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2000-2020年青藏高原土地利用时空动态变化研究.pdf

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资源描述

1、31青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY1 研究背景土地利用是人类开发自然资源、改变生态系统结构和社会环境等的直观表现1,对于全球变化存在着直接影响。其利用方式和变化机理对研究人类社会经济活动和解决全球化问题都具有重要意义2。而土地利用对地表系统影响的多维性以及土地变化科学领域对多学科整合的必然要求,使土地利用成为全球变化研究的核心主题之一3。联合国环境署(UNEP)早于 1994 年开展了“土地覆盖被评价和模拟”(LCAM)研究项目,使用1:1000000 比例尺和高分辨率 NASA 雷达影像进行区域土地覆盖的制图和监测,旨在调查东南

2、亚地区土地覆盖的现状与变化,为该地区的可持续发展做出决策服务4;1995 年国际地圈-生物圈计划(IGBP)和全球环境变化人文计划(IHDP)联合提出“土地利用/土地覆盖变化”(Landuse/landcoverchange,LUCC)5,该研究用于预测土地利用变化,并通过了解人类因素、土地利用变化和全球环境变化之间的相互作用的机制,从而进基金项目:第二次青藏科考项目(2019QZKK0501);青海省重点研发与转化计划(2020-SF-146)。作者简介:毛宇昕(2002-),女,主要从事遥感数据相关的环境变化监测与研究。E-mail:。*通信作者:蒋刚(1987-),男,硕士研究生,讲师,

3、主要从事环境变化与监测研究。E-mail:。2000-2020 年青藏高原土地利用时空动态变化研究毛宇昕1 戎战磊1,2 蒋 刚1,2*(1.青海师范大学地理科学学院青海省自然地理与环境过程重点实验室,西宁 810008;2.青藏高原地表过程与生态保育教育部重点实验室,西宁 810008)摘 要:土地利用/覆盖变化是反映区域生态环境是否健康的重要指标之一。本研究以青藏高原为例,基于2000-2020 年的 GlobeLand30 数据集,使用土地利用转移矩阵及动态度等方法揭示了区域土地利用/覆盖的空间分布格局的动态变化。研究表明:(1)青藏高原区域内草地分布最广,其次是裸地、林地,2000 年

4、分别为59.52%、23.61%和 9.05%;2010 年依次为 57.87%、24.59%和 8.99%;2020 年则为 54.67%、26.67%和 9.19%。(2)2000-2020 年,湿地、水体、人造地表、裸地及冰川和永久性积雪的分布面积增加,其中湿地、水体和冰川的增长比例依次约为 36.18%、24.79%、32.07%;人造地表与裸地的增长比例为 242.86%、12.97%;而草地的面积呈下降趋势,下降百分比为 8.15%。(3)土地覆盖类型中人造地表的动态度属于快速变化型,其余类型都属于极缓慢变化型。(4)2000-2020 年间,耕地主要转换成草地(742.31km2

5、)、林地(374.92km2)和人造地表(636.85 km2);灌木地约 6128.03km2转换成了草地,1128.74km2转换成了林地。表明生态保护政策的实施对青藏高原草地和林地的恢复具有明显的推动作用。该研究对生态修复和促进区域的可持续发展具有重要意义。关键词:土地利用/覆盖;转移矩阵;时空变化;青藏高原;GlobeLand30中图分类号:F301.24 文献标识码:A 文章编号:1005-9393(2023)03-0031-1332青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY一步评估生态变化6,并在 1995 年、1999 年发表了

6、具有重要意义的纲领性文件:“土地利用/覆被变化科学研究计划”7以及“土地利用/覆被变化执行战略”3,8,更是将土地利用研究推向了全球变化研究的高潮。1996 年美国开展了以北美洲为研究区的详细的土地覆盖研究9;日本国立科学学院全球环境研究中心提出开展“为全球环境保护的土地利用研究”计划,对土地利用变化的空间分布、时间动态以及驱动因子进行调查研究,其中重点是对相应的技术和对策的研究9,10;同年欧盟推出了对欧洲土地利用/覆被变化进行研究的计划9。2014 年国际科学理事会和国际社会科学理事会等联合发起为期十年的大型科学计划“未来地球计划(FutureEarth)”,明确提出提高全球可持续性的目标

7、。LUCC 通过改变生态系统结构与功能影响生态系统服务和人类福祉,因此,国内外学者开始聚焦于不同时空尺度下土地利用变化过程、生态系统服务以及人类福祉这三者之间的耦合关系11。至今,研究如何整合大数据、云计算、人工智能和虚拟现实等新兴技术发展新的 LUCC 研究方法体系已成为国内外学者重点关注的话题,人工智能可以通过大数据分析和机器学习技术,对城市土地利用情况进行分析和预测以辅助土地利用决策12,如 PirMohammad13等(2022)对印度艾哈迈达巴德开展了基于机器学习的土地利用/覆盖与地表温度变化及预测研究。总体来看,1990年以来 LUCC 相关的英文论文发文量和引文量呈指数增长趋势1

8、4,全球许多国家都加入了土地利用变化研究的热潮。我国研究人员在土地利用变化研究方面做了许多尝试和努力,取得了丰硕的研究成果。1992年由陈述彭先生等担任学术指导组建的一支研究团队,主要以 LandsatTM 卫星 30m 空间分辨率遥感数据作为数据源,采用人机交互提取的方法,历时 5 年建成中国国家尺度 1:10 万比例尺的土地利用变化数据库15;陈佑启16等通过构建多元回归模型,从多个规模尺度上探讨了我国土地利用的空间分布特征,研究了我国土地利用影响因素及其空间规模相关性。21 世纪以来我国土地利用变化研究发展更为迅猛,截至目前已经完成了 20 世纪末至 2015 年总共 6 期的国家土地利

9、用 1:10 万现状矢量数据库和 1km 比例成分分类栅格数据库17;基于遥感大数据为监测土地利用变化提供了前沿的方法,利用作物特定的物候信息提取农业土地利用信息,例如采用物候分类方法可以用于大范围水稻种植面积信息的自动获取15,18。青藏高原作为亚洲水塔的生态安全屏障,对于维护我国生态安全具有重要作用。目前对于青藏高原的土地利用结构和特征等研究国内学者亦取得了许多阶段性成果,如刘子川19等基于1990-2015 年土地利用数据,进行生态用地和城乡建设用地之间的空间转移强度的定性研究,发现1990-2015 年期间青藏高原生态用地显著向城乡建设用地转移,并且其转换在空间上呈现逆向状态;张晓瑶2

10、0等定量分析了 1992-2015 年青藏高原土地利用变化对生态系统服务价值时空分布影响,发现这期间青藏高原土地利用结构稳定,但是生态系统服务价值的空间分布极不均衡,生态保护情景下的土地利用变化比自然发展情景下的更加均衡,生态系统服务价值总体增加,生态环境向优发展。但总体上来看,对于青藏高原土地利用转化分析深入研究的成果尚不多见,且对其土地利用时空变化转化分析的研究也尚存在不足,这为本文的深入探析提供了一定的研究空间。本文利用青藏高原地区 2000 年、2010 年、2020 年三期土地覆盖数据,通过 ArcGIS 平台Intersect 工具和 Excel 透视表制作青藏高原地区土地利用的转

11、移矩阵,以便进行动态变化检测,分析青藏高原地区土地覆盖时空变换特征,以期为青藏高原地区生态文明建设、环境保护提供理论基础和依据。2 材料与研究方法2.1 研究区概括青藏高原位于中国西部,地处我国陆地地势的第一阶梯,介于北纬 260012394650,东经33青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY73185210447(图 1)。南起喜马拉雅山,北以昆仑山、阿尔金山和祁连山为界,西起帕米尔高原,东至横断山,整体轮廓呈纺锤状。东西长达 2800km,南北宽 3001500km,总面积达 250万km,约占我国陆地面积的1/4以上,是中国最大、

12、世界海拔最高的高原21。青藏高原植被类型复杂多样,具有完整的水平和垂直自然带谱,主要为高寒草甸和高寒草原22。其主要气候特征为辐射强度大、气温偏低、昼夜温差大、年降水量较小,为典型的高原气候23。2.2 数据来源为研究青藏高原土地覆盖动态变换,本文采用 来 自 GlobeLand30(http:/ GLC2000、GLC2010、GLC2020 三期影像。GlobeLand30 由国家基础地理信息中心牵头制作,数据研制所使用的分类影像主要包括美国陆地资源卫星 LandsatTM5、ETM+和中国环境减灾卫星HJ-1 的无云或者少云影像,以 30m 多光谱影像为主24。Globeland30 数

13、据采用 WGS-84 坐标系,共包括 10 个类型(表 1)。结合青藏高原土地利用实际情况,将该数据集的土地覆盖类型重新划分为耕地、林地、草地、灌木丛、湿地、水体、人造地表、裸地及冰川和永久性积雪 9 类一级土地覆盖类型。图 1 青藏高原地理位置及其高程分布图34青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY2.3 研究方法2.3.1 土地利用转移矩阵土地利用转移矩阵来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述25。这是分析土地覆盖变化的常用方法,其优点是在分析数量结构特征时可以兼具全面性和具体性26。数学表达方式如下27:Sij=S11S12

14、S1j S1nS21S22S2j S2nSi1Si2Sij SinSn1Sn2Snj Snn式中:Sij表示转移面积;i 表示研究时限内起点的土地覆盖空间类型;j 表示研究时限内终点的土地覆盖空间类型;n 表示所有土地覆盖空间的类型数量。土地利用转移矩阵如表 2 所示:表 2 土地利用转移矩阵T2Pi+减少A1A2AnT1A1P11P12P1nP1+P1+-P11A2P21P22P2nP2+P2+-P22AnPn1Pn2PnnPn+Pn+-PnmP+jPi+P+2P+n新增P+1-P11P+2-P22P+n-Pnn表 1 GlobeLand30 分类系统类型代码内容耕地10水田、灌溉旱地、菜地

15、、牧草种植地、大棚用地、茶园、咖啡园等林地20落叶阔叶林、常绿阔叶林、落叶针叶林、常绿针叶林、混交林等草地30草原、草甸、稀树草原、荒漠草原以及城市人工草地等灌木地40山地灌丛、落叶、常绿灌丛、荒漠灌丛湿地50内陆沼泽、湖泊沼泽、河流洪泛湿地森林/灌木湿地、泥炭沼泽、红树林、盐沼等水体60陆地范围液态水覆盖的区域,包括江河湖泊、水库、坑塘等苔原70灌丛苔原、禾本苔原、湿苔原、高寒苔原、裸地苔原等人造地表80城镇等各类居民地、工矿、交通设施等,不包括建设用地内部连片绿地和水体裸地90荒漠、沙地、砾石地、裸岩、盐碱地等冰川和永久积雪100永久积雪、冰川和冰覆盖的土地,包括高山地区永久积雪、冰川以及

16、极地冰盖等35青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY其中,横行表示 T1时间的土地利用类型,竖列表示 T2时间的土地利用类型。Pij表示在开始时间 T1和结束时间 T2之间土地覆盖类型由类型 i 转化为类型 j 的土地面积占总土地面积的百分比;Pii表示在 T1和 T2之间土地覆盖类型保持不变的土地面积占总面积的百分比。P+j表示时间 T2中土地覆盖类型为 j 类的土地面积占总面积的百分比,Pi+代表时间 T1中土地覆盖类型为 i 类的土地面积占总面积的百分比。本文将青藏高原 2000 年、2010 年和 2020 年地表覆盖数据进行叠加

17、分析,得到 2000-2010 年、2010-2020 年和 2000-2020 年三个时段的土地利用转移矩阵,并计算得到各种不同植被类型转化的区域面积。2.3.2 土地利用动态度土地覆盖类型变化速度可以用土地覆盖动态模型进行度量,主要包括单一动态度和综合动态度28。动态度表示某区域一定时间范围内某种土地利用类型变化速度的情况29。单一动态度为正值时,表示该类型面积增加,反之则减少;综合动态度可以对整个青藏高原土地覆盖类型动态度进行综合描述30。根据土地利用动态度将中国土地覆盖类型时间动态特征划分为4种类型,分别是:极缓慢变化型(0%3%)、慢速变换型(4%12%)、快速变化型(13%20%)

18、29,30。主要计算数学公式如下:(1)单一动态度(1)式中:K 代表某一土地利用类型动态度;Ua和 Ub分别代表研究初期和末期某一土地利用类型面积;T 代表两期研究间隔的时间。(2)综合动态度(2)式中:LC 代表综合土地利用类型动态度;LUi-j代表第 i 类土地利用类型转移为 j 类土地利用类型面积的绝对值;LUi为前期土地利用类型的面积;T 为两期间隔的时间。3 研究结果与分析3.1 青藏高原土地覆盖类型时空分布采用青藏高原 2000-2020 年间的三期影像,以 10 年为时间间隔,通过对其分类结果进行统计,综合定性和定量这两个角度来分析青藏高原土地覆盖时空变化情况(见图 2、表 3

19、)。研究发现,2000 年、2010 年和 2020 年青藏高原地区面积最大的土地覆盖类型为草地,其分布范围广,主要分布在青藏高原东北部、中部和西南部。整体来看,草地分布面积变化较小,其 2000-2020 年草地分布面积的平均占比为 57.35%;其次,分布范围面积较大的是裸地,2000-2020 年分布面积分别为 305580.62 km2、318267.92km2和 345217.61 km2,主要分布在青藏高原西北部和北部;冰川和永久性积雪主要包括永久积雪、冰川和冰覆盖的土地,高山地区永久积雪、冰川以及极地冰盖等,其 2000-2020 年变化百分比为 32.07%。冰川在青藏高原南部

20、和西北部空间分布相对集中,主要分布在昆仑山、祁连山、横断山、唐古拉山、天山等山脉;耕地 2000-2020 年期间分布面积平均占比为 14566.84km2,其分布较为集中,主要在青藏高原东北部的河湟谷地区域;林地和灌木丛 2000-2020 年所占平均比重分别为 9.08%和 1.73%,主要分布在青藏高原南部、东南部地区,西南部也有林地,多分布在水热条件较好的区域;湿地 2000-2020 年变化百分比为 36.19%,主要位于青藏高原东部的黄河上游,其中有我国最大的泥炭沼泽湿地分布区若尔盖湿地;水体主要包括江河湖泊,其 2000-2020 年增长比重为 24.79%,主要分布在喜马拉雅山

21、以北的藏南高原及冈底斯山、念青唐古拉山以北与昆仑山脉之间的藏北羌塘高原上;人造地表主要包括城镇等各类居民地,2000-2020 年其平均分布面积为969.60km2,多分布在青藏高原东北部。36青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY图 22000 年、2010 年、2020 年青藏高原土地覆盖类型空间分布37青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY为了更清晰直观地反映出青藏高原地区 3 个时段各类土地覆盖类型的面积和面积变化特征,本文对青藏高原 2000 年、2010 年、2020 年

22、这三个年份各土地覆盖类型进行统计分析,得到对应年份的土地覆盖类型面积及不同年份间的变化统计图(见图 3)。表 32000 年、2010 年、2020 年青藏高原土地覆盖类型面积及比重土地覆盖类型2000 年2010 年2020 年面积/km比重/%面积/km比重/%面积/km比重/%耕地13924.051.0713919.371.0715857.111.22林地117195.579.05116419.198.99118994.799.19草地770495.8159.52749102.4257.87707677.8254.67灌木地22155.291.7123789.221.8421081.83

23、1.63湿地5402.290.426280.850.497357.210.57水体22848.501.7725691.841.9828511.652.20冰川36338.552.8140351.873.1247994.143.71人造地表514.100.04632.100.051762.620.14裸地305580.6223.61318267.9224.59345217.6126.67总计1294454.781294454.781294454.78(上)各土地覆盖类型面积;(下)各土地覆盖类型面积变化量图 32000 年、2010 年、2020 年青藏高原土地覆盖类型面积38青海科技20230

24、3高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY综合表 3 和图 3 可以得到:(1)从 2000 年到 2010 年来看,灌木地、湿地、水体、人造地表、裸地及冰川和永久性积雪面积增加。耕地、林地和草地面积下降,其中耕地减少面积较少,所占面积比重几乎不变。冰川和水体分别较 2000 年增加了 4013.32km2和 2843.34km2;人造地表比 2000 年增加了 118.0km2。(2)从 2010 年到 2020 年来看,耕地、林地、水体和裸地都有一定量的增加,湿地、人造地表及冰川和永久性积雪面积也都有小幅度扩张。这 10 年间耕地、林地和水体面积分别增加了

25、 1937.74km2、2575.60km2和 2819.81km2;而草地面积平均每年大约减少 4142.46km2;灌木丛面积 2020 年较2010 年减少 2707.38km2。(3)综合这三个年份来看,湿地、水体、人造地表、裸地及冰川和永久性积雪面积呈波动上升趋势,其中湿地、水体和冰川的增长比例依次约为 36.18%、24.79%、32.07%。草地呈现出持续下降的趋势,20 年内大约减少了 62818km2,减少面积约占 2000 年的 8.15%。耕地和林地呈现出先减少后增加的趋势,而灌木地呈现出先增后减趋势。3.2青藏高原土地覆盖类型动态度研究结果显示,2000-2020 年青

26、藏高原耕地单一动态度从无到有,且呈增加趋势;林地面积先减少后增加,而灌木地面积变化趋势则与之相反;草地面积不断减少且动态度逐渐增大;其余几种土地覆盖类型的动态度都为正值,表明这几种土地覆盖类型的面积都有所增大,其中人造地表在 2010-2020 年变化速度最快,其动态度达到17.89%,属于快速变化型。湿地、水体、冰川和裸地的动态度都介于 0%3%,属于极缓慢变化型。青藏高原 2000 年、2010 年、2020 年土地覆盖除了人造地表外都属于动态度低的类型,变化十分缓慢。而人造地表的动态度属于动态度高的类型(表 4),其变化极其迅速,主要原因是其中的城镇用地变化最为剧烈,可看出期间城镇化、工

27、业化发展较为迅速31。表 4 2000 年、2010 年、2020 年青藏高原土地覆盖类型动态度土地类型不同时期土地覆盖类型动态度/%2000-2010 年2010-2020 年耕地0.001.39林地-0.070.22草地-0.28-0.55灌木0.74-1.14湿地1.631.71水体1.241.10冰川1.101.89人造地表2.3017.89裸地0.420.85综合动态度0.170.343.3青藏高原土地覆盖类型转化分析地类转移矩阵表 5 至表 7 分别反映了青藏高原 2000-2020 年不同时段土地利用类型间的面积转化关系。综合观察这三个表可以得出期间青藏高原主要土地利用类型的面积

28、转化情况:(1)草地的转化面积最大,其转化面积共达 167344.63km2,转出面积和转入面积分别为115081.31km2和 52263.32km2。转入部分主要来源于裸地、灌木、林地和冰川,转入面积分别 为 31982.73km2、6128.03km2、8666.22km2和 2586.38km2;转出部分主要转化为了裸地、冰川、林地和灌木,转出面积分别为 70705.55km2、17852.72km2、11044.99km2和 6531.69km2。(2)裸地转化面积位于青藏高原土地覆盖面 积 变 化 的 第 二 位,总 达 125633.89km2,其中转入面积和转出面积分别为 82

29、635.44km2和42998.45km2。转入面积主要来源于草地退化增加的面积 70705.55km2,也有 7793.56km2冰川和积雪转化为裸地,其余部分主要来源于林地、灌木、39青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY水体和湿地,分别为 835.92km2、2305.87km2、552.91km2和 326.55km2;转出面积大部分转变为草地,面积高达 31982.73km2,占转出面积比重的 74.38%。剩余部分主要转化为冰川(11.03%)和水体(7.81%)。(3)林地转化面积共为 27144.10km2,其中转入面积为

30、 14471.39km2,转出面积为 12672.71km2。转入面积主要由草地、冰川和灌木转化为林地,面积分别为11044.99km2、1701.72km2和 1128.74km2;转出面积中有 11075.89km2林地转化为草地、裸地以及灌木,所占比重分别为 68.38%、6.60%和12.42%。(4)耕地转入面积为 3931.06km2,转出面积为1980.0km2。耕地转入面积主要由草地和林地转化而来,转化面积分别为 2896.33km2和 479.63km2;有742.31km2草地和 636.85km2人造地表由耕地变化而来,占耕地转出面积的 69.54%。(5)水体转出面积为

31、 1971.41km2,其中主要转化为草地(48.10%)和裸地(28.05%)。其转入面积为 7634.56km2,主要来源于草地和裸地,面积分别为 3188.31km2和 3357.81km2;少部分主要来源于耕地、冰川和人造地表。表 52000-2010 年地类转移矩阵(单位:km2)2000 年耕地林地草地灌木湿地水体冰川人造地表裸地总计2010年耕地12431.50211.501052.0619.7412.1637.470.1960.8493.9113919.37林地299.96105908.898306.731129.9817.1580.60523.883.33148.671164

32、19.19草地880.248361.95713123.69 5817.31927.72949.332499.5135.5716507.10749102.42灌木46.401802.086458.8213774.6026.6473.0476.911.071529.6623789.22湿地7.133.681343.58106.093775.46246.630.030.63797.626280.85水体41.8179.591808.86261.94300.7220987.6913.851.402195.9825691.84冰川2.04312.416952.4533.840.0840.2831981.

33、730.031029.0140351.87人造地表106.133.7997.810.642.792.680.01391.4926.76632.10裸地108.84511.6831351.811011.15339.57430.781242.4419.74283251.91318267.92总计13924.05 117195.57 770495.81 22155.29 5402.29 22848.50 36338.55514.10305580.62 1294454.7840青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY表 62010-2020 年地类

34、转移矩阵(单位:km2)2010 年耕地林地草地灌木湿地水体冰川人造地表裸地总计2020年耕地12302.22612.352420.6158.3640.0052.4214.4768.64288.0415857.11林地369.98107534.716846.811574.653.4869.232297.518.22290.19118994.79草地547.364648.31661422.45 6062.95605.09936.823353.4935.9230065.43707677.82灌木20.611387.765801.9812899.3719.9431.5719.180.31901.11

35、21081.83湿地18.6413.851476.33147.194870.79295.020.040.94534.417357.21水体62.94169.122016.55239.13556.00 23406.3852.987.902000.6528511.65冰川6.36897.5814110.05366.400.6929.3727680.670.134902.9047994.14人造地表551.4146.89442.449.674.7113.571.12503.09189.721762.62裸地39.851108.6254565.202431.50180.15857.466932.416

36、.95279095.47345217.61总计13919.37 116419.19 749102.42 23789.22 6280.85 25691.84 40351.87632.10318267.92 1294454.78表 72000-2020 年地类转移矩阵(单位:km2)2000 年耕地林地草地灌木湿地水体冰川人造地表裸地总计2020年耕地11944.05479.632896.3344.6555.6244.560.8866.81324.5815857.11林地374.92104523.4011044.991128.7417.0671.191701.725.30127.47118994.

37、79草地742.318666.22655414.50 6128.031176.75946.472586.3834.4331982.73707677.82灌木35.461573.756531.6911646.7722.9241.3350.550.661178.7021081.83湿地13.438.642413.31192.383362.86259.130.010.741106.717357.21水体72.91169.693188.31404.60413.0820877.0926.062.103357.8128511.65冰川5.20898.3117825.72297.340.5246.79241

38、79.060.014741.1947994.14人造地表636.8540.01475.456.9126.939.030.34387.86179.241762.62裸地98.92835.9270705.552305.87326.55552.917793.5616.16262582.17 345217.61总计13924.05 117195.57 770495.85 22155.29 5402.29 22848.50 36338.56514.07305580.60 1294454.7841青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY4讨论在降雨、气

39、温及潜在蒸散发等气候因素,21世纪以来国家大力推行的退耕退牧还草、圈地保护以及生态移民等气候变化和生态保护治理政策,以及人类活动的综合影响下,2000-2020 年间青藏高原土地利用情况呈现“整体上升,局部退化”的趋势。耕地和灌木地等有明显向草地、林地转化的趋势,说明对改善青藏高原生态环境起到了积极的作用,然而仍有少部分草地和林地转化为耕地。应继续加强草地和林地恢复,例如在退化的草地区域及时播种优良牧草,提高草地自我恢复能力2;鼓励牧民植树造林,严禁随意开垦土地,实现耕地、草地和林地间的有机结合,提高土地集约化程度。在近二十年间,裸地的面积呈上升趋势,裸地主要包括荒漠、沙地、砾石地、裸岩、盐碱

40、地等,大多属于未利用土地。应加强对未利用土地的合理开发,首要条件是要制定合理利用和保护土地资源的对策,例如综合利用多种技术手段进行土地利用调查和评估,并制定、完善和实施保障土地资源合理利用的制度体系32。从时间尺度来看,本研究根据2000年、2010年、2020 年三期 30 米分辨率的 GlobeLand30 影像数据进行整个青藏高原 LUCC 的研究,综合全面地了解青藏高原的土地利用变化过程和土地利用现状。从研究方法来看,本文利用 GIS 空间统计方法总结了研究区域土地覆盖类型的时空分布特征,通过土地转移矩阵分析了研究区域土地覆盖类型的时空演变特征,采用土地利用动态度来直观研究区域土地利用

41、变化速度、预测土地利用发展方向。从数据精度、数据质量来看,目前覆盖青藏高原的 theland-use/land-cover(LULC)数据产品大多为全球尺度,数据精度粗糙。本文仅对青藏高原土地利用和土地覆被的基本构成和演变特征进行了简要的分析,而缺乏对整个高原 LUCC 过程系统性的认知和探究。从分类体系来看,目前缺乏专门针对青藏高原构建的 LULC 分类系统,基于对 LULC 变化过程和变化规律的把握,对青藏高原土地利用进行趋势预测分析有利于制定合理的土地利用政策,而高针对性的 LULC 分类系统是科学开展土地利用趋势预测的基础。5结论通过分析青藏高原土地覆盖的时空分布及变化特征,可以得到以

42、下结论:(1)从整体分布面积来看,青藏高原土地覆盖类型中草地分布范围最广,2000-2020 年平均占比为 57.35%;其次分布面积较大的是裸地和林地,2000-2020 年平均分布面积分别为 323022.05km2和 117536.52km2。(2)从各自变化趋势来看,耕地和林地呈现出先减少后增加的趋势,而灌木地呈现出先增后减趋势;而草地呈现出持续下降的趋势;其余类型呈上升趋势。(3)从土地覆盖类型动态度来看,青藏高原2000-2020 年期间土地覆盖类型中人造地表的动态度属于快速变化型,其余类型变化都十分缓慢,属于极缓慢变化型。(4)从土地利用转化变化来看,2000-2020 年期间,

43、草地的变化主要是和裸地间的互相转化;林地主要是与草地、灌木进行转化;耕地主要转化为草地和人造地表,但也有部分草地(2869.33km2)和林地(479.63km2)转化为耕地。参考文献:1魏佳豪,温玉玲,龚志军,等.近30年鄱阳湖滨岸缓冲带土地利用变化及生态系统服务价值J.生态学报,2022,42(22):9261-9273.2王敏.青藏髙原地区土地利用变化动态监测研究D.兰州大学,2015.3路云阁,蔡运龙,许月卿.走向土地变化科学土地利用/覆被变化研究的新进展J.中国土地科学,2006(1):55-61.4李鲁欣.经济增长与林地面积变化的实证分析D.山东师范大学,2009.5陈佑启,杨鹏.

44、国际上土地利用/土地覆盖变化研究的新进展J.经济地理,2001(1):95-100.42青海科技202303高原生态青海科技INGHAI SCIENCE AND TECHNOLOGY6孟庆涛.3S支持下的土地利用/覆被变化动态监测D.内蒙古大学,2005.7TURNERBL,SKOLED,SANDERSONS,etal.Land-useandland-coverchange:science/researchplanJ.GlobalChangeReport(Sweden),1995,43:669-679.8ScientificSteeringCommitteeandInternationalPr

45、ojectOfficeofLUCC,NunesC,AugJI.Land-UseandLand-CoverChange(LUCC):implementationStrategyJ.EnvironmentalPolicyCollection,1999.9余晶.基于RS与GIS的乌鲁木齐市土地利用/覆被变化研究D.新疆农业大学,2009.10刘建红.武汉城市圈土地利用/覆被变化及其生态健康响应研究D.华中师范大学,2009.11刘源鑫,赵文武.未来地球全球可持续性研究计划J.生态学报,2013,33(23):7610-7613.12WANGJY,BRETZM,DEWANMAA,etal.Machin

46、elearninginmodellingland-useandlandcover-change(LULCC):currentstatus,challengesandprospectsJ.TheScienceoftheTotalEnvironment,2022,822.13MOHAMMADP,GOSWAMIA,CHAUHANS,etal.Machinelearningalgorithmbasedpredictionoflanduselandcoverandlandsurfacetemperaturechangestocharacterizethesurfaceurbanheatislandphe

47、nomenaoverAhmedabadcity,IndiaJ.UrbanClimate,2022,42.14HECY,ZHANGJX,LIUZF,etal.Characteristicsandprogressoflanduse/coverchangeresearchduring1990-2018J.JournalofGeographicalSciences,2022,32(3).15刘纪远,张增祥,张树文,等.中国土地利用变化遥感研究的回顾与展望基于陈述彭学术思想的引领J.地球信息科学学报,2020,22(4):680-687.16陈佑启,PeterH.Verburg.中国土地利用/土地覆盖的

48、多尺度空间分布特征分析J.地理科学,2000,20(3):197-202.17刘纪远,宁佳,匡文慧,等.2010-2015年中国土地利用变化的时空格局与新特征J.地理学报,2018,73(5):789-802.18DONGJW,XIAOXM,MENARGUEZMA,etal.MappingpaddyriceplantingareainnortheasternAsiawithLandsat8images,phenology-basedalgorithmand Google Earth EngineJ.Remote Sensing ofEnvironment,2016,185:142-154.19

49、刘子川,冯险峰,武爽,等.青藏高原城乡建设用地和生态用地转移时空格局J.地球信息科学学报,2019,21(8):1207-1217.20张晓瑶,陆林,虞虎,等.青藏高原土地利用变化对生态系统服务价值影响的多情景模拟J.生态学杂志,2021,40(3):887-898.21张镱锂,李炳元,郑度.论青藏高原范围与面积J.地理研究,2002(1):1-8.22李卓卿.青藏高原湿地时空分布及变化趋势研究D.中国科学院研究生院,中国科学院大学,2012.23欧阳习军,董晓华,魏榕,等.青藏高原植被生长季NDVI时空变化及对气候因子的响应分析J.水土保持研究,2023,30(2):220-229.24高媛

50、.全球30米土地覆盖产品的精度评估研究D.西安科技大学,2021.25刘瑞,朱道林.基于转移矩阵的土地利用变化信息挖掘方法探讨J.资源科学,2010,32(8):1544-1550.26师满江.1961-2015年兰州市主城区土地利用与景观生态变化研究D.兰州大学,2016.27李雨彤,陈荣蓉,杨朝现,等.基于土地利用结构分析的川中传统农区功能分区研究J.中国农业资源与区划,2020,41(7):143-152.28杨华容,王怀英,彭文甫,等.区域土地利用/覆被时空动态变化研究以四川省金堂县为例J.中国农业资源与区划,2016,37(8):37-46.29刘纪远,张增祥,庄大方.20世纪90年

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