21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析

      修订日期：2009-06-24

      1 引言

      土地利用/土地覆盖变化(LUCC)越来越被认为是全球环境变化与可持续发展研究的重要内容[1-3]。1993年“国际地圈与生物圈计划”(The International Geosphere-Biosphere Programme,IGBP)和“全球变化人类因素计划”(the International Human Dimensions Programme on Global Environmental Change,IHDP)两大国际组织共同制订的“土地利用/土地覆被变化(LUCC)科学研究计划”，将其作为全球变化研究的核心内容[4-6]。在此基础上2005年启动全球土地计划(Global Land Project,GLP)，强调陆地系统中人类—环境耦合系统的综合集成与模拟研究，以人类—环境耦合系统为核心的土地利用/土地覆盖动态过程的监测与模拟逐渐成为研究关注的焦点问题[2，3]，并成为新兴领域土地变化科学(Land Change Science,LCS)研究的热点问题[7-10]。

      土地利用/土地覆盖变化对区域生态环境产生重要影响，并以累积的方式影响全球环境变化[2，11]。经济转型以来，我国土地利用发生快速的变化，空间格局上呈现显著的区域分异特征。区域对比，包括变化过程(Process)、格局(Pattern)与驱动力(Driver)的比较被认为是揭示全球与区域尺度土地利用/覆盖时空变化规律的有效方法[1，13，14]。21世纪初期，随着中国社会经济的持续快速发展、产业结构的调整、工业化、城市化进程的加快以及国家重大发展战略与重大工程的实施，特别是国家“西部大开发”，“东北振兴”，“中部崛起”等重大区域发展战略，使中国国土开发空间格局发生重大调整与结构性变化。为了快速准确地掌握中国21世纪初5年(2000-2005年)土地利用变化的时空格局，以卫星遥感数据作为主要信息源，在国家资源环境遥感信息平台[15-17]支持下，更新2005年土地利用数据并建立21世纪初5年全国土地利用变化1∶10万矢量数据库和1km比例成分分类栅格数据库。本研究在土地利用动态区划的基础上，揭示中国21世纪初5年土地利用变化的空间格局与主要驱动力，该研究将为全球与区域环境变化相关领域研究提供有价值的科学信息。

      2 研究方法与数据基础

      2.1 信息源与数据处理

      2005年土地利用动态信息提取，采取与2000年土地利用数据更新完全一致的工作流程[1，16]，即通过相隔5年的2000年和2005年两期遥感影像的直接对比，采用土地利用变化分类判读(即直接解译动态斑块)的方式对土地利用动态信息进行提取，进一步勾画出2000-2005年5年内土地利用变化的动态图斑，并加以定性与集成。

      2005年土地利用现状更新主要信息源包括：1999/2000年成像的Landsat TM数字影像共508景，2004/2005年成像的Landsat TM数字影像共411景，TM数据未有效覆盖的区域，利用中巴地球资源二号卫星(CBERS-2)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。两期遥感影像均进行了几何纠正，平均位置误差不超过50m。2005年土地利用现状更新在全国32个省、市、自治区获取土地利用变化地块221752个，更新过程中通过野外实地调查对更新成果进行了验证和修改，验证结果表明，2005年土地利用变化制图中耕地判别准确率达99％，草地、林地、城乡建设用地准确率达98％，综合精度具有95％以上的定性准确率(图1)。

      

      图1 2005年中国土地利用遥感解译图

      Fig.1 Land use interpretation map of China in 2005

      土地利用分类1km栅格百分比成分数据是进行区域尺度土地利用变化监测和驱动力分析的一种有效的空间数据融合方式[18，19]，在ARCGIS环境下，将2000-2005年土地利用变化动态矢量图与1km网格矢量图进行叠加，得到1km网格内每种土地利用动态变化类型所占的面积百分比，进而生成每种土地利用动态变化类型的1km栅格成分数据。将1km网格内1级类型变化前的类型为增加型，变化后的类型为减少型，生成1级类型1km网格面积变化图，然后将主导类型面积变化图1km成分栅格数据综合到10km栅格上，在保持变化面积精度的同时，增强了成果图件的可视性(图2)。