S =
∑ ( △S i - j / S i ) ij
n
× ( 1/ t ) × 100 % 式中 , S i 为监测开始时间第 i 类土地利用类 型总面积 , ΔS i - j 为监测开始至监测结束时段内 第 i 类土地利用类型转换为其它类土地利用类型 面积总和 , t 为时间段 , 土地利用动态度 S 反 映了与 t 时段对应的研究样区土地利用变化速 率。 参照 土 地 利 用 动 态 度 的 空 间 分 异 规 律 和 1km 栅格地块内各种土地利用类型相互转化的 信息 , 我们基于 10km 大小的栅格区域进行全国 土地利用动态区划 。区划遵照的基本原则包括 : ( 1) 以土地利用动态类型为首要的考虑因 图1 1 公里栅格土地利用变化图的生成 素 , 保证区内土地利用变化主体方向的一致性 ; Fig. 1 The generation of t he land - use dynamic (2) 考虑到区划单元空间位置的连续性 , map at scale of 1km ( GRID raster format) 不同地域相同土地利用动态类型以地理单元名 称加以区分 , 即考虑地貌与宏观经济环境的差异 ; ( 3) 参考综合自然条件 、土地利用特点 , 尽量使区划单元内宏观自然条件与土地利用 特点具有一致性 [ 11 ,12 ] 。据此 , 将全国划分为 13 个土地利用转换区 ( 图 2) 。
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1期
刘纪远 等 : 20 世纪 90 年代中国土地利用变化时空特征及其成因分析
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对于过去土地利用状况的记录信息 , 在 90 年代末期土地利用数据层面上 , 判定并勾绘变 化区域 , 标注类型变化的动态信息编码 , 该编码同时反映变化地块在前后 2 个时段的土地 利用类型 。然后 , 将 90 年代末期的土地利用变更为 80 年代末期状况 , 逐县实施 , 实现全 国区域的完整覆盖 。全国累计获取此类变化地块 364379 个 , 重建过程中土地利用变化制 图类型的判别具有 95 %以上的定性准确率 [ 10 ] 。 基于三期陆地卫星 TM 遥感影像及其解译相应的土地利用图 , 我们构建了能全面反 映我国 20 世纪 90 年代土地利用变化的时空信息平台 。在其支持下 , 我们可以开展这一时 期内各种土地的数量 、变化量 、区域分布及其变化原因的研究和分析 , 有效地支持国家资 源环境政策法规的制定和监督实施 。 2. 2 模型与方法 以覆盖全国的 1km 栅格土地利用本底与动态的成分数据作为土地利用动态区域划分 的依据 , 可以在消除空间数据尺度效应的基础上 , 保证数据的空间精度和面积精度 [ 8 ,9 ] 。 将动态图进行 1km 大小的矢量栅格切割 , 可以得到每个栅格内各土地类型的动态变化面 积及类型之间的转换面积 ( 图 1) 。这样 , 每一栅格上负载了不同时期土地利用类型的面积 百分比及其变化比例 、变化方式等信息 [ 8 ] 。 图 1 中 , 动态度图可以反应土地利用变化 速率 的 区 域 差 异 , 土 地 利 用 动 态 度 按 下 式 计 算 [ 10 ] :
错转换区 4. 黄淮海 、长江三角洲耕地 - 城镇转换区 5. 四川盆地耕地 - 城镇转换区 6. 华北 、 黄土高原农牧交错带草地 - 耕地转换区 7. 西北农田开垦与撂荒交错区 8. 华中水域变动和城镇扩 张区 9. 东南丘陵林地 - 耕地转换区 10. 东南沿海草地 - 人工林交错转换区 11. 东南沿海城镇 扩张区 12. 西南林 - 草及林草 - 耕地转换区 13. 青藏稳定少动区 图2 20 世纪 90 年代我国土地利用变化区划图
90 年代我国的土地利用变化表现出明显的时空差异 , 政策调控和经济驱动是导致土地利用变
化及其时空差异的主要原因 。据此 , 本文提出在今后的全国土地利用规划中 , 应充分考虑我 国现代土地利用变化的区域分异规律 。同时 , 在生态环境恢复与建设规划中也应强调自然地 理地带的针对性 , 同时要改变传统的资源规划与管理思路 , 在基础设施日益完备的条件下 , 最大程度地发挥跨区域土地资源优化配置的综合优势 。 关 键 词 : 土地利用 ; 土地利用变化 ; 数据库 ; 动态 ; 区域分异 ; 遥感 中图分类号 : F293. 2 ; F301. 24 ; P208 文章编号 : 1000 - 0585 ( 2003) 01 - 0001 - 12
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地 理 研 究
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和热点课题 。 为了满足国家和各级政府对于土地资源时空信息的迫切需求 , “八五”期间 , 中国科 学院启动并完成了 “国家资源环境遥感宏观调查与动态研究”项目 , 实现了全国范围的资 源环境遥感调查并建立了相应的技术系统 [ 7 ] 。此后 , 国家科技部在 “九五”期间设立了 题为 “国家级基本资源与环境遥感动态信息服务体系的建立”的科技攻关课题 , 由中国科 学院资源环境科学与技术局主持 , 农业部 、林业局 、气象局 、测绘局等下属科研单位参 加 , 依靠遥感和地理信息系统技术 , 在全国范围内建成了 20 世纪 90 年代中期 1 ∶ 10 万比 例尺土地利用数据库 , 并于 2000 年实现了全面更新 。中国科学院在国家 “九五”攻关成 果的基础上又先后于 1999 年和 2000 年启动了知识创新工程重大项目 “遥感时空信息分析 与数字地球相关理论技术预研究”和知识创新重大方向性项目 “国家资源环境数据库集成 与数据共享” , 由中科院资源环境研究领域的主要研究所参加 , 投入 100 余名科研人员 , 成功地利用遥感和地理信息系统技术建成了我国 20 世纪 80 年代末期至 90 年代末期的土 地利用动态信息系统并开展了相应的研究 。
95 %以上的定性准确率 。可以全面 、客观地了解 20 世纪 90 年代中期至末期我国土地利用
变化的数量 、分布位置 , 以及各种土地利用类型之间相互变化的规律和特点 。对更新后形 成 90 年代末期全国土地利用现状图进行了与 20 世纪 90 年代中期同样的图形切割与面积 平差 、分类汇总计算 [ 9 ] 。 以 90 年代的土地利用数据库为基础 , 依靠 80 年代末期陆地卫星及其它遥感数据为信 息源 , 通过分析 80 年代遥感影像并同 90 年代末期遥感影像对比 , 发现并提取遥感影像上
( 国际地圈生物圈计划) 和 IHDP ( 人与环境计划) 于 1995 年制定并开始执行 “土地利用 / 土地覆盖变化科学研究计划 ( L UCC) ” , 使 L UCC 研究成为了目前全球变化研究的前沿
收稿日期 : 2002 - 11 - 28 ; 修订日期 : 2002 - 12 - 20 基金项目 : 中国科学院知识创新工程项目 ( KZCX1 - Y - 02 , KZCX02 - 308) 作者简介 : 刘纪远 (1947 - ) , 男 , 广东惠州人 , 中国科学院地理科学与资源研究所所长 , 研究员 , 博士生导师 。 主要从事资源环境遥感与土地利用变化研究 。
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数据与方法
采用自行设计的土地资源信息全数字人机交互遥感快速提取方法 , 我们于 1998 年解
2. 1 数据制备
译了覆盖我国的 20 世纪 90 年代中期美国陆地卫星 Landsat TM 数字影像 , 初步建立了全 国 1∶ 10 万比例尺土地利用数据库 , 并于 1999 年开展了实地考察对数据质量予以验证 , 累 计行程 75271km , 平均每省 2509km [ 8 ] 。同时 , 建立了全国范围的遥感图像判读标志 , 获 取了 8000 余幅景观照片 , 支持了数据库的修改与完善 , 土地利用制图的类型判别具有
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地 理 研 究
22 卷
1. 东北大小兴安岭林草 - 耕地转换区 2. 东北东部林草 - 耕地转换区 3. 东北平原旱地 - 水田交
(1. 中国科学院地理科学与资源研究所 , 北京 100101 ; 2. 中国科学院遥感应用研究所 , 北京 100101 ; 3. 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 , 兰州 730000 ; 4. 中国科学院成都山地灾害与环境研究所 ,
成都 610041 ; 5. 中国科学院东北地理与农业生态研究所 , 长春 130012 ; 6. 中国科学院武汉测量与 地球物理研究所 , 武汉 430077 ; 7. 中国科学院南京地理与湖泊研究所 , 南京 210008 ; 8. 中国科学 院新疆生态与地理研究所 , 乌鲁木齐 830011)
2000 年 , 我们又以美国陆地卫星 TM 数据为信息源 , 进行数据库全面更新 。TM 数
据无法覆盖的区域 , 利用中国资源一号卫星 ( CB ERS - 1) 的 CCD 数据予以补充 。实现了 全国范围内遥感影像的完整覆盖 。土地利用数据库更新过程中 , 在全国 32 个省 、市 、自 治区获取土地利用变化地块 235387 个 , 更新过程中土地利用变化制图类型的判别具有
摘要 : 在土地利用变化时空信息平台的支持下 , 本文对我国 20 世纪 80 年代末到 90 年代末的 土地利用变化过程进行了全面分析 , 揭示了我国 10 年来土地利用变化的时空规律 , 分析了这 些规律形成的主要政策 、经济和自然成因 。研究表明 , 20 世纪 90 年代 , 全国耕地总面积呈北 增南减 、总量增加的趋势 , 增量主要来自对北方草地和林地的开垦 。林业用地面积呈现总体 减少的趋势 , 减少的林地主要分布于传统林区 , 南方水热充沛区造林效果明显 。中国城乡建 设用地整体上表现为持续扩张的态势 。90 年代后 5 年总体增速减缓 , 西部增速加快 。20 世纪