王斌
陕西省土地工程建设集团渭北分公司，陕西 西安 710075
摘要：针对我国西北地区典型内流河流域的土地利用变化，以石羊河流域1998年，2008年，2018年三期TM遥感影像为基础数据，借助Erdas和Arcgis，分析了土地利用变化规律，并对近些年研究区的土地利用变化驱动力进行研究，得到以下结果：1）由于人类的活动，20年来石羊河流域的建设用地的增长幅度较大，耕地面积先增后减，而林地、草地及水域的面积出现了减少的现象，生态环境出现了一定的恶化。2）近些年来，林地、草地及水域减少的程度下降，说明人们对流域的开发已有所节制。3）人口及自然需求因素和经济技术因素是土地利用变化的主要驱动因子。
关键词：土地利用变化；土地利用变化驱动力；主成分分析；石羊河流域
0 前言
近年来，由于对社会经济及环境系统功能的影响较大，土地利用变化已成为全球变化研究的重要部分。在土地利用景观变化研究中，典型区域土地利用景观变化的空间格局、变化规律及生态环境响应早期颇受关注，尤其是生态脆弱区、城乡交错区等[1]。
我国西北地区生态环境较为脆弱，具有较多的土地利用类型,土地利用特征与区域经济发展的差异较为明显[2]。正因如此，研究我国西北地区特别是典型流域的土地利用类型，分析这些地区的土地利用变化趋势和影响因素成为一项十分有必要的工作。
石羊河流域，地处河西走廊东部，是河西走廊重要的内陆河域。生态环境较为脆弱，加上人类的不合理利用，造成了地下水自然供给减少，区域地下水位下降，土地荒漠化、盐碱化，植被减少等现象的出现，生态危机日趋严重。因此，本文以石羊河流域遥感影像为数据源，利用遥感方法并计算土地利用动态度，得出石羊河流域近20年土地利用变化的规律、趋势，并对近些年研究区的土地利用变化驱动力进行研究,通过土地利用变化与自然生态环境及社会经济发展的关系,对干旱半干旱的西部地区的土地利用可持续发展提供了科学依据。
1 研究区及数据来源
1.1 研究区概况
石羊河流域地处甘肃省河西走廊的东部，在东经101°41′～104°16′与北纬36°29′～39°27′之间。东南与甘肃省白银相连，东北与内蒙古自治区接邻，西南紧靠青海省，西北甘肃省张掖市与接壤，总面积约4.16×104km2。地处黄土、青藏和蒙新三大高原的交汇过渡地带，地势由西向东，由南向北倾斜[3]。流域总人口约227万，2015年国内生产总值为606.19亿元，经济发展较快，是河西内陆河流域经济较繁荣的地区。石羊河流域资源开发率较高，作为河西地区人口最集中、水资源使用程度最高、供需矛盾最突出的地区，由于不合理的资源利用，生态环境不容乐观。
1.2 数据源及处理
本研究所采用的数据为石羊河流域1998年、2008年的Landsat5TM遥感影像和2018年的Landsat8TM遥感影像，分辨率都为30m，选择的原则是作物生长季且云量＜10。利用Erdas软件，对这三期影像进行多波段组合、几何校正、拼接、裁剪以及监督分类，并结合人工目视解译优化分类结果，将土地利用分类为：耕地、林地、草地、建设用地、水域、其它用地，再利用Arcgis进行信息提取并获得数据。
2 结果与分析
2.1土地利用变化面积分析
首先，对不同土地利用类型面积的变化进行分析，得到研究区3个时段的土地利用面积及其百分比表（表１）。由表１可以知，近20年来，建设用地的面积增加了一倍多，所占比重从1998的0.62％增加到2018年的 1.28％；耕地面积出现先增后减，1998年-2008年增加了519.62km2，所占比重从10.73％增加到11.77％，但2008年到2018年，耕地面积减少了112.64km2。其它用地面积从1998年的32359.58 km2增加到2018年的32560.26 km2，变化不大。而草地、林地的面积在大幅减少，草地减少了553.83 km2，林地减少了252.63 km2。水域面积有所减少，但幅度不大。整体来说，石羊河流域土地覆盖类型主要的还是其它用地，占总面积的76.37％。
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2. 2土地利用变化速度分析
土地利用动态度有两种分别是单一土地利用动态度和综合土地利用动态度，本文主要采用单一土地利用动态度对一定时间内石羊河流域土地利用变化的速度进行定量描述。结果表明:速度变化最快的是建设用地，动态度达到了6.07%, 其他土地类型利用动态度较低。（如下文表2）
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由表2可知，1998年-2008年期间，耕地和建设用地呈现出增长的趋势，其中建设用地增长的幅度较大，动态度为6.07%；林地、草地及水域呈现出减少的趋势。2008年-2018年期间，建设用地及未利用地呈现出增长的趋势，建设用地的增长幅度仍较大，动态度达到3.74%，而耕地、林地、草地及水域均呈现出减少的趋势，但幅度都较小。总体上看，在1998年到2018年整个研究时段，建设用地呈现出较大的增长，说明该研究区域城市化进程不断加快。水域面积正在逐渐减少，这需要保护水资源，合理适度用水。受到退耕还林、还草的影响，使耕地面积先增后减。而林地和草地的面积虽然一直在减少，但变化率下降到了较低的水平。总体来看，人们对流域的开发已有所节制，生态环境有所改善，但土地利用仍存在不合理之处。
2.3土地利用变化驱动力分析
（1）人口及自然需求因素。人口的增长对土地利用变化的影响较大，通过研究，发现20年来，研究区总人口数量呈出现一定的缩减。其中农村人口由2001年的159.16万人减少到2017年的125.37万人。正是因为人口特别是农村人口的减少，使得研究区的耕地面积出现了减少，在2001年-2017年间共减少了149.78万亩。根据资料显示，因为农村人口下降，而经济增长较快，使得农机总动力由123.62万KW增加到215.32万KW。石羊河流域地貌特征比较特殊，因为处于生态脆弱的干旱半干旱地区，使得生态环境对水资源具有较强依赖性。因此，水资源的减少成为了石羊河流域生态环境恶化的主导因素。人类的活动是造成水资源减少的最主要原因，而石羊河流域的农业属于灌溉农业，对水资源的需求极大。统计显示，2001年-2017年期间，农田有效灌溉面积由358.46万亩增加到了450.06万亩，农业对水资源的需求不断增加。近些年来，上游的用水量不断增加，导致下游的水量供给不断下降，这将使得上下游水资源出现不平衡的现象。同时，石羊河流域人口主要集中在中下游地区，由于河流的供水量下降，而社会发展和经济又增长较快，需水量剧增。为了满足供水需求，出现地下水的无节制地开采的现象，以致地下水的水位不断下降，从而造成依靠地下水生存的天然沙生植被大量枯死，导致下游绿洲的萎缩，沙漠化、荒漠化及盐渍化现象加重，将引发整个流域的生态失衡。
（2）经济技术因素。经济发展作为土地利用的主要驱动力之一，对石羊河流域的生态发展具有较大的作用。据统计资料，2009年-2017年期间，研究区的GDP由375.86亿元增加到了612.17亿元，人均GDP由16552元增加到27588元。城市化水平是经济发展水平的一个重要体现，经济的快速发展也导致了建设用地的扩张以及对耕地和其他类型土地的占用。1998年研究区建设用地面积为263.63km2，到2018年建设用地面积为544.67 km2。在生产技术方面，一定量化肥的施用，能促进土地生产力的提高，是现代农业的重要标志。资料显示， 2001年石羊河流域的化肥施用量为42.51万吨，到了2017年，这个数量增加至47.13万吨，在耕地面积出现减少的情况下，粮食总产量却由127.15万吨增加到145.29万吨。
3 结论与讨论
本研究利用遥感影像，通过Erdas和Arcgis解译并获得研究区数据，并计算土地利用动态度，对石羊河流域近20年来的土地利用变化进行了3个时期的动态分析，并且分析近些年研究区的土地利用变化驱动力，得到以下结论：
（1）石羊河流域主要的土地利用类型为其它用地和耕地。其中建设用地的扩张速度较快，说明经济发展较快。耕地面积先增后减，这与退耕还林的政策有关，而林地、草地以及水体面积下降较快，使环境的压力进一步加大。由于干旱半干旱地区的生态环境较为恶劣，其它用地变化率虽然增加的幅度较小，但由于其它用地的基数较大，所以面积也有不小的增加。综合来看，石羊河流域的土地利用还存在着不合理之处。
（2）影响土地利用结构变化的主要的驱动因素是人口及自然需求、经济技术因素，即人口的变化和经济技术的发展是石羊河流域生态环境恶化的主要因素。石羊河流域的生态环境原本就极为脆弱，这就需要政策引导，保护并合理高效的利用各类资源，实现生态环境的良性循环。
从整体来看,近20年来石羊河流域的生态环境经历了环境恶化到环境好转的过程。在西部大开发的大环境下，生态环境的保护和建设变得极为重要。国家和地方政府也十分重视石羊河流域生态环境的保护与治理。相继实施了“三北防护林”工程、退耕还林(草)、以及石羊河流域综合治理等一批重大的生态项目，生态环境得到了一定的改善，但需要注意的是石羊河流域处于生态脆弱的干旱半干旱地区，水资源原本就短缺，而且被腾格里沙漠和巴丹吉林沙漠包围，土地极易退化，这就要求我们时时刻刻“绷紧神经”，打好生态环境保护的攻坚战。
参考文献
[1]陈百明.试论中国土地利用和土地覆被变化及其人类驱动力研究[J].自然资源, 1997, 19(2): 31-36.
[2]郝兴明，李卫红，陈亚宁，等.塔里木河干流土地利用/覆盖变化的社会经济驱动力分析[J].中国沙漠，2007, 27 (3 ) : 405-411.
[3]焉莉.基于3S技术的西部石羊河流域土地利用/土地覆盖变化研究[J]. 地质与资源, 2003，(3): 188-192.