伊洛瓦底江三角洲土地利用時(shí)空變化分析

童曉霞 劉翔 胡波

摘 要：研究土地利用變化對(duì)土地資源的生態(tài)安全和可持續(xù)利用具有重要意義。利用1990—2020年4期的土地利用遙感影像數(shù)據(jù)，基于土地利用動(dòng)態(tài)度、土地利用程度及土地利用轉(zhuǎn)移矩陣等指標(biāo)，對(duì)伊洛瓦底江三角洲的土地利用時(shí)空變化情況進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：伊洛瓦底江三角洲1990—2020年30年間整體的土地利用變化速度較平緩，各用地類型的土地利用變化率在不同時(shí)段存在很大差異，各時(shí)期的土地利用率均超過了97%，綜合土地利用程度呈先上升后下降的趨勢(shì)，不同土地利用類型之間存在顯著的相互轉(zhuǎn)化過程。研究成果可為伊洛瓦底江三角洲土地資源規(guī)劃和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局優(yōu)化提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：伊洛瓦底江三角洲；土地利用；時(shí)空變化分析；轉(zhuǎn)移矩陣

中圖法分類號(hào)：F301.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在“一帶一路”以及“瀾湄合作”倡議下，緬甸成為“一帶一路”在西南方向?qū)嵤┑年P(guān)鍵節(jié)點(diǎn)[1]，中緬水資源合作也迎來諸多機(jī)遇[2-3]。伊洛瓦底江三角洲是緬甸的糧食主產(chǎn)區(qū)，其農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高效發(fā)展對(duì)于緬甸糧食安全、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、民生福祉意義重大。合理的土地利用規(guī)劃是提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率、優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局的重要基礎(chǔ)，而做好土地利用規(guī)劃的前提是了解土地利用變化情況，通過對(duì)土地利用時(shí)空變化規(guī)律的研究和分析，為土地利用格局調(diào)整和優(yōu)化提供技術(shù)支撐和依據(jù)[4-5]。

目前，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者針對(duì)土地利用變化進(jìn)行了相關(guān)研究，劉紀(jì)根等[6]分析了紫色土區(qū)不同土地利用類型與降水變化對(duì)水土流失的影響。Mehdi等[7]分析了土地利用變化對(duì)摩洛哥境內(nèi)Oualidia湖泊泥沙含量的影響。耿潤(rùn)哲等[8]、崔超等[9]研究了流域土地利用變化對(duì)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的影響規(guī)律。Vanessa等[10]分析了流域土地利用變化對(duì)流域水文過程的影響。劉希朝等[11]基于土地利用變化情況進(jìn)行了黃河流域景觀格局及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。白少云等[12]基于RS與GIS技術(shù)分析了杞麓湖流域土地利用動(dòng)態(tài)變化情況并預(yù)測(cè)了未來發(fā)展趨勢(shì)。

綜上，研究土地利用變化對(duì)土地資源的生態(tài)安全和可持續(xù)利用具有重要意義。對(duì)伊洛瓦底江三角洲土地利用時(shí)空變化情況進(jìn)行分析，可為土地資源規(guī)劃和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局優(yōu)化提供依據(jù)，有效推動(dòng)緬甸農(nóng)業(yè)高效發(fā)展，有助于“一帶一路”倡議和“瀾湄水資源合作機(jī)制”的實(shí)施[13-14]。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)伊洛瓦底江三角洲位于緬甸南部（見圖1），在94.36°～96.34°E、15.65°～17.98°N之間，總面積26 168.25 km2，屬亞洲西南季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均降水量2 100～3 200 mm，呈現(xiàn)南多北少的空間分布特征。伊洛瓦底江干流在研究區(qū)北部分成三條支流，支流順流向由北向南不斷分叉，形成扇狀分散水系。伊洛瓦底江三角洲作為緬甸重要的糧食主產(chǎn)區(qū)[15]，耕地面積占全國(guó)耕地面積的15%，稻谷產(chǎn)量占全國(guó)總產(chǎn)量的30%，稻米出口量占總出口量的38%。

2 研究方法

2.1 土地利用變化分析方法

土地利用變化情況的分析指標(biāo)主要包括土地利用變化動(dòng)態(tài)度、土地利用程度以及土地利用轉(zhuǎn)移矩陣[16-17]。

2.1.1 土地利用變化動(dòng)態(tài)度

土地利用動(dòng)態(tài)度可定量描述土地利用變化速度，對(duì)分析土地利用變化的區(qū)域差異和預(yù)測(cè)未來土地利用變化趨勢(shì)有重要的作用[18-19]。

土地利用動(dòng)態(tài)度包括單一土地利用動(dòng)態(tài)度和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度。單一土地利用動(dòng)態(tài)度是指研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況[20]，見表達(dá)式（1）。

式中：K為研究時(shí)段內(nèi)某種土地利用類型的動(dòng)態(tài)度，La、Lb分別為研究期初和期末某種土地利用類型的面積（公頃）；T為研究時(shí)段長(zhǎng)（a），當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K就為該研究時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型的年變化率。綜合土地利用動(dòng)態(tài)度主要反映整個(gè)研究區(qū)土地利用類型的變化的速度[21]，見表達(dá)式（2）。

式中：△Ui-j為研究時(shí)段內(nèi)第i類用地類型轉(zhuǎn)為非i類用地類型面積的絕對(duì)值（公頃）；Ui為研究期初第i類用地類型面積的絕對(duì)值（公頃）；n為該研究區(qū)土地利用類型數(shù)，Q為研究時(shí)段內(nèi)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度的年變化率。

2.1.2 土地利用程度

土地利用程度可以用單一指標(biāo)如土地利用率（已利用土地面積/土地總面積）、土地墾殖率（耕地面/土地總面積）、土地建設(shè)利用率（建設(shè)用地面積/土地總面積）和林草覆蓋率（林草用地的面積/土地總面積）來衡量，也可以通過土地利用程度綜合指數(shù)來衡量，它反映人類對(duì)土地開發(fā)利用的程度，人類活動(dòng)強(qiáng)度越大，綜合指數(shù)越高[22-23]。其計(jì)算方法見式（3）。

式中：Da為土地利用程度綜合指數(shù)；Ai為第i級(jí)土地程度分級(jí)指數(shù)；Ci為第i級(jí)土地程度分級(jí)面積百分比；n為土地利用分級(jí)數(shù)。土地利用分級(jí)指數(shù)賦值依據(jù)見表1。

2.1.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣可全面且具體地反映區(qū)域土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征與各用地類型變化方向[27-29]，便于了解研究期初各土地類型的流失去向和研究期末各土地利用類型的來源與構(gòu)成[30-31]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的一般表現(xiàn)形式見表2。表中A代表土地利用類型，S代表面積；n代表轉(zhuǎn)移前后的土地利用類型數(shù)；i，j（i，j=1，2，…，n）分別代表轉(zhuǎn)移前與轉(zhuǎn)移后的土地利用類型；Sij表示轉(zhuǎn)移前的i地類轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)移后的j地類的面積。

2.2 研究區(qū)數(shù)據(jù)來源及分析思路

所用遙感圖像來源于生態(tài)環(huán)境部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心提供的SPOT系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)，通過幾何校正，圖像融合、鑲嵌、裁剪、去云、陰影處理及大氣校正等圖像處理手段[32]，并依據(jù)《中國(guó)資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動(dòng)態(tài)研究》[33]及第二次全國(guó)土地調(diào)查土地分類方法[21]，得到研究區(qū)1990年、2000年、2010年和2020年4期的土地利用數(shù)據(jù)（見表3），土地利用分布見圖2。

基于4期土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)研究區(qū)的土地利用時(shí)空變化速度、結(jié)構(gòu)調(diào)整及變化方向等時(shí)空變化情況進(jìn)行分析。

3 結(jié)果分析

3.1 土地利用變化動(dòng)態(tài)度

根據(jù)式（1）計(jì)算出研究區(qū)6種土地利用類型的年變化率見表4。根據(jù)式（2）計(jì)算出研究區(qū)1990—2000年、2000—2010年、2010—2020年的綜合土地利用動(dòng)態(tài)度分別為0.78%、1%、0.71%。

結(jié)果表明，研究區(qū)1990—2020年30年間整體土地利用變化速度較平緩。各種用地類型的土地利用變化率在不同時(shí)段存在很大差異，其中草地在1990—2000年和2000—2010年面積均有增加，面積絕對(duì)變化量不大，但年變化率分別達(dá)到208.7%和2 955.41%，這與草地在1990年和2000年初期的面積較小有關(guān)。未利用地在1990—2000年和2000—2010年的變化速度也較快，分別達(dá)到了251.5%和14%，也與未利用地在初期面積較小有關(guān)。建設(shè)用地在2000—2010年和2010—2020年有較大變化，變化率分別為8.94%和2.92%，說明隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，建設(shè)活動(dòng)在逐步增加。耕地、林地和水域面積在三個(gè)研究時(shí)段內(nèi)年均變化率都不大，除林地2000—2010年的年均變化率為4.33%外，其他的都小于2.5%，原因是這三種用地類型面積總量較大，其變化部分所占比例較小。

3.2 土地利用程度變化

根據(jù)研究區(qū)各土地利用類型面積計(jì)算出各時(shí)期土地利用程度單一指標(biāo)，見表5?？芍?，研究區(qū)的土地利用率較高，1990年達(dá)到了99.97％，各時(shí)期土地利用率均超過了97%。土地墾殖率在1990—2020年呈下降趨勢(shì)，但基本上都在80%以上，說明該地區(qū)耕地是主要的土地利用類型。林草覆蓋率呈上升趨勢(shì)，土地建設(shè)用地率逐年升高，說明研究區(qū)建設(shè)活動(dòng)在不斷增加，符合城市化的發(fā)展規(guī)律。

根據(jù)表1中土地利用程度分級(jí)賦值方法，按照式（3），計(jì)算出研究區(qū)1990—2020年4期的土地利用程度綜合指數(shù)，見表6?？芍?，該地區(qū)土地利用程度呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢(shì)，原因?yàn)楦卦?000年增加，2010年又急劇減少，同時(shí)建設(shè)用地呈現(xiàn)持續(xù)增加的趨勢(shì)。

3.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

表7～表9分別為研究區(qū)各土地利用類型在1990—2000年、2000—2010年、2010—2020年的轉(zhuǎn)移矩陣?？梢钥闯?，不同土地利用類型之間存在明顯的相互轉(zhuǎn)化過程。特別是耕地、林地和水域這三種土地類型在各時(shí)期都存在較大面積的相互轉(zhuǎn)化，其中水域和林地主要轉(zhuǎn)化為耕地，耕地在1990—2000年主要轉(zhuǎn)化為林地、水域和未利用地，轉(zhuǎn)化面積分別為68 718.82、37 778.69和10 842.64 hm2（見表7），在2000—2010年耕地面積大幅減少，共有217 992.42 hm2轉(zhuǎn)化為其他5類用地類型（見表8），在2010—2020年有31 924.77 hm2耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地（見表9）。1990—2020年，建設(shè)用地呈持續(xù)增加趨勢(shì)。

4 結(jié)論

（1）伊洛瓦底江三角洲1990—2020年30年間整體的土地利用變化速度較平緩，各用地類型的土地利用變化率在不同時(shí)段存在很大差異。

（2）伊洛瓦底江三角洲的土地利用率較高，各時(shí)期土地利用率均超過了97%，土地利用程度呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)。

（3）不同土地利用類型之間存在明顯的相互轉(zhuǎn)化過程。特別是耕地、林地和水域這三種類型在各時(shí)期都存在較大面積的相互轉(zhuǎn)化。

土地利用受自然、人文與政治等諸多因素影響，由于數(shù)據(jù)有限，本文只對(duì)伊洛瓦底江三角洲1990—2020年的土地利用時(shí)空變化情況進(jìn)行了分析。如有更詳實(shí)的數(shù)據(jù)，有必要對(duì)土地利用變化驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行深入的分析。

參考文獻(xiàn)：

[1]溫國(guó)泉，韋冪，蘭宗寶，等.緬甸農(nóng)業(yè)科技發(fā)展現(xiàn)狀及中緬農(nóng)業(yè)國(guó)際合作分析[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2019，50（6）：1392-1398.

[2]劉冬英，陳璽，黃燕，等.緬甸伊洛瓦底江流域水文資料初步復(fù)核評(píng)價(jià)[J].人民長(zhǎng)江，2018，49（22）：112-117.

[3]樸光姬，李芳.“一帶一路”對(duì)接緬甸水資源開發(fā)新思路研究[J].南亞研究，2017（4）：60-77，153.

[4]楊小雄，梁燕燕，黃小蘭，等.區(qū)域土地利用規(guī)劃布局研究進(jìn)展[J].中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2009，30（6）：1-6.

[5]孟繁盈，房旭珍，曹子劍，等.土地利用規(guī)劃中土地利用空間結(jié)構(gòu)和布局研究進(jìn)展[J].國(guó)土與自然資源研究，2009（4）：46-48.

[6]劉紀(jì)根，李蓉.紫色土區(qū)土地利用類型與降水變化對(duì)水土流失的影響[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2009，26（8）：10-14，19.

[7]Maanan M ，Ruiz-Fernandez A C ，Maanan M，et al. A Long-term Record of Land Use Change Impacts on Sediments in Oualidia Lagoon，Morocco[J]. International Journal of Sediment Research，2014（29）：1-10.

[8]耿潤(rùn)哲，李明濤，王曉燕，等.基于SWAT 模型的流域土地利用格局變化對(duì)面源污染的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2015，31（16）：241-250.

[9]崔超，劉申，翟麗梅，等．香溪河流域土地利用變化過程對(duì)非點(diǎn)源氮磷輸出的影響[J]．農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35（1）：129-138.

[10]Dos Santos V，Laurent F，Abe C，et al. Hydrologic Response to Land Use Change in a Large Basin in Eastern Amazon[J]. Water，2018，10（4）：429.doi：10.3390/w10040429.

[11]劉希朝，李效順，蔣冬梅.基于土地利用變化的黃河流域景觀格局及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2021，37（4）：265-274.

[12]白少云，馬晨燕，劉斌，等.基于RS與GIS的杞麓湖流域土地利用變化分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2021，38（4）：36-42.

[13]張蕓，崔計(jì)順，楊光.緬甸農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及中緬農(nóng)業(yè)合作戰(zhàn)略思考[J].世界農(nóng)業(yè)，2015（1）：150-153.

[14]周熙，馬智民.“一帶一路”背景下陜西省土地利用轉(zhuǎn)型時(shí)空變化分析[J].國(guó)土與自然資源研究，2021（1）：5-7.

[15] Central Statistical Organization，Office No.（32），Nay Pyi Taw，Myanmar. Myanmar Agricultural Statistics（2007-2008 to 2016-2017）[R]. Nay Pyi Taw，Central Statistical Organization of Myanmar，2018.

[16]齊師杰，張行南，夏達(dá)忠，等.嘉陵江流域土地利用/覆被變化特征及其驅(qū)動(dòng)力分析[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2013，30（1）：1-7.

[17]段增強(qiáng)，張鳳榮，孔祥斌.土地利用變化信息挖掘方法及其應(yīng)用[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2005，21（12）：60-66.

[18]王秀蘭，包玉海.土地利用動(dòng)態(tài)變化研究方法探討[J].地理科學(xué)進(jìn)展，1999，18（1）：81-87.

[19]孔祥倫，李云龍，韓美，等.1986—2016年黃河三角洲土地利用/覆被變化及景觀格局分析[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)），2020，40（4）：122-131.

[20]王興敏，楊亞輝.基于GIS的商丘市土地利用時(shí)空變化分析[J].科技資訊，2021，19（5）：97-100，107.

[21]煙貫發(fā)，杜柏利，張冬有，等.1980—2010年松花江流域土地利用的時(shí)空變化分析[J].哈爾濱師范大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報(bào)，2019，35（4）：86-93.

[22]丁文峰，李欣欣，岑奕.近10年丹江流域土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)演變[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2010，27（11）：71-74.

[23]劉紀(jì)根，張平倉(cāng)，柴仲平，等.云南元謀典型圖幅土地利用動(dòng)態(tài)變化研究[J].人民長(zhǎng)江，2007，38（6）：3-5.

[24]劉紀(jì)遠(yuǎn).西藏自治區(qū)土地利用[M].北京：科學(xué)出版社，1992.

[25]趙輝.南方花崗巖地區(qū)紅壤侵蝕與徑流輸沙規(guī)律研究：以湖南武水流域?yàn)槔齕D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2008.

[26]吳菊.鄱陽湖區(qū)土地利用景觀格局變化與驅(qū)動(dòng)力研究[D].南昌：江西師范大學(xué)，2008.

[27]朱會(huì)義，李秀彬.關(guān)于區(qū)域土地利用變化指數(shù)模型方法的討論[J].地理學(xué)報(bào)，2003，58（5）：643-650.

[28]孫嘉欣，何杰，余國(guó)良，等.基于RS和GIS的濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)土地利用時(shí)空變化分析[J].農(nóng)業(yè)科學(xué)研究，2018，39（3）：44-50.

[29]張新長(zhǎng).土地利用動(dòng)態(tài)變化的空間測(cè)算模型研究[J].地理信息世界，2004，2（6）：14 - 20.

[30]張宗刻.基于RS與GIS的土地利用變化與新型城鎮(zhèn)化關(guān)系研究：以廣西百色市為例[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技，2019，30（1）：40-44.

[31]李威，陳杰，李璐，等.1980—2015年長(zhǎng)江流域土地利用變化分析[J].人民長(zhǎng)江，2020，51（2）：49-57.

[32]曾志強(qiáng).四川省土地利用/覆蓋變化及景觀格局脆弱性[D].成都：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2018.

[33]劉紀(jì)遠(yuǎn).中國(guó)資源環(huán)境遙感宏觀調(diào)查與動(dòng)態(tài)研究[M].北京：中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，1996.

Spatial-temporal Changes of Land Use in the Irrawaddy River Delta

Tong Xiaoxia1，2，Liu Xiang3，Hu Bo4

（1.Changjiang River Scientific Research Institute，Wuhan 430010，China；2. Center for Mountain Torrent and Geological Disaster Prevention Research，Ministry of Water Resources，Wuhan 430010，China；3. Water Conservancy and Hydropower Project Quality Supervision Station of Jianshi County，Enshi 445300，China；4. Lancang-Mekong Water Resources Cooperation Center，Wuhan 430010，China）

Abstract：Study on land use change is of great significance to the ecological security and sustainable utilization of land resources. The temporal and spatial changes of land use in the Irrawaddy Delta were examined by analyzing land use dynamic degree，land use degree and land use transfer matrix based on remote sensing image data of land use from 1990 to 2020. Results unveiled a gentle change of land use in the Irrawaddy Delta from 1990 to 2020. The change rates of different land use types varied greatly in different periods. The land utilization in the Irrawaddy Delta exceeded 97% in all periods. The comprehensive land use degree first increased and then declined. The results also revealed a significant mutual transformation process among different land use types. The research findings provide reference for planning land resource and optimizing agricultural production layout in the Irrawaddy Delta.

Key words：the Irrawaddy Delta；land use；spatial-temporal change analysis；transfer matrix