108-基于GIS的土地利用变化及景观格局分析.docx

基于GIS的土地利用变化及景观格局分析（延芳芳，杭州一图空间地理信息有限公司，浙江省杭州市江干区下沙经济技术开发区6号大街260号中自科技园，310018）摘要：基于2001、2005、2009年三个时期的MODIS遥感影像，在RS、GIS技术支持下，结合景观生态学的原理与方法，对山东省2001～2009年间的土地利用进行监测，并计算土地利用转移矩阵，揭示土地利用变化情况；结合FRAGSTATS 3.3，对研究区景观格局指数进行计算并分析。结果表明：2001～2005年间河流湖泊、林地、灌木丛和农用地在增加，草地和裸地在减少，建筑用地面积基本保持不变，土地利用年变化率较大的土地类型依次为草地、裸地、灌木丛，最慢的为建筑用地，4年间基本没有变化，农用地占有绝对的优势度，被视为整个区域的基质，建筑用地和裸地的破碎化程度较高，农用地和草地的斑块结构最为复杂；2005～2009年间林地、灌木丛、草地和裸地面积增加，河流湖泊、农用地面积略减少，建筑用地面积基本保持不变，植树造林使林地的比重逐年增加，河流湖泊主要转化为裸地，其缩小率居所有土地利用类型的首位，农用地退化很严重，但仍占有绝对的优势度，受人为活动影响仍然较高，农用地和林地的斑块结构最为复杂，而草地的斑块结构最简单，呈现较单一的结构。关键词：GIS；土地利用变化；景观格局引言景观生态学是一门以生态学和地理学为基础的新兴交叉学科，在20世纪30年代起源于欧洲，关注的重点从土地利用规划、设计逐渐扩展到资源的开发与管理、生物多样性保护等领域[1]。直到70年代以后才得到了蓬勃发展[2]，并逐渐形成注重数量化、模型建设以及自然景观的研究特色[3]。我国在20世纪80年代才开始引进景观生态学的概念，直到90年代才开始相关研究，现有许多学者将其用于土地利用/覆盖变化的研究中[4-10]。由于自然环境的变迁和人类活动的影响，山东省水系生态建设状况极不平衡，存在水土流失严重、地下水超采严重等突出问题。本文通过建立土地利用转移矩阵，分析山东省整体的土地利用及其变化情况，再计算各个时期的景观格局指数并进行对比分析，为水土保持工作提供数据支持和研究基础。研究区概况山东省位于中国东部沿海、黄河下游，大致介于北纬34°22′52″～38°15′02″（岛屿达38°23′N），东经114°19′53″～122°43′之间，位于北半球中纬度地带，累计跨纬度3°52′10″、经度8°23′07″；境内地貌复杂，大体可分为中山、低山、丘陵、台地、盆地、山前平原、黄河冲积扇、黄河平原、黄河三角洲等9个基本地貌类型，山地约占全省总面积的15.5%，丘陵占13.2%，平原占55%，河流湖泊占1.1%；气候属暖/z/Search.e?sp=S%E6%B8%A9%E5%B8%A6%E5%AD%A3%E9%A3%8E%E6%B0%94%E5%80%99ch=w.search.yjjlinkcid=w.search.yjjlink温带季风气候类型，冬、春及晚秋易发生旱灾，/z/Search.e?sp=S%E8%87%AA%E7%84%B6%E7%81%BE%E5%AE%B3ch=w.search.yjjlinkcid=w.search.yjjlink自然灾害常有发生，其中以旱、涝、风、冰雹对/z/Search.e?sp=S%E5%86%9C%E4%B8%9A%E7%94%9F%E4%BA%A7ch=w.search.yjjlinkcid=w.search.yjjlink农业生产的影响最大。数据来源与研究方法数据来源根据山东省的区域特征和研究要求，以MODIS三级数据土地覆盖类型产品MCD12Q1三个时期（2001、2005、2009）的遥感影像为数据源。其中遥感影像数据轨道号分别为h26v05、h27v05、h28v05，分辨率500m，数据存储格式为*.hdf。数据处理在MRT软件中分别加载2001年、2005年、2009年三个时期HDF格式的遥感影像数据，将三个轨道的数据进行拼接、定义投影、格式变换；将数据导入ArcGIS软件中截取山东省内的栅格数据，并对其进行投影转换；依据中国科学院土地利用/覆盖分类系统，将研究区土地利用类型分为河流湖泊、林地、灌木丛、草地、农用地、建筑用地、裸地7种；将分类后的影像数据另存为dbf表格文件，导入Excel中统计分析得到2001～2005年、2005～2009年的土地利用转移矩阵，并将数据转换为在FRAGSTATS软件中计算所需的GRID格式；在FRAGSTATS软件中选择合适的景观格局指数并计算，将结果导入Excel中以便进行分析。图1 2001年土地利用类型图Fig 1 Land use types in 2001图1 2005年土地利用类型图Fig 2 Land use types