拉薩市1990-2010年土地覆被變化分析

德吉央宗李愛農(nóng)張正健邊金虎

（1.西藏自治區(qū)環(huán)境監(jiān)測中心站生態(tài)監(jiān)測與研究中心，西藏 拉薩 850000；2.中國科學(xué)院水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所數(shù)字山地與遙感應(yīng)用中心，四川 成都 610041）

土地利用是陸地表層系統(tǒng)最突出的景觀標(biāo)志，也是承載地表各類物質(zhì)和能量循環(huán)過程的重要載體，與全球變化、生物多樣性、可持續(xù)發(fā)展等研究密切相關(guān)。20世紀(jì)80年代以來，世界氣候研究計劃（WCRP）、國際地圈-生物圈計劃（IGBP）、全球環(huán)境變化的人文因素計劃（IHDP）、未來地球（Future Earth）等國際重大研究計劃分別將土地利用/土地覆被變化（land use and land cover change，LUCC）列為核心研究內(nèi)容。LUCC受到自然環(huán)境和人類活動的共同作用，具有特定的時間和空間屬性。

拉薩市作為西藏的政治、經(jīng)濟、交通等中心，隨著社會、經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增加，人類活動范圍不斷擴大，對各種自然資源的利用強度也不斷加大，可能對拉薩市的土地覆被格局產(chǎn)生不同程度的影響。同時，青藏高原是中國的生態(tài)脆弱區(qū)，土地覆被格局發(fā)生變化后可能打破原有的物質(zhì)和能量平衡，且在短時間內(nèi)難以恢復(fù)。已有研究中，除多等［1］利用1990-2000年的土地利用數(shù)據(jù)，系統(tǒng)分析了1990-2000年拉薩地區(qū)的土地利用時空變化特征及其驅(qū)動力。文章基于拉薩市1990-2010年的土地覆被產(chǎn)品，開展拉薩市土地利用/土地覆被空間格局及其動態(tài)變化研究，可為拉薩市的生態(tài)環(huán)境保護提供決策依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

拉薩市（89°45'E至92°37'E，29°15'N至31°4'N）是中國西藏自治區(qū)的首府，位于西藏高原中部，喜瑪拉雅山脈北側(cè)，地處雅魯藏布江支流拉薩河中游河谷平原。包含城關(guān)區(qū)、堆龍德慶區(qū)、林周縣、墨竹工卡縣、達孜縣、當(dāng)雄縣、尼木縣、曲水縣等8個縣區(qū)，面積約2.95萬平方公里。平均海拔約4800米（圖1）。

圖1 研究區(qū)概況

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 土地覆被產(chǎn)品

土地覆被產(chǎn)品來源于中國科學(xué)院、水利部成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所數(shù)字山地與遙感應(yīng)用中心。該中心在中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項“碳專項”以及環(huán)境保護-中國科學(xué)院“生態(tài)十年”專項的支持下，生產(chǎn)完成了中國西南五省市（重慶、四川、云南、貴州、西藏，面積約233萬km2）30m分辨率的土地覆蓋產(chǎn)品（Lei et al，2016）。一共包含四期，分別是1990年、2000年、2005年和2010年［2］。經(jīng)過第三方機構(gòu)大量野外調(diào)查數(shù)據(jù)的獨立驗證，西藏地區(qū)土地覆被產(chǎn)品一級類的總體精度為95.75%，kaapa系數(shù)為0.9419，二級類的總體精度為90.43%，kappa系數(shù)為0.8834。文章使用的數(shù)據(jù)為西藏拉薩市1990年和2010年的土地覆被產(chǎn)品。

結(jié)合“碳專項”的土地覆被分類系統(tǒng)［3］和拉薩市的土地利用實際狀況，研究將拉薩市的土地覆被類型劃分為8個一級類別：林地、灌木林、濕地、草地、耕地、人工表面、裸露地、冰川/永久積雪，以及26個二級類別：常綠闊葉林、落葉闊葉林、常綠針葉林、喬木綠地、常綠闊葉灌木林、落葉闊葉灌木林、森林沼澤、灌叢沼澤、草木沼澤、湖泊、水庫/坑塘、河流、草甸、草原、草本綠地、旱地、喬木園地、居住地、工業(yè)用地、交通用地、稀疏植被、裸巖、裸土、沙漠/沙地、鹽堿地、冰川/永久積雪。

2.2 研究方法

2.2.1 利用統(tǒng)計分析工具，分別統(tǒng)計拉薩市在1990年和2010年每種一級類型和二級類型的面積及其所占比例。

2.2.2 利用空間分析工具，分別計算拉薩市1990-2010年間土地覆被產(chǎn)品的一級類型和二級類型的變化量、變化區(qū)域和動態(tài)變化率。其中動態(tài)變化率k的計算公式如下。

式中，Sa和Sb分別為研究時段起止時間各土地覆被類型的面積，通常以年為單位，T為統(tǒng)計研究時段長，當(dāng)以年為時長單位時，則計算得到的k為年動態(tài)變化率。

2.2.3 計算各一級土地覆被類型1990-2010年的動態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，分析土地覆被轉(zhuǎn)移的規(guī)律和驅(qū)動因素。

3 結(jié)果與分析

3.1 拉薩市土地利用/覆被現(xiàn)狀

1990年和2010年草地、灌木林和裸露地是拉薩市主要的土地覆被類型，稀疏植被是裸露地的主要組成部分，主要分布于拉薩市的北部與西部地形條件相對較差的區(qū)域，草地主要分布于當(dāng)雄縣、尼木縣、墨竹工竹卡縣；灌木林主要分布于堆龍德慶區(qū)、林周縣、墨竹工卡縣和達孜縣。耕地多以旱地呈現(xiàn)，主要分布于市中心周邊和各大河流河谷兩邊的階地，居住地尤其開發(fā)新區(qū)主要分布在拉薩大河沿岸。

3.2 拉薩市土地覆被動態(tài)變化特征

拉薩市各土地覆被類型在1990年和2010年的面積及20年間的變化情況見表1。

從表1可以看出，草地是拉薩市最主要的土地覆被類型，在1990年和2010年分別占全市總面積的46.70%、46.60%，依次為裸露地、灌木林、濕地、耕地、冰川/永久積雪、人工表面、林地。20年間，拉薩市林地、濕地、人工表面、裸露地面積呈增加趨勢，增長量分 別 為 0.72km2、24.13km2、26.00km2和 19.00km2；草地、耕地、冰川/永久積雪的面積呈減少趨勢，減少量分別為 24.55km2、27.97km2和 17.33km2；1990-2010 年間裸露地面積變化量最大，其主要是稀疏植被的增加；灌木林面積變化量最小，引起其微小變化的主因是落葉、闊葉灌木林的變化。草地、濕地、耕地、人工表面的顯著變化其主要因為拉薩市草原、湖泊、水庫/坑塘、旱地、居住地、交通用地的覆被變化。

3.3 拉薩市土地覆被動態(tài)轉(zhuǎn)移分析

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣來源于系統(tǒng)分析中對系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的定量描述［4］。能夠全面具體地分析研究區(qū)的土地利用變化的數(shù)量結(jié)構(gòu)特征和各土地利用類型間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，從而提高對土地利用和土地覆蓋變化動態(tài)過程的認(rèn)識以及預(yù)測土地利用和土地覆蓋變化的能力［5-6］。文章對拉薩市20年來一級土地覆被類型的轉(zhuǎn)移情況進行了統(tǒng)計，得到土地利用覆被類型間的轉(zhuǎn)換關(guān)系表即拉薩市1990-2010年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（表2）。并根據(jù)所得土地利用轉(zhuǎn)移矩陣計算出各土地類型20年間的增長量、減少量以及凈變化量（表3）。

表1 1990年、2010年拉薩市土地一級、二級類型面積和變化量

表2 拉薩市1990-2010年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 單位：km2

表3 拉薩市1990-2010年土地覆被變化動態(tài)分析

表4 拉薩市1990-2010年一級土地覆被類型的年動態(tài)變化率（k值）

結(jié)合表2、表3、表4看出，1990-2010年的20年間，拉薩市一級土地覆被類型間的轉(zhuǎn)化較復(fù)雜，全市LUCC在數(shù)量和空間上發(fā)生了較大變化。拉薩市共有74.72km2土地覆被發(fā)生了變化，20年的總體動態(tài)變化率達0.23%.林地的轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出量都較小，凈增加量為0.72km2，年動態(tài)變化率為0.38%.濕地的凈增加量是24.13km2，轉(zhuǎn)入量為24.97km2，主要由草地和耕地轉(zhuǎn)化而來，轉(zhuǎn)出量只有0.84km2，年動態(tài)變化率為0.09%.草地的凈減少量是24.55km2，轉(zhuǎn)入量為1.95km2，主要由灌木林、濕地、耕地轉(zhuǎn)入，轉(zhuǎn)出量高達26.50km2，年動態(tài)變化率為-0.01%.耕地的凈變化量最大，凈減少27.97km2，轉(zhuǎn)入量僅為0.32 km2，主要由濕地和草地轉(zhuǎn)入，但轉(zhuǎn)出量達28.29km2，除未轉(zhuǎn)為冰川/永久積雪外，其他類型均有轉(zhuǎn)出，年動態(tài)變化率僅為-0.19%.人工表面的凈變化量次之，凈增加26.00km2，主要由草地和耕地轉(zhuǎn)入，年動態(tài)變化率為1.47%.裸露地的凈增加量為19.00km2，轉(zhuǎn)入量為20.69km2，僅次于人工表面和濕地，其中由冰川/永久積雪的轉(zhuǎn)入量高達17.23km2，轉(zhuǎn)出量僅為1.69km2，年動態(tài)變化率為0.01%.冰川/永久積雪凈減少量為17.33km2，其中大部門冰川/永久積雪轉(zhuǎn)化為裸露地。

4 結(jié)論

研究所用的土地覆被產(chǎn)品一級類型的總體分類精度為95.75%，kaapa系數(shù)為0.9419，二級類的總體精度為90.43%，kappa系數(shù)為0.8834%，能夠準(zhǔn)確反映拉薩市土地覆被空間結(jié)構(gòu)特征，可為后續(xù)土地覆被相關(guān)分析提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

草地是拉薩市的最主要土地覆被類型，1990年和2010年分別占全市總面積的46.70%、46.60%，依次為裸露地、灌木林、濕地、耕地、冰川/永久積雪、人工表面、林地。

20年間，拉薩市林地、濕地、人工表面、裸露地呈現(xiàn)增長趨勢；草地、耕地、冰川/永久積雪面積呈現(xiàn)減少趨勢。

20年間，拉薩市共有74.72km2土地覆被發(fā)生了變化，總體動態(tài)變化率達0.23%.

一級類型中，耕地的凈變化量最大，年動態(tài)變化率僅為-0.19%.人工表面的凈變化量次之，動態(tài)變化率為1.47%.草地的凈變化量僅次于人工表面，動態(tài)變化率為-0.01%.濕地、裸露地、冰川/永久積雪的凈變化量僅次于草地，其中濕地的年動態(tài)變化率為0.09%，裸露地的年動態(tài)變化率僅為0.01%，冰川/永久積雪的年動態(tài)變化率為-0.13%.林地的凈變化量較小，年動態(tài)變化率為0.38%.

耕地面積減少，其中約3.40%轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯け砻婧蜐竦兀?.50%不同程度的轉(zhuǎn)化為林地、濕地、草地、裸露地。而耕地面積增加，只有由0.04%水體、草地、裸露地轉(zhuǎn)變。草地面積減少，其中約有0.18%轉(zhuǎn)變?yōu)闈竦睾腿斯け砻?。冰?永久積雪面積減少，其中約有2.61%轉(zhuǎn)變?yōu)槁懵兜亍?/p>

近20年間(1990-2010)，拉薩市土地覆被類型在數(shù)量和空間上發(fā)生了較為復(fù)雜的變化，氣候變化引發(fā)的自然表現(xiàn)、人口的持續(xù)增長和遷移、社會經(jīng)濟發(fā)展以及人類社會經(jīng)濟活動差異，是造成拉薩市土地覆被動態(tài)變化特征的主要驅(qū)動因素。

［1］除多，張鐿鋰，鄭度.拉薩地區(qū)土地利用變化［J］.地理學(xué)報，2006，61（10）:1075-1083.

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