EN中文

地球信息科学学报 >

2019 , Vol. 21 >Issue 8: 1207 - 1217

DOI: https://doi.org/10.12082/dqxxkx.2019.190087

地理空间分析综合应用

青藏高原城乡建设用地和生态用地转移时空格局

  • 刘子川 1, 2 ,
  • 冯险峰 , 1, 2, * ,
  • 武爽 1, 2 ,
  • 孔玲玲 1, 2 ,
  • 姚玄楚 1
展开
  • 1. 中国科学院地理科学与资源研究所 资源与环境信息系统国家重点实验室,北京 100101
  • 2. 中国科学院大学,北京 100049
* 冯险峰（1970-）,女,河南新乡人,博士,副研究员,主要从事生态环境遥感应用与制图研究。E-mail:

刘子川（1995-）,女,内蒙古锡林浩特人,硕士生,主要从事遥感地学分析研究。E-mail: liuzc.

收稿日期: 2019-02-27

  要求修回日期: 2019-04-23

  网络出版日期: 2019-08-25

基金资助

中国科学院战略性先导科技专项(XDA20040401)

版权

版权所有，未经授权，不得转载、摘编本刊文章，不得使用本刊的版式设计。
收起

Spatio-temporal Dynamics of the Urban-Rural Construction Land and Ecological Land on Qinghai-Tibet Plateau

  • LIU Zichuan 1, 2 ,
  • FENG Xianfeng , 1, 2, * ,
  • WU Shuang 1, 2 ,
  • KONG Lingling 1, 2 ,
  • YAO Xuanchu 1
Expand
  • 1. State Key Laboratory of Resources and Environmental Information System, Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100101, China
  • 2. University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China
* FENG Xianfeng, E-mail:

Received date: 2019-02-27

  Request revised date: 2019-04-23

  Online published: 2019-08-25

Supported by

Supported by the Strategic Priority Research Program of Chinese Academy of Sciences(XDA20040401)

Copyright

Copyright reserved © 2019.
Fold

摘要

青藏高原作为中国重要的生态环境保护地,城镇化和生态环境的变化受到广泛关注。本文基于1990-2015年土地利用数据,进行生态用地和城乡建设用地之间的转移分析,通过核密度以及标准差椭圆分析进行空间转移强度的定性研究。结果表明：① 1990-2015年青藏高原生态用地显著地向城乡建设用地转移,是城乡建设用地向生态用地转移量的54.6倍,其中2000-2005年和2010-2015年是用地转移的热点时期;② 城乡建设用地与生态用地之间的转换在空间上呈现逆向状态,生态用地向城乡建设用地的转移分布逐渐从青藏高原的周边区域向腹地蔓延;城乡建设用地向生态用地的转移最初出现在青藏高原的腹地,逐渐向外围扩张;③ 生态服务功能越大的生态用地,越容易被人类占用,随之发生用地类型的转移,侵占后的土地很难反向转移为具有高生态服务功能的生态用地。

关键词： 青藏高原; 土地利用转移矩阵; 城乡建设用地; 生态用地; 核密度; 标准差椭圆

本文引用格式

刘子川 , 冯险峰 , 武爽 , 孔玲玲 , 姚玄楚 . 青藏高原城乡建设用地和生态用地转移时空格局[J]. 地球信息科学学报, 2019 , 21(8) : 1207 -1217 . DOI: 10.12082/dqxxkx.2019.190087

Abstract

：With the development of urbanization, more and more urban and rural construction land has been converted to ecological land on Qinghai-Tibet Plateau. Land use change is a key component for global environment change, it also reflects the impacts of human activities on the environment. To some extent, urban and rural construction land can represent the intensity of human activities. Based on the land use data of 1990, 2000, 2005, 2010, and 2015 on Qinghai-Tibet Plateau, the conversation of ecological land to urban and rural construction land in the past decades were analyzed by land-use conversion matrix. Using kernel density and standard deviational ellipse, the spatial mechanism of the conversion was analyzed. The results show that: (1) In the past 25 years, lots of ecological land have been converted to urban and rural construction land. It is over 50 times the conversation of urban and rural construction land to ecological land. The conversion concentrated in two periods, 2000-2005 and 2010-2015. (2) Through experiments, 10km grid can reflect the spatial distribution regularities more obviously. The conversion between urban and rural construction land and ecological land presented a spatial reverse. The conversion of ecological land to urban and rural construction land occurred in just marginal areas. As time went by, urban and rural construction land gradually invaded the hinterland of Qinghai-Tibet Plateau. On the contrary, the conservation of urban and rural construction land to ecological land appeared in the hinterland of Qinghai-Tibet Plateau, and it gradually spread outward. (3) The towns, the hot spots of land conversion, can be divided into four 4 types. Type one is provincial capitals, located in river valleys; type two is industrial towns; type three towns are always located in natural ecological protection areas; and type four is tourism towns with good natural environment and convenient transportation. (4) Ecological lands that have higher ecological services are more likely to be converted to urban and rural construction land more easily. Nevertheless, it is very difficult for urban and rural construction land to transfer to ecological land. Reverse conversion usually transfers from urban and rural construction land to some low ecological service land. In general, the area of urban and rural construction land has increased a lot during the 25 years. Because of the large area of ecological land, ecological land use dynamic index is very low. On Qinghai-Tibet Plateau urbanization did not have a negative effect on eco-environment. So sustainable urbanization is still a significant development trend on Qinghai-Tibet Plateau in the future.

Key words： Qinghai-Tibet Plateau; land-use conversion matrix; urban and rural construction land; ecological land; kernel density; standard deviational ellipse

1 引言

青藏高原是世界上海拔最高的地区,素有“世界屋脊”和“地球第三极”之称,是一个具有全球重要性的生态脆弱区,其生态系统对气候变化和人类活动的影响极为敏感。青藏高原独特的自然地域格局和丰富多样的生态系统对中国生态安全具有重要的屏障作用[1,2,3,4]。随着社会经济地发展,青藏高原水土矿产资源开始了大规模的开发、迁入人口增多 、工业化进程加快、交通运输快速发展,城镇化过程越发显著[5]。城镇化进程的加速使城市建成区范围逐步扩张,在一定程度上引起土地利用及土地覆被的不断演化,进而影响区域生态环境。对用地类型改变的分析可以对当地的环境问题进行解释[6,7]。高原地区的土地城镇化相较于其他地区有所不同,受地形和人口数量的影响,土地城镇化进程慢,城镇分布零散,对生态环境一般只会造成小范围的影响[8,9]。
青藏高原土地利用变化一直以来都是研究重点,前人的研究范围大部分针对高原上的某些局部区域,以主要城镇和周边用地的研究为主[10],对生态环境的变化关注度较高[11,12,13]。目前,对青藏高原长时间序列土地利用空间变化特征及相互转化规律的研究较少,主要是针对局部范围用地变化进行研究[14,15]。传统的土地利用变化研究的偏重点分别是：土地覆被的分类系统[16,17]、动态监测[18]和环境影响评价[19,20]。
生态用地一词最早是1999年董雅文等[22]提出的,当时给出的定义是生态要素的空间定位统称为生态用地。但至今对于生态用地的定义学术界还没有统一,部分学者以土地空间形态来定义生态用地,即生态要素所在的空间定位统称为生态用地[23],部分学者单纯从生态功能角度来定义生态用地,即凡是具有生态服务功能、对于生态系统和生物生境保护具有重要作用的土地都可视为生态用地[21];还有一些学者侧重从土地主体功能角度来定义生态用地,任何土地的功能都是综合性的,他们主要通过土地的主体功能来划分生态用地[24,25,26]。青藏高原的生态环境较为特殊,因此在进行生态用地分类时主要考虑以提供生态、环境调节和生物保育等生态服务功能为主要用途,对维持区域生态平衡和可持续发展具有重要作用的土地利用类型,生产性用地和承载性用地除外。
区别于已有研究,本文针对青藏高原地区进行城乡建设用地和生态用地之间的土地利用转化研究,利用城乡建设用地变化情况体现人类的活 动[21],用城乡建设用地和生态用地之间的转移情况反映人类活动对生态环境的影响。基于土地利用转移矩阵、核密度以及标准差椭圆分析,本文针对青藏高原1990-2015年城乡建设用地和生态用地的变化特征和结构空间分异特征进行时空格局分析,以期为青藏高原的生态保护和城镇化建设,及其相关研究提供参考依据。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

本文所用土地利用数据来自于中国科学院资源环境科学数据中心,时间跨度为1990-2015年每5年一期,共6期,空间分辨率为100 m,数据生产制作是以各期Landsat TM/ETM遥感影像为主要数据源,采用人机交互快速提取方法解译而成[27,28]。
土地是一个具有综合功能的系统,生产、生活、生态是土地系统的三大功能,它们相互关联,形成统一整体而不可分割。对于不同区域,不同类型的土地,主体功能不同,生态用地必须是以生态系统服务功能为主。基于青藏高原地理环境和土地利用数据的已有类型,本文将生态用地划分为4个一级类,分别是湿地、林地、草地、其他生态用地。其中,其他生态用地的生态系统服务功能不是很强,但其主体功能依旧是生态功能。考虑到青藏高原农业生产用地数量极少,以旱地为主,且这部分农业用地作用并不是维持区域生态环境健康,而是保证粮食产量和安全性,因此不宜作为生态用地[29]。4个一级类又分为18个二级类,本次研究主要参考喻峰[29]对中国生态用地的分类方式。城乡建设用地的分类则延续的原始土地利用数据的分类,共分为3类,分别是城镇用地,农村居民点用地以及其他建设用地,而其他建设用地则主要包括独立于城镇以外的厂矿、大型工业区、采石场等用地、交通道路、机场及特殊用地。具体分类如表1所示。
表1 生态用地和城乡建设用地分类

Tab. 1 Classification of ecological land and urban-rural construction land

一级类 二级类
编码 名称 编码 名称
1 湿地 11 河渠
12 湖泊
13 水库坑塘
14 滩地
15 沼泽地
2 林地 21 有林地
22 灌木林
23 疏林地
24 其他林地
3 草地 31 高覆盖度草地
32 中覆盖度草地
33 低覆盖度草地
4 其他生态土地 41 盐碱地
42 沙地
43 裸土地
44 裸岩石砾地
45 荒漠、苔原
46 永久性冰川雪地
5 城乡、工矿、居民用地 51 城镇用地
52 农村居民点
53 其他建设用地
0 其他用地

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用单一动态度分析
基于MATLAB、ArcGIS、ENVI等软件,利用青藏高原矢量边界对数据进行裁剪和重分类,进而计算整个青藏高原各类用地的土地利用转移矩阵,然后计算各类用地单一土地利用动态度,计算方法[30]为：
K = u b - u a u a × T - 1 × 100 %
式中：ua、ub分别是研究期初和研究期末某土地利用类型的面积;T为研究时段长。当T设定为1年时,K值即为某土地利用类型的年变化率。2.2.2 转移热点核密度分析为明显地体现空间分异规律,并增强图件的可视性,本文以10 km网格作为基础单元挖掘空间分布规律,计算每一网格生态用地和城乡建设用地转移比例,如式（2）所示。
D = A u - A e A × 100 %
式中：D为转移比例;Au指网格内生态用地转移为城乡建设用地的面积;Ae是指网格内城乡建设用地转移为生态用地的面积;A则是指网格面积。为便于下一步空间规律挖掘,依照转移比例,对城生转移进行等间隔划分,一共分为12个等级（表2）,等级越小城乡建设用地转移为生态用地面的绝对面积越大,反之亦然。
表2 城乡建设用地和生态用地转移等级划分

Tab. 2 Conversion level divisions of ecological land and urban-rural construction land （%）

等级
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2
D 44.7~50.3 39.1~44.7 33.5~39.1 28.0~33.5 22.4~28.0 16.8~22.4 11.2~16.8 5.6~11.2 0~5.6 0 -5.6~0 -5.6~-8.7
对10 km网格以转移等级为属性进行矢量转换,利用ArcGIS平台进行核密度分析,从而探究发生用地转移的热点区域。核密度的计算如下：
F n x = 1 n h ∑ i = 1 n k x - x i h
式中：Fn(x)表示核密度值;（x-xi）表示估计点到xi的距离;h表示带宽;n表示带宽范围内的点数[31]。
2.2.3 转移热点标准差椭圆分析
转移热点在不同时期有明显的空间分异,利用标准差椭圆进行空间动态变化分析[32],以观察用地转移的方向变化。标准差椭圆计算如下：
μ = ∑ i = 1 n x i n ν = ∑ i = 1 n y i n
tan θ = ∑ i = 1 n x i ' 2 - ∑ i = 1 n y i ' 2 + ∑ i = 1 n x i ' 2 - ∑ i = 1 n y i ' 2 2 + 4 ∑ i = 1 n x i ' 2 y i ' 2 2 2 ∑ i = 1 n x i ' y i '
δ x = ∑ i = 1 n x i ' cos θ - y i ' sin θ 2 n δ y = ∑ i = 1 n x i ' cos θ - y i ' sin θ 2 n
式中：µ和ν的取值则分别为点集中所有点的x坐标值和y坐标值的平均值,即椭圆的圆心, x i ' 和 y i ' 为各点距离区域重心的相对坐标;θ指椭圆的旋转角度。根据tanθ可以得到点分布格局的转角。δx和δy分别为沿x轴的标准差和沿y轴的标准差[33]。上述计算可依托ArcGIS平台实现。
通过热点区域选择西宁、格尔木、玉树、拉萨、日喀则、夏河和若尔盖7个行政单元做5 km、10 km缓冲区内的土地转移情况变化分析,最后对青藏高原进行土地利用空间类型转变分布计算。

3 结果和分析

3.1 城乡建设用地与生态用地转移数据分析

青藏高原地区的城乡建设用地增加幅度明显,由1990年的1224.0 km2增加至2015年的2342.3 km2。其中,其他建设用地的增长率排在首位,25年间由最初的299.3 km2增至1086.1 km2,增加近3倍,土地动态度高达10.52%;城镇用地增加幅度较大,由190.7 km2增长至349.8 km2;农村居民点用地增长幅度较小,土地动态度仅有0.93%（图1）。
图1 1990-2015年城乡建设用地向生态用地转移情况

Fig. 1 Conversion from urban and rural construction land to ecological land from 1990 to 2015

青藏高原全域的生态用地面积总量减少,草地减少数量最多,高达2985.9 km2。各类生态用地基数较大,变化度较小,单一土地利用动态度基本不及1%。1990-2015年共有892.66 km2的生态用地转移为城乡建设用地,是25年间城乡建设用地转移为生态用地转移量的54.6倍。生态用地主要转移为其他建设用地,占比约82.3%,转移为农村居民点的比例为8.9%,转移成城镇用地的比例为9.1%。25年间转向城乡建设用地的生态用地中,几近半数的生态用地是草地,湿地占25.85%,其他生态用地占24.33 %,青藏高原林地基数小,故转移比例很小。永久性冰川雪地和高寒荒漠苔原上没有常驻人类活动,因此该类生态用地很少向城乡建设用地转移。
青藏高原生态用地向城乡建设用地的转移呈现出明显规律：① 湿地类型中沼泽地转移面积最大。基本上全部转移为其他建设用地,其他湿地类型转移总量较小,湖泊用地在2005-2010年是向其他建设用地转移的高峰期,滩地则是在2010-2015年被大量转移为城乡用地和农村居民点用地,河渠、水库坑塘的转移数量很少;② 各类林地基数小,转移数量少,2000年之前向城镇、农村居民点用地转移为主,在2000年之后向其他建设用地的转移量逐渐增加;③ 青藏高原草地面积最大,转移为城乡建设用地的数量最多,且覆盖度越高的草地越容易被转移为城镇、农村居民点用地。2000年后低覆盖度草地大量向其他建设用地转移;④ 其他生态用地中,盐碱地转移数量居首位,较多的盐湖周边修建工厂等基础设施,因此工业价值较高的盐碱地大面积转移为其他建设用地;沙地和裸土裸岩基本上全部转向其他建设用地,2000-2005年和2010-2015年沙地有2个明显的转移高峰。裸土裸岩则在1990-1995和2010-2015年出现向其他建设用地的转移高峰,但总体数量不多。高寒荒漠、苔原在2010-2015年转移量最高（图2）。
由此可见,2000年后青藏高原的土地城镇化建设有了明显的加速,生态用地向城乡建设用地的转移面积迅速增加,尤其2010-2015年向城乡建设用地转移的生态用地种类多、转移速度快。
图2 1990-2015年青藏高原每5年生态用地向城乡建设用地转移数量及比例

Fig. 2 Transfer quantity and proportion of ecological land to urban-rural construction land every five years from 1990 to 2015

3.2 城乡建设用地和生态用地空间格局分布

3.2.1 生态用地向城乡建设用地转移空间格局分布
1990-2015年,生态用地向城乡建设用地转移的空间规律明显：① 1990-2000年生态用地向城乡建设用地的转移,以甘南和大柴旦地区为2个端点,途经西宁,呈现出条带状的转移模式,西藏的一江两河地区也有相对较多的转移。同期的三江源地区也有部分生态用地转移为城乡建设用地,人类活动同时促使生态用地和城乡建设用地相互转移。1994年《中华人民共和国自然保护区条例》[34]颁布实施后,明确了自然保护区等级体系、管理机构和功能区,青藏高原的自然保护区建设进入快速稳定发展阶段,因此这一时期向生态用地的转移数量较多;② 2000-2010年整个青藏高原生态用地向城乡建设用地的转移重心主要有柴达木盆地地区、拉萨和日喀则地区、西宁和青藏高原东部海拔较低的草原4个,2000-2005年转移重心集中在甘肃省的甘南,2005-2010年则向南部过渡到四川的若尔盖地区;③ 2010-2015年的生态用地向城乡建设用地的转移面积明显增加,发生转移的区域更多地集中在新修建的公路周围（图3）。
图3 1990-2015青藏高原生态用地向城乡建设用地空间转移热点及分布

Fig. 3 Spatial distribution and hotspots of the ecological land to urban-rural construction land conversion on Qinghai-Tibet Plateau from 1990 to 2015

3.2.2 城乡建设用地向生态用地转移空间格局分布
青藏高原的城乡建设用地向生态用地的转移总量不大,不同时期用地转移的空间分布亦不同：① 1990-1995年城乡建设用地向生态用地转移总量不多,但聚集度相对较高,转移热点为三江源地区、柴达木盆地地区以及西宁和甘南等地,川西和昆仑山北翼有零星转移。1995-2000年的转移量极少;② 2000-2005年在西宁市和大柴旦地区有极少量城乡建设用地向生态用地转移;③ 2000-2010年向生态转移的土地面积很少,三江源依旧是生态恢复的重点地区,2000-2005年青海的黄南藏族自治州是第二个转移重点区域,这里既是黄河上游的流经之地也有大面积森林的覆盖,因此建立了坎布拉国家森林公园[35];若尔盖地区也有相对集中的转移。2005-2010年主要发生的生态转移的重心是甘南。④ 2010-2015城乡建设用地向生态用地的转移主要集中在青海的盐湖周围,以察尔汗盐湖为主要转移重心,乌兰县的柯柯盐湖和茶卡盐湖也有显著转移,西宁市周围地市有零星的转移（图4）。
图4 1990-2015青藏高原城乡建设用地向生态用地空间转移热点及分布

Fig. 4 Spatial distribution and hotspots of the urban-rural construction land to ecological land conversion on Qinghai-Tibet Plateau from 1990 to 2015

3.2.3 土地转移空间格局分布
宏观角度来看,青藏高原的城生转移（城乡 建设用地和生态用地之间的相互转移）数量非常少,但具体到人类活动密集的地理单元时,转移情况是非常显著的。青藏高原发生用地转移的面积为14 987.84 km2,占整个高原总面积的0.55%。青海省占比1.08%,西藏只有0.13%。发生城生转移的用地面积为1146.77 km2,占2015年青藏高原总城乡建设用地面积的48.96%。
从转移等级空间分布及核密度分析的热点来看,1990-2010年间转移情况明显集中在昆仑山-唐古拉山东北侧。2010-2015年发生城生转移的区域较广泛,除去昆仑、羌塘高寒草原以及阿里山地半荒漠、荒漠等无人区,其余地区或多或少存在转移。
纵观25年转移情况,城乡建设用地与生态用地之间的转移呈现空间上的逆向,生态用地向城乡建设用地的转移分布从周边区域向腹地蔓延,转移强度逐年增强（图3）;城乡建设用地转移为生态用地的现象最初出现在青藏高原的腹地,逐渐向外围扩张,转移强度有下降趋势,总体相对稳定（图4）。
近年来青藏高原的路网逐渐完善,青藏高原腹地逐渐沿道路进行土地城镇化。目前整个高原正处于全力城镇化的阶段,适当的城镇化是人类发展的必然,但受限于人力物力,青藏高原城镇化速率依旧很慢,整体的建设水平仍然较低。因此,从宏观层面看,土地城镇化对生态环境影响并不明显,城乡建设用地向生态用地的转移也相对较少。

3.3 重点城镇城乡建设用地和生态用地空间类型转变及分布

3.3.1 重点城镇城乡建设用地和生态用地转移数据分析
根据转移热点,可以将青藏高原发生城生转 移的热点城镇分为4类：① 位于河谷的省会城市;② 工业城镇;③ 含有国家重点自然生态保护区的城镇;④ 自然环境良好交通便利的旅游城镇。本文选择了西宁、格尔木、玉树、拉萨、日喀则、夏河和若尔盖7个行政单元,对每个行政单元5 km和10 km缓冲区内的土地转移情况进行分析,由于格尔木的管辖区包含2个单独的地理空间单元,本次研究只选择了工业活动明显的东北部区域进行研究。结果如图5、图6所示。
图5 青藏高原重点城镇5 km、10 km缓冲区内用地转移情况

注：0刻度线上方是指城乡建设用地向不同类型生态用地的转移情况,下方是指不同类型的生态用地向城乡建设用地的转移情况。图中重点城镇后的数字代表缓冲区范围。

Fig. 5 Conversion in 5km and 10 km buffers of some important towns on Qinghai-Tibet Plateau

图6 格尔木5 km、10 km缓冲区内用地转移情况

注：0刻度线上方是指城乡建设用地向不同类型生态用地的转移情况,下方是指不同类型的生态用地向城乡建设用地的转移情况。图中重点城镇后的数字代表缓冲区范围。

Fig. 6 Conversion in 5 km and 10 km buffers of Golmud

西宁和拉萨同属省会城市,都处于环境相对良好的河谷地带。河谷地区适合粮食的耕种,人类在此聚居时间较长,城市周边适宜种植的生态用地早已被改为农田,因此两个城市的扩张主要占用了周围的耕地,耕地在本文中不属于生态用地。两城市对生态用地的占用以草地为主,尤其拉萨地区;此外有少量湿地被占用。1990-2010年的2个省会城市不同缓冲区下的用地转移变化差异较小,2010-2015年10 km缓冲区和5 km缓冲区所夹范的环状区域内也有相对明显的用地转移,在此期间,城市的发展对周围地区的发展有带动作用。1990-2015年2个省会城市城乡建设用地向生态用地的转移数量较少,目前仍然在进行城市的扩张（图5）。
日喀则是典型的高海拔城市,人口稀疏,城镇化的进程相对省会城市较慢。在2000年前,土地城市化的推进主要是占用了耕地,2000年后则占用了部分草地,主要的城镇化发展还是以日喀则市区为主,所辖的周边地区没有明显的土地城镇化现象（图5）。一方面是这一区域发展相对滞后,目前很难对周围区域有明显带动作用,另一方面是人口数量稀少,周边地区较少有人类聚居。
夏河县和若尔盖县是目前的旅游热点区域,尤其近几年来的发展非常迅猛。2010年前,2个县城的土地城镇化发展主要以占用草地为主,2010-2015年间有部分林地和湿地转移为城乡建设用地,不同缓冲区下,2个县城有不同数量的用地转移 （图5）,但与省会城市有所差异,2个缓冲区下相似的发展是因为区域内总体呈现较为均匀的城镇化
玉树有三江源自然保护区和可可西里自然保护区,且有极为重要的生态功能。政府对这一区域的生态保护极为重视,该区域人口数量不多,1990-1995年有部分城乡建设用转移为草地,1995年后主要为草地向城乡建设用地的转移,不同缓冲区下的变化并不大,故5 km缓冲区之外的区域并没有太多的城生转移（图5）。
格尔木处于中国的聚宝盆柴达木盆地,具有丰富的矿产资源,是青藏高原典型的工业区域。该地区人类聚居相对少且较集中,主要是进行盐湖矿工的发展。用地转移主要是其他生态用地向建设用地的转移,且用地转移主要发生在5 km缓冲区之内。用地转移的集中于盐湖以及周边的盐碱地（图6）。
3.3.2 重点城镇城乡建设用地和生态用地空间类型转变及分布
青藏高原空间类型转变计算表明,城乡建设用地向生态用地的转移90%以上为城乡建设用地向其他生态用地的转移。城乡建设用地向生态用地的转移,大多数是由草地或是其他生态用地先转移为城乡建设用地,再转移为其他生态用地,经过了双向多次转移,只有城市周边地区存在少量城镇用地向草地和林地的单次转移。转移为生态用地的土地多数经过生-城-生,或城-生-城-生这种2次或者3次的转移模式最终成为生态用地（图7）。此外,数据的分析表明,湿地的转移是不可逆的,林地和草地以及其他生态用地的转移是相对可逆的。总的来说,城乡建设用地很难向生态服务功能较高的生态用地类型转换,而生态服务功能相对较高的生态用地更容易被人类占据。本文中各类用地的生态服务工能用相应土地类型的生态系统服务价值来衡量[36]。
图7 1990-2015青藏高原重点城镇各时期城市土地利用主要空间转变类型及分布

注:如类型333354表示由草地(1990年)-草地(1995年)-草地(2000年)-草地(2005年)-城乡建设用地(2010年)-其他生态用地(2015年)转移,其余以此类推。

Fig. 7 Conversion types and their spatial distribution in some important towns on Qinghai-Tibet Plateau from 1990 to 2015

4 结论与建议

4.1 结论

本文基于1990-2015年土地利用数据,对青藏高原生态用地和城乡建设用地在不同时间段的空间转移情况进行了研究,利用土地利用转移矩阵、核密度以及标准差椭圆分析得到以下结论：
（1）青藏高原生态用地向城乡建设用地转移明显,25年共有895.49 km2生态用地转移为城乡建设用地,是城乡建设用地向生态用地转移量的54.6倍。生态用地向城乡建设用地在2000-2005年和2010-2015年因工矿业和交通建设的原因,转移数量激增,以草地转移为主,盐碱地和湿地的转移数量次之,主要转移为其他建设用地;永久性冰川雪地和高寒荒漠苔原并无转移,其余类型的用地转移量相对较小。城乡建设用地向生态用地转移数量极少,主要集中在1990-1995年和2010-2015年。
（2）25年间城乡建设用地与生态用地之间的转换呈现出空间上的逆向,生态用地转移为城乡建设用地的分布由青藏高原周边区域向腹地蔓延,转移强度逐年增强;城乡建设向生态用地的转移,由青藏高原的腹地,向外围扩张,转移强度有下降趋势,总体相对稳定。
（3）青藏高原用地转移的热点城镇主要有4类：位于河谷的省会城市、工业城镇、含有国家重点自然生态保护区的城镇和自然环境良好交通便利的旅游城镇。因人口数量以及城镇职能和城镇发展的不同,四类城镇周围的用地转换差异明显。
（4）生态用地向城乡建设用地的转变大部分是经过一次转变而来,但城乡建设用地向生态用地的转换基本上都是经过2次甚至多次的转换而得到的。生态服务功能相对较高的生态用地易被人类占用,同时也难重新转移为生态用地。

4.2 讨论和建议

总的来说,青藏高原的城乡建设用地变化较大,近25年土地城镇化有明显的效果。生态用地由于基数大,土地利用动态度变化并不显著。城镇化的发展对生态用地的占用目前在宏观上并没有给青藏高原的生态用地造成影响,因此除了部分国家重点保护区,青藏高原的大部分城镇依旧需要全力进行城镇化的发展。如何合理并可恢复地对生态用地进行占用,从而能更好地进行可持续发展是目前需要重点考虑的问题。
针对高原上人类活动相对集中的大城市拉萨以及西宁,应该更好地协调带动城区周围的区域发展,以保证更好的人居环境。而针对玉树、日喀则等地,适当占用生态用地是目前发展必需的,土地城镇化会给这些区域带来更好的发展前景,从而更为便利地对重点保护区进行保护。若尔盖和夏河是近期的旅游旺地,相应旅游设施的建设在所难免地占用了部分生态用地,当局政府则应全方位地衡量社会经济的发展和生态环境之间的关系,以保证未来的可持续发展。目前,青藏高原上工业化程度最高的格尔木地区主要是进行盐湖矿工的发展,主要的用地转移是其他生态用地向建设用地的转移,其他生态用地的生态服务工能最小,因此未来需要更好地在这一区域进行土地城镇化建设,以期给工矿区附近聚居的人提供更好的生存环境。

参考文献

原文顺序 | 文献年度倒序 | 文中引用次数倒序
[1]
孙鸿烈, 郑度, 姚檀栋 , 等. 青藏高原国家生态安全屏障保护与建设[J]. 地理学报, 2012,67(1):3-12.

[ Sun H L, Zheng D, Yao T D , et al. Protection and construction of the national ecological security shelter zone on Tibetan Plateau[J]. Acta Geographica Sinica, 2012,67(1):3-12. ]

[2]
Ni Jian. A simulation of biomes on the tibetan plateau and their responses to global climate change[J]. Mountain Research and Development, 2000,20(1):80-89.

[3]
谢高地, 鲁春霞, 冷允法 , 等. 青藏高原生态资产的价值评估[J]. 自然资源学报, 2003,18(2):189-196.

[ Xie G D, Lu C X, Leng Y F , et al. Ecological assets valuation of the Tibetan plateau[J]. Journal of Natural Resources, 2003,18(2):189-196. ]

[4]
Wang X H, Fu X F . Sustainable management of alpine meadows on the tibetan plateau: Problems overlooked and suggestions for change[J]. Ambio, 2004,33(3):169-171.

[5]
傅小锋 . 青藏高原城镇化及其动力机制分析[J]. 自然资源学报, 2000,15(4):369-374.

[ Fu X F . An analysis of urbanization and its dynamical mechanism in Qinghai-Tibet plateau[J]. Journal of Natural Resources, 2000,15(4):369-374. ]

[6]
张荣天, 焦华富 . 中国省际城镇化与生态环境的耦合协调与优化探讨[J]. 干旱区资源与环境, 2015,29(7):12-17.

[ Zhang R T, Jiao H F . Coupling and coordination between urbanization and ecological environment in China[J]. Journal of Arid Land Resources and Environment, 2015,29(7):12-17. ]

[7]
韩会然, 杨成凤, 宋金平 . 北京市土地利用变化特征及驱动机制[J]. 经济地理, 2015,35(5):148-154.

[ Han H R, Yang C F, Song J P . The spatial-temporal characteristic of land use change in beijing and its driving mechanism[J]. Economic Geography, 2015,35(5):148-154. ]

[8]
Fan P, Chen J, John R . Urbanization and environmental change during the economic transition on the mongolian plateau: hohhot and ulaanbaatar[J]. Environmental Research, 2016,144(Pt B):96-112.

[9]
Park H, Fan P L, John R , et al. Urbanization on the mongolian plateau after economic reform: Changes and causes[J]. Applied Geography, 2017,86:118-127.

[10]
冯仕超, 高小红, 亢健 , 等. 西宁市30多年来土地利用/土地覆被变化及城市扩展研究[J]. 干旱区研究, 2012,29(1):129-136.

[ Feng S C, Gao X H, Kang J , et al. Research on land use /cover change and urban expansion in xining city in recent 30 years[J]. Arid Zone Research, 2012,29(1):129-136. ]

[11]
除多, 张镱锂, 郑度 . 拉萨地区土地利用变化[J]. 地理学报, 2006,61(10):1075-1083.

[ Chu D, Zhang Y L, Zheng D . Land use change in Lhasa area, Tibet from 1990 to 2000[J]. Acta Geographica Sinica, 2006,61(10):1075-1083. ]

[12]
李小雁, 许何也, 马育军 , 等. 青海湖流域土地利用/覆被变化研究[J]. 自然资源学报, 2008,23(2):285-296.

[ Li X Y, Xu H Y, Ma Y J , et al. Land use/cover change in the Qinghai Lake watershed[J]. Journal of Natural Resources, 2008,23(2):285-296. ]

[13]
张镱锂, 刘林山, 摆万奇 , 等. 青藏公路对区域土地利用和景观格局的影响——以格尔木至唐古拉山段为例[J]. 地理学报, 2002,57(3):253-266.

[ Zhang Y L, Liu L S, Bai W Q , et al. Impact of Qinghai-Xizang highway on land use and landscape pattern change: From Golmud to Tanggula pass[J]. Acta Geographica Sinica, 2002,57(3):253-266. ]

[14]
吴致蕾, 刘峰贵, 张镱锂 , 等. 清代青藏高原东北部河湟谷地林草地覆盖变化[J]. 地理科学进展, 2016,35(6):768-778.

[ Wu Z L, Liu F G, Zhang Y L , et al. Forest and grassland coverage change in the Yellow River-Huangshui river valley in northeast Qinghai-Tibet plateau during the Qing dynasty[J]. Progress in Geography, 2016,35(6):768-778. ]

[15]
李士成, 张镱锂, 何凡能 . 过去百年青海和西藏耕地空间格局重建及其时空变化[J]. 地理科学进展, 2015,34(2):197-206.

[ Li S C, Zhang Y L, He F N , et al. Reconstruction of cropland distribution in Qinghai and Tibet for the past one hundred years and its spatiotemporal changes[J]. Progress in Geography, 2015,34(2):197-206. ]

[16]
张明 . 以土地利用/土地覆被变化为中心的土地科学研究进展[J]. 地理科学进展, 2001,20(4):297-304.

[ Zhang M . The progress on comprehensive land sciences focused on land-use and land-cover change[J]. Progress in Geography, 2001,20(4):297-304. ]

[17]
陈百明, 张凤荣 . 我国土地利用研究的发展态势与重点领域[J]. 地理研究, 2011,30(1):1-9.

[ Chen B M, Zhang F R . Trend and priority areas in land use research of China[J]. Geographical Researc, 2011,30(1):1-9. ]

[18]
钟凯文, 孙彩歌, 解靓 , 等. 基于GIS的广州市土地利用遥感动态监测与变化分析[J]. 地球信息科学学报, 2009,11(1):111-116.

[ Zhong K W, Sun C G, Xie L , et al. The dynamic mointoring of land use change in Guangzhou based on RS and GIS[J]. Journal of Geo-information Science, 2009,11(1):111-116. ]

[19]
雷军成, 王莎, 汪金梅 , 等. 土地利用变化对寻乌县生态系统服务价值的影响[J]. 生态学报, 2019,39(9):3089-3099.

[ Lei J C, Wang S, Wang J M , et al. Effects of land use change on ecosystem services value of Xunwu country[J]. Acta Ecologica Sinica, 2019,39(9):3089-3099. ]

[20]
张映雪, 莫文波, 王勇 , 等. 北京市高速公路周边土地利用变化对景观格局的影响[J]. 地球信息科学学报, 2017,19(1):28-38.

[ Zhang Y X, Mo W B, Wang Y , et al. Impacts of land use changes on landscape patterns around expressways in Beijing[J]. Journal of Geo-information Science, 2017,19(1):28-38. ]

[21]
刘睿, 周李磊, 彭瑶 , 等. 三峡库区重庆段人类活动时空分布及其类型演变特征[J]. 重庆师范大学学报(自然科学版), 2016,33(4):47-56,230.

[ Liu R, Zhou L L , Peng Y, et al. Spatio-temporal variations and type evolution of human activity in three gorges reservoir area of Chongqing[J]. Journal of Chongqing Normal University (Natural Science), 2016,33(4):47-56,230. ]

[22]
董雅文, 周雯, 周岚 , 等. 城市化地区生态防护研究——以江苏省、南京市为例[J].城市研究, 1999(2):6-8.

[ Dong Y W, Zhou W, Zhou L , et al. Ecological protection in urbanized areas: A case study of Nanjing in Jiangsu province[J].Urban Research, 1999(2):6-8. ]

[23]
韩学敏, 濮励杰, 朱明 , 等. 环太湖地区有效生态用地面积的测算分析[J]. 中国农学通报, 2010,26(22):301-305.

[ Han X M, Pu L J, Zhu M , et al. Calculation of the area of effective ecological land in the region around Taihu lake[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2010,26(22):301-305. ]

[24]
陈婧, 史培军 . 土地利用功能分类探讨[J]. 北京师范大学学报(自然科学版), 2005,41(5):536-540.

[ Chen J, Shi P J . Discussion on functional land use classification system[J]. Journal of Beijing Normal University(Natural Science), 2005,41(5):536-540. ]

[25]
邓红兵, 陈春娣, 刘昕 , 等. 区域生态用地的概念及分类[J]. 生态学报, 2008,29(3):1519-1524.

[ Deng H B, Chen C D, Liu X , et al. Conception and function classification of regional ecological land[J]. Acta Ecologica Sinica, 2008,29(3):1519-1524. ]

[26]
俞孔坚, 乔青, 李迪华 , 等. 基于景观安全格局分析的生态用地研究——以北京市东三乡为例[J].应用生态学报, 2009(8):1932-1939.

[ Xie G D, Lu C X, Leng Y F , et al. Ecological land use in three towns of eastern Beijing: A case study based on landscape security pattern analysis[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2009(8):1932-1939. ]

[27]
刘纪远, 匡文慧, 张增祥 , 等. 20世纪80年代末以来中国土地利用变化的基本特征与空间格局[J]. 地理学报, 2014,69(1):3-14.

[ Liu J Y, Kuang W H, Zhang Z X , et al. Spatiotemporal characteristics, patterns, and causes of land-use changes in China since the late 1980s[J]. Acta Geographica Sinica, 2014,69(1):3-14. ]

[28]
刘纪远, 宁佳, 匡文慧 , 等. 2010-2015年中国土地利用变化的时空格局与新特征[J]. 地理学报, 2018,73(5):789-802.

[ Liu J Y, Ning J, Kuang W H , et al. Spatio-temporal patterns and characteristics of land-use change in China during 2010-2015[J]. Acta Geographica Sinica, 2018,73(5):789-802. ]

[29]
喻锋, 李晓波, 张丽君 , 等. 中国生态用地研究:内涵、分类与时空格局[J]. 生态学报, 2015,35(14):4931-4943.

[ Yu Feng, Li X B, Zhang L J , et al. Study of ecological land in China: Conception, classification, and spatial temporal pattern[J]. Acta Ecologica Sinica, 2015,35(14):4931-4943. ]

[30]
王秀兰, 包玉海 . 土地利用动态变化研究方法探讨[J]. 地理科学进展, 1999,18(1):81-87.

[ Wang X L, Bao H Y . Study on the methods of land use dynamic change research[J]. Progress in Geography, 1999,18(1):81-87. ]

[31]
黄聪, 赵小敏, 郭熙 , 等. 基于核密度的余江县农村居民点布局优化研究[J]. 中国农业大学学报, 2016,21(11):165-174.

[ Huang C, Zhao X M, Guo X , et al. Study on the rural residential layout optimization of Yujiang county based on kernel density[J]. Journal of China Agricultural University, 2016,21(11):165-174. ]

[32]
熊俊楠, 赵云亮, 程维明 , 等. 四川省山洪灾害时空分布规律及其影响因素研究[J]. 地球信息科学学报, 2018,20(10):1443-1456.

[ Xiong J N, Zhao Y L, Cheng W M , et al. Temporal-spatial distribution and the influencing factors of mountain-flood disasters in Sichuan Province[J]. Journal of Geo-information Science, 2018,20(10):1443-1456. ]

[33]
赵媛, 杨足膺, 郝丽莎 , 等. 中国石油资源流动源—汇系统空间格局特征[J]. 地理学报, 2012,67(4):455-466.

[ Zhao Y, Yang Z Y, Hao L S , et al. The evolution of spatial displacement pattern of China's crude oil flow source-sink system[J]. Acta Geographica Sinica, 2012,67(4):455-466. ]

[34]
华人民共和国自然保护区条例[R]. 中华人民共和国国务院公报, 1994: 5-8.

[ Bulletin of the State Council of the People's Republic ofegulations of the People's Republic of China on Natural Reserves [R] Bulletin of the State Council of the People's Republic of China, 1994: 5-8. ]

[35]
肖景义, 曹广超, 侯光良 . 青藏高原地质公园生态旅游产品开发研究——以坎布拉国家地质公园为例[J]. 地球学报, 2011,32(2):225-232.

[ Xiao J Y, Cao G C, Hou G L , et al. The development of geopark ecotourism in the Qinghai-Tibet plateau: A case study of the kanbula national geopark[J]. Acta Geoscientica Sinica, 2011,32(2):225-232. ]

[36]
李佳鸣, 冯长春 . 基于土地利用变化的生态系统服务价值及其改善效果研究——以内蒙古自治区为例[J/OL]. 生态学报, 2019,39(13):1-9.

[ Li J M, Feng C C , Ecosystem service values and ecological improvement based on land use change: a case study of the Inner Mongolia Autonomous Region[J/OL]. Acta Ecologica Sinica, 2019,39(13):1-9. ]

Options
文章导航

/

〈 〉