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摘要：本文采用遥感（RS）分析方法和地理信息系统（GIS）技术相结合，以1991—2012年的TM/ETM+数据为基础，对比分析皮山县绿洲21a间的土地利用/覆被时空变化情况，并在此基础上探索皮山县绿洲—荒漠过渡带自然植被变化的影响因素。结果表明：21a间，绿洲总面积增加了209.07km2，农用地和建设用地面积增加最明显，增加面积分别达316.72km2和33.66km2，绿洲—荒漠过渡带自然植被（草地）面积减少了122.55km2。其中，建设用地增加面积来自于农用地和裸地，农用地增加面积来自于绿洲—荒漠过渡带天然植被区和裸地。自然因素中的气温、降水变化和人为因素的共同作用是引起草地面积变化的主要驱动因素。
关键词：绿洲—荒漠过渡带；LUCC；影响因素；遥感
20世纪70年代，随着全球气候变化研究的深入，人们开始认识到由人类活动所导致的土地利用/覆被变化（LUCC）是引起生态环境和气候变化的主要因素，同时也意识到这种变化对人类社会的可持续发展产生重大的影响[1]。因此，进入90年代以来，土地利用/土地覆盖变化成为目前全球变化研究的核心主题之一[2]。
LUCC计划研究的基本目标是提高对全球土地利用和土地覆被变化的动态过程的认识，及对人类活动与全球变化的驱动机制研究[3]。LUCC的各种驱动力在不同时间和空间尺度上都大不一样，生物—自然驱动力可能与人类驱动力同样重要[4]。LUCC驱动力的研究在于揭示土地利用/土地覆盖变化的原因，内部机制和基本过程，测其未来变化发展的趋势与结果[5]。全球环境变化和人类对自然资源的利用，将改变地表覆盖情况；同时，变化的地表覆盖又将影响到全球变化和土地利用方式和格局[6]。
由于皮山县独特的自然地理环境，人口都集中在有限的绿洲内部，其他均为沙漠，戈壁以及山区。近年来，随着皮山县人口的快速增长，人们不断在绿洲—荒漠过渡带开垦，绿洲荒漠过渡带自然植被去不断变成农用地。与此同时，皮山县沙漠化也严重影响着耕地和自然草地。所以如何保证该地区自然环境没有被破坏的前提下耕地可持续利用是迫切要研究的问题。本研究基于遥感技术，利用不同时期遥感影像，定量和定性地分析皮山县绿洲—荒漠过渡带自然植被在近21a间的时空变化状况，并探索其影响因素，以期为该区域土地合理，可持续利用，生态环境保护提供决策支持与科学依据。
一、研究区概况
皮山县位于新疆维吾尔自治区南部，塔克拉玛干大沙漠南缘，喀喇昆仑山北麓。东与和田县和墨玉县毗邻，西同叶城县相连，南与印度和巴基斯坦在克什米尔的实际控制区交界，北与麦盖提县、巴楚县接壤。地处东经77°31′至79°38′，北纬35°22′至39°01′。县境南北长423km，东西宽67.5-144.5km，总面积4.14×104km2。境内地势西南高，东北低，南部为冰山雪岭，中部为高山和山前河谷，北部为平原及戈壁沙漠。属暖温带极干旱气候区。年平均气温11.9℃，极端最高气温41.0℃，极端最低气温-22.9℃，年平均有91天日最高气温在30℃以上。年平均日照时数2470.4小时，无霜期218天。全县土壤共分13个土类，优势土类是灌淤土，是皮山县分布最广的农业土壤，占全县耕地面积的70%以上。皮山县境内有山溪性中小河流五条，均发源于喀喇昆仑山的冰川雪源，靠雪水融化补给，年均流量为7.5億立方米[7]。
二、数据来源
本文根据研究内容及数据的可获取性，所收集的遥感数据有：美国陆地资源卫星Landsat-5 TM影像和Landsat-7 ETM+影像遥感（表1）；地理数据主要有：覆盖研究区范围的1：100万行政区划图及其矢量化数据；研究区1：100万地形图及其矢量化数据；皮山县气象局和水务管理局提供的气候和水文统计资料（主要是气温、降水和水文）；还有关于该地区人口，土壤，社会经济资料和前人研究成就等资料。
三、研究方法
（一）遥感影像预处理
在遥感图像处理软件ENVI4.5的支持下，对2000年的Landsat TM影像图做辐射纠正和几何校正，其它Landsat TM/ETM+影像均以校正好的2000年Landsat TM影像为基准进行影像间的配准和对比校正，精度控制在0.3个像元内。最后根据主要研究内容从拼接图中切割出研究区水资源分布比较集中的区域。由于皮山绿洲北部为广阔的塔克拉玛干沙漠而南部为山脉，所以根据主要研究内容，切割出了绿洲—荒漠过渡带主要分布的区域。
（二）土地利用/土地覆盖信息提取
在土地利用类型研究中，获得较高的分类精度是至关重要的，文中采用分类结果精度较高的复合分类法（Combined optimum fuzzy clustering and supervised classification，COFCS）进行土地利用分类[8]。土地利用/土地覆被类型的划分是进行LUCC过程和趋势研究的首要步骤[9]。本研究中土地利用类型划分依据中国土地资源分类系统，结合皮山绿洲的实际情况，把研究区的土地利用类型划分为农用地（林地，耕地），草地（天然植被），水域（河流，水库，坑塘），建设用地（居民点，城镇）和裸地（沙漠，戈壁）等5个一级类型。最终分类结果如图1所示。最后对各时期遥感影像分类结果进行精度检验，各时期分类结果Kappa系数和总体精度分别均高于0.92和93%以上，表明误分类率比较低，能满足后期综合分析工作要求。
四、结果与分析
（一）绿洲土地利用时空变化分析
通过定量分析土地利用/覆被类型的总量变化，可以掌握土地利用变化总趋势同时可以更好地理解结构变化特征。从表2可知，从1991年到2012年，皮山县绿洲土地利用发生特别明显的变化，这些变化主要体现在绿洲—荒漠过渡带天然植被转换成耕地和建设用地面积的急剧增加上。21a研究时段内，绿洲总面积增加了209.07km2，建设用地和农用地增加明显，分别增加了33.66km2和316.72km2；由于草地和水域受气候变化影响很大，面积变化呈波动式减少趋势。 从表3可以看出土地利用类型变化的幅度和方向。21a间，增加的建设用地面积主要来源于农用地和裸地分别占新增建设用地面积的35.47%和64.62%，农用地变成裸地和农用地变成城市是农用地面积减少的主要形式。新开垦的净增316.72km2农用地面积中，20.5%农用地面积来自于草地转换农用地，85.57%面积来自于裸地。绿洲—荒漠过渡带天然植被（草地）增加面积来源于裸地和水域，增加面积达29.48km2，但减少面积是增加面积的4倍以上达122.55km2。开垦造田和气候因素是引起绿洲—荒漠过渡带天然植被面积减少的主要原因。
（二）绿洲—荒漠过渡带自然植被变化的影响因素分析
1、气候变化的影响
整个塔里木盆地南部绿洲地区生态环境极其脆弱，对外界因素作用极其敏感[10]。皮山县是典型的干旱地区，沙漠侵害绿洲极为严重。该县是和田地区遭受沙埋最为严重的3个县区之一[11]。皮山县自然降水十分稀少，分布不均匀，年际变化大，具有季节变化明显的特点。年平均降水量49.8mm，蒸发量达到2493.4mm。由于极端干旱的气候，多风沙，绿洲边缘土地的干旱缺水，源源不断的沙物质来源，以及水资源利用不能保证对绿洲边缘供水，能源短缺所带来的荒漠，沙漠天然植被的持久掠夺（薪材）使过渡带丧失，沙丘复活，沙地风蚀，流沙形成和移动等的影响，造成在皮山绿洲边缘地带，耕地受到沙漠侵害不仅使得数量逐渐减少，耕地质量也随之下降。
2、水资源制约性因素
干旱区绿洲受水资源分布的严格制约，绿洲的大小和规模取决于水量的多少。皮山绿洲水资源的问题主要表现在水资源的空间分布不均，季节性较强，泥沙含量较大等方面。境内有5条山溪性河流，均发源于喀喇昆仑山冰川雪山，流经各绿洲农田。从现有的绿洲面积看，皮山县水资源只能够维持现有绿洲的需求。随着人口的不断增加，不断垦荒，皮山县有限水资源无法为绿洲-荒漠过渡带的自然植被提供足够的水。虽然地下水资源丰富，但利用率较低。由于水库建设的规划不合理，迫使周围地域的地下水位升高，土壤盐渍化日益严重，对绿洲和绿洲周围过渡带天然草地未来的发展有一定的制约性。
3、人为因素
人口作为社会活动的主体，对土地利用与土地覆盖变化的影响起着重要的作用[12]。人口密度与土地利用变化速率成正相关关系，人口增长速度越快，土地利用变化也越快。
随着社会经济的发展，人们对环境保护生态建设和可持续发展认识的不断提高，有关学者对皮山绿洲的荒漠化现状给予了特别的关注，在深入实地考察的基础上，从理论上提出了大量的合理化建议和科学的防治措施，特别是近年来皮山县积极采取封育措施，改善生态环境，为促使区域生态环境向良性循环方向发展提供了有力的保障。
人口的增加需要更多的住房、交通用地和娱乐场所等建设用地。农村建房，修建公路等都在大量的占用耕地和草地。国家实行土地用途管制的目的和作用在于强制性地严格限制农用地转为建设用地，控制建设用地总量，对耕地实行特殊保护，促进经济增长方式和土地利用方式由粗放型向集约型转变，保障粮食安全、保障经济发展，保障生态安全，实现社会经济可持续发展的目标。在我国目前人地矛盾十分紧张的情况下，实施土地用途管制制度有其现实的必然性和重要意义。随着经济的发展，工业化和城市化程度提高，土地的不合理利用和浪费现象十分严重。所以国家不断地调整土地管理政策，制定了与现阶段经济发展相适应的土地管理政策，以实现土地合理，可持续利用。
五、結论
在遥感（RS）技术和地理信息系统（GIS）技术的支持下，以1遥感数据为基础，对比分析研究区土地利用/覆被时空变化情况，并在此基础上探索绿洲—荒漠过渡带自然植被变化的影响因素是为快速查明区域土地利用结构变化的原因的最有效手段。
通过定量分析土地利用/覆被类型的总量变化可以得出：皮山县绿洲土地利用类型中，耕地和建设用地面积呈始终增加的趋势，增加面积主要来自于耕地、草地和裸地。天草地面积变化是有自然因素和人为因素共同作用引起的。（作者单位：新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队）
参考文献：
[1]Turner B LⅡ，Meyer W B，Skole D L.Global land use/land cover change：towards an integrated study[J].Ambio，1994，23（1）：91–95.
[2]李秀彬.全球环境变化研究的核心领域：土地利用/土地覆被变化的国际研究动向[J].地理学报，1996，51（6）：553–558.
[3]郑直，董炜华，程秀娟.土地利用/土地覆盖变化研究[J].长春师范学院学报（自然科学版），2009，28（3）：045–052.
[4]伍光和，蔡运龙.综合自然地理学[M].高等教育出版社，2004，282–309.
[5]汪小钦，王钦敏，励惠国等.黄河三角洲土地利用/覆盖变化驱动力分析[J].资源科学，2007，29（05）：175–181.
[6]王让会，孙洪波，赵振勇.新疆且末绿洲土地利用变化机制与驱动力分析[J].干旱区地理，2005，6（07）：849–855.
[7]艾克拜尔·买提尼牙孜，阿里木江·卡斯木，依克木·买买提.新疆皮山县绿洲需水量变化与绿洲稳定性[J].水土保持通报，2015，35（6）：329-334.
[8]胡江玲，金海龙.新疆精河流域LUCC及其驱动因素分析[J].干旱区资源与环境，2010，24（8）：042–046.
[9]窦燕，陈曦，包安明.近40年和田河流域土地利用动态变化及其生态环境效应[J].干旱区地理，2008，3（07）：449–455.
[10]丁建丽，塔西甫拉提·特依拜.3S技术在绿洲土地覆盖变化研究中的应用研究—以新疆于田绿洲为例[J].生态学杂志，2005，24（11）：1277–1282.
[11]阿力木江·牙生，蓝利，程红梅等.新疆皮山地区土地沙漠化动态遥感监测分析[J].水土保持通报，2010，30（4）：115–120.
[12]马晓丽.新疆和田地区耕地变化及可持续利用评价研究[D].新疆大学，2009.
关键词：绿洲—荒漠过渡带；LUCC；影响因素；遥感
20世纪70年代，随着全球气候变化研究的深入，人们开始认识到由人类活动所导致的土地利用/覆被变化（LUCC）是引起生态环境和气候变化的主要因素，同时也意识到这种变化对人类社会的可持续发展产生重大的影响[1]。因此，进入90年代以来，土地利用/土地覆盖变化成为目前全球变化研究的核心主题之一[2]。
LUCC计划研究的基本目标是提高对全球土地利用和土地覆被变化的动态过程的认识，及对人类活动与全球变化的驱动机制研究[3]。LUCC的各种驱动力在不同时间和空间尺度上都大不一样，生物—自然驱动力可能与人类驱动力同样重要[4]。LUCC驱动力的研究在于揭示土地利用/土地覆盖变化的原因，内部机制和基本过程，测其未来变化发展的趋势与结果[5]。全球环境变化和人类对自然资源的利用，将改变地表覆盖情况；同时，变化的地表覆盖又将影响到全球变化和土地利用方式和格局[6]。
由于皮山县独特的自然地理环境，人口都集中在有限的绿洲内部，其他均为沙漠，戈壁以及山区。近年来，随着皮山县人口的快速增长，人们不断在绿洲—荒漠过渡带开垦，绿洲荒漠过渡带自然植被去不断变成农用地。与此同时，皮山县沙漠化也严重影响着耕地和自然草地。所以如何保证该地区自然环境没有被破坏的前提下耕地可持续利用是迫切要研究的问题。本研究基于遥感技术，利用不同时期遥感影像，定量和定性地分析皮山县绿洲—荒漠过渡带自然植被在近21a间的时空变化状况，并探索其影响因素，以期为该区域土地合理，可持续利用，生态环境保护提供决策支持与科学依据。
一、研究区概况
皮山县位于新疆维吾尔自治区南部，塔克拉玛干大沙漠南缘，喀喇昆仑山北麓。东与和田县和墨玉县毗邻，西同叶城县相连，南与印度和巴基斯坦在克什米尔的实际控制区交界，北与麦盖提县、巴楚县接壤。地处东经77°31′至79°38′，北纬35°22′至39°01′。县境南北长423km，东西宽67.5-144.5km，总面积4.14×104km2。境内地势西南高，东北低，南部为冰山雪岭，中部为高山和山前河谷，北部为平原及戈壁沙漠。属暖温带极干旱气候区。年平均气温11.9℃，极端最高气温41.0℃，极端最低气温-22.9℃，年平均有91天日最高气温在30℃以上。年平均日照时数2470.4小时，无霜期218天。全县土壤共分13个土类，优势土类是灌淤土，是皮山县分布最广的农业土壤，占全县耕地面积的70%以上。皮山县境内有山溪性中小河流五条，均发源于喀喇昆仑山的冰川雪源，靠雪水融化补给，年均流量为7.5億立方米[7]。
二、数据来源
本文根据研究内容及数据的可获取性，所收集的遥感数据有：美国陆地资源卫星Landsat-5 TM影像和Landsat-7 ETM+影像遥感（表1）；地理数据主要有：覆盖研究区范围的1：100万行政区划图及其矢量化数据；研究区1：100万地形图及其矢量化数据；皮山县气象局和水务管理局提供的气候和水文统计资料（主要是气温、降水和水文）；还有关于该地区人口，土壤，社会经济资料和前人研究成就等资料。
三、研究方法
（一）遥感影像预处理
在遥感图像处理软件ENVI4.5的支持下，对2000年的Landsat TM影像图做辐射纠正和几何校正，其它Landsat TM/ETM+影像均以校正好的2000年Landsat TM影像为基准进行影像间的配准和对比校正，精度控制在0.3个像元内。最后根据主要研究内容从拼接图中切割出研究区水资源分布比较集中的区域。由于皮山绿洲北部为广阔的塔克拉玛干沙漠而南部为山脉，所以根据主要研究内容，切割出了绿洲—荒漠过渡带主要分布的区域。
（二）土地利用/土地覆盖信息提取
在土地利用类型研究中，获得较高的分类精度是至关重要的，文中采用分类结果精度较高的复合分类法（Combined optimum fuzzy clustering and supervised classification，COFCS）进行土地利用分类[8]。土地利用/土地覆被类型的划分是进行LUCC过程和趋势研究的首要步骤[9]。本研究中土地利用类型划分依据中国土地资源分类系统，结合皮山绿洲的实际情况，把研究区的土地利用类型划分为农用地（林地，耕地），草地（天然植被），水域（河流，水库，坑塘），建设用地（居民点，城镇）和裸地（沙漠，戈壁）等5个一级类型。最终分类结果如图1所示。最后对各时期遥感影像分类结果进行精度检验，各时期分类结果Kappa系数和总体精度分别均高于0.92和93%以上，表明误分类率比较低，能满足后期综合分析工作要求。
四、结果与分析
（一）绿洲土地利用时空变化分析
通过定量分析土地利用/覆被类型的总量变化，可以掌握土地利用变化总趋势同时可以更好地理解结构变化特征。从表2可知，从1991年到2012年，皮山县绿洲土地利用发生特别明显的变化，这些变化主要体现在绿洲—荒漠过渡带天然植被转换成耕地和建设用地面积的急剧增加上。21a研究时段内，绿洲总面积增加了209.07km2，建设用地和农用地增加明显，分别增加了33.66km2和316.72km2；由于草地和水域受气候变化影响很大，面积变化呈波动式减少趋势。 从表3可以看出土地利用类型变化的幅度和方向。21a间，增加的建设用地面积主要来源于农用地和裸地分别占新增建设用地面积的35.47%和64.62%，农用地变成裸地和农用地变成城市是农用地面积减少的主要形式。新开垦的净增316.72km2农用地面积中，20.5%农用地面积来自于草地转换农用地，85.57%面积来自于裸地。绿洲—荒漠过渡带天然植被（草地）增加面积来源于裸地和水域，增加面积达29.48km2，但减少面积是增加面积的4倍以上达122.55km2。开垦造田和气候因素是引起绿洲—荒漠过渡带天然植被面积减少的主要原因。
（二）绿洲—荒漠过渡带自然植被变化的影响因素分析
1、气候变化的影响
整个塔里木盆地南部绿洲地区生态环境极其脆弱，对外界因素作用极其敏感[10]。皮山县是典型的干旱地区，沙漠侵害绿洲极为严重。该县是和田地区遭受沙埋最为严重的3个县区之一[11]。皮山县自然降水十分稀少，分布不均匀，年际变化大，具有季节变化明显的特点。年平均降水量49.8mm，蒸发量达到2493.4mm。由于极端干旱的气候，多风沙，绿洲边缘土地的干旱缺水，源源不断的沙物质来源，以及水资源利用不能保证对绿洲边缘供水，能源短缺所带来的荒漠，沙漠天然植被的持久掠夺（薪材）使过渡带丧失，沙丘复活，沙地风蚀，流沙形成和移动等的影响，造成在皮山绿洲边缘地带，耕地受到沙漠侵害不仅使得数量逐渐减少，耕地质量也随之下降。
2、水资源制约性因素
干旱区绿洲受水资源分布的严格制约，绿洲的大小和规模取决于水量的多少。皮山绿洲水资源的问题主要表现在水资源的空间分布不均，季节性较强，泥沙含量较大等方面。境内有5条山溪性河流，均发源于喀喇昆仑山冰川雪山，流经各绿洲农田。从现有的绿洲面积看，皮山县水资源只能够维持现有绿洲的需求。随着人口的不断增加，不断垦荒，皮山县有限水资源无法为绿洲-荒漠过渡带的自然植被提供足够的水。虽然地下水资源丰富，但利用率较低。由于水库建设的规划不合理，迫使周围地域的地下水位升高，土壤盐渍化日益严重，对绿洲和绿洲周围过渡带天然草地未来的发展有一定的制约性。
3、人为因素
人口作为社会活动的主体，对土地利用与土地覆盖变化的影响起着重要的作用[12]。人口密度与土地利用变化速率成正相关关系，人口增长速度越快，土地利用变化也越快。
随着社会经济的发展，人们对环境保护生态建设和可持续发展认识的不断提高，有关学者对皮山绿洲的荒漠化现状给予了特别的关注，在深入实地考察的基础上，从理论上提出了大量的合理化建议和科学的防治措施，特别是近年来皮山县积极采取封育措施，改善生态环境，为促使区域生态环境向良性循环方向发展提供了有力的保障。
人口的增加需要更多的住房、交通用地和娱乐场所等建设用地。农村建房，修建公路等都在大量的占用耕地和草地。国家实行土地用途管制的目的和作用在于强制性地严格限制农用地转为建设用地，控制建设用地总量，对耕地实行特殊保护，促进经济增长方式和土地利用方式由粗放型向集约型转变，保障粮食安全、保障经济发展，保障生态安全，实现社会经济可持续发展的目标。在我国目前人地矛盾十分紧张的情况下，实施土地用途管制制度有其现实的必然性和重要意义。随着经济的发展，工业化和城市化程度提高，土地的不合理利用和浪费现象十分严重。所以国家不断地调整土地管理政策，制定了与现阶段经济发展相适应的土地管理政策，以实现土地合理，可持续利用。
五、結论
在遥感（RS）技术和地理信息系统（GIS）技术的支持下，以1遥感数据为基础，对比分析研究区土地利用/覆被时空变化情况，并在此基础上探索绿洲—荒漠过渡带自然植被变化的影响因素是为快速查明区域土地利用结构变化的原因的最有效手段。
通过定量分析土地利用/覆被类型的总量变化可以得出：皮山县绿洲土地利用类型中，耕地和建设用地面积呈始终增加的趋势，增加面积主要来自于耕地、草地和裸地。天草地面积变化是有自然因素和人为因素共同作用引起的。（作者单位：新疆煤田地质局一五六煤田地质勘探队）
参考文献：
[1]Turner B LⅡ，Meyer W B，Skole D L.Global land use/land cover change：towards an integrated study[J].Ambio，1994，23（1）：91–95.
[2]李秀彬.全球环境变化研究的核心领域：土地利用/土地覆被变化的国际研究动向[J].地理学报，1996，51（6）：553–558.
[3]郑直，董炜华，程秀娟.土地利用/土地覆盖变化研究[J].长春师范学院学报（自然科学版），2009，28（3）：045–052.
[4]伍光和，蔡运龙.综合自然地理学[M].高等教育出版社，2004，282–309.
[5]汪小钦，王钦敏，励惠国等.黄河三角洲土地利用/覆盖变化驱动力分析[J].资源科学，2007，29（05）：175–181.
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[7]艾克拜尔·买提尼牙孜，阿里木江·卡斯木，依克木·买买提.新疆皮山县绿洲需水量变化与绿洲稳定性[J].水土保持通报，2015，35（6）：329-334.
[8]胡江玲，金海龙.新疆精河流域LUCC及其驱动因素分析[J].干旱区资源与环境，2010，24（8）：042–046.
[9]窦燕，陈曦，包安明.近40年和田河流域土地利用动态变化及其生态环境效应[J].干旱区地理，2008，3（07）：449–455.
[10]丁建丽，塔西甫拉提·特依拜.3S技术在绿洲土地覆盖变化研究中的应用研究—以新疆于田绿洲为例[J].生态学杂志，2005，24（11）：1277–1282.
[11]阿力木江·牙生，蓝利，程红梅等.新疆皮山地区土地沙漠化动态遥感监测分析[J].水土保持通报，2010，30（4）：115–120.
[12]马晓丽.新疆和田地区耕地变化及可持续利用评价研究[D].新疆大学，2009.