RESEARCH ON LAND COVER CHANGES IN SHIYANG RIVER BASIN IN RECENT 50 YEARS BASED ON RS AND GIS
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摘要:
选取石羊河流域为研究区，采用1970~2017年18期Landsat系列卫星遥感数据，通过数据处理、面向对象信息提取，获取了石羊河流域近50年土地覆被类型基础数据；运用转移矩阵、GIS分析手段，对石羊河流域不同土地类型时空变化特征进行了研究.结果表明：1）近50年来，石羊河流域自然绿洲面积总体呈逐年减少趋势，由1970年的35 717.53 km2减少到2017年的33 865.47 km2；人工绿洲面积相应增加，由5 355.79 km2增至7 208.70 km2.2）耕地、天然林地、天然草地、建设用地总体呈增加趋势，耕地的增加主要由天然草地、未利用地及水域湿地转化而来，天然林地的增加主要由天然草地、未利用地转化而来，天然草地面积的增加主要由未利用地转化而来，建设用地的扩张以占用周围草地、耕地及未利用地为主.3）石羊河流域土地类型的演变，总体反映了石羊河流域生态环境趋好，绿洲区域逐渐增加.
Abstract:The Landsat series satellite remote sensing data from 1970 to 2017 are adopted for basic data to study the land covers in the Shiyang River Basin by data processing and object-oriented information extraction. The transfer matrix and GIS approaches are used to analyze the temporal and spatial variation characteristics of different land types in Shiyang River Basin. The results show that:1) In the past 50 years, the natural oasis area in Shiyang River Basin has been decreasing year by year, from 35 917.53 km2 in 1970 to 33 865.47 km2 in 2017; and the area of artificial oasis increased correspondingly from 5 355.79 km2 to 7 207.70 km2. 2) The cultivated land, natural forest land, natural grassland and construction land show a generally increasing trend. The increased cultivated land is transferred mainly from natural grassland, unused land and wetland. The increase of natural forest land is mainly from natural grassland and unused land. The natural grassland area is increased mainly by the transferring of unused land. The construction land expands by taking up surrounding grassland, cultivated land and unused land. 3) The evolution of land types reflects the better ecological environment and increasing oasis area of the Shiyang River Basin.
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表 1 研究区获取卫星数据一览表
Table 1. Satellite data of the study area
序号 行列号 数据类型 成像时间 1 141033 Landsat MSS1 19740615 2 142033 Landsat MSS2 19760930 3 142034 Landsat MSS2 19750620 4 131034 Landsat5 19880616 5 131033 Landsat5 19880616 6 131034 Landsat5 19880616 7 132033 Landsat5 19870909 8 132034 Landsat5 19870909 9 131033 Landsat5 19910625 10 131034 Landsat5 19910625 11 132033 Landsat5 19910616 12 132034 Landsat5 19910616 13 131033 Landsat5 19920729 14 131034 Landsat5 19920729 15 132033 Landsat5 19920602 16 132034 Landsat5 19920602 17 131033 Landsat5 19950706 18 131034 Landsat5 19950706 19 132033 Landsat5 19950611 20 132034 Landsat5 19950611 21 131033 Landsat5 19960130 22 131034 Landsat5 19960521 23 132033 Landsat5 19960816 24 132034 Landsat5 19960816 25 131033 Landsat5 20000719 26 131034 Landsat5 20000921 27 132033 Landsat5 20000608 28 132034 Landsat5 20000811 29 131033 Landsat5 20050802 30 131034 Landsat5 20050802 31 132033 Landsat5 20050606 32 132034 Landsat5 20050724 33 131033 Landsat5 20080725 34 131034 Landsat5 20080725 35 132033 Landsat5 20080603 36 132034 Landsat5 20080603 37 131033 Landsat5 20090914 38 131034 Landsat5 20090813 39 132033 Landsat5 20090617 40 132034 Landsat5 20090617 41 131033 Landsat5 20100715 42 131034 Landsat5 20100715 43 132033 Landsat5 20100722 44 132034 Landsat5 20100908 45 131033 Landsat5 20110718 46 131034 Landsat5 20110718 47 132033 Landsat5 20110607 48 132034 Landsat5 20110810 49 131033 Landsat7 20120829 50 131034 Landsat7 20120914 51 132033 Landsat7 20120804 52 132034 Landsat7 20120804 53 131033 Landsat7 20130605 54 131034 Landsat7 20130723 55 132033 Landsat7 20130628 56 132034 Landsat7 20130628 57 131033 Landsat8 20140710 58 131034 Landsat8 20140726 59 132034 Landsat8 20140717 60 133033 Landsat8 20140724 61 131033 Landsat8 20150611 62 131034 Landsat8 20150713 63 132033 Landsat8 20150821 64 132034 Landsat8 20150821 65 131033 Landsat8 20160731 66 131034 Landsat8 20160715 67 132033 Landsat8 20160803 68 132034 Landsat8 20160803 69 131033 Landsat8 20170718 70 131034 Landsat8 20170803 71 132033 Landsat8 20170709 72 132034 Landsat8 20170810 
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表 2 研究区土地覆被类型分类表
Table 2. Classification of land cover types in the study area
一级 二级 三级 自
然
绿
洲天然林地 有林地 灌木林地 疏林地 其他林地 天然草地 高覆盖度草地 中覆盖度草地 低覆盖度草地 水域湿地 河渠 湖泊 滩地 沼泽地 未利用地 沙地 盐碱地 裸土地 其他 人
工
绿
洲耕地 水田 水浇地 旱地 人工林地 有林地 灌木林地 疏林地 其他林地 人工草地 高覆盖度草地 中覆盖度草地 低覆盖度草地 建设用地 城镇用地 农村居民点用地 工矿用地 水域湿地 河渠 水库、坑塘 滩地 沼泽地 未利用地 沙地 盐碱地 裸土地
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表 3 石羊河流域1970 & 2017年土地覆被类型面积变化
Table 3. Changes in land cover type in Shiyang River Basin from 1970 to 2017
覆被类型 1970 1985 1990 1991 1995 1996 2000 2005 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 一级 二级 自然
绿洲天然林地 6881 7205 7205 7205 6684 6791 6797 7153 6834 6827 6842 6746 6738 6793 7355 7361 7521 7486 天然草地 9758 9734 10291 10282 11905 9238 11998 11998 12428 12579 12621 9611 9976 12545 12323 11413 11872 12453 水域湿地 921 637 650 659 614 562 488 485 281 243 261 274 265 253 256 256 248 253 其他 18157 17866 16791 16791 15704 18397 15169 14607 14558 14477 14438 17480 17150 14451 14026 14913 13826 13674 人工
绿洲耕地 4096 4097 4625 4625 4721 4766 5081 5268 5163 5161 5115 5146 5171 5143 5130 5083 5453 5214 人工林地 376 629 623 623 428 347 413 388 407 398 390 310 305 384 455 369 502 390 人工草地 36 36 36 36 24 31 51 30 27 27 32 21 20 21 17 18 37 23 建设用地 595 595 595 595 683 638 711 745 817 795 816 923 863 923 965 1077 1002 1067 水域湿地 53 75 59 59 112 113 101 103 260 261 259 259 260 259 249 240 269 264 未利用地 200 200 199 199 198 191 263 296 299 305 301 304 325 301 299 343 342 251 面积单位：km2
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表 4 石羊河流域1970&2017年土地覆被类型面积动态表
Table 4. Comparison of land cover types in Shiyang River Basin between 1970 and 2017
一级类 二级类 1970 2017 变化量 变化率 自然绿洲 天然林地 6880.86 7485.83 604.97 8.79% 天然草地 9758.32 12452.72 2694.39 27.61% 水域湿地 921.41 253.20 -668.21 -72.52% 未利用地 18156.94 13673.73 -4483.21 -24.69, 合计 35717.53 33865.47 -1852.05 -5.19% 人工绿洲 耕地 4096.18 5214.09 1117.92 27.29% 人工林地 375.64 390.18 14.54 3.87% 人工草地 35.79 22.81 -12.98 -36.27% 建设用地 594.74 1066.60 471.86 79.34% 水域湿地 53.09 263.91 210.82 397.08% 未利用地 200.35 251.11 50.76 25.34% 合计 5355.79 7208.70 1852.91 34.60% 单位面积：km2
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表 5 石羊河流域1970~2017年土地类型转移矩阵
Table 5. Transfer matrix of land types in Shiyang River Basin from 1970 to 2017
2017/
1970耕地 天然
林地天然
草地水域
湿地人工
林地人工
草地建设
用地未利
用地耕地 3649 59 30 28 276 39 2 47 14.68 1.12 102.17 19.47 天然林地 30.17 6489.05 321.74 0 11 0 32 0 00 1.17 38 29 天然草地 921.15 438.53 6679.23 29 31 66 94 4 69 229 34 1389.14 水域湿地 125.89 0 27 242 49 471.46 8 67 0 00 5 73 119.99 人工林地 47 69 0 00 10 15 0 03 281.46 0 00 24 94 11 37 人工草地 6 93 0 00 3 19 0 00 0 03 16.48 7 34 1.82 建设用地 9 18 0 00 0.22 0 44 1.18 0 29 582.40 1 03 未利用地 423.16 527.70 4919.02 13.29 16.90 0 22 113.52 12343.50 面积单位：km2
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表 6 石羊河流域1970 ~ 2017年间不同阶段土地类型转移矩阵
Table 6. Transfer matrix of land types in Shiyang River Basin during periods from 1970 to 2017
时间 土地类型 耕地 天然林地 天然草地 水域湿地 人工林地 人工草地 建设用地 未利用地 转出 土地变化面积 耕地 3825.03 53.93 159.98 3.57 0.71 0.24 2.89 49.82 271.14 624.45 天然林地 29.6 6628.64 221.83 0.22 0.22 0 0.34 0 252.21 -196.48 天然草地 571.7 0.59 8195.17 9.95 58.1 2.97 81.05 838.78 1563.14 2146.55 水域湿地 7.71 0.02 269.56 682.98 8 0 0.97 5.27 291.53 37.17 1970-1990 人工林地 1.33 0 16.21 0 355.29 0 0.39 2.41 20.34 52.7 人工草地 0.16 0 3.64 0 0.17 20.45 3.97 7.4 15.34 -11.82 建设用地 0.22 1.17 4.26 0.01 0.02 0.01 586.52 2.54 8.23 88.71 未利用地 284.87 0.02 3034.21 28.69 5.82 0.3 7.33 14996.04 3361.24 -2455.02 转人 895.59 55.73 3709.69 42.44 73.04 3.52 96.94 906.22 耕地 4550.41 24.92 114.79 1.72 10.65 1.73 6 10.41 170.22 360.75 天然林地 33.75 6557.97 67.43 0 0 0 11.66 13.56 126.4 112.34 天然草地 389.14 123.48 10775.47 26.96 35.02 25.43 20.72 508.65 1129.4 93.1 水域湿地 4.75 0.03 43.69 546.97 2.97 0 0.29 126.72 178.45 -84.84 1990-2000 人工林地 0.19 0 53.87 0 360.55 0.17 0 13.54 67.77 -15.04 人工草地 0 0 0 0 0 20.41 0 3.56 3.56 27.33 建设用地 2.19 0 7.86 1.61 0.37 0.28 670.17 0.98 13.29 27.87 未利用地 100.95 90.31 934.86 11.59 3.72 3.28 2.49 14755.06 1147.2 -469.78 转人 530.97 238.74 1222.5 41.88 52.73 30.89 41.16 677.42 耕地 4785.04 2.3 168.77 3.92 22.46 3.5 55.34 40.05 296.34 32.83 天然林地 47.71 6430.24 318.54 0 0 0 0.2 0 366.45 44.88 天然草地 187.34 290.84 11128.42 18.29 28.29 6.75 52.13 285.91 869.55 623.05 水域湿地 11.62 0.1 45.79 493.6 0.31 0 1.58 35.85 95.25 -9.72 2000-2010 人工林地 6.74 0 40.27 0.88 329.21 0 2.78 33.4 84.07 -23.05 人工草地 2.61 0 7.34 0 0 21.15 1.58 18.63 30.16 -19.69 建设用地 6.54 0 14.18 0.02 0.07 0 690.19 0.34 21.15 104.71 未利用地 66.61 118.09 897.71 3.02 9.89 0.22 12.25 14324.7 1107.79 -693.61 转人 329.17 411.33 1492.6 26.13 61.02 10.47 125.86 414.18 耕地 4846.29 9.29 134.69 2.4 30.99 0.1 69.68 49.82 296.97 -13.72 天然林地 12.85 6533.53 171.39 0.05 0.66 0 0.41 0 185.36 636.23 天然草地 192.59 395.62 11241.14 10.58 36.01 0.45 112.67 838.78 1586.7 -504.88 水域湿地 1.18 0.19 40.34 474.97 0.14 0 1.76 5.27 48.88 24.3 2010-2014 人工林地 27.33 0.75 10.87 0.64 337.37 0 7.08 2.41 49.08 68.74 人工草地 9 0 2.62 0 0 16.88 2.75 7.4 21.77 -21.22 建设用地 18.07 0.4 14.01 10.8 2.25 0 763.03 2.54 48.07 154.04 未利用地 22.23 415.34 707.9 5.1 47.77 0 7.76 14996.04 1206.1 -299.88 转人 283.25 821.59 1081.82 29.57 117.82 0.55 202.11 906.22 耕地 4991.52 15.97 85.64 0.03 9.4 1.75 19.11 6.13 138.03 84.57 天然林地 10.05 7215.39 98.13 0.05 0.37 0 0.86 30.25 139.71 130.74 天然草地 96.01 141.61 11563.75 20.79 9.35 1.96 53.68 435.89 759.29 129.57 水域湿地 1.92 0.09 4.43 493.29 0.66 0 3.3 0.86 11.26 22.96 2014-2017 人工林地 65.05 1.4 36.28 0.13 322.25 0 24.77 5.32 132.95 -65.03 人工草地 4.82 0 0 0 0 12.05 0.55 0 5.37 5.39 建设用地 21.04 0.09 1.88 0.06 4.09 0.03 936.6 1.34 28.53 101.6 未利用地 23.71 111.29 662.5 2.76 44.05 7.02 27.86 13445.06 879.19 -399.4 转人 222.6 270.45 888.86 23.82 67.92 10.76 130.13 479.79 面积单位：km2
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图(1)
表(6)
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