土地利用与覆被变化(LUCC)的主要表现形式及驱动力

一、土地利用/土地覆被的主要表现形式土地利用是人类根据土地的特点，按一定的经济与社会目的，采取一系列生物和技术手段，对土地进行的长期性或周期性的经营活动；主要表现为土地用途转移和土地利用集约度的变化，侧重于土地的经济属性。

人类的土地利用方式多种多样，包括各种方式的耕作、放牧、伐木、聚落与城市、基础设施、自然保护、旅游休闲、军事等。

土地覆被是指自然营造物和人工建筑物所覆盖的地表诸要素的综合体，包括地表植被、土壤、冰川、湖泊、沼泽、湿地及各种建筑物（如道路等）。

主要表现为土地质量与类型的变化和土地属性的转变，侧重于土地的自然属性。

土地覆被变化现象也是形形色色的，可归纳为三种：（1）是土地覆被的退化，即某种覆被类型虽未改变，但其质量已经降低，例如由于过度放牧引起草地退化，伐木引起森林覆被密度降低；（2）是土地覆被的转换，即某种覆被类型完全改变成另一种类型，例如耕地被城市或工业建设占用，林地被全部砍伐并开垦为牧草地或耕地；（3）是土地覆被的改良，指某种覆被得到维护、修复、更新，例如土壤改良、耕地梯化、草地改良、森林抚育、灌溉系统的建立与完善。

三种土地覆被变化中，转换和改良比较容易引起人们的重视，也比较容易监测；而退化却较难观测，因而其记录最不完备。

土地利用是土地覆被变化最重要的影响因素，土地覆被的变化反过来又作用于土地利用。

人类通过各种活动如土地利用、工业生产等有意无意地导致土地覆被的变化，但土地覆被状况及变化不完全受控于人类，人类活动只是导致土地覆被变化的许多因素之一。

土地利用/土地覆被变化的表现极为复杂，其动因与广泛的人类活动及自然变化相关，其结果将影响全部人类的生存和发展，其研究涉及从自然科学到社会科学的众多学科。

二、土地利用/土地覆被的驱动力以往的驱动力研究中，常用的分析方法有定性分析法和定量分析法。

前者是对区域自然条件、经济发展状况、政策等难以量化的因素进行了定性描述，它是土地利用驱动力研究的基础；后者主要是基于统计学理论，通过建立社会经济因素与区域土地利用变化之间的数学函数关系进行定量化分析的方法。

土地利用／土地覆被变化研究概述摘要:本文回顾了土地利用/覆被变化(LUCC)的主要类型、驱动力及影响。

其变化主要体现在土地覆被的退化、土地覆被的转换、土地覆被的改良。

驱动力主要有自然、市场、土地制度、人口、技术、经济等。

对这一问题的研究主要是通过研究土地利用变化背后的真正动因及其影响,在此基础上推断预测土地利用的变化过程。

因其变化的复杂性,变化驱动力也是多样的。

因此就需要在传统土地利用研究的基础上不断提出新的研究论题。

关键词:土地利用/覆被变化驱动力土地可持续利用土地是人类赖以生存与发展的重要资源和物质保障,是一种物质资源,是自然综合体,它既可作为生产资料,也可作为消费资料,用来满足人们的需要[1]。

因此对于如何充分合理地利用土地资源就显得十分重要。

土地的利用方式主要包括:耕作、放牧、伐木、聚落与城市、基础设施、自然保护、旅游休闲、军事用地等[2]。

对于土地利用方式的概念,李平等人[3]就提出了土地利用是指人类为获取一定的经济、环境或政治福利(利益),而对土地进行保护、改造并凭借土地的某些属性进行生产性或非生产性活动的方式、过程及结果。

1 土地利用/土地覆被变化随着经济、人口、技术、认识等的发展,对土地的利用要求也不一样。

对于以前技术上不能利用的土地现在也可以加以利用,使得以前的荒地被改为其它利用类型;随着劳动力的外流导致所需粮食以及劳动力的减少,使得部分质差的土地被抛荒。

山区的土地利用类型也在近几年发生了一系列的变化。

主要有以下四种:第一,水田变成旱地;第二,旱地变成林地;第三,茶园变成荒地;第四,旱地变为茶园、果园。

蔡运龙[4]就土地利用的变化主要通过土地覆被的变化三方面来说明:“一是土地覆被的退化”,即某种覆被类型虽未改变, 但其质量已经降低,例如由于过度放牧引起草地退化,伐木引起林覆被密度降低;“ 二是土地覆被的转换”,即某种覆被类型完全改变成另一种类型,例如耕地被城市或工业建设占用,林地被整个砍伐并开垦为牧草地或耕地;“三是土地覆被的改良”,指某种覆被得到维护、修复、更新,例如土壤改良、耕地梯化、草地改良、森林抚育、灌溉系统的建立与完善。

娄烦县土地利用与覆被变化的驱动力分析韩锦涛;李素清【摘要】本文从人口和城市化两个因子着手,根据统计数据建立起驱动因子与土地利用变化的相关数学模型,对娄烦县LUCC做出层次分析.结果表明:(1)区域的人口和城市化是驱动LUCC变化的主要因素,表现为资源丰富的乡镇两者的影响特别显著；(2)由于区域城市化的发展,导致各乡镇土地利用类型呈现出多样性,表现为生态安全问题和环境安全问题之间相互转变.因而,土地作为地表受人类活动最频繁、最直接作用的一种景观类型,它的变化会影响到区域的生态环境的发展方向,其中起决定性作用的是人口变化和城市化发展水平.【期刊名称】《山西师范大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(027)001【总页数】5页(P87-91)【关键词】娄烦县;人口驱动力;城市化驱动力;综合驱动力【作者】韩锦涛;李素清【作者单位】山西大学黄土高原研究所,山西太原030006【正文语种】中文【中图分类】F301.20 引言LUCC变化驱动力的研究是揭示LUCC变化的原因、机制的过程，驱动力是指导致土地利用方式和目的发生变化的主要生物物理和社会经济因素，不同的土地利用类型变化驱动力不同.对于一个地区而言，其土地利用变化驱动力是由该地区主要土地利用类型变化的驱动力决定的［1］.LUCC变化的驱动力有自然和人为因素，这些因素不是简单孤立地对土地利用产生影响，它们之间相互联系，相互作用构成一个系统对区域的LUCC起作用，因此客观上要求对区域驱动因子加以综合考虑来解释区域的LUCC.1 研究区概况娄烦县位于111.31°E ～112.01°E，37.51°N ～38.13°N 的太原西北山区，东邻古交，南邻交城县，西接方山县，北与岚县相连，东北与静乐县接壤，属于温带大陆性季风气候，平均气温7.1℃ ～8.1℃，年降水量428 mm～450 mm.娄烦县矿产资源和水资源丰富，是山西重要的矿产储备地和水资源基地.2 数据采集与研究方法2.1 数据采集①娄烦县1996 a～2010 a的土地利用变化数据，统计年鉴.②选用的主要参数如下:人口因素.其中包括总人口、农业人口和人口密度.人口数量直接反映着由粮食和畜牧产品需求引起的农田和草地资源数量的需求压力;粮食产量.主要包括农业总产值、人均农业产值、人均收入.农业经济指标一方面与农田利用中的作物构成和产量有关，另一方面也决定着农业生产中的投入能力，因此间接地反映了农田利用的可能强度;家畜数量.由于娄烦县是以农业为主的县域，家畜数量的变化反映了区域草地和农田作物的变化，进而反映出耕地和草地数量的变化.2.2 研究方法①相关性检验和逐步回归法［2］;②多元线性回归;该模式要求某一地区、某一段时间内的人口变化(因变量)与其土地利用变化(自变量)之间存在线性关系，以便明确鉴定土地利用变化的内在原因.根据多元线性回归分析的基本原理和解题思路，假设随机变量Y与m个自变量X1，X2，…，Xm之间存在线性关系，则其数学模式为［3］③城市化发展指数［4］式中I表示城市建成区面积与城市非农业人口年际变化速率之间的比值，反映城市建成区面积和非农业人口之间的驱动变化速率，即城市的人均建成区面积，或者说是建成区的人口承载强度;S是建成区面积，P是城市非农业人口，t是当年数据，t －1表示上一年数据;④影响强度指数［2］式中HAI为人为影响指数，N为景观组分类型数量，Ai是第i种景观组分面积，Pi为第i种景观类型所反映的人为强度指数，TA为景观总面积.3 分析与讨论3.1 娄烦县人口变化对LUCC的驱动3.1.1 娄烦县人口时空分布收集1996 a～2010 a人口统计数据，采用AreView 3.2空间分析方法对娄烦县两期的人口密度作图(图2，图3)，分析区域两期人口的分布情况.图1 娄烦县1996年人口密度分布Fig.1 The population density map of Loufan County in 1996图2 娄烦县2010年人口密度分布图Fig.2 The population density map ofLoufan County in 2010从图1和图2中可以看出:(1)人口密度400 people/km2～600 people/km2的区域，从1996 a的静游镇向南扩展到2010 a的静游镇和娄烦镇，这是由资源和地形优势导致的.这种人口变化的过程体现了人口和土地利用向地势平坦的城市区和煤矿富储地移动，也体现了土地利用类型向居民工矿用地方向发展.(2)人口密度300 people/km2～400 people/km2的区域，1996 a是娄烦镇，到2010 a转变成盖家庄、马家庄和天池店，人口的时空变化体现了土地利用的时空变化.由于这三个乡镇铁矿和煤矿特别丰富，导致区域的居民和工矿业用地的面积增加，耕地和水域用地的面积减少，客观上揭示出区域生态环境的脆弱.(3)人口密度100 people/km2～300 people/km2的区域，从1996 a马家庄转变到2010 a的米峪镇，体现了地势、水资源和区位的优势.由于米峪镇靠近尖山铁矿分布区，水资源比较丰富，吸引了区域人口的增加，土地利用类型居民和工矿用地的增加.(4)人口密度＜100 people/km2的区域，从1996 a的盖家庄、米峪镇、天池店、杜交曲和庙湾乡缩小为2010 a的杜交曲和庙湾乡.这种人口的变化揭示了人口从山地和资源贫瘠区的迁出，导致区域土地利用类型中未利用地面积的增加.3.1.2 人口驱动力分析用娄烦县1996 a～2010 a人口变化数据，应用SPSS 11.0中回归分析方法做出人口密度和各土地利用类型的相关矩阵如图3.图3 娄烦县人口与土地利用类型的相关矩阵Fig.3 The Correlation matrix of population and land use types of Loufan County从图3看出，娄烦县的人口密度除了耕地外与其他的土地利用类型呈现明显的相关关系.采用回归分析法定量地表达区域人口密度变化对土地利用格局形成的驱动关系.消除量纲影响后，通过最小二乘法可以求出研究方法2.2公式中的待定系数B1，B2，…，Bm，从而建立人口密度与土地利用类型的回归方程:其中X1、X2、X3、X4、X5分别代表林地、牧草地、居民工矿用地、水域用地和未利用地，Y是人口密度.从上面的数学模式可以看出，娄烦县人口变化与林地、牧草地和水域用地是负相关的，说明人口的变动对区域生态型土地利用类型的影响大，从而体现出区域土地利用类型的不合理性和生态脆弱性，因此今后加强区域生态型土地利用类型的保护和开发是工作的重点;模式中人口变化与区域居民工矿用地呈现正相关，人口的增加导致了建设用地的土地景观类型的增加.值得注意的是区域的人口变化与耕地之间无相关性，表明人口变化对区域的耕地土地景观影响不大.3.1.3 娄烦县各乡镇的人口驱动力分析用娄烦镇1996 a～2010 a的人口密度(Y)、耕地面积(X1)、林地(X2)、园地(X3)、牧草地(X4)、居民用地(X5)、工矿用地(X6)、交通用地(X7)、水域用地(X8)、未利用地(X9)，采用研究方法2.2将娄烦县各乡镇的人口变化对土地利用类型作回归分析，建立各乡镇土地利用的数学模式(表1).表1 人口和各乡镇土地利用之间关系的数学模式Tab.1 The mathematical model between population and land use in villages and towns?从表1可以看出，娄烦镇人口变化与耕地、林地和居民用地关系密切，人口增加导致区域的耕地和林地减少，居民用地的增加，说明区域受到非农业人口驱动力的影响;静游镇的人口变化与区域的耕地变化有关，人口的增加导致耕地的减少;盖家庄和马家庄的人口变化对土地利用类型的影响相对来说比较相似，两区域在人口变化的驱动下，耕地面积减少，工矿用地面积增加;天池店的人口变化与耕地关系密切，人口增加导致了区域的耕地面积的减少;其他的三个乡镇(杜交曲、庙湾乡、米峪镇)指标间相关性不大，说明区域的人口变化对土地利用的影响不显著.3.2 城市化驱动力分析城市化是特定地域空间系统的一种复杂的社会过程，它既包括人口和非农业活动在不同规模城市环境中的集中过程，同时还包括了乡村景观转变为城市景观的地域推进过程［4～6］，所以研究城市化一定意义上就是研究城市化对LUCC的作用.收集娄烦县1996 a、2003 a和2010 a的统计数据，用公式(1)，基于城市建成区面积(居民和工矿用地)和非农业人口的年际变化，得出表2，说明城市化对土地利用的驱动.从表2看出，娄烦县8个乡镇的城市化发展中呈现出了4种类型:①I＞1，娄烦镇、静游镇和天池店，表明建设区向外扩展的速度＞城市非农业人口向城市中心集中的速度，处于城市化的拉动阶段，其中娄烦镇建设区迅速向外扩展的同时，人口向县城中心集中，表明建设用地面积增大;静游镇和天池店是由于资源富集导致的工矿企业集中到一定程度后，工矿用地向外扩展，这些都是源于耕地、林地和牧草地面积的减少;I＞1型乡镇的人均占地面积的增加，表明城市化人口对生存环境安全的要求有所提高，导致农业土地的占用，形成区域环境安全问题并向生态安全问题的转化.②I＜1，马家庄和盖家庄，处于突变型，人口向乡镇的集中程度大于乡镇向外扩展的速度，表明区域资源和政策优势改善了区域的投资环境，吸引了大量工矿和人口的集中，揭示了工矿企业对周围农村用地的占用，形成了生态安全问题向区域环境安全问题的转变.③I=1，庙湾乡、杜交曲和米峪镇，处于稳定型，表明区域人口和建成区处于一个相对稳定的阶段，区域的土地利用没有太明显的区域性变化，说明区域的处于一个生态问题阶段，这在一定程度上说明了区域的耕地、水域用地、林地用地和牧草用地占绝对优势.表2 娄烦县城市化发展类型指数Tab.2 The types indexes of urbanization development in Loufan country?3.3 驱动力的综合分析尽管从长时间来看，自然因素和人为因素都驱动着LUCC，但短时间内的城市化过程中，人类活动的影响无疑是区域LUCC的主要驱动机制［7］.人类活动的结果往往导致景观组分的原始自然特性不断下降，不同的景观类型代表不同的人为活动和开发利用程度［7～9］.表3 娄烦县各种人为影响强度参数Tab.3 The intension parameter of various artificial effects in Loufan County注:建设用地参数是高密度城镇用地与低密度城镇用地的平均值耕地林地园地灌草地水域建设用地0.55 0.1 0.435 0.230.115 0.815用人类影响强度指数公式和1996 a、2003 a和2010 a的土地利用数据结合得出表3和表4.表4 娄烦县人为影响区域指数Tab.4 The regional indexes of artificial effectsin Loufan County项目区域强度娄烦镇静游镇盖家庄马家庄米峪镇天池店杜交曲庙湾乡1996 0.648 1.160 0.669 0.611 0.615 0.614 0.632 0.618 0.6480.626 0.835 2010 0.651 2.980 0.807 0.631 0.631 0.599 0.662从表3、表4可知，娄烦县随着城市化的进程，人类对区域整体的影响变得日益强烈，从1996 a的0.648增加到2010 a的0.651.同时，从资源优势看，娄烦县的资源丰富的乡镇人类活动的影响力较强，如静游镇、盖家庄、马家庄和天池店;娄烦镇是区域的城市化水平最高的区域，人类活动的影响从1996 a的1.160上升到2010a的2.980，上升幅度达到1.820，显示在城市化进程中，人类活动对城乡过渡带景观特征的强烈干扰;与此同时米峪镇、杜交曲和庙湾乡的人类影响指数呈现出下降趋势，分别从1996 a的0.614、0.626 和0.853 下降到2010 a的0.599、0.618 和0.648.4 讨论(1)娄烦县人口变动对区域土地利用类型的影响呈现了显著的特点，林地、牧草地和水域用地类型大幅度减少，客观上揭示出区域生态环境开始向脆弱化方向发展.(2)资源吸引力导致区域人口密度的增加，促使区域的土地利用类型向居民工矿用地的转化，而其他土地利用类型区域减少的趋势;城市化导致了区域交通和居民用地的土地利用类型扩展.(3)驱动力的综合分析，娄烦县人为活动趋向资源丰富区和经济比较发达地区，而资源贫瘠区是人类活动影响最小的区域，从而导致资源丰富的乡镇LUCC的显著变化，娄烦县LUCC主要驱动力是人为因素(人口增长)和城市化的发展，区域的生态环境问题突出，采取必要环境措施成为当前区域发展的主要方向［10］.参考文献:【相关文献】［1］J R Jensen.Introductory Digital Image Processing.A remoter Sensing Perpective(2nd ed)［M］.New Jersey:Prentice Hall Upper Saddle River，1996，197～279.［2］史培军，张淑英，潘耀忠.生态资产与区域可持续发展［J］.北京师范大学学报，2005，188(2):131～137.［3］Turner，B L，Skole D，Sanderson S et nd use/Land cover change［J］.地学前言，1999，4(1 ～2):26 ～33.［4］史培军，江源，王静爱.土地利用与覆被变化与生态安全相应机制［M］.北京:科学出版社，2004.［5］张银辉，张庚星.土地利用/土地覆盖遥感分类方法的研究综述［J］.中国农业资源与区划，2002，23(3):21～25.［6］Wu Fulong.A linguistic cellular automata simulation approach for sustainable land development in a fast growing region［J］.Computer Environment and Urban System，1996，20(6):103.［7］景贵和.土地生态评价与土地生态设计［J］.地理学报，1986，41(1):1～6.［8］杨朝现.重庆市不同经济区土地利用土地覆被变化分析［J］.西南农业大学，2002，24(2):555～558.［9］陈浮，葛小平，陈刚.城市边缘景观变化与人为影响的空间分异研究［J］.地理科学，2001，21(3):210～216.［10］王虹扬，王立刚.湖北省农村生态环境问题分析及对策［J］.中国农业资源与区划，2011，32(5):26～30.。

国内外土地利用/土地覆盖变化研究综述
第六图书馆
土地利用/土地覆盖变化是目前全球变化研究的核心主题之一。

它不仅影响到了人类生存与发展的自然基础,而且影响到地球生物化学圈层的结构、功能及地球系统能量与物质循环等方面。

本文通过分析国内外土地利用/土地覆盖变化,以便为推动我国在土地利用和土地覆被变化领域研究工作的进展,促进我国土地利用变化研究工作与世界全球变化研究相衔接发挥积极作用。

土地利用/土地覆盖变化是目前全球变化研究的核心主题之一。

它不仅影响到了人类生存与发展的自然基础,而且影响到地球生物化学圈层的结构、功能及地球系统能量与物质循环等方面。

本文通过分析国内外土地利用/土地覆盖变化,以便为推动我国在土地利用和土地覆被变化领域研究工作的进展,促进我国土地利用变化研究工作与世界全球变化研究相衔接发挥积极作用。

土地利用 土地覆盖 变化广西农学报李仕利 唐国滔 董先胜 王斯杰湖南省测绘科技研究所,湖南长沙4100072008第六图书馆
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第六图书馆。

第６４卷第４期地理学报Ｖｏｉ．６４，Ｎｏ．４２００９年４月ＡＣＴＡＧＥＯＧＲＡＰＨＩＣＡＳＩＮＩＣＡＡｐｒ．，２００９土地利用／土地覆被变化（ＬＵＣＣ）模型研究进展唐华俊Ｉ，２吴文斌Ｉ，２杨鹏ｌ，２陈佑启１，２７ＰｅｔｅｒＨ．Ｖｅｒｂｕｒ９３（１．中国农业科学院农业资源－ｑ农业区划研究所，北京１０００８１；２．农业部资源遥感’ｊ数字农业雨点开放实验摩，北京１０００８１；３．荷兰瓦赫宁根大学环境系，瓦赫宁根４７—６７００）摘要：土地利用／土地覆被变化（ＬＵＣＣ）是全球环境变化的重要原因，ＬＵＣＣ模型研究始终是土地变化科学研究的莺点。

论文系统总结了近１０年来国内外ＬＵＣＣ模型在理论、方法、实践应用等方面取得的新进展．指ｆＨ了亟待解决的问题，并对今后的发展方向进行了展埋。

研究发现．①ＬＵＣＣ模型的功能和作用呈现多样化趋势，是ｒ解、认识和解释土地利用系统的动态变化特征、过程和效应的有效丁具，可以服务于土地利用管理和政策的制订。

⑦模型的核心内容是研究ＬＵＣＣ时空变化格局．模型发展正经历从单一的非空间模型向非空『ＨＪ模型和空间模型融合的演进过程。

但多数模型只重视卒间变化机制研究．而对时间机制考虑不足。

③反馈机制是ＬＵＣＣ系统的一个重要特征。

现有模型在反馈机制方面的研究尚十分薄弱。

研究不同时空尺度的反馈机制必将是末来ＬＵＣＣ模型的新焦点。

（ＤＬＵＣＣ研究本质上是“人类一环境”关系研究．以往模型多为局部均衡分析模型．未来ＬＵＣＣ模型发展趋向应从系统观和整体现角度来综合考虑“人类一环境”楣互作用机制．这也是ＬＵＣＣ模型的最高更次的科学难点问题。

⑤多尺度、多层次的综合研究是ＬＵＣＣ模型的必然要求，模型空间尺度已经从早期的单一空间尺度转变到现今的多空间尺度．但尺度推移仍是模型研究中值得深入探讨的问题。

⑥尽管ＬＵＣＣ模型验证方法趋于多元化。

但目前还没有一个模型验证的统一标准和规范．参考数据的不足也大大限制了模型验证效果。