塔里木盆地南缘和田地区土地利用变化的遥感研究

doi:10.18306/dlkxjz.2020.04.005

地理科学进展 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (4): 577-590.doi: 10.18306/dlkxjz.2020.04.005

塔里木盆地南缘和田地区土地利用变化的遥感研究

胡栩^1,², 聂勇^2,^4,^*(), 徐霞¹, 蒋盛^1,², 张镱锂^3,⁴

^1. 四川师范大学地理和资源科学学院,成都 610101
^2. 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所,成都 610041
^3. 中国科学院地理科学与资源研究所,中国科学院陆地表层格局与模拟重点实验室,北京 100101
^4. 中国科学院大学资源与环境学院,北京100190

收稿日期:2019-04-02 修回日期:2019-09-22 出版日期:2020-04-28 发布日期:2020-06-28
通讯作者: 聂勇
作者简介:胡栩(1993— ),男,硕士生,主要从事遥感、GIS和土地利用研究。E-mail: 842636875@qq.com
基金资助:
中国科学院西部之光A类人才项目;国家自然科学基金项目(41571104);四川省委组织部人才专项

Monitoring land-use change in Hetian Tarim Basin, China using satellite remote sensing observation between 1990 and 2016

HU Xu^1,², NIE Yong^2,^4,^*(), XU Xia¹, JIANG Sheng^1,², ZHANG Yili^3,⁴

^1. The Faculty of Geography and Resource Sciences, Sichuan Normal University, Chengdu 610101, China
^2. Institute of Mountain Hazards and Environment, CAS, Chengdu 610041, China
^3. Key Laboratory of Land Surface Pattern and Simulation, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, CAS, Beijing 100101, China
^4. College of Resources and Environment, University of Chinese Academy of Sciences, CAS, Beijing 100190, China

Received:2019-04-02 Revised:2019-09-22 Online:2020-04-28 Published:2020-06-28
Contact: NIE Yong
Supported by:
CAS "Light of West China" Program;National Natural Science Foundation of China(41571104);CPC Sichuan Provincial Committee Organization Department Talents Program

摘要/Abstract

摘要：

中国西部干旱区土地利用变化显著,是全球土地变化科学研究的热点区,为此论文基于1990—2016年4个时段的遥感卫星数据,采用面向对象的分层分类影像解译方法完成了塔里木盆地南缘和田地区(简称和田塔里木地区)土地利用调查,重点分析土地利用变化特征、发展模式和区域差异性。结果表明：1990—2016年,和田塔里木地区耕地持续加速扩张(增长率为2.9%/a),呈现渐进式扩张和骤变式开垦2种发展模式;建设用地面积增加(12.1%/a),主要表现为城市化发展、农村居民用地和交通用地的增加;耕地和建设用地扩张导致林灌草地和未利用地面积减少;和田地区县域土地利用发展不均衡,和田市建设用地比例最高,和田县与墨玉县的农业和建设用地扩张总量和速率最大,其次是洛浦县和于田县,皮山县、策勒县和民丰县农业和建设用地增长相对缓慢;总体上,和田塔里木地区耕地和建设用地的扩张在新疆处于一个较快的发展水平,今后一段时期快速的土地利用变化可能引起的生态环境问题需要重点关注。

关键词: 土地利用变化, 遥感, Landsat, 耕地扩张, 建设用地, 塔里木盆地, 和田地区

Abstract:

Rapid land use changes in the arid area of western China make the region a hotspot of global land use change research. In this study, land use inventories in the Hetian Tarim Basin in 1990, 2000, 2010, and 2016 were completed by using stratified and object-oriented image processing method based on Landsat images with a consistent spatial resolution of 30 m to reveal the characteristics of land-use change, patterns and trend, and spatial heterogeneity. The results show that from 1990 to 2016: 1) Cropland continuously expanded with an increase rate of 2.9%/a, with gradual expansion and sudden reclamation. 2) The area of construction land increased significantly at a rate of 12.1%/a, which can be mainly attributed to the increase in area of urbanization, rural residential land, and transportation land. 3) The increase in cropland and construction land resulted in the decrease of forests, shrubs, and grasslands. 4) Spatial heterogeneity in land use developments among counties of Hetian Prefecture are significant: Hetian City had the highest percentage of construction lands; Hetian County and Moyu County experienced the greatest expansion in total area and rates of change in both cropland and construction land, followed by Luopu County, Yutian County, Pishan County, Cele County, and Minfeng County with relatively slow development in cropland and construction land. The increase rates of cropland and construction land in Hetian Tarim Basin are above average in Xinjiang Uighur Autonomous Region. Attention should be focused on the impact of the rapid land-use changes on eco-environmental issues in the near future.

Key words: land-use change, remote sensing, Landsat, cropland expansion, construction land, Tarim Basin, Hetian region

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图/表 16

图1

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序号	轨道号	获取日期	传感器	序号	轨道号	获取日期	传感器
1	144/34	1990-03-29	TM	17	144/34	2010-09-28	TM
2	145/33	1990-03-04	TM	18	145/33	2010-10-05	TM
3	145/34	1990-03-04	TM	19	145/34	2011-08-05	TM
4	145/35	1994-08-22	TM	20	145/35	2010-10-21	TM
5	146/33	1990-08-02	TM	21	146/33	2010-06-22	TM
6	146/34	1990-08-02	TM	22	146/34	2010-07-08	TM
7	146/35	1990-08-02	TM	23	146/35	2011-09-13	TM
8	147/34	1990-05-05	TM	24	147/34	2010-05-12	TM
9	144/34	2000-08-07	ETM+	25	144/34	2016-07-26	OLI
10	145/33	2000-06-27	ETM+	26	145/33	2016-09-19	OLI
11	145/34	2000-08-30	ETM+	27	145/34	2016-06-15	OLI
12	145/35	2000-06-27	ETM+	28	145/35	2016-10-05	OLI
13	146/33	2000-08-05	ETM+	29	146/33	2016-07-24	OLI
14	146/34	2000-08-05	ETM+	30	146/34	2016-07-24	OLI
15	146/35	2000-05-09	ETM+	31	146/35	2016-07-24	OLI
16	147/34	2000-04-22	ETM+	32	147/34	2016-09-17	OLI

类型	定义	影像特征
耕地	指种植农作物的土地,包括熟地、新开发地,研究区耕地周边的农田防护林规模有限并和耕地交混,本文直接将农田防护林和河渠护堤林归入耕地	影像上为亮红色、地块形态比较规整
林灌草地	指生长乔木、灌木、草本植物为主的土地,研究区以杨树、灌木、荆棘、牧草等为主	主要表现为暗红色、形状不规则、NDVI^?[33,34]比耕地低
未利用地	研究区以沙地和戈壁为主要的未利用地类型,植被覆盖度小于5%	影像上表现为黄灰色、地表基本处于自然状态、人类活动干扰较小
水域	指河流、湖泊、水库等常水位岸线围成的水面,包括灌溉用的蓄水池和低洼坑塘	影像上表现为黑色或深蓝色、NDWI^??[35]值较高
建设用地	包括城镇建成区和农村居民点用地、交通道路用地等	影像上表现为灰白色、NDVI值低、有明显的干线交通特征

土地利用类型	1990年		2000年		2010年		2016年
土地利用类型	生产者精度	用户精度	生产者精度	用户精度	生产者精度	用户精度	生产者精度	用户精度
耕地	92.3	96.0	94.0	94.0	96.0	96.0	94.2	98.0
林灌草地	93.8	92.0	94.1	96.0	94.3	100.0	94.1	96.0
未利用地	96.1	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0	100.0
建筑用地	100.0	94.0	100.0	96.0	100.0	96.0	100.0	98.0
水体	98.0	98.0	98.0	100.0	100.0	98.0	100.0	96.0
总体精度	96.0		97.2		98.0		97.6
Kappa	95.0		96.5		97.5		97.0

土地利用类型	1990年面积/km²	2000年面积/km²	2010年面积/km²	2016年		1990—2016年
土地利用类型	1990年面积/km²	2000年面积/km²	2010年面积/km²	面积/km²	比例/%	变化/km²	变化率/%
耕地	2653.9	3112.3	3967.5	4692.2	3.1	2038.3	76.8
林灌草地	7936.1	7719.0	7489.2	7418.2	4.9	-517.9	-6.5
未利用地	140891.5	140546.2	139854.6	139077.6	90.9	-1813.9	-1.2
水域	1257.8	1267.8	1226.5	1059.0	0.7	-198.8	-15.8
建设用地	156.6	250.6	358.1	648.9	0.4	492.3	314.3
总计	152895.9	152895.9	152895.9	152895.9	100.0	—	—

地类	1990— 2000年	2000— 2010年	2010— 2016年	1990— 2016年
耕地	45.8	85.5	120.7	78.3
林灌草地	-21.7	-22.9	-11.8	-19.9
未利用地	-34.5	-69.1	-129.5	-69.7
水域	1.0	-4.1	-27.9	-7.6
建设用地	9.4	10.7	48.4	18.9

塔里木盆地南缘和田地区土地利用变化的遥感研究

Monitoring land-use change in Hetian Tarim Basin, China using satellite remote sensing observation between 1990 and 2016

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地类	1990— 2000年	2000— 2010年	2010— 2016年	1990— 2016年
耕地	1.72	2.74	3.04	2.94
林灌草地	-0.27	-0.29	-0.15	-0.25
未利用地	-0.02	-0.04	-0.09	-0.04
水域	0.07	-0.32	-2.27	-0.60
建设用地	6.00	4.28	13.53	12.09

县域	国土面积 /km²	耕地/km²		建设用地/km²			1990—2016年变化/km²
县域	国土面积 /km²	1990	2016	1990		2016	耕地	建设用地
和田市	170.9	94.5	75.7	22.7	79.0		-18.8 (-19.9%)	56.3 (248.0%)
和田县	5089.7	405.6	731.4	12.2	96.1		325.8 (80.3%)	83.9 (687.7%)
洛浦县	13928.9	414.4	650.1	27.6	114.0		235.7 (56.9%)	86.4 (313.0%)
墨玉县	25656.1	553.2	1042.2	17.8	124.9		489.0 (88.4%)	107.1 (601.7%)
皮山县	23611.3	430.3	818.6	28.6	73.5		388.3 (90.2%)	44.9 (157.0%)
民丰县	33896.1	31.6	153.1	1.6	6.4		121.5 (384.5%)	4.8 (300.0%)
于田县	28571.8	387.5	715.5	34.0	106.0		328.0 (84.7%)	72.0 (211.8%)
策勒县	21971.1	336.8	505.6	12.1	49.0		168.8 (50.1%)	36.9 (305.0%)
总计	152895.9	2653.9	4692.2	156.6	648.9		—	—

地区	研究时段	耕地/(%/a)	建设用地/(%/a)	资料来源
阿克苏地区	1991—2016年	3.5	3.7	文献[23]
渭库绿洲区	1994—2015年	2.8	40.2	文献[21]
和田绿洲区	1980—2010年	1.1	4.7	文献[24]
和田河流域	1990—2005年	3.8	2.1	文献[11]
和田地区	1990—2015年	4.1	1.5	文献[25]
和田塔里木地区	1990—2016年	2.9	12.1	本文
中国西部中国西部	2000—2010年	0.1	2.1	文献[18]
中国西部中国西部	2010—2015年	0.2	5.0	文献[18]
天山北坡经济带	2000—2015年	1.5	3.2	文献[22]
和田塔里木地区和田塔里木地区和田塔里木地区	2000—2010年	2.7	4.2	本文
	2000—2016年	3.2	9.9	本文
	2010—2016年	3.0	13.5	本文

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