近十年来长江中下游土地利用变化及其生态环境效应

总述

人类的土地利用对土地覆被和整个生态系统造成的影响，已经远远大于其他自然因素，掌握土地利用变化的驱动因素及其产生的效应，已经成为全人类孜孜以求的重大课题。土地是人类赖以生存的重要资源，它提供空间、水分、耕种以获得粮食，土地利用的变化一般由人类追求更大程度的资源开发驱动。人类将其认为对自己有利的土地利用方式进行实践，由土地承担覆被变化、被铲除和被毒害的后果。
一般地，我们使用一段时间序列的遥感图像来观测土地利用情况的动态变化。以下是几幅TM影像：
两个时期成都城市建成区动态监测

图1

图2
如果还需要更直观一些，使用遥感图像处理工具可以将城市区域识别出来：

图3

图4
从这几幅图像中我们可以得出哪些跟LUCC有关的结论呢？
接下来，我们以长江中下游地区近十年来的土地利用变化情况为案例，说明LUCC引起的生态环境效应。

案例：近十年来长江中下游地区土地利用变化及其生态环境效应

• 主要度量指标
  
  • 土地利用综合指数
    $$L=100*\sum_{i=1}^n A_i *C_i$$
    式中$L$表示区域土地利用综合指数；$A_i$为区域第$i$级土地利用程度分级指数；$C_i$为区域内第$i$级土地利用程度的面积百分比。
  • 土地利用变化强度指数
    $$LTI_i = \frac{k_j,_b-k_j,_a}{LA_i}\times\frac{1}{T}\times100\%$$
    $LTI_i$为土地利用类型$j$在某空间单元$i$内的土地利用变化强度指数；$k_j,_a、k_j,_b$分别为研究初期a及研究末期b土地利用类型$j$在空间单元$i$内的面积；$LA_i$为空间单元$i$的土地面积；$T$为研究末期和初期相间隔的时间（年）。
  • 土地利用变化的空间趋向性
    $$D=N_i/N\times100\%$$
    $D$为某种土地利用变化类型的丰富度，$N_i$为该种土地利用变化类型的斑块数，$N$为该区全部土地利用类型的斑块数。
• 土地利用程度及其变化
  从1988年至1998年土地利用程度变化的区域分异特征看，以上海为中心的长江三角洲东部地区、崇明岛、苏锡常、杭州、南京、合肥等地区土地利用程度增加最为显著。其次，杭州湾北部的杭嘉湖平原地区、镇江、扬州、南通、滁州等地区土地利用程度增加也很明显，上述地区的$\Delta L$值的增加也主要是由区域城市化过程导致。其他长江下游大部分平原的土地利用变化程度也有所增强，但幅度不大。土地利用程度减轻$(\Delta L<0)$的地区主要为南部山地（黄山、天目山等）和北部的部分丘陵平原地区
• 土地利用变化强度及其区域分异
  
  • 总体情况
    
    图5
  • 各种土地利用类型变化分异
    
    图6
  • 讨论：土地利用变化的空间趋向性
    农田与林地之间的转变
    林地与灌丛之间的转变
    农田与水体之间的转变
    农田与灌丛之间的转变
    农田向建成区的转变
    水体转湿地
  • 结论：土地利用变化的区域生态效应
    1.基于土地利用程度的分析
    2.基于土地转移特征的分析
    3.基于湿地变化的分析
    4.基于耕地变化的分析