作者：郑晓蒙
本研究以青南高原作为研究区，使用1990年、2000年和2010年3期研究区的LUCC数据，研究其土地利用／覆被变化特征，以期为当地土地生态安全的优化调控提供科学的依据。
1研究区概况
青南高原地处青藏高原腹地，青海省南部，是我国长江、黄河和澜沧的发源地，素有“中华水塔”之美誉。地理位置介于31039'N～36016'N，89024'E—1020 23'E之间，海拔3 350—6 621 m，行政区域辖玉树（曲麻莱、治多、称多、杂多、玉树、囊谦）、果洛（玛多、玛沁、甘德、达日、久治、班玛）2个藏族自治州全境以及海南藏族自治州的兴海、同德2县；黄南藏族自治州的泽库、河南县和被称为“生命禁区”的格尔木市唐古拉乡，共16县l乡，总面积约36万km2，占青海省总面积的50.3%。气候属青藏高原气候系统，为典型的高原大陆性气候。植被类型主要以高寒草甸、草原植被为主，土壤大多厚度薄、质地粗、保水性能差、肥力低下、并且容易受侵蚀而造成水土流失。该区域长期以来形成了以畜牧业生产为主的土地利用方式，由于气候条件恶劣、自然灾害频繁，生态环境极度脆弱，加之该区域的产业结构过于倚重第一产业，草地覆盖度退化明显，荒漠化和沙漠化趋势明显，土地生态安全出现了诸多的问题。因此。在2005年建立了国家级三江源自然保护区，并启动生态移民工程进行全面的保护和恢复自然环境，历时8年，该区域的生态环境有了一定程度的恢复，但进一步优化土地利用结构，对恢复当地的生态环境和促进当地的发展，有其重要的意义。
2研究数据与方法
2.1数据来源与处理
土地利用／覆被研究的原始数据主要依据青南高原1990、2000。2010年夏季时相的TM/ETM+数据进行的土地利用／覆被解译结果，全国第二次土地利用调查数据库青海省2005年1:250 000地形图以及1990-2010年玉树州、果洛州、海南州、黄南州志和统计年鉴等相关资料以及实地调研数据。其中图像单元主要依据《中国生态环境本底调查分类系统》，并兼顾斑块利用途径，对9大类单元类型进行了验证与评估。经验证与评估各类型的主题精度分别为：建筑用地为0.98、灌草地0.96、天然草地0.96、湿地0.98、水体1．0、沙地戈壁0.99、裸地0.96、盐碱地0.93、永久雪地冰川0.96，整体分类精度估计值达0.968，结果精度符合研究要求。
为了减小遥感数据中存在的误差，提高数据的可判读性，首先，在ENVI 5.0中对数据影像进行投影变换、校正、重采样、数据融合以及图像增强处理，使控制点中误差在1个像元内。然后，根据土地资源分类标准，结合数据源特点和青南高原地区的实际状况，以土地资源分类的一级、二级代码为主，将青南高原土地利用分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地。其中，在土地利用类型分析的过程中，参照有关土地详查图件和外业调查数
据，对预处理过的遥感影像进行监督分类，分类后再对同物异谱或者同谱异物混淆的部分进行人工目视解译，由于研究区面积较大，区域内土地利用类型复杂，以二级代码为主对分类结果做聚类和去除分析，得出土地利用／覆被类型分布图（见图1）。最后，在ArcGIS 10.2中利用Intersect工具进行3幅影像的叠加（1990年土地利用矢量图与2000年土地利用矢量图叠加、2000年土地利用矢量图与2010年土地利用矢量图叠加），得出叠加结果图层后，在ArcGIS 10.2属性表中进行面积统计，得到青南高原土地利用结构变化表（见表1和表2）。在Excel2010中，通过对青南高原土地利用结构变化表进行数据透视相关运算，最终得到青南高原地区1990-2000年和2000-2010年2个时段的土地利用，覆被类型转移矩阵，见表3和表4。
2.2研究方法
本文研究方法，在前人研究成果的基础上，根据该地区土地生态安全研究的需要，主要选取了以下几个方面，具体见表1。
3结果分析
3.1 LUCC类型动态变化总体特征分析
利用ArcGIS对1990年、2000年和2010年3期影像的分类结果进行统计，并根据公式(1)和(2)得到各时期土地利用／覆被类型的面积及变化幅度（表2，表3）。
由图1和表2、表3可知，青南高原地区1990年、2000年和2010年3期的土地利用／覆被类型有其共同的特点，即：一级类型中草地和未利用地所占比重大，其次是林地和水域，耕地和建设用地所占比重小；二级类型的草地亚类中所占比重由高到低依次：低覆盖度草>中覆盖度草>高覆盖度草地；在未利用地亚类中所占比重由高到低依次为：戈壁>其它>裸岩砾石地>沼泽地>沙地>裸土地>盐碱地；在林地亚类中所占比重由高到低依次为：灌木林>疏林地>有林地>其他林地；在水域亚类中所占比重由高到低依次为：滩地>湖泊>永久性冰川雪地>河渠>水库坑塘：在建设用地亚类中所占比重城镇用地和农村居民地相近，其它建设用地比重低；耕地的二级类型主要是旱地。
由此可以反映出研究区土地利用覆被总体特征：
一是土地面积广，类型多样。青南高原土地面积约35.7万Km2 ，占青海土地面积的50%，在25个二级类型中，共有23个类型。二是草地和未利用地所占比重高，分别占总面积的68%和23%左右。由于草地面积广，牧业用地占绝大部分，这里是典型的放牧区。但是草地中低覆盖度草地所占比重高，高覆盖度草地较少，反映出草地承载力较低。未利用地所占比重高，反映该地区有一定的后备土地资源和生态用地，但开发利用难度大，也反映出研究区生态环境的脆弱性。三是耕地资源缺乏，约占土地总面积的0.23%，集中分布在研究区的东北部和东南部的河谷地带。四是建设用地只占0.2%左右，反映研究区区域发展水平不高，基础设施落后。五是湿地面积较广，约占5%。这里是我国长江、黄河、澜沧江的发源地，是世界上海拔最高、面积最大的高原湿地区。
从变化幅度看．2个研究时段内，虽然耕地和建设用地面积占总面积的比重小，但随着经济的发展和人口增长，2种用地类型增长较大；未利用地也呈增长状态。而水域和林地变化复杂，水域先减后增，而林地先增后减。草地近20年趋于减少。
3.2 LUCC类型动态变化时空特征分析
在Excel 2010中，通过对青南高原土地利用结构变化表进行数据透视相关运算，根据公式(3)最终得到2个研究时段的土地利用／覆被类型转移矩阵，见表4、表5。
从表4可知，1990-2000年土地利用／覆被类型转换情况：(1)耕地转出类型主要为草地，主要位于研究区东北部的河谷地带，其次为林地；转人类型主要为城镇用地和水域，还有部分未利用土地。(2)林地的转出和转人类型主要为草地，分别位于研究区东北部和东南部。(3)草地的转出类型主要为未利用地和水域，其次为林地；转人类型主要有未利用地，其次为水域和林地。(4)水域的转出类型主要为草地和未利用地，主要位于研究区的中部和西部地带。(5)建设用地部分转化为耕地和草地，但数量较小。(6)未利用地的转出和转入的主要类型为草地和水域，说明这3种类型彼此之间的转换较为密切。
从表5可知，2000年至2010年土地利用／覆被类型转换情况：(1)耕地转出和转人的主要类型为草地，转出大于转入，主要分布在研究区的东南河谷地带。(2)林地面积几乎未变化，显现出了退耕还林还草以及自然保护建设的政策效应。(3)草地转出的类型为未利用地，主要分布于研究区的西部地带；转入的类型主要为未利用地，主要分布于研究区的中东部地带，还有部分耕地和水域转入草地。(4)水域主要转出的类型为未利用地，主要位于研究区的西北部。 (5)建设用地主要转出类型为草地。但总量比前10年有所增加。(6)未利用地转出的类型主要为草地；转入的类型主要为草地和水域。
3.3 LUCC类型动态变化的变化度分析
根据公式(5)得表6、表7，可以看出，近20年间，青南高原土地利用／覆被在面积变化方面，建设用地年变化速度最快，单一年增长率在研究的两时段内分别为1.67%和0.9%。耕地的年变化速度也很快，年增长速率分别为0.896%和0.502%。研究区内面积减少地类年变化率相对普遍较小，1990-2000年问，水域和草地减少率分别为0.202%和0.001%；2000-2010年减少地类为草地和林地，减少率分别为0.176%和0.001%。
土地利用／覆被类型在空间变化方面，建设用地年变化仍然景快，增长率在2个研究时段内分别为1.780%、1.051%，耕地次之，分别为1.001%、0.668%；2个研究时段内，水域的年变化速率为0.214%和0.233%；而草地、林地、未利用地变化较大，分别为0.03%和0.233%、
0．057%和0.001%、0.064%和0.977%；草地和林地的变化率呈递减，未利用地呈递增。
土地利用／覆被类型的变化趋势，1990-2000年耕地和建设用地朝着规模扩大的方向发展，这2种类型处于“涨势”状态。2种土地利用类型变化趋势指数均接近1．说明这2种土地类型的转换方向主要为其它类型转换为该类型，呈现非平衡态势，致使该类型面积逐步增加，建设用地表现的更为明显。而草地和水域朝着规模减小的方向发展，处于“落势”状态，其中草地的变化趋势指数接近于0，表明这该类型的规模处于缓慢减少态势，呈现双向转换均衡态势，但它转换为其它土地类型的面积略大于其它类型转入的面积；而水域变化趋势指数接近于-1，说明该类的转换方向主要为该类型转换为其它类型，呈现极端非平衡态势，致使该类型规模逐步萎缩。由于气候变化和人类活动的影响，该研究时段内研究区水域减少明显，尤其在黄河源头，曾在1997年前后出现几次断流，大量的湖泊干枯，致使整个土地生态系统功能下降，也严重影响到中F游地区的生态安全。
2000-2010年间，土地利用／覆被类型的变化趋势呈现出新的特征：水域、耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展，处于“涨势”状态，变化趋势指数均接近1，说明这几种土地类型的转换方向主要勾其它类型转换为该类型，呈现非平衡态势，致使这砷几种类型面积逐步增加，水域表现的更为明显。而林地和草地朝着规模减小的方向发展，处于“落势”状态，变化趋势指数接近l，说明这2种类型的转换方向主要为该类型转换为其它类型，呈现极端非平衡态势， 致使该类型规模逐步萎缩，尤其是林地。
3.4 LUCC类型转入／转出贡献率分析
计研究时段内土地利用／覆被类型转移矩阵的数据进行统汁分析，根据公式(6)和(7)计算土地利甩覆被类璎的转入与转出贡献率，见表8、表9。
在1990-2000年间，从转入贡献率来看，占优势的是未利用地、草地和水域，其中未利用地和草地较高，分为38．06%和34.51%，建设用地和林地的转入贡献率较低 从转出贡献率来看，草地贡献率最高，为47.O9%．水域和未利用地较高，分别为26.74%和20.69%，建设用地贡献率为0，耕地为0.58%。从总体看，在土地利用／覆被类型转入和转出的过程中，草地、未利用地和水域的转移比较频繁，林地的转移比较稳定，未利用地、耕地和建设用地在转移过程中面积增加，草地、水域在转移过程中面积减少。
在2000-2010年间，从转入贡献率来看，，占优势的仍是未利用地、草地和水域，其中未利用地最高，为69.63%；林地转入贡献率为0。从转出贡献率来看，草地贡献率仍最高，为77.27%，其次为未利用地，为21.87%，水域和建设用地贡献率均为0．从总体看，在土地利用／覆被类型转入和转出的过程中，草地、未利用地的转移比较频繁，未利用地、水域、耕地和建设用地在转移过程中面积增加，而草地、林地在转移过程中面积减少。
4结论与讨论
(1)通过对研究时段内土地利用，覆被类型动态变化总体特征分析可得，研究区土地利用／覆被类型多样，其中，草地所占比例最大，未利用地次之：草地中低覆盖度草地所占比重高，高覆盖度草地较少。2个研究时段内，耕地、建设用地面积和未利用地面积有所增加，而水域和林地变化复杂，水域先减后增，而林地先增后减；草地近20年趋于减少
(2)在土地利用／覆被类型转入与转出过程中，草地、未利用地和水域的转化关系密切；面积变化方面，建设用地年变化速度最快，在空间变化方面建设用地年变化仍然最快，耕地次之。变化趋势方面，1990-2000年耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展，而草地和水域朝着规模减小的方向发展；2000-2010年水域、耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展，而林地和草地朝着规模减小的
方向发展。
(3)在1990 -2000年问，转入贡献率中占优势的是未利用地、草地；转出贡献率占优势的主要是草地、未利用地和水域。在2000-2010年间，从转入贡献率来看，占优势的是未利用地、水域和草地，林地转入贡献率为0；转出贡献率占优势的丰要是草地、未利用地。这20年间，研究区草地和林地大面积减少，植被覆盖状况明显下降，未利用地而积增加，而水域和湿地面积有了大面积的增加，说明实施三江源自然保护工程以来，土地生态环境有所改善，但研究区土地退化的现象依然比较突出。
(4)青南高原土地利用／覆被的变化，特别是未利用地和草地的变化是研究区内环境发生变迁的反映。耕地、建设用地面积的扩大，显示出研究区人类活动对土地利用／覆被变化的影响不断增加，但就研究区的实际而言，这种影响集巾予研究区的东部地带，中西部地带人类的影响较弱。由于退耕还林还草工程实施，耕地的扩张趋于减缓；而玉树灾后重建以及交通等基础设施的建设，未来10年内建设用地的扩张是必然的。同时，未利用地而积扩大和未利用地斑块数的增加表明未利用土地呈现破碎化趋势，增加的部分大部分南草地转换所形成的，反映出草地尤其是低覆盖度地趋于退化。而水域和湿地的增加，并不都是实施自然保护工程的效应，在更大的尺度上，应是暖干化气候变化的反映。而水域和湿地在整个区域土地生态环境中起到重要的调节作用，其变化对土地利用／覆被变化有其重要的意义。
(5)本研究汲取国内外在此领域研究的主要方法，以高寒地区的青南高原为研究区，不仅验证了LUCC模型的有效性，而且可以为研究区土地生态安全评价提供数据支持，并揭示人类活动对高寒土地生态系统的影响机理，为土地资源的合理利用和空间优化调控提供合理的依据。同时，研究的成果为灾后重建土地利用以及未来生态环境的评价提供本底依据。但提供3期的数据不能够反映出土地利用／覆被的渐变特征，而且动态变化的分析主要基于一级类型进行的，各类型的变化，尤其是转入与转出的分析不够深入和细致；就高寒区土地利用／覆被变化的驱动力作用机制和评价其生态环境效应，是下一步需研究的重点。
4摘要：
文章以青藏高原腹地的青南高原作为研究区，基于1990年、2000年和2010年3期研究区的LUCC数据，研究其土地利用覆被变化过程。结果表明：研究区土地利甩覆被类型多样，其中，草地所占比例最大，未利用地次之；草地中低覆盖度草地所占比重高，高覆盖度草地较少。2个研究时段内，耕地、建设用地面积和未利用地面积有所增加，而水域和林地变化复杂，草地近20年趋于减少。草地、未利用地和水域的转化关系密切。变化趋势,1990-2000年耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展，而草地和水域朝着规模减小的方向发展；转入贡献率中占优势的是未利用地、草地；转出贡献率占优势的主要是草地、未利用地和水域。2000-2010年水域、耕地、建设用地和未利用地朝着规模扩大的方向发展，而林地和草地朝着规模减小的方向发展；从转入贡献率来看，占优势的是未利用地、水域和草地；转出贡献率占优势的主要是草地和未利用地。
