573.71平方千米，主要是向草地与耕地转化，共转化538.51平方千米。耕地的总面积减少了483.20平方千米，主要是转化为了林地、草地和建设用地，共转化了448.44平方千米，向其余土地利用类型转化较小，分别是水域34.13平方千米和未利用土地0.64平方千米。草地的总面积减少了7389.36平方千米，其中主要转化为了林地，总计367.76平方千米。在这10年间，建设用地与未利用土地呈现出净增长趋势，其余土地均呈现净减少趋势。而建设用地的增长主要来源于侵占耕地、林地和草地。分析可知，在这10年间城镇化水平从21.52%增长至35.53%(如表4所示),年均增加1.4个百分点。为了解决城市扩张问题，从而不得不侵占耕地、林地与草地。此外，由于人类的不合理利用，导致出现荒漠化、水土流失、土地污染等生态环境问题，进而使得耕地、林地与草地数量的表4:2000-2020年宜春市城镇化率表指标2000年2010年2020年表5:2010-2020年宜春市土地利用转移矩阵(单位：km²)土地类型一对表5进行分析，可得：2010-2020年间，六大用地除未利用地外，其增加的面积与减少的面积数量都比较大，其中耕地、林地、草地和未利用地呈现出净减少趋势。耕地与林地面积减少较多，分别净减少324.62平方千米和281.61平方千米，其主要是向建设用地转化，共计469.39平方千米。而建设用地和水域呈现净增加的趋势，其中建设用地面积增加最多，净增加487.53平方千米。结果表明，在这10年间，宜春市的建设用地变化的最剧烈，其次是耕地与林地。这仍与不断加速的城市化进程息息相关，期间区域城镇化水平由35.53%提升至56.34%(如表4所示),年均增加2个多百分点。且宜春市的工业也处于加速发展阶段，农村人口大量迁移至城市之中，工业园区的面积不断扩张，这也势必需要占据一部分耕地与林地。加之近年来政府对企业施行优惠政策，使得许多企业8N建设用地一未利用+垃未利用土地一林毛林地→未利用土地□水域→建设川地耕地→未利用上地#地→林地3.3土地利用动态度分析根据GIS数据库中的土地数据，处理得到宜春市2000年-2010年、2010年-2020年和2000年-2020年的土地利用动态度(见表6)。表6:宜春市土地利用动态度土地利用类型2000年-2010年2010年-2020年-0.14%-0.19%9草地则呈现减少趋势，其动态度分别为-0.04%和-0.19%,主要体现在草地面积的明显变化。说明城市化进程的加快，城市扩张是以不断侵占耕地和草地为主；(2)2010年-2020年，宜春市六大类土地面积变化较大。建设用地和水域的利用面积增长明显，其建设用地达10.21%,水域达7.90%。而耕、林、草和未利用地的利用面积则呈明显减少趋势。其中未利用地的变化幅度最突出，说明人们受人□增长的压力和生态保护意识，迫使人们改造和开垦未利用地，从而导致了未利用地主要转化为了水域和耕地；(3)2000年、2010年、2020年，宜春市土地面积的变化主要以建设用地和水域的增长为主，其动态度分别达到6.45%和3.95%。其中水域的增加主体源自耕地和林地，其产生原因主要有以下两方面：一是因人们对耕地和林地的不合理利用，导致水土流失、退化等问题频发，使得土地还湖”等政策的实施，使得水域面积增加。而土地面积的减少则以草地和未利用地为主，其中未利3.4土地利用程度指数分析基于GIS数据库，处理得到如下宜春市土地数据(表7)。表7:宜春市各类土地利用程度指数与利用程度变化量对表7分析可知：(1)宜春市的耕地、林地、草地和未利用地在各个研究时期中其开发强度呈现出减弱的趋势。其中耕地和林地的土地利用程度变化量的绝对值较大，减速明显，而草地面积减建设用地和水域利用程度指数呈正增长趋势，分别年均变化量为0.58和0.15,预示其正处于发展阶3.5影响因子分析自然和社会经济是造成土地利用变化的主要因素。其中自然因素中主要的因子有气候、地形、故在发展过程中主要起着作用的是社会人文因素。本文结合宜春市土地利用相关论文综述，发现其分析模块，将其数据进行回归分析。研究认为Multi明数据间呈现强相关。结果(表8)表明建设用地与经济水平、产业结构和人口数量具有强相关。表8:回归分析结果产业结构MultipleR3.5.1经济水平这20年间，宜春市的国内生产总值从2000年的190.98亿元增长至2020年的2789.87亿元，共增加了2598.89亿元，年均增长率高达14.35%。全市财政收入从15.57亿元上升至416.32亿元，财政支出从17.82亿元上升至649.60亿元。在这20年间宜春市的建设用地面积累计共增加543.60平方表9:2000-2020年宜春市经济情况表(单位：亿元)国内生产总值财政支出3.5.2产业结构比例宜春市政府在2000年至2020年间一直坚持新兴工业与传统农业共同繁荣，二、三产业并重发变至2020年的11.41:40.41:48.18。三大产业结构均发生了明显变化，其第二、三产业比重上升。三次产业结构的变化会直接影响着土地利用，故此可知第一产业比重的下降导致了耕地、林地等农业用地类型的减少，第二、三产业比表10:2000-2020年宜春市三大产业产值及比重情况表(单位：万元)比重比重比重2000年2010年2020年48.18%3.5.3人口增长人与土地是相互影响作用的，人类的发展需要从土地中获取资源，而人类活动又制约着土地的利用类型。2000年至2020年间城镇人口数从110.67万人上升至282.20万人，每年平均增长4.79%。而农业人口数则呈现减少趋势，从403.53万人下降至218.63万人，每年平均减少3.11%。可知研究期内，农业人口大量转变为城镇人口这就导致大量耕地、林地被建设用地所侵占。因此，人口增长表11:2000-2020年宜春市人口情况表(单位：万人)本文基于宜春市LandsatTM/ETM影像数据，对研究区2000年、2010年和2020年间的土地利(1)2000年至2020年间，宜春市耕地、林地和建设用地占主体，其中林地面积最广。研究期内，宜春市的各土地类型结构变化明显，其中耕地和林地的数量不断减少，比重下降，开发强度逐开发强度逐渐变高，其中建设用地面积变化最大，共增加了543.60平方千米。宜春市的林地与耕地(2)宜春市2000-2010年的各类土地转移量较小，其中转移体现在草地和耕地的净减少和建设用地的净增加，主要路径是草地、耕地向建设用地转化。而2010-2020年的各类土地利用转移量较大，其主要变化路径为耕地、林地向建设用地的转化。在此时期内，建设用地、水域的扩张速度和(3)宜春市土地类型变化最快的时期为2010-2020年，其中土地利用变化最快的为建设用地和水域，分别以年均7.29%和5.99%