近20年黄河三角洲地区植被覆盖度时空变化及其趋势分析.pdf

第3 0卷第6期2 0 2 3年1 2月水土保持研究R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o nV o l.3 0,N o.6D e c.,2 0 2 3 收稿日期:2 0 2 2-0 6-2 5 修回日期:2 0 2 2-1 0-1 0 资助项目:国家自然科学基金(4 2 1 0 7 5 1 0);国家重点研发计划项目(2 0 1 7 Y F C 0 5 0 5 8 0 2-3);黄河流域生态保护和高质量发展联合研究一期项目(2 0 2 2-Y RU C-0 1-0 1 0 3)第一作者:路琦(1 9 9 8),女,山东日照人,硕士研究生,研究方向为自然保护区规划与生物多样性保护。E-m a i l:l u q i_1 9 9 81 6 3.c o m 通信作者:袁秀(1 9 8 1),女,重庆渝北区人,博士,副研究员,主要从事资源环境可持续发展研究。E-m a i l:y u a n x i u c a s i s d.c nh t t p:s t b c y j.p a p e r o n c e.o r gD O I:1 0.1 3 8 6 9/j.c n k i.r s w c.2 0 2 3.0 6.0 3 4.路琦,邢韶华,刘昌,等.近2 0年黄河三角洲地区植被覆盖度时空变化及其趋势分析J.水土保持研究,2 0 2 3,3 0(6):3 6 6-3 7 5.L uQ i,X i n gS h a o h u a,L i uC h a n g,e t a l.S p a t i o t e m p o r a lV a r i a t i o no f t h eV e g e t a t i o nC o v e r a g e a n d I t sR e s p o n s e t oL a n dU s e/C o v e rC h a n g e s i n t h eY e l l o wR i v e rD e l t a i nR e c e n t 2 0y e a r sJ.R e s e a r c ho fS o i l a n dW a t e rC o n s e r v a t i o n,2 0 2 3,3 0(6):3 6 6-3 7 5.近2 0年黄河三角洲地区植被覆盖度时空变化及其趋势分析路 琦1,邢韶华1,刘 昌1,汪生财1,陈梦缘1,袁 秀2(1.北京林业大学 生态与自然保护学院,北京1 0 0 0 8 3;2.中国科学院 科技战略咨询研究院,北京1 0 0 1 9 0)摘 要:目的 探究黄河三角洲地区植被覆盖度的时空动态变化以及植被覆盖度对土地利用变化的响应机制,为地区生态保护、建设与高质量发展提供参考。方法 基于2 0 0 02 0 1 9年的归一化植被指数(N D V I)数据和2 0 0 02 0 2 0年5期土地利用数据,采用s l o p e趋势分析和相关性分析等方法,分析了2 0 0 02 0 1 9年东营市植被覆盖度的时空动态变化及其对土地利用类型变化的响应。结果 植被覆盖度在东营市南部地区、黄河沿岸以及黄河故道地区较高,而北部和东部沿海地区较低。在时间上,2 0 0 02 0 1 9年东营市N D V I为0.2 50.3 3,植被覆盖度呈现先增加后减少的趋势,在2 0 1 0年达到最高水平。在空间上,东营市植被覆盖度改善区域面积大于退化区域,其面积占比分别为4 4.8 6%,3 7.9 4%。结论 草地和未利用土地向城乡、工矿、居民用地和水域转化是造成植被覆盖退化的主要原因。关键词:N D V I;植被覆盖度;土地利用/覆盖变化;黄河三角洲;图谱单元中图分类号:X 3 7;T P 7 9;Q 9 4 8 文献标识码:A 文章编号:1 0 0 5-3 4 0 9(2 0 2 3)0 6-0 3 6 6-1 0S p a t i o t e m p o r a lV a r i a t i o no f t h eV e g e t a t i o nC o v e r a g ea n dI t sR e s p o n s e t oL a n dU s e/C o v e rC h a n g e s i nt h eY e l l o wR i v e rD e l t a i nR e c e n t 2 0y e a r sL uQ i1,X i n gS h a o h u a1,L i uC h a n g1,W a n gS h e n g c a i1,C h e nM e n g y u a n1,Y u a nX i u2(1.S c h o o l o fE c o l o g ya n dN a t u r eC o n s e r v a t i o n,B e i j i n gF o r e s t r yU n i v e r s i t y,B e i j i n g1 0 0 0 8 3,C h i n a;2.I n s t i t u t e so fS c i e n c ea n dD e v e l o p m e n t,C h i n e s eA c a d e m yo fS c i e n c e s,B e i j i n g1 0 0 1 9 0,C h i n a)A b s t r a c t:O b j e c t i v eT h es t u d ya i m st oi n v e s t i g a t et h es p a t i a la n dt e m p o r a ld y n a m i c so fv e g e t a t i o nc o v e r i nt h er e g i o n,a n dt h er e s p o n s em e c h a n i s mo fv e g e t a t i o nc o v e rt ol a n du s ec h a n g e s,s oa st op r o v i d er e f e r e n c ef o rt h ee c o l o g i c a l p r o t e c t i o n,c o n s t r u c t i o na n dh i g h-q u a l i t yd e v e l o p m e n to f t h eY e l l o wR i v e rD e l t a.M e t h o d sB a s e do nm o d e r a t er e s o l u t i o ni m a g i n gs p e c t r o r a d i o m e t e r(MO D I S)1 6-d a yn o r m a l i z e dd i f f e r e n c ev e g e t a t i o ni n d e x(N D V I)a t as p a t i a l r e s o l u t i o no f 2 5 0m,t r e n da n a l y s i sm e t h o da n dc o r r e l a t i o na n a l y s i sm e t h o dw e r eu s e dt od e t e c tv e g e t a t i o nd y n a m i c si nD o n g y i n gC i t yd u r i n g2 0 0 02 0 1 9.I na d d i t i o n,t h eg e o-s p e c t r u mo fl a n du s ea n d l a n dc o v e r c h a n g e(L U C C)w a s e s t a b l i s h e db yu s i n g l a n d-u s e r e m o t e s e n s i n gd a t a t oe x p l o r e t h ep r o c e s sa n dd r i v i n gf o r c e so fL U C C,w h i c hw a se x p e c t e dt oc o m p r e h e n s i v e l yu n d e r s t a n dt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt e m p o r a l a n ds p a t i a l c h a n g e so f t h ef r a c t i o n a lv e g e t a t i o nc o v e r a g e(F V C)a n dt h e l a n d-u s ec h a n g e si nD o n g y i n gC i t yf r o m2 0 0 0t o2 0 1 9.R e s u l t sB ya n d l a r g e,t h e s t r o n gF V Ca r e a sm a i n l yd i s t r i b u t e d i nt h es o u t ho fD o n g y i n gC i t y,a l o n g t h eY e l l o wR i v e r,a n d t h eo l dc o u r s eo f t h eY e l l o wR i v e r,w h i l e t h e l o wF V Ca r e a sd i s t r i b u t e d i nt h en o r t ha n de a s tc o a s t l a n d.A sf o rt h et e m p o r a lv a r i a t i o n,t h ea n n u a la v e r a g eN D V Iv a l u e i nD o n g y i n gC i t y r a n g e d f r o m0.2 5 t o0.3 3,t h eF V Co fD o n g y i n gC i t ya p p e a r e d t oh a v e a no v e r a l l t r e n do f i n c r e a s i n gi n i t i a l l ya n dd e c r e a s i n ga f t e r w a r d s,w i t ht h eF V Cr e a c h i n gt h eh i g h e s ti n2 0 1 0.A sf o rt h es p a t i a lv a r i a t i o n,t h ep r o p o r t i o no fF V C i m p r o v e m e n t a r e aw a s l a r g e r t h a n t h a t o f d e g r a d a t i o na r e a,a c c o u n t-i n gf o r4 4.8 6%a n d3 7.9 4%,r e s p e c t i v e l y.C o n c l u s i o nT h ec o n v e r s i o no fg r a s s l a n da n du n u s e dl a n dt oc o n s t r u c t i o nl a n da n dw a t e r s i s t h em a i nr e a s o nf o r t h ed e g r a d a t i o no fF V C.K e y w o r d s:N D V I;f r a c t i o n a l v e g e t a t i o nc o v e r a g e(F V C);l a n du s ea n dl a n dc o v e rc h a n g e(L U C C);Y e l l o wR i v e rD e l t a;g e o-s p e c t r u mu n i t 黄河三角洲是我国最大的三角洲之一,是陆地生态系统、水生生态系统、河口湿地生态系统和海洋海岸湿地生态系统相互交织的典型地区1,为濒危鸟类、底栖动物等多种珍稀物种的生存提供了关键场所。但快速的城市化以及随之而来的土地利用变化,导致了物种栖息地保护与土地开发利用的矛盾越来越大。公开资料显示,东营市建设用地由1 9 9 5年的5 4 0k m2增加到2 0 1 9年的14 2 1.3 0k m2,开垦耕地、水产养殖等其他人类活动也对当地生态系统产生了重大影响2。黄河三角洲湿地生态系统的保护问题一直是人们的关注的焦点,前人在黄河三角洲地区的土地利用/覆盖变化(l a n du s ea n dl a n dc o v e rc h a n g e,L U C C)以及植被变化监测等方面已经开展过大量研究3-6,主要包括湿地环境退化及修复措施,土壤、水盐、气候因子以及人类活动与植被生长的关系,土地覆盖动态及驱动力,生态系统服务价值评估等方面。而基于遥感影像数据,研究植被覆盖度的长时间序列、大范围变化,及其对土地利用/覆盖变化的响应,这是我们需要探讨的重要问题。植 被 覆 盖 度(f r a c t i o n a lv e g e t a t i o nc o v e r a g e,F V C)是衡量地表植被分布的常用重要参数,被定义为植被垂直投影的面积与地表面积的比值7。作为陆地生态系统与全球环境变化长期监测的关键指标,植被覆盖度在碳循环、陆地气候和环境保护等方面发挥着重要作用,研究植被覆盖度的动态变化及其影响因素对于监测和评估当地生态环境质量具有重要意义。在众多的遥感指数中,1 9 7 3年由R o u s e提出的归一化 植被指数(n o r m a l i z e dd i f f e r e n c ev e g e t a t i o ni n d e x,N D V I)是最常用的遥感监测植被指数,常被用来表征植被覆盖、生长、产量和健康状况。N D V I是红外光波段和近红外波段光谱反射率的归一化差值8,不仅可以有效反映植被生长和覆盖信息,而且能最大限度地减少人们在单个光谱波段可能遇到的某些类型的噪声(如云影、太阳高程角、卫星观测角、地形效应等),因此许多学者利用N D V I数据研究全球和区域尺度的植被覆盖变化9-1 1。MO D I S数据的近红外波段较窄,对大气湿度的敏感度较低,大气水汽吸收对植被反射率值的影响较小1 3。前人已选用MO D I SN D V I植被指数开展了多个地区的植被覆盖度相关研究1 3-1 5,揭示了植被覆盖度的时空变化以及和人为因素、气候因素的关系。本文基于2 0 0 02 0 1 9年MO D I SN D V I长时序遥感数据和2 0 0 02 0 2 0年5期土地利用数据,利用s l o p e趋势分析和相关性分析等方法探究东营市植被覆盖度的时空动态变化,并运用土地利用变化图谱分析法,探究植被覆盖度对土地利用变化的响应,以期为东营市生态环境的可持续发展与黄河三角洲地区的湿地保护政策的制定提供科学的理论依据和数据支撑。1 研究区概况黄河三角洲,多指近代黄河三角洲,即以垦利县宁海为顶点,北起套尔河口,南至支脉沟口的扇形地带,面积约54 0 0k m2,其中52 0 0k m2在东营市境内。本文结合实际情况,以东营市全域为研究范围。东营市位于山东省东北部渤海南岸,是黄河三角洲高效生态经济区的重要城市之一,地理位置为1 1 8 0 5 1 1 9 1 5 E,3 7 0 0 3 8 1 0 N。该市总面积约7 9 0 0k m2,海岸线长约3 5 0k m。东营区域地势平坦,南部丘陵海拔最高3 7m,北部和东部沿海地区海拔不足1m,平均高程低于1 5m,地貌类型复杂,湿地广布丰富。土地利用类型以农业用地为主,其中耕地面积占全市土地总面积的2 7.6 6%。此外,建设用地和未利用土地分别占总面积的1 7.1 3%,3 0.1 9%。该地属于暖温带半湿润大陆性季风气候,光照充足,四季分明,雨热同期,多年平均气温1 1.7 1 2.6,年均降水量约为6 0 0mm,具有强烈的季节性。东营市无地带性植被类型,木本植物较少,以草本植物为主。在天然植被中,以滨海盐生植物为主,芦苇(P h r a g m i t e sa u s t r a l i s)、碱蓬(S u a e d as a l s a)、柽柳(T a m a r i xc h i n e n-s i s)为主要群落优势种,人工植被主要为农田植被。2 数据与方法2.1 数据来源及处理本文选用空间分辨率为2 5 0m的MO D I S1 6dN D V I合 成 图 像(MO D 1 3 Q 1)计 算 植 被 覆 盖 度(F V C)。数据集来源于美国国家航天局NA S A(N a-t i o n a lA e r o n a u t i c s a n dS p a c eA d m i n i s t r a t i o n)(h t t p:763第6期 路琦等:近2 0年黄河三角洲地区植被覆盖度时空变化及其趋势分析 l p d a a c.u s g s.g o v)1 6,从该网站下载2 0 0 02 0 1 9年(41 0月份)期间的遥感影像(图幅号为h 2 7 v 0 5)。MO D I S产品提供了经过大气校正、去除薄卷云和气溶胶影 响 的N D V I数 据,在 此 基 础 上 利 用MR T(MO D I SR e p r o j e c t i o nT o o l s)工具进行投影转换和波段提取,最后利用东营市边界数据,在A r c G I S中裁剪得到研究区范围。选用2 0 0 02 0 2 0年5期(2 0 0 0年、2 0 0 5年、2 0 1 0年、2 0 1 5年和2 0 2 0年)环渤海L U C C矢量数据,该土地覆盖数据产品通过北京揽宇方圆信息技术有限公司购买获取。基于L a n d s a tTM遥感影像,采用遥感信息提取方法,并结合野外实测,以及参照国内外现有的土地覆盖分类体系,经过波段选择及融合,图像几何校正及配准并对图像进行增强处理、拼接与裁剪,将土地利用类型划分为6个一级分类和2 5个二级分类,本文仅使用一级分类进行分析,一级分类分别为耕地、林地、草地、水域、城乡、工矿、居民用地和未利用土地。首先利用东营市矢量边界数据,在G I S中裁剪出研究范围内的L U C C数据。之后再将矢量数据转为栅格数据,空间分辨率选择1 0 0m。本文中,L U C C数据的空间分辨率(1 0 0m)和MO D I SN D V I数据的空间分辨率(2 5 0m)不一致并不会对研究结果造成影响,因此没有将二者的分辨率进行统一1 7。2.2 研究方法本文利用N D V I变化斜率和植被覆盖度两个指标,分别从时间和空间维度上分析植被变化。为研究2 0 0 02 0 1 9年东营市植被动态变化,我们计算每个像元2 0a平均植被覆盖度,分析植被在时间上的变化,在此基础上,求得每个像元的年均植被覆盖度的变化斜率,分析植被覆盖度时间上的变化。2.2.1 植被覆盖度计算 N D V I是遥感中广泛应用的植被指数,本文基于N D V I与植被覆盖度的线性相关关系,采用像元二分模型估算植被覆盖度。植被覆盖度的计算表达式为:F V C=N D V I-N D V IsN D V Iv-N D V Is(1)式中:N D V Is为仅覆盖土壤的像元对应的N D V I值;N D V Iv为仅覆盖植被的像元对应的N D V I值;F V C为植被覆盖度。N D V Is和N D V Iv理论上应该接近0,1,计算过程中,N D V Is和N D V Iv分别为置信区间中累计频率为0.5%,9 9.5%的N D V I值。根据中国水利部2 0 0 8年颁布的 土壤侵蚀分类分级标准 文件中的植被覆盖度分级标准(表1),将植被覆盖度(F V C)划分为低(7 5%)5个等级1 8。表1 东营植被覆盖度分级标准T a b l e1 G r a d i n gc r i t e r i a f o rF V Ci nD o n g y i n g序号植被类型分级标准1低覆盖度7 5%2.2.2 趋势分析 本文选s l o p e趋势分析法对每个栅格点逐像元拟合斜率,分析研究区近2 0a的植被变化趋势。利用A r c G I S1 0.4.1的栅格计算器工具对东营市2 0 0 02 0 1 9年N D V I的时空变化进行分析,求得2 0aN D V I的变化率,计算公式为:s l o p e=nni=1iCi()nni=1i2-ni=1i()2(2)式中:n为样本的数量,n=2 0;i为研究时段年份的序号,取值1,n;s l o p e为单个像元N D V I回归方程的斜率;Ci为第i年生长期(41 0月)平均N D V I值。s l o p e表示研究区所有像元N D V I与时间变量(2 0 0 02 0 1 9年)拟合的回归方程的斜率。若s l o p e 0,说明N D V I为增加趋势,植被覆盖度改善;若s l o p e0,说明N D V I为减少趋势,植被覆盖度退化。此外,还使用相关性分析拟合植被覆盖度和时间序列曲线,分析植被覆盖度沿时间序列的变化趋势。2.2.3 土地利用变化图谱分析 土地利用图谱是研究土地利用“格局与过程”时空变化的基本时空复合体,它能够以图谱单元的形式记录土地利用变化的时空信息。因此,通过该方法可以反映一定时期内土地利用格局变化以及时空演变规律1 9。根据东营市2 0 0 02 0 2 0年5期L U C C数据,将不同时期6类一级土地利用类型的图谱单元进行融合,建立东营市研究时期内多个时段的土地利用信息图谱。(1)土地利用变化图谱的建立。确 定 图 谱 的 基 本 单 元。由 于 本 文 使 用 的L U C C数据空间分辨率为1 0 0m,因此土地利用变化图谱单元大小为1 0 0m1 0 0m。为了便于土地利用变化模式的计算,将6类一级分类的土地利用类型进行重新编码,见表2。由于研究使用的L U C C数据的时间分辨率为5a,因此,土地利用变化图谱的时序单元为以下4个阶段:2 0 0 02 0 0 5年、2 0 0 52 0 1 0年、2 0 1 02 0 1 5年、2 0 1 52 0 2 0年。图谱的构建。在A r c G I S1 0.4.1中,利用相交和栅格计算器功能将某一图谱时序单元的前后两期土地利用类型编码进行相交并代数计算,得到4期土地利用863 水 土 保 持 研 究 第3 0卷变化图谱,图谱是由前后两期编码值组成的两位数字,十位数字为图谱时序单元的前期年份,个位数字为图谱时序单元的后期年份2 0。图谱的计算公式为:C=1 0A+B(3)式中:A为前一时期的土地利用类型编码值;B为后一时期的土地利用类型编码值;C为研究时段内土地利用变化的图谱编码,如编码6 4表示土地利用类型由未利用土地转向水域。表2 东营市土地利用分类体系及编码T a b l e2 L U C Cc l a s s i f i c a t i o ns y s t e ma n dc o d e s i nD o n g y i n g编码土地利用类型解释说明1耕地种植农作物的土地,包含水田和旱地2林地包括有林地、疏林地和其他林地(苗圃及各类园地等)3草地高植被覆盖度、中植被覆盖度和低植被覆盖度草地4水域河渠、湖泊、水库坑塘、滩地和滩涂等5城乡、工矿、居民用地城镇用地、农村居民点和其他建设用地(油田、盐场、采石场以及大型工业区等用地)6未利用土地目前还未利用的土地,包括裸土地、沙地、盐碱地、沼泽地等难利用土地 最 终 生 成 东 营 市2 0 0 02 0 0 5年、2 0 0 52 0 1 0年、2 0 1 02 0 1 5年、2 0 1 52 0 2 0年4个时间段的土地利用变化图谱。(2)土地利用图谱特征分析。为了更好地分析不同图谱变化模式之间是否存在联系,在图谱单元的基础上,利用变化比率和空间分离度两个指标,进一步反映土地利用的时空变化特征。土地利用变化比率是指某种发生变化的图谱单元数量占所有发生改变的图谱单元数量的百分比,变化比率的计算公式为:Ci j=Ai jni=1nj=1Ai j1 0 0%ij()(4)式中:Ci j为图谱单元的变化比率;i,j分别为前期与后期的图谱单元类型;n为土地利用类型的个数;Ai j为前期第i种图谱单元类型转变为后期第j种图谱单元类型的图谱单元面积。空间分离度是指图谱单元在空间分布上的分散程度,其计算公式为:Fi j=12Ni j/ni=1ni=1Ai jAi j/ni=1Ai jnj=1Ai j(5)式中:Fi j为图谱单元的空间分离度,数值越大,图谱单元的离散程度越高;Ni j为前期第i种图谱单元类型转变为后期第j种图谱单元类型的图谱单元数量。3 结果与分析3.1 植被覆盖度时空变化特征3.1.1 植被覆盖度的年际变化特征 对比东营市2 0 0 02 0 1 9年41 0月平均N D V I(图1 A)以及平均植被覆盖度(图1 B)发现,2 0 0 02 0 1 9年东营市平均N D V I在0.2 50.3 3变化,整体呈现先增加后减少的趋势。而2 0 0 02 0 1 9年东营市平均植被覆盖度同样呈现先增加后减少的趋势。图1 2 0 0 0-2 0 1 9年东营市平均N D V I、平均植被覆盖度变化趋势F i g.1 T r e n d s i na v e r a g eN D V Ia n da v e r a g ev e g e t a t i o nc o v e r i nD o n g y i n gf r o m2 0 0 0t o2 0 1 9 由图2所示,较其余4种等级的植被覆盖度而言,2 0a来低植被覆盖度的面积占比相对稳定,维持在2 4%2 9%;中低、中植被覆盖度的变化趋势较为一致,均为前期波动增长,中期缓慢下降,后期波动增长的状态;而中高植被覆盖度则呈现前期波动增长,后期波动减少的变化趋势,2 0 1 1年占比最高(4 0.4 2%),2 0 0 0年占比最低(2 1.3 0%);高植被覆盖度的面积占比变化幅度较大,在1%1 6%波动较为剧烈,2 0 0 1年占比最高,2 0 0 3年占比最低,虽然中间年份高植被覆盖度占比波动较大,但2 0 1 9年与2 0 0 0年面积占比无太大变化。963第6期 路琦等:近2 0年黄河三角洲地区植被覆盖度时空变化及其趋势分析图2 2 0 0 0-2 0 1 9年不同类型植被覆盖度时间变化F i g.2 T e m p o r a l c h a n g e s i nF V Co fd i f f e r e n t t y p e s f r o m2 0 0 0t o2 0 1 93.1.2 植被覆盖度的空间变化特征 利用2 0 0 02 0 1 9年生长季(41 0月)MO D I SN D V I的平均值计算东营市的植被覆盖度。由东营市2 0a植被覆盖度不同等级分布图(图3)可以看出:东营市中高植被覆盖度的面积占比最高(3 4.8 8%),其次是低植被覆盖度(2 7.2 9%)和中植被覆盖度(2 3.4 9%),中低植被覆盖度(9.7 3%)和高植被覆盖度(4.6 1%)的面积占比最少。从空间分布来看,中低、中、中高、高植被覆盖度的区域广泛分布于东营内陆地区,离散程度较高。其中,高植被覆盖度主要分布于东营市南部地区以及黄河北部沿岸地区。相较而言,低植被覆盖度空间集聚性更为显著,集中分布于东营市东部和北部海岸带1 5k m以内的沿海地区,这与海岸带大面积滩涂有直接关系。注:基于标准地图服务系统下载的审图号G S(2 0 1 9)3 2 6 6号的标准地图制作,底图未做修改,下图同。图3 东营市2 0a平均植被覆盖度分布F i g.3 D i s t r i b u t i o no f 2 0-y e a r a v e r a g e v e g e t a t i o nc o v e r i nD o n g y i n g本文参考前人的分类方法2 1-2 2,将植被覆盖的变化情况分为如下7种类别(表3),由不同植被覆盖变化趋势的空间分布图可以看出(图4),植被覆盖度明显退化区域主要分布在东营市北部、南部、东部沿海地区以及黄河沿岸地带,其中东营北部明显退化的面积占比最大,退化趋势最为显著。植被覆盖度改善区域范围较广,在东营中部地区有大面积分布,但明显改善区域没有明显的聚集性,零散分布于研究区域内;近2 0%的研究区域植被覆盖度没有明显的变化趋势。总体而言,植被覆盖度改善区域面积较多于退化区域面积,整体呈改善状态。表3 不同变化趋势对应的变化程度及面积占比T a b l e3 D e g r e eo f c h a n g ea n dp e r c e n t a g eo fa r e ac o r r e s p o n d i n g t od i f f e r e n t c h a n g e t r e n d s序号变化趋势斜率变化程度面积/k m2比重/%10.0 1 0明显改善1 1 0.6 46.9 63.2 土地利用图谱变化3.2.1 土地利用时空变化特征 由图5可以看出,2 0 0 02 0 2 0年东营市土地利用的变化主要表现为:耕地、城乡、工矿、居民用地以及水域的面积呈现明显的增加趋势,而林地、草地、未利用土地面积则显著减少。在所有土地利用类型中,耕地面积比重最大,其次为水域,林地面积比重趋近于0。比较2 0 0 0年与2 0 2 0年不同土地利用类型的分布(图6),2 0a间变化非常显著。2 0 0 0年未利用土地集中分布在东营北部沿海地区,中部也有小范围集中分布;2 0a后北部的未利用土地大部分转移为水域,海岸带5k m范围内转移为水域,而城市中部的未利用土地基本全部转073 水 土 保 持 研 究 第3 0卷移,被城镇用地和耕地所占据,呈现城市扩张的显著趋势。由图6可见,2 0 0 0年草地覆盖的区域在2 0a后基本转移为城乡、工矿、居民用地和水域,因此该部分区域的植被覆盖发生显著退化。图4 东营市2 0a植被覆盖度变化趋势F i g.4 2 0-y e a r t r e n do fv e g e t a t i o nc o v e rc h a n g e i nD o n g y i n g从东营市2 0 0 02 0 2 0年各土地利用类型累计变化情况(表4)来看,在所有土地利用类型中,草地的面积近2 0a急剧减少,其被占用率(2 4.2 3%)与补充比率(2.7 9%)差值最大,相差2 1.4 4%;未利用土地的比差率次之,为-1 9.1 7%,水域所占面积增加了6 0 2.3 2k m2,增加趋势较为明显。此外,耕地、建设用地的补充面积也显著大于占用面积,变化比差率分别为1 3.1 6%,1 3.1 0%,呈现明显的扩张趋势。唯有林地整体变化趋势不显著,变化比差率仅为-0.3 3%。图5 2 0 0 0-2 0 2 0年东营市土地利用变化F i g.5 L a n du s ec h a n g e s i nD o n g y i n g f r o m2 0 0 0t o2 0 2 0图6 东营市2 0 0 0年、2 0 2 0年不同土地利用类型分布F i g.6 D i s t r i b u t i o no fd i f f e r e n t l a n du s e t y p e s i nD o n g y i n g i n2 0 0 0a n d2 0 2 0表4 2 0 0 0-2 0 2 0年各土地利用类型累计变化情况T a b l e4 C u m u l a t i v ec h a n g e sb y l a n du s e t y p e f r o m2 0 0 0t o2 0 2 0编码土地利用类型变化比率/%被占用补充比差率面积/k m2被占用补充面积差1耕地1 8.4 43 1.6 01 3.1 67 5 6.5 71 2 9 6.4 65 3 9.8 92林地1.1 80.8 5-0.3 34 8.3 93 4.6 9-1 3.7 03草地2 4.2 32.7 9-2 1.4 49 9 4.1 81 1 4.6 3-8 7 9.5 54水域1 9.1 63 3.8 41 4.6 87 8 5.9 21 3 8 8.2 46 0 2.3 25城乡、工矿、居民用地1 1.2 62 4.3 61 3.1 04 6 2.0 09 9 9.3 15 3 7.3 16未利用土地2 5.7 26.5 6-1 9.1 71 0 5 5.3 22 6 9.0 5-7 8 6.2 73.2.2 图谱单元数量变化特征 由图7可以看出,2 0 0 02 0 2 0年期间东营市共有3 0种土地利用图谱发生变化(总面积41 0 2.3 8k m2)。东营市的土地利用变化主要源于未利用土地向水域和耕地的大量转出(编码6 4,6 1),草地和水域向耕地的大量转入(编码3 1,4 1)以及耕地和城乡、工矿、居民用地(编码1 5,5 1)的相互转化。图谱单元的空间分离度与变化比率呈反比例关系,变化比率越高,空间分离度越小。按照变化比率大小进行排序,土地利用变化最为显著的图谱单元类型为“未利用土地水域”(编码6 4;变化比率1 4.9%),其空间分离度最低,即说明该类型在空间上分布较为集中;其次,“草地耕地”(编码3 1;变化比率1 1.8%)和“耕地城乡、工矿、居民用地”(编码173第6期 路琦等:近2 0年黄河三角洲地区植被覆盖度时空变化及其趋势分析1 5;变化比率1 1.7%)也是分布相对集中的图谱单元。而变化比率最低的“城乡、工矿、居民用地林地”(编码5 2)和“林地未利用土地”(编码2 6),这两种图谱单元在空间分布上的离散程度较高。图7 东营市不同图谱单元的变化比率和空间分离度F i g.7 R a t i oo f c h a n g ea n ds p a t i a l s e p a r a t i o no fd i f f e r e n tm a p p i n gu n i t s i nD o n g y i n g 如图8所示,土地利用转移主要发生在2 0 0 02 0 0 5年、2 0 0 52 0 1 0年两个时间段,到后期土地利用类型基本保持不变。其中2 0 0 02 0 0 5年最主要土地转移类型为草地耕地(编码3 1),未利用土地耕地(编码6 1)和未利用土地水域(编码6 4);2 0 0 52 0 1 0年最主要的土地转移类型为未利用土地水域(编码6 4)和耕地城乡、工矿、居民用地(编码1 5);2 0 1 02 0 1 5年变化最为明显的图谱单元类型是水域城乡、工矿、居民用地(编码4 5);2 0 1 52 0 2 0年最主要的土地转移类型为水域城乡、工矿、居民用地(编码4 5)。图8 2 0 0 0-2 0 2 0年4个阶段东营市土地利用变化图谱单元分布F i g.8 D i s t r i b u t i o no f l a n du s ec h a n g em a p p i n gu n i t s i nD o n g y i n g i nf o u r s t a g e s f r o m2 0 0 0t o2 0