滇池流域土地利用现状与历史趋势分析

2.1.4　滇池流域土地利用现状与历史趋势分析

2.1.4.1　流域土地利用状况

滇池流域土地类型中以林地为主(如图2.1.4.1－1) ，面积为991.9 km²，占整个流域面积的34.2%，主要分布在松华坝水源保护区范围内，其中，大哨乡的林地面积占其土地总面积的87%。耕地面积为636.4 km²，占流域土地总面积的21.9%，主要分布在滇池盆地、嵩明县的白邑坝子内和海拔2300m以下的中山、丘陵地带。水田347.4km²，连片集中，多分布于地势相对平缓的滇池盆地区和嵩明县白邑坝子内;水浇地及菜地分布在城镇、村庄等居民点附近，尤其是近年来，种植蔬菜和花卉的大棚在官渡、呈贡和晋宁3个县区靠近滇池的地区发展迅速;旱地288.9 km²，分布较广，平旱地主要分布在高海拔平坝区和平缓的山坡上，坡旱地在广大山区呈小面积零星分布。草地占流域土地总面积的18.9%，主要分布在晋宁县和官渡区的大板桥镇。建设用地为385.5 km²，占流域土地总面积的13.3%。水域面积341.2 km²，大部分河流流程短，无天然补给水源，并且沿途经受农村垃圾倾倒、接纳城市污水、面源污染物等，水质严重超标。

2.1.4.2　流域土地利用的时空动态变化

土地利用/覆被变化可引起许多自然现象和生态过程及水资源环境的变化。土地利用是人类为了一定的社会经济目的，对土地进行长期或周期性经营的一系列生物和技术活动，土地利用/覆被变化反映了不同时期人类出于各种目的对土地利用方式的改变。由于不同时期人们对土地利用方式的差异，导致土地利用时空模式的变化。这种变化既包括土地资源数量、质量随时间的变化，也包括土地利用空间格局的变化及土地利用类型组合方式的变化。土地利用/覆被变化是一个长期复杂的现象和过程，从时间和空间上完整把握土地利用/覆被变化是很不容易的，本文从时间序列上利用1990年、1995年、2000年、2005年、2008年Landsat TM/ETM +遥感影像及土地利用解译数据，分析滇池流域近20年土地利用/覆被变化的幅度、速率、转化类型和空间变化模式。5期土地利用解译数据如图2.1.4.2－1至图2.1.4.2－5所示。

(1)土地利用/覆被的时间序列变化研究

1)土地利用结构

根据5期遥感数据解译结果，利用ArcGIS软件对滇池流域土地利用数据进行分析，得出1990～2008年中5期土地利用的面积统计见表2.1.4.2－ 1 (略) 。在滇池流域中，林地是主要的土地利用类型，其所占比例一直保持在34%以上，其次为耕地和草地，在整个流域面积中分别占22%和19%以上，水域和建设用地则相对较少，比例均维持在11%左右。从时间的演变来看，在研究期内，耕地呈现出明显的减少趋势，由1990年的769.78 km²减少到636.36 km²，在流域面积中的比例也由26.51%下降到21.92%;建设用地则明显增多，呈现出强劲的上升趋势，18年中由220.24 km²增加到385.51 km²，所占比例增加了5.7个百分点，林地、草地和水域则现对而言变化不大，林地面积减少了14.24 km²，草地减少18.75 km²，水域则只有1.14 km²的增加量(如图2.1.4.2－6) 。

2)土地利用动态度变化分析

土地利用动态度可定量描述区域土地利用变化的速度，它对比较土地利用变化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势具有重要的作用。利用滇池流域5期土地利用数据，根据土地利用动态度的计算方法，得出各个时期的单一土地利用动态度和综合土地利用动态度，从而对研究时段内滇池流域的土地利用变化进行分析。

表2.1.4.2－2　滇池流域土地利用动态度变化表

续表2.1.4.2－2

注:表中“－ ”表示减少。

由表2.1.4.2－2可以看出，在研究时期内，各个类型的土地利用类型都不断地发生这种变化，具体分析如下所述。

1990～1995年间，耕地减少了91.18 km²，年平均减少量为4.76 km²，动态度为2.11%，是该时间段中减少最为剧烈的土地利用类型;建设用地是该时间段内增加最为剧烈的土地利用类型，其面积增加总量为56.44 km²，平均每年增加11.29，动态度达到5.13%，在整个研究期内居于第二;林地面积增加量为44.35 km²，但其动态度相对偏小，只有0.88%;草地的面积减少量和动态度都很小，分别为19.53 km²和0.69%;水域面积的变化更为微小，动态度为0。该时期人类建设活动的加快使得耕地被大量占用，同时植树造林，造成了林地的增加，耕地和草地的进一步减少。

1995～2000年间，各土地利用类型变化程度变小，动态度均小于1，面积变化量也小于上一个时间段，其中，林地的面积减少量为50.19 km²，达到整个研究期内林地减少量的最大值，动态度为0.96%，是同期个土地利用类型的最大值;该时期内，耕地和草地面积都有所增加，成为该时间段的最大特色，5年中耕地增加量为21.12 km²，年均增长4.22 km²，动态度为0.61%，林地则增加了13.43 km²，动态度为0.49%;此外，建设用地增加大幅减少，动态度下降到0.91%;水域则有较多的增加，年均增长0.62 km²，动态度为0.18%。该时期内，毁林造田现象严重，所以成为研究期内唯一一个耕地面积增加的时段。

2000～2005年间，耕地减少23.79 km²，是同时期各个土地利用类型中变化量最高的，其动态度为0.67%，高于上个时间段;建设用地面积增加了17.62 km²，年均增加量为3.52 km²，动态度为1.22%，在该时间段中居于首位;较上期而言，林地由减少转为增加，增加量为8.5 km²，动态度为0.17%;水域和草地减少量分别为1.87 km²和0.47 km²，动态度相应分别为0.02%和0.11%。该时期延续了1990～1995的土地利用变化特征，耕地减少建设用地增加。

2005～2008年间，耕地急剧减少，建设用地则大幅增加。3年中，耕地减少49.57 km²，动态度为2.41%，达到研究其内同类土地利用类型的最大值;建设用地增加了78.68 km²，年均增加量为26.23 km²，动态度为8.55%，是研究期内的最大值;林地和草地变化相对较小，动态度分别为0.56%和72%;水域面积3年中几乎没有变化。该时期内，由于人类经济发展，建设活动加快，建设面积大幅度增加，同时由于耕地保护政策的实施，在一定程度上缓解了建设活动对耕地的占用。

综合看来，建设用地在研究期内的增加量最高，动态度为4.17%，耕地的减少量最多，动态度为0.96%，从一定程度上验证了人类建设活动对耕地的占用和破坏。草地、林地、水域在研究期内保持了一个微弱的减少趋势。

1990～1995年和2005～2008年两个时间段中综合动态度较大，说明这两个时期中土地利用变化速度较快，另外两个时间段土地利用变化速度则相对较小。

在ArcGIS中，利用1990年和2008年的土地利用数据，采用2km×2km的格网，分析了滇池流域耕地和建设用地的土地利用动态度变化的空间分布情况(如图2.1.4.2－7和图2.1.4.2－8) 。由图可以看出，建设用地和耕地的动态度变化呈现出很好的吻合性，就动态度的绝对值而言，原有建设用地周围二者的动态度数值都很大，说明了人类活动的影响是土地利用类型动态度变化的主要诱因。

土地利用各类型之间相互转换，究其原因在于社会经济的发展，城镇化进程加快，导致城镇建设用地增加、农村居民点的扩大，从而占用了大量的其他用地，人类建设活动占用的土地中以耕地类型为主，这也是耕地大量减少的原因所在。

(2)土地利用/覆被的空间变化

土地利用变化是一个双向的过程，既包括由某类土地利用类型转变为其他类型的转出变化，又包括由其他地类转变为该类的转入变化。采用马尔可夫转移矩阵模型，可以对土地利用变化的方向进行定量的分析。通过构建研究期内各类用地相互间的转移矩阵，说明土地利用类型之间的相互转化状况，可以更好地了解某种土地利用类型的流失方向与补充来源，以及整个区域土地利用时空演变的过程和机制。在ARCGIS中对两期数据进行叠加，提取土地利用动态变化数据，生成土地利用类型面积转移矩阵(见表2.1.4.2－3和表2.1.4.2－4) 。

表2.1.4.2－3　滇池流域各个时间段土地利用类型转移矩阵　　　单位: km²

续表2.1.4.2－3

注:表中数据表示基准年第i种土地利用类型转为目标年第j种土地利用类型的面积，即为原始土地利用类型转移矩阵Aij。

由表2.1.4.2－3和表2.1.4.2－4可以看出:在不同的历史阶段中，各类用地类型之间互有转化，主要表现在以下几个方面:

1)从时间序列上来看，土地利用转移矩阵中，1990～1995年时间段内各土地利用类型之间的转化最为剧烈，其次为2005～2008年时间段，都伴随有大量的耕地转化为建设用地。

2)耕地被大量占用，各个时间段中，耕地都是主要的转出类型，整体看来，研究期内耕地的转出面积为146.30 km²，转入面积计12.92 km²，其面积减少量最大。耕地转出主要方向都是建设用地，4个研究时间段内的相应转化量分别为44.60 km²、13.75 km²、44.27 km²和58.33 km²，共计160.96 km²。此外，向林地方向的转化也占有一定的比例，研究期内共计转化为林地的面积为36.61 km²;而草地和水域方向的转化面积相对较少，4个时间段内向这两类用地的转化面积分别为14.52 km²和4.22 km²。

3)建设用地大量增加，是土地利用转移矩阵中主要的转入类型，整体看来，研究期内，建设用地的转入面积为180.32 km²，转出面积为15.12 km²，其面积增加量最大。由转移矩阵可以看出，建设用地增加的来源主要是耕地，林地和草地也占有一定的比重。说明随着经济的发展，人口增加、城镇化建设加快、交通用地的发展等等，一系列的人类活动对其他土地利用类型造成了占用和破坏。

4)林地的主要转出方向为草地，相应的草地的主要转出方向为林地，二者互有转化，整个研究期内，林地向草地的转化量为4.18 km²，而草地向林地的转化量为6.53 km²，总体而言，二者的转化保持了一个相对的平衡。