基于RS和GIS的土地利用/覆被变化及其驱动力研究——以重庆市江北区为例

摘要

土地利用/覆被变化及其驱动力研究是区域土地利用/覆被变化研究领域的关键内容。随着人类社会经济的快速发展，土地利用格局不断发生变化，而影响土地利用/覆被变化的驱动力综合作用也越来越强。将土地利用/覆被变化及其驱动力作为研究内容，可为未来区域土地可持续利用和合理规划提供科学依据。
　　本文以重庆市江北区为研究区。首先，基于遥感影像数据获得该区6期土地利用/覆被类型面积；其次，利用土地利用动态度、土地利用程度综合指数和土地利用景观优势度等模型，对江北区2002-2013年土地利用/覆被动态变化特征进行分析。在此基础上，提出土地利用/覆被总体变化综合指数概念并建立其模型，得到江北区历年土地利用/覆被总体变化综合指数；然后，尝试采用常规曲线拟合分析法和综合模型分析法对影响土地利用/覆被变化的驱动力进行分析研究，并对驱动结果进行比较；最后，提出江北区土地可持续利用的对策建议。研究结果如下：
　　（1）通过对2002、2004、2007、2009、2011年和2013年TM/ETM6期遥感影像进行几何校正、辐射校正、图像裁剪与增强等预处理，采用监督分类与非监督分类相结合的方法进行解译并对解译结果进行分类后处理，共解译出耕地、林地、草地、水域、未利用地和建设用地六类，解译精度达到80％以上，能够满足研究要求。
　　（2）江北区2002-2013年期间土地利用/覆被变化特征明显。在数量变化上，耕地、未利用地和草地面积逐年大致呈减少趋势，建设用地和林地面积逐年大致呈增加趋势，水域面积变化不大。单一土地利用动态度各阶段中建设用地增长变化最快，呈净增加态势，耕地减少最快，呈净减少态势。综合土地利用动态度在逐年增加，说明人类对土地利用方式的干扰程度在逐渐加大；在程度变化上，土地利用程度综合指数逐年呈增长趋势，变化量和变化率均大于0，说明江北区土地利用程度逐渐增强，土地利用处于发展期；在景观变化上，景观优势度呈现两个高峰期和两个低谷期，说明江北区的土地利用景观格局变化波动大。从2009年起，景观优势度指数逐渐增大，表示江北区土地利用/覆被类型比例差异变大，主要受建设用地、林地和耕地3种类型控制。
　　（3）首次提出土地利用/覆被总体变化综合指数的概念，建立了土地利用/覆被总体变化综合指数模型，该模型是由综合土地利用动态度、土地利用程度综合指数和土地利用景观优势度3个单一综合指标构成。尝试并完成土地利用/覆被总体变化综合指数的定量化研究，该综合指数通过对3个单一综合指标运用变异系数法设置权重并加权求和法计算得出。研究结果显示，江北区土地利用/覆被总体变化综合指数变化走向大致呈上升趋势，从2009年起，土地利用/覆被总体变化综合指数持续增长且增长速度变快，说明人类对土地利用开发的综合程度增强，土地利用/覆被总体变化水平不断提高。
　　（4）采用常规曲线拟合分析法，对影响土地利用程度变化的32个驱动指标进行分析，得到与土地利用程度综合指数拟合程度高的13个指标为：城镇化率、总人口、人均 GDP、第三产业总值、农村居民人均收入、固定资产投资总额、第二产业总值、社会消费品零售总额、城市居民储蓄存款余额、人均粮食产量、农业技术人员、人均公共绿化面积、建成区绿化面积。土地利用程度与这13个指标密切相关，说明这13个指标对土地利用程度变化的影响大。
　　（5）针对常规曲线拟合分析法存在的局限性，本文利用灰色关联分析法、主成分分析法和多元线性回归法进行了驱动力综合模型的分析。利用灰色关联分析法，得出高关联度驱动指标共10个，即工业总产值、第二产业总值、城市居民储蓄存款余额、农村居民人均收入、人均GDP、第三产业总值、总人口、客运总量、城镇化率、工业SO2排放量，说明这10个指标对江北区土地利用/覆被变化总体水平影响大；利用主成分分析法，得出社会经济、交通和生态环境是影响江北区土地利用/覆被变化的主导因素。驱动因子综合得分在2002-2013年间逐年增加，说明影响江北区土地利用/覆被变化的驱动因子综合作用逐渐增强，土地利用/覆被总体变化综合指数与驱动因子综合得分具有极相关性，且呈正相关；利用多元线性回归法建立土地利用/覆被总体变化综合指数与主要驱动因子间的多元线性回归模型，能够实现土地利用/覆被变化总体水平的定量化评估。
　　（6）将驱动力综合模型分析结果与常规曲线拟合分析结果作对比，发现两者具有共同合理的驱动因子，说明驱动力综合模型分析结果具有科学合理性和可行性。该综合模型可使土地利用/覆被变化的驱动力选择更简洁、集中，对驱动因子的提炼更切合实际，还利用该综合模型中的多元线性回归法成功构建土地利用/覆被变化总体水平与主要驱动因子间的数学模型。
　　（7）在土地利用/覆被变化及其驱动力研究的基础上，结合江北区土地利用存在的问题，今后江北区可从人口控制、产业结构调整、耕地保护、节约集约利用建设用地、土地利用总体规划落实和修编及土地利用与生态环境协调发展等六个方面对未来土地可持续利用进行优化。

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第1章 绪论

1.1研究背景及目的意义

1.2国内外研究概况

1.3主要研究内容

1.4研究方法与技术路线

1.5研究新意

第2章 江北区概况

2.1地理位置

2.2自然环境条件

2.3社会经济条件

第3章 遥感数据处理

3.1数据来源

3.2图像预处理

3.3遥感影像解译

第4章 土地利用/覆被变化分析

4.1土地利用/覆被变化内涵研究

4.2土地利用/覆被总体变化综合指数

4.3土地利用/覆被数量变化分析

4.4土地利用/覆被程度变化分析

4.5土地利用/覆被景观变化分析

第5章 土地利用/覆被变化驱动力分析

5.1驱动因素定性分析

5.2驱动力单一指标常规曲线拟合分析

5.3驱动力综合模型分析

5.4小结

第6章 土地利用可持续发展的对策建议

6.1控制人口数量，优化非农业人口结构

6.2转变经济增长方式，调整并优化产业结构

6.3保护耕地，建立健全法制管理体系

6.4合理安排和节约集约利用建设用地

6.5严格落实和修编土地利用总体规划

6.6土地资源开发利用与生态环境协调发展

第7章 结论与展望

7.1 主要研究结论

7.2 存在的不足与展望

参考文献

致谢