三峽庫區(qū)土地利用現(xiàn)狀分析

三峽庫區(qū)土地利用現(xiàn)狀分析

土地是人類生存和發(fā)展的基本要素，是農(nóng)業(yè)和工業(yè)的生產(chǎn)和來源。庫區(qū)人地矛盾突出,土地資源能否合理利用直接關(guān)系著庫區(qū)居民生活水平的提高、庫區(qū)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展和庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。土地利用現(xiàn)狀分析是對(duì)土地利用類型、數(shù)量、分布及其組合特征進(jìn)行評(píng)價(jià)和研究的過程,其結(jié)果可反映庫區(qū)內(nèi)土地資源的特點(diǎn)和優(yōu)劣勢(shì),診斷土地利用是否合理。選擇三峽庫區(qū)作為研究區(qū),一方面了解三峽庫區(qū)土地利用變化的特點(diǎn)與方向,為庫區(qū)土地利用規(guī)劃提供指導(dǎo);另一方面從定量分析的角度反映社會(huì)經(jīng)濟(jì)各指標(biāo)對(duì)各類土地利用變化的作用;此外三峽庫區(qū)作為一個(gè)新的研究區(qū),豐富了土地利用變化研究,同時(shí)也驗(yàn)證了傳統(tǒng)的土地利用變化研究方法的實(shí)用性。本研究以三峽庫區(qū)為例,借助計(jì)量地理學(xué)和景觀生態(tài)學(xué)理論,對(duì)區(qū)域土地利用現(xiàn)狀進(jìn)行較為全面的分析,為土地利用結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整提供依據(jù)。1含量分析三峽庫區(qū)通常指三峽工程建成后受長江水位影響的區(qū)縣,沿長江西起重慶市江津區(qū),東至湖北省宜昌市夷陵區(qū)。位于東經(jīng)106°16′—111°28′,北緯28°56′—31°44′。東南、東北延伸至鄂西,西南與川黔接壤,西北與川陜相鄰。庫區(qū)橫跨重慶、湖北26個(gè)區(qū)縣,幅員面積約57336km2。2010年末,三峽庫區(qū)總?cè)丝?450.97萬人,其中農(nóng)業(yè)人口2317.36萬人,占三峽庫區(qū)總?cè)丝诘?7.15%。三峽庫區(qū)常住人口3032.496萬人。城鎮(zhèn)化率由2009年的28.42%增長到2010年的32.85%。2010三峽庫區(qū)人均GDP為23796.2元。2原始影像預(yù)處理此次研究采用美國陸地衛(wèi)星LandsatTM影像作為信息源來獲取土地資源數(shù)據(jù)。TM地面分辨率為30m。三峽庫區(qū)全段共涉及9景影像,其軌道號(hào)為125038,125039,126038,126039,127038,127039,127040,128039,128040。由于原始影像會(huì)存在幾何畸變,波普特征不明顯以及多個(gè)波段分離等的問題,需要對(duì)原始影像進(jìn)行幾何糾正、圖像增強(qiáng)、圖像融合等技術(shù)處理。在這一系列處理之后,采用目視判讀的方式對(duì)遙感影像進(jìn)行人工解譯,得到庫區(qū)2010年的土地利用現(xiàn)狀矢量數(shù)據(jù)。3建設(shè)用地面積和面積利用GIS軟件對(duì)解譯出的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)果如表1所示。庫區(qū)全段面積為57336km2,其中林地最多,面積為28987.95km2,占整個(gè)庫區(qū)面積的50.56%;其次是耕地,面積為22554.3km2,比例占39.34%;草地面積3184.43km2,占5.55%;水域和建設(shè)用地面積相當(dāng),分別為1293.97km2,1286.89km2,各占總面積的2.26%,2.24%;未利用地面積最小,為28.46km2,只占整個(gè)庫區(qū)的0.05%。4當(dāng)前土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)分析土地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)分析是對(duì)區(qū)域內(nèi)各種土地類型的數(shù)量組合進(jìn)行多樣化、組合類型和區(qū)位意義研究,其目的在于分析現(xiàn)狀土地利用的差異程度。4.1土地利用多樣性土地?cái)?shù)量結(jié)構(gòu)多樣化用于表征區(qū)域內(nèi)各種地類的齊全程度,其主要的分析方法是運(yùn)用吉布斯·馬丁指數(shù)(GM)模型來衡量多樣化程度。該模型的數(shù)學(xué)公式為:式中:fi———區(qū)域內(nèi)第i種土地利用類型總的占地面積。根據(jù)公式(1)可以看出,GM的取值范圍是0~1,當(dāng)GM∝1時(shí),表明該類型土地利用的集中化程度高;反之,當(dāng)GM∝0時(shí)則說明其集中化程度低。如果類型豐富且不同類型的土地面積比較均衡,則GM∝1;如果一個(gè)區(qū)域土地利用類型單一,則GM∝0。因此,用吉布斯·馬丁指數(shù)模型也能夠反映出土地利用類型的齊全程度。由表1中的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出三峽庫區(qū)及26個(gè)區(qū)縣的土地利用現(xiàn)狀多樣化指數(shù)(表2)。分析結(jié)果顯示:三峽庫區(qū)整體土地利用多樣化指數(shù)為0.59,土地利用類型較豐富。其中,江北、大渡口、沙坪壩和南岸區(qū)的土地利用多樣化指數(shù)最高,分別為0.7,0.69,0.66和0.66,渝北、忠縣、江津、秭歸、巴南、石柱、巫山、奉節(jié)、長壽、巴東巫溪、夷陵、渝中和興山的土地利用多樣化指數(shù)均低于整個(gè)庫區(qū)的平均水平。土地利用多樣化指數(shù)最低的區(qū)縣是興山縣,為0.32,說明興山縣的土地利用類型最為單一。4.2土地利用組合類型近年來,威弗—托馬斯組合系數(shù)法被看作是研究土地利用組合類型,解決土地結(jié)構(gòu)問題的最好方法。其基本原理是將區(qū)域內(nèi)各種土地利用類型的實(shí)際分布與假設(shè)的均勻分布進(jìn)行逐一比較,然后找出最逼近于實(shí)際分布的一種均勻分布,這種分布的組合類型即所求的組合類型。其實(shí)現(xiàn)的步驟為:首先,各類土地利用類型按面積百分比由大到小順序。其次,依次假設(shè)土地分配給一種類型、兩種類型…,當(dāng)分配給第一種類型時(shí)分布即為100%,其它類型的分布為0;當(dāng)分配給前兩種類型,則其分布各為50%,其它類型的假設(shè)分布為0,并依此類推,直至土地均勻分配給所有類型。然后,根據(jù)每一種假設(shè)分布與實(shí)際分布通過對(duì)應(yīng)項(xiàng)之差的平方和計(jì)算組合系數(shù)。最后,組合系數(shù)最小值所對(duì)應(yīng)的假設(shè)分布即為該區(qū)域的土地利用組合類型。根據(jù)上述原理可以得到庫區(qū)及其各區(qū)縣的土地利用組合類型情況,如表3所示。由表3可見,三峽庫區(qū)的平均土地組合類型為兩種,為“林地—耕地”組合類型。從單個(gè)區(qū)縣情況來看,除大渡口、沙坪壩、南岸和江北有三種組合類型外,其他區(qū)縣均只有一種或兩種,說明庫區(qū)內(nèi)大多數(shù)區(qū)縣土地利用整體功能偏弱,渝中、巫溪、興山和夷陵地區(qū)尤為單一。4.3表1,多元土地利用類型的排序區(qū)位就是自然地理區(qū)位、經(jīng)濟(jì)地理區(qū)位和交通地理區(qū)位在空間地域上有機(jī)結(jié)合的具體表現(xiàn)。通過對(duì)土地利用區(qū)位指數(shù)的分析能夠反映出一個(gè)地區(qū)各種土地利用類型在更高一層的區(qū)域空間內(nèi)相對(duì)聚集的程度。具體的區(qū)位指數(shù)(Qi)計(jì)算公式為:式中:fi———區(qū)域內(nèi)第i種土地利用類型的總面積;Fi———高一層區(qū)域內(nèi)對(duì)應(yīng)土地利用類型的總面積;∑fi———該區(qū)域土地面積的總和;∑Fi———高一層次區(qū)域內(nèi)的土地面積總和。若Qi>1,則說明區(qū)域內(nèi)該類土地利用類型的區(qū)位意義比較明顯,Qi越大則區(qū)位意義越大。由表4看出,耕地在庫區(qū)的多數(shù)區(qū)縣中都具有區(qū)位意義,因此說明耕地是三峽庫區(qū)主要的土地利用類型;渝中區(qū)的建設(shè)用地區(qū)位指數(shù)最高,為34.5922,可以看出渝中區(qū)建設(shè)利用程度相當(dāng)高;而在渝東北奉節(jié)、巫溪、巫山和湖北段的4個(gè)區(qū)縣中,林地具有區(qū)位意義,說明這些地區(qū)林地較多,森林資源豐富;而在渝北、涪陵、武隆、豐都、石柱、忠縣、萬州、開縣、云陽和巫溪地區(qū),草地區(qū)位指數(shù)均大于1,草地優(yōu)勢(shì)明顯。4.4鎮(zhèn)聚落用分級(jí)指數(shù)土地利用程度主要反映了土地系統(tǒng)中人為因素的影響程度,而土地系統(tǒng)本身是一個(gè)復(fù)雜的自然社會(huì)綜合體。土地利用程度的分級(jí)為:農(nóng)業(yè)用地級(jí)、林草用地級(jí)、城鎮(zhèn)聚落用地級(jí)和未利用地級(jí)。其中耕地的土地利用分級(jí)指數(shù)為1;林地、水域和草地的土地利用分級(jí)指數(shù)為2;建設(shè)用地的土地分級(jí)指數(shù)為3;未利用地的土地分級(jí)指數(shù)為4,其表達(dá)土地利用程度綜合指數(shù)(La)的具體公式如下:從表5分析得出,渝中區(qū)的土地利用程度最高,長壽區(qū)最低;另外,大渡口、興山、夷陵、沙坪壩、江北、巫溪的土地利用程度相當(dāng),都較高;而云陽、武隆、北碚、豐都、涪陵、江津、萬州、渝北、開縣、巴南、忠縣和長壽均低于整個(gè)庫區(qū)的平均水平。5土地利用程度綜合指數(shù)整個(gè)庫區(qū)林地面積較大,占整個(gè)庫區(qū)面積的一半,有區(qū)縣林地更是占了80%以上,這從另一方面也說明,庫區(qū)山地較多,森林資源豐富。三峽庫區(qū)各區(qū)縣土地利用情況差異很大,土地類型多樣化、組合類型形式和區(qū)位指數(shù)各有差異。渝中區(qū)除水域以外主要為建設(shè)用地,用地類型單一;而從多樣化指數(shù)來看,湖北省的興山縣用地類型最單一,主要以林地為主。從土地利用程度來看,渝中區(qū)土地利用程度最高,土地利用綜合指數(shù)最低的是長壽區(qū)。式中:Ai———一個(gè)區(qū)域中某一類土地利用類型程度分級(jí)指數(shù);Ci———該類土地利用