第27卷第3期自然资源学报Vol.27No.32012年3月JOURNAL OF NATURAL RESOURCES Mar．，2012收稿日期:2011－04－28;修订日期:2011－06－28。
基金项目:国家重点基础研究发展973计划项目(2006CB403200);贵州省科技攻关项目(黔科合GY 字(2008)3022);贵州省教育厅自然科学项目(黔教科2010098);贵州省科学技术基金项目(黔科合J 字［2011］2052)。
第一作者简介:马士彬(1982－)，男，黑龙江齐齐哈尔人，讲师，硕士，研究方向为环境遥感与信息系统应用。
E-mail :msb88．com@163．com*通信作者简介:安裕伦(1957－)，男，贵州贵阳人，教授，硕士研究生导师，研究方向为遥感与地理信息系统应用。
E-mail :anyulun@126．com山区城市土地利用动态空间分布特征———以贵州省六盘水市为例马士彬1，张勇荣1，安裕伦2*(1．贵州省六盘水师范学院环境与资源科学系，贵州六盘水553004;2．贵州师范大学地理与环境科学学院，贵阳550001)摘要:运用地形位指数和分布指数，借助遥感和地理信息系统技术，对贵州省六盘水市区1990—2010年间土地利用变化空间特征进行定量分析。
结果表明:①20a 间土地利用空间分布结构发生了一定的改变，建设用地在低地形位的优势性增强且有向高地形位扩展的趋势，水田的优势分布范围缩小，但在低地形位优势增强，建设用地、水田在低地形位的优势增强导致旱地、灌木林地优势分布区间上移并收缩;②研究时段内工作区土地利用变化的空间分布未出现明显的分化，各类型相间分布，未形成明显的以建设用地为中心的带状分布格局;③1990年研究区各土地利用类型在地形位梯度上的分布已经分异成高、中、低三段式格局且20a 间未发生明显改变，各土地利用类型的地形适应弹性已经被拉大。
关键词:土地利用;地形位指数;分布指数;山地城市中图分类号:F301.24文献标志码:A 文章编号:1000－3037(2012)03－0489－08土地利用/覆被变化是人类活动在土地的自然属性上作用的结果，综合体现了区域内部自然环境、经济与社会发展以及人口的状况。
目前土地利用变化研究主要表现在以下5个方面:①土地利用/覆被变化的时空差异及其形成机制［1-3］;②土地利用变化动态模型的构建与应用以及土地利用变化的情景分析［4-6］;③不同地区土地利用扩展模式和驱动机制的研究［6］;④土地利用变化的生态环境效应及其对生态服务功能的影响［7-10］;⑤土地利用变化的空间扩展形势及其约束体系的研究［11］。
综合而言，目前对山地地区土地利用变化空间分异规律的研究较少。
1研究区概况贵州省六盘水市区地跨26ʎ26' 26ʎ47'N ，104ʎ44' 105ʎ2'E ，是典型的山区城市，地表起伏度较大，总面积为474.4km 2(图1)。
20世纪90年代以来，随着经济的快速发展，人口迅速增长，城市规模不断扩张，土地利用变化剧烈(表1、图2)。
在这种背景下研究其土地利用动态变化的空间分异规律，能够为土地利用规划、城市规划、生态环境保护以及区域经济的可持续发展提供科学依据。
490自然资源学报27卷图1研究区地理位置Fig.1Location of the study area表1不同时期研究区土地利用类型的变化状况Table1The changes of land use types in the study area in different periods(%)土地利用类型1990—2000年2000—2010年灌木林－0.090.84有林地－0.10 2.57草地－5.12 3.45建设用地 2.56 4.83水体0.900.54未利用地－1.94－3.75水田 4.06－25.78旱地－0.82－3.032数据源与研究方法2.1数据源本研究采用1990年3月、2000年2月、2010年2月3个时段的TM、ETM以及CBERS02B遥感影像，结合Aster GDEM数据对六盘水市区的土地利用动态变化进行分析。
研究区土地利用参考我国土地利用分类标准［12］，结合当地实际情况将研究区划分为8种土地利用类型:有林地、灌木林、草地、水田、旱地、建设用地、水体和未利用地。
研究采用监督分类法，参照野外GPS样点调查资料、地形图、植被图，获得研究区土地利用矢量数据，最终转成分辨率为30m栅格数据(图2)。
2.2研究方法(1)地形位指数地形是土地利用空间分异的重要影响因子之一，土地利用结构及其变化往往在地形梯度上表现出一定的分布规律，为了定量分析土地利用变化与地形梯度之间的相互关系，本研究借用地形位指数来度量地形梯度，高程越高，坡度越大，地形位指数越大;反之则越小;高程较高、但坡度较小，或高程较低、但坡度较大，则地形位指数居中。
其计算公式:T=lg E珔E +()1ˑS珔S +()[]1(1)式中:T为地形位指数;E和珔E分别为区域中任一点的高程值及该点所在区域的平均高程值;S和珔S分别为区域中任一点的坡度值及该点所在区域的平均坡度值［10］。
3期马士彬等:山区城市土地利用动态空间分布特征491图2各期土地利用Fig.2Land use in the study area in different periods(2)分布指数为了消除地形位梯度分段和土地利用面积差异的影响，研究中使用地形位分布指数来描述不同土地利用类型在地形位梯度上的分布特征。
分布指数P ie 是一个标准化、无量纲的指数，其取值范围为［0，S ］。
若P ie ＞1，表示地形位e 是该土地利用类型i 分布的优势地形位，P ie 越大，优势越明显。
反之，若P ie ＜1，表示地形位e 是该土地利用类型i 分布的非优势地形位。
其计算公式为:P ie =(S ie /S i )/(S e /S )(2)式中:P ie 为第i 种土地利用类型在地形位e 上的分布指数;S ie 为第i 种土地利用类型在地形位e 上的面积;S i 为研究区内第i 种土地利用类型的面积;S e 为研究区内地形位e 的总面492自然资源学报27卷积;S为整个研究区的总面积［10］。
3土地利用变化的空间特征3.1土地利用变化空间特征的整体趋势将研究区地形位指数从低到高分为20个区段，并按1 20的顺序依次进行编号，计算获得土地利用类型在这20个地形位上不同年份的分布指数(图3)。
图3研究区土地利用类型与地形位指数梯度的分布关系Fig.3The relationship between land use and topographic index gradient of the study area3期马士彬等:山区城市土地利用动态空间分布特征493由图3分析可知，在1990—2010年间六盘水市区内各土地利用类型在地形位指数梯度上的分布格局未发生显著变化，均呈现出高(17 20)、中(5 16)、低(1 4)三段模式分布结构。
高区段为灌木林、未利用地的优势地形位;中区段为灌木林、有林地、旱地、草地的优势地形位;低区段为水田、建设用地、旱地的优势地位。
另外在中区段内优势分布类型的分布指数值均在1 1.5之间，表明中区段地形位为普适型地形。
上述土地利用空间分布特征的形成主要是由于:较大的地表起伏度、破碎度、平均坡度以及高海拔与不断增加的人口数量形成了巨大的人地矛盾关系，致使各土地利用类型的地形适应弹性被拉大，形成各种土地利用类型相间分布且类型斑块破碎度大，界限不明显，尤其是旱地、建设用地等人为活动参与较多的土地利用类型的优势分布区被拉宽，对地形的适应性变强。
3.2各土地利用类型的分布特征分析图3显示了研究区1990、2000、2010年各种土地利用类型的地形位梯度分布特征，表2为各土地利用类型在地形位梯度上的分布优势区间(P ie＞1)。
各土地利用类型1990—2010年间的变化规律如下:表2各土地利用类型在地形位上的优势分布段区Table2The dominant terrain niche zone of land use types灌木林有林地水体建设用地草地水田旱地未利用地1990年11 206 171 41 86 171 91 131 7，17 20 2000年12 205 181 41 97 171 81 141，13，15，17 20 2010年12 205 181 41 97 171 72 151，3 6，9，17 20(1)灌木林地:灌木林地的地形位分布指数曲线与地形位呈正相关关系，随地形位上升分布指数值呈快速上升趋势，地形位11 20区段为灌木林优势分布区，表明灌木林对地形的适宜性较广。
三个时间段灌木林分布指数曲线基本重合，优势分布范围向高地形位区间略有收缩，由1990年的11 20变为2000年的12 20，2000—2010年未变化，表明灌木林地的空间分布格局无明显变化，但在中地形位区段受其他土地利用类型挤压分布优势度降低。
(2)有林地:有林地分布随地形位的升高呈波状分布，频率趋势线总体呈先上升后下降趋势且最大分布指数值出现在较低地形位上，表明有林地对地形的选择性较强，并随地形位升高分布优势减弱。
这主要是由于该区域土层随地形位升高而迅速变薄，不适合乔木生长，所以有林地主要分布于中、低地形位上土壤条件较适宜的区段，而在高地形位上未形成优势分布。
1990年有林地的优势分布区间为6 17，2000年扩展到5 18，2010年维持5 18，优势分布区变宽，同时有林地数量也明显增加。
表明研究期间内有林地分布受人为的强烈干涉，在退耕还林政策的推动下，林地有恢复趋势。
(3)草地:草地分布随地形位升高先上升后下降，优势分布区较广且分布指数均在1左右，表明地形对草地分布限制较小。
研究区1990—2010年草地的优势分布区段由6 17缩小为7 17，这主要是由于在较低地形位上草地转化为耕地和人工林地从而丧失其分布优势。
(4)建设用地:研究期间内建设用地的优势分布范围扩大1个地形位，各时期最高分布频率均出现在1区段。
1990—2010年低地形位区段的分布指数先降低后增高，而地形位6区段的分布指数上升，这主要是由于该地区在1990—2000年间城市扩展主要以老城区为中494自然资源学报27卷心向四周地形位较高段区扩展，导致建设用地在低地形位区段的分布优势下降。
随着经济的发展，老城区土地资源被耗尽后开始向外围郊区地形位较低的区域发展，使得2000—2010年间建设用地在地形位1区段的分布指数迅速抬升，同时向更高的9区段扩展。
(5)水体:水体随地形位的升高呈下降趋势，三个时间段分布曲线变化趋势基本一致。