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基于遙感的新疆開(kāi)孔河流域土地利用及覆被變化特征研究

文檔作者：魏光輝文檔來(lái)源：新疆塔里木河流域管理局		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年08月29日
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第28卷第4期
2016年8月
浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)
J．Zhejiang Univ of Wat．Res＆Electric Pow
Vol_28 No．4
Aug．2016
基于遙感的新疆開(kāi)孔河流域土地利用
及覆被變化特征研究
魏光輝
(新疆塔里木河流域管理局，新疆庫(kù)爾勒841000)
摘要：以新疆開(kāi)孔河作為研究區(qū)域，利用1990年、2000年與2010年Landsat．TM影像數(shù)據(jù)和中巴資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，
結(jié)合GIs技術(shù)，分析了研究區(qū)近20a土地利用／覆被變化，并對(duì)其變化原因進(jìn)行分析．結(jié)果表明：1990—2010年，研
究區(qū)其他林地、裸土地、耕地、灘涂濕地、鹽堿地和城鎮(zhèn)用地面積呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，；其它建設(shè)用地、其它未利用地、灌
木林地與中覆蓋度草地面積呈現(xiàn)減少趨勢(shì)，；利用轉(zhuǎn)移矩陣可知，流域新增耕地面積主要來(lái)自草地和沙地．研究結(jié)
果可為區(qū)域水土資源可持續(xù)利用及生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考．
關(guān)鍵詞：開(kāi)孔河流域；遙感；土地利用；土地覆被
中圖分類(lèi)號(hào)：TV214 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008—536x(2016)08-0048一10
Analysis on Land Use and CoVer Change Based on
RemOte SenSing In Kai—kOng RiVer BaSin
WEI Guang-hui
(xinjiang 7I'a—m River B8s；n Managemen￡Bureau，Korla 841000，Chjna)
Abstract：The extraction of land cover info珊ation based on remote sensing has a direct s培nmcance for agricultural and fo卜
estry production and environmental monitoring． In this paper， Kai—kong RiVer Basin is selected as study area， by using
1990，2000 and 2010 Landsat TM image data and CMB resource satellite data，combined with GIS technology，the land
use／cover change of the study area nearly 20 years is analyzed and the reasons fbr such changes are discussed． The results
show that：from l990 to 20 l O，the land area of other forest land，bare land，fa啪land，wetland and saline land and towns
increased，change rates were 6123．86％，99．48％，95．18％，77．83％，76．70％and 72．25％；other construction land
and unused land，woodland，shmb and coverage grassland area showed a decreasing trend and the change rate were一70．
40％， 一37．38％， 一27．39％and一25．07％．The transfer matrix shows that the basin of new arable land mainly fbm
grassland and sandy land，woodland area has increased 7．62％ from main cul“vated land and O．60％f}om grassland，
grassland area decreased，majnly tI甚nsfe玎七d to cultivated land and wa￡er wet】and； wa￡er we￡land area added f}om grassland，
accoun“ng for 99．68％of the area to the total wetland area． The results can pmvide reference for the sustainable uti一
1ization of regional water and soil resources，as well as ecological envimnment protection．
Key words：Kai—kong River Basin；remote sensing；land use；land coVer
土地利用／覆被變化(1and use／cover change，
Lucc)是全球環(huán)境變化的關(guān)鍵因素之一，對(duì)大氣、
土壤、水、生物和人類(lèi)等有非常重要的影響卜5。．土
收稿日期：2016—02-11
基金項(xiàng)目：新疆水利水電工程重點(diǎn)學(xué)科基金資助(xJzDxK一
20lO—02一】2)
作者簡(jiǎn)介：魏光輝(1981一)。男，新疆石河子人，高級(jí)工程師，博
士，主要從事干旱區(qū)水資源利用與環(huán)境保護(hù)研究．
地覆被是區(qū)域景觀的外在表現(xiàn)和重要影響因素，不
同土地覆被方式形成了不同的景觀和景觀結(jié)
構(gòu)‘6“。．土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)換過(guò)程傳遞著人類(lèi)社會(huì)活
動(dòng)與自然生態(tài)環(huán)境之間的物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)，研
究其轉(zhuǎn)換有助于及時(shí)掌握土地利用類(lèi)型時(shí)空分布
與變化過(guò)程。9一引．近年來(lái)隨著人口不斷增長(zhǎng)，土地
的大規(guī)模開(kāi)墾，加劇了土地利用類(lèi)型的改變，嚴(yán)重
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第4期魏光輝：基于遙感的新疆開(kāi)孔河流域土地利用及覆被變化特征研究49
影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境健康和可持續(xù)發(fā)展?““．因此，
開(kāi)展干旱區(qū)土地利用／覆被變化研究對(duì)極端脆弱的
生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義．
在塔里木河“四源一干”的格局中，和田河、葉
爾羌河及阿克蘇河均在自然狀態(tài)下對(duì)塔里木河干
流進(jìn)行補(bǔ)給，而開(kāi)都-孑L雀河流域(以下簡(jiǎn)稱開(kāi)孔河
流域)則是在豐水期通過(guò)揚(yáng)水站抽取博斯騰湖水源
經(jīng)孔雀河對(duì)塔里木河下游進(jìn)行輸水．開(kāi)孔河對(duì)塔里
木河下游進(jìn)行生態(tài)輸水大部分選在開(kāi)都河來(lái)水頗
豐、博斯騰湖持續(xù)高水位的有利時(shí)機(jī)，但近年來(lái)由
于源流區(qū)用水量增加等原因，開(kāi)孔河對(duì)塔里木河干
流的徑流補(bǔ)給并不能達(dá)到預(yù)定要求，同時(shí)開(kāi)孔河本
身也面臨著諸如河道斷流、灌區(qū)土壤次生鹽漬化、
湖區(qū)水污染等由于水土資源開(kāi)發(fā)利用不合理而引
發(fā)的嚴(yán)重生態(tài)問(wèn)題．如何保證開(kāi)孔河在對(duì)塔里木河
下游進(jìn)行有效輸水的前提下，保證流域生態(tài)環(huán)境不
惡化甚至能夠得到改善成為一個(gè)亟待解決的難題．
鑒于此，本文旨在通過(guò)對(duì)新疆開(kāi)孔河流域土地利
用／覆被變化過(guò)程進(jìn)行分析，揭示近20 a流域內(nèi)土
地利用／覆被變化特點(diǎn)，并嘗試對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)和驅(qū)
動(dòng)因素做出分析，為研究區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)
發(fā)展提供參考．
1 研究區(qū)概況
開(kāi)孔河流域位于新疆巴音郭楞蒙古自治州境
內(nèi)，由開(kāi)都河、博斯騰湖和孔雀河三部分構(gòu)成，地理
位置介于82。57’一90039’E，40。25’～43 021’N之間．
行政區(qū)劃涵蓋和靜縣、焉耆縣、和碩縣、博湖縣、庫(kù)
爾勒市、尉犁縣、輪臺(tái)縣、若羌縣和州直4個(gè)國(guó)營(yíng)農(nóng)
場(chǎng)，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第二師的11個(gè)團(tuán)場(chǎng)．開(kāi)都河
發(fā)源于中天山及大、小尤爾都斯盆地，向南流入博
斯騰湖．博斯騰湖既是開(kāi)都河的尾間，又是孔雀河
的源頭，是我國(guó)最大的內(nèi)陸淡水湖泊．孔雀河從博
斯騰湖起源，向西穿過(guò)南天山支脈霍拉山和庫(kù)魯克
塔格交接帶進(jìn)入塔里木盆地，三者彼此水體相連．
由于天山支脈阿克塔格的阻隔，形成焉耆盆地平原
區(qū)和孔雀河沖洪積平原區(qū)兩大地形地貌單元．
研究區(qū)位于歐亞大陸腹地，遠(yuǎn)離海洋，為干旱
大陸性氣候特征．從流域上游到下游多年平均降水
量75．0～47．3 mm，集中于6～8月；多年平均蒸發(fā)
量1 887—2 777 mm，夏季炎熱，冬季寒冷少雪；全年
以晴天為主，日照時(shí)間長(zhǎng)，太陽(yáng)輻射能量多，晝夜溫
差大，適宜種植棉花及瓜果．
2 數(shù)據(jù)來(lái)源
2．1 數(shù)據(jù)來(lái)源
基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為開(kāi)孔河流域內(nèi)的Landsa卜T影像數(shù)
據(jù)和中巴資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)，成像時(shí)間分別為1990年、
2000年與2010年的7～9月，圖像分辨率30 m，每
景覆蓋度范圍185 km×185 km．
2．2 數(shù)據(jù)處理
2．2．1 圖像矢量化
利用Erdas軟件對(duì)3期遙感影像進(jìn)行幾何校
正、配準(zhǔn)，并借助Arc Info對(duì)各時(shí)期遙感影像進(jìn)行目
視判讀和數(shù)字化工作．根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境
保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)》(HJ／T 192—2006)劃分土地利用類(lèi)
型，結(jié)合研究區(qū)土地利用特點(diǎn)及野外實(shí)地驗(yàn)證，將
流域內(nèi)土地利用類(lèi)型劃分為耕地、林地、草地、水域
濕地、建設(shè)用地、沙地、鹽堿地、裸土地、裸石巖礫和
其他未利用地10類(lèi)．
2．2．2轉(zhuǎn)移矩陣計(jì)算
利用Arc GIS的intersect模塊及Excel數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)
功能，將解譯得到的研究區(qū)1990、2000、2010年三期
遙感影像，在Arc GIS中進(jìn)行疊加運(yùn)算，得到流域
1990—2000年和2000—2010年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣．
3 結(jié)果分析
3．1 土地利用類(lèi)型面積總體變化特征
對(duì)遙感解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，得到研究區(qū)不同時(shí)
期的土地利用類(lèi)型面積數(shù)據(jù)(見(jiàn)圖1)．
由圖1可知，開(kāi)孑L河流域面積比重較大的土地
類(lèi)型有耕地、草地(包括高、中、低覆蓋度草地)和未
利用土地(包括沙地、裸巖石礫地、其它未利用土地
等)．研究區(qū)1990—2010年之間全部土地利用類(lèi)型
的變化率(見(jiàn)表1)．
由表l可知，面積變化幅度較大的有耕地、高
覆蓋度草地、中覆蓋度草地、低覆蓋度草地、沙地和
其它未利用土地，1990—2010年之間變化幅度最大
的土地利用類(lèi)型為其他林地，20 a增長(zhǎng)了61倍之
多；其次為裸土地，20 a內(nèi)增加了近一倍；耕地面積
增加幅度也較大，也增長(zhǎng)了近一倍；湖泊、水庫(kù)及裸
巖石礫地和低覆蓋度草地的變化最不明顯；研究區(qū)
變化幅度明顯的土地類(lèi)型較多，土地利用／覆被變
化強(qiáng)烈．
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
50 浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)第28卷
· 口199() 一
‘ 口2000
。
■2()10
棚．～?啊。．。! ．阻．； ．．懦．棚．．?佃．一．． ．陸
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圖l 研究區(qū)1990—2010年土地利用／覆蓋面積變化
表1 研究區(qū)1990—20lO年不同土地利用類(lèi)型變化率
要甍
蟮王
H¨七_(dá)
狐米
裴∞
斌
地利用類(lèi)型變化率／％ 土地利用類(lèi)型變化率／％
其他林地
其它建設(shè)用地
灘涂濕地
耕地
城鎮(zhèn)用地
其它未利用地
裸土地
灌木林地
湖泊、水庫(kù)
疏林地
有林地
農(nóng)村居民點(diǎn)
中覆蓋度草地
沙地
低覆蓋度草地
鹽堿地
高覆蓋度草地
河渠
裸巖石礫地
蓬化率／嚷
6 123．86
99．48
95．18
77．83
76．70
72．25
—70．40
—37 38
—27．39
—25．07
23．95
—17．02
—7．78
—7．66
3．26
1．87
一1．27
0．06
—0．01
3．2不同土地類(lèi)型面積變化特征
3．2．1林地面積變化特征
流域林地面積較小，不足總面積的5％，在
1990—2010年之間林地類(lèi)型變化最明顯的是其他林
地，增加了61倍之多，而其他林地類(lèi)型出現(xiàn)了不同程
度的減少，從林地總面積變化的角度出發(fā)，開(kāi)孔河流
域20 a內(nèi)林地總面積呈現(xiàn)出先減少后增加總的呈增
加的變化趨勢(shì)，其中1990年為l 772．84 km2，2000年
為l 429．17 km2，2010年為2 037．79 km2．
在1990—2000年之間，開(kāi)孔河流域林地面積減
少了19．39％，年均減少34．37 km2；而在2000—
2010年之間林地面積增加了42．59％，年均增長(zhǎng)達(dá)
到了60．86 km2；1990—2010年之間，林地面積共增
加了14．95％，年均增長(zhǎng)13．25 km2．影響林地面積
變化的因素主要有自然和人為兩個(gè)方面，下面將林
地劃分為天然林和人工林來(lái)進(jìn)一步分析林地面積
變化的主要原因，開(kāi)孔河流域天然林和人工林面積
變化(見(jiàn)圖3)．
從圖3(a)可以看出，流域天然林面積變化呈先
減少后增加的趨勢(shì)，在1990—2000年之間天然林面
積減少了20．26％，年均減少34．57 km2；而在
2000—2010年之間天然林面積為9．17％，年均增長(zhǎng)
12．47 km2，增減變化差距大；20 a內(nèi)天然林面積共
減少12．95％，年均減少11．05 km2．天然林面積變
化在2000年前后出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，主要與塔里木河綜合治
理項(xiàng)目的實(shí)施有關(guān)．2000年之前由于開(kāi)孔河沿岸較
強(qiáng)烈的水土資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)，使得天然林尤其是河岸
荒漠林得不到有效的水源補(bǔ)給，天然林面積衰退，
加之人為的將天然林開(kāi)墾為其他類(lèi)型土地，加速了
天然林的退化．2000年之后，隨著塔里木河流域近
0
O
O
O
O
O
O
O
∞∞∞∞∞∞∞
4
2
O
8
6
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2
．E)I≥磷～普
類(lèi)一地0
地0用地草“n自
草酗酒擁一燃刪姚?、桧腱豺哿猪晗?敲刪齜牒黻搠樅
地一其胡
灘型城它灌覆臥羊覆西
～～一批一～～齜一～～一磲 一～姚覆一樣螄一～齜牒一
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第4期魏光輝：基于遙感的新疆開(kāi)孔河流域土地利用及覆被變化特征研究5l
期綜合治理項(xiàng)目的實(shí)施，當(dāng)?shù)卣瞥鲋T多舉措來(lái)
改善流域生態(tài)環(huán)境，包括退耕還林還草等，使天然
林得到了人為保護(hù)，另外，孔雀河徑流量的增加給
沿岸植被帶來(lái)了水源的補(bǔ)充，天然植被有了較好的
生長(zhǎng)環(huán)境，兩方面的因素使得天然林植被得到了一
定程度的恢復(fù)．
從圖3(b)中可以看出，人工林在1990—2000
年之間變化不明顯，而在2000—2010年之間人工林
面積飛速增長(zhǎng)，10 a內(nèi)人工林的面積增長(zhǎng)了7倍之
l 600
蠡l 400
l 200
多，年均增長(zhǎng)達(dá)到48．39 km2，人工林面積的增長(zhǎng)主
要受到人工經(jīng)濟(jì)林迅速增長(zhǎng)的影響．2000年，巴州
地區(qū)提出要“調(diào)大特色林果業(yè)”的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展策
略，突出發(fā)展香梨、紅棗、杏和葡萄等優(yōu)勢(shì)特色樹(shù)
種，其中已形成了在庫(kù)爾勒、尉犁地區(qū)以香梨為主，
焉耆盆地以葡萄為主的特色林果業(yè)格局，而開(kāi)孔河流
域的香梨種植面積更是達(dá)到了整個(gè)巴州特色林果種
植面積的50％．在當(dāng)?shù)卣咭蛩氐挠绊懴拢止麡I(yè)的
發(fā)展使人工林的面積出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)的局面．
． ■人I：林
1．_．
【)L)fJ ：{)(1fl 二f1? 0U{J 二(1¨¨ 二?()
年，l 4二a
(．1】火然林m】私j(luò)變化fh J人I：林IⅢ羊!l變化
圖3研究區(qū)1990一2000年之間天然林和人工林面積變化
3．2．2草地面積變化特征
不同于林地面積的先減后增的變化趨勢(shì)，作為流
域重要植被覆蓋類(lèi)型的草地面積則一直在減少，(見(jiàn)
圖4(a))．草地面積占流域總面積的40％以上，其中
3 000
。2 500
蠢2000
—
l 500
l 000
■草地
．1．
巴音布魯克草原為流域內(nèi)面積最大的草原，占流域草
地面積的90％以上，是全國(guó)第二大草原及全國(guó)最大
的高山草原，也是開(kāi)都河重要的水源涵養(yǎng)地，其興衰
變化對(duì)全流域的生態(tài)環(huán)境起到?jīng)Q定性作用．
圖4研究區(qū)1990—20lO年草地面積變化
(a)一草地面積變化；(b)一高覆蓋度草地面積變化；(c)一中覆蓋度草底面積變化；(d)一低覆蓋度草地面積變化
∞
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；} ∞∞∞∞∞∞
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0
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．Lu)I／}噲恒
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
52 浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)第28卷
從圖4(a)可以看出，流域草地面積20 a內(nèi)一直
在減少，其中1990—2000年之間草地面積減少了
1．29％，年均減少31．75 km2；2000—2010年間，草地
面積減少了5．91％，年均減少143．08 km2：1990—
2010年之間，草地面積共減少7．13％，年均減少
87．42 km2．草地類(lèi)型當(dāng)中，高、中覆蓋度草地的面積
呈減少趨勢(shì)，低覆蓋草地面積則先增加后減少．20a
內(nèi)，高、中覆蓋度草地面積分別減少了7．78％、
25．07％，年均減少分別為47．15 km2、34．10 km2。減
少規(guī)模較明顯．其中，在1990—2000年之間，高、中覆
蓋度草地分別減少了7．27％、17．80％，年均分別減少
88．14 km。、48．4l km2；在2000—2010年之間其分別
減少了0．55％、8．85％，年均減少6．17 km2、
19．97 km2．高、中覆蓋度草地面積減少速率出現(xiàn)減慢
趨勢(shì)．低覆蓋度草地的變化趨勢(shì)不同于高、中覆蓋度
草地，在1990—2000年之間，低覆蓋度草地面積增加
10．82％，年均增長(zhǎng)104．79 km2；而在2000—2010年
之間其減少了10．82％，年均減少117．12 km2；20 a內(nèi)
低覆蓋度草地面積共減少1．27％，年均減少量為
6．16 km2．1990、2000及2010年高、中、低覆蓋度草地
占草地總面積的比例(見(jiàn)表2)．由表2可知，研究期
高、中覆蓋度草地面積占草地總面積的比例呈減少趨
勢(shì)，草場(chǎng)質(zhì)量也出現(xiàn)退化．
表2研究區(qū)高、中、低覆蓋度草地面積占總砸積的比例
研究區(qū)草地退化是自然因素和人為因素長(zhǎng)期
共同作用的結(jié)果．就其自然因素而言，降水減少及
氣候變暖引起的草地涵水量減少、蒸發(fā)量加大是造
成草原退化的主要自然因素．此外，毒害草及蝗蟲(chóng)
等生物災(zāi)害加劇了草原退化．人為因素主要體現(xiàn)在
草場(chǎng)超載過(guò)牧．
3．2．3水域面積變化特征
水域面積的變化可以反映出水資源在分配及
利用上的特點(diǎn)．流域水域面積在1990—2010年之間
的變化趨勢(shì)見(jiàn)圖5(a)．從該圖可以看出，水域面積
呈先增后減趨勢(shì)，在1990—2000年之間水域面積增
加38．03％，年均增長(zhǎng)69．63 km2，增長(zhǎng)明顯；而在
2000—2010年，水域面積減少6．59％，年均減少
16．65 km2，減少速率較快；1990—2010年之間，水
域面積增加28．94％，年均增長(zhǎng)26．49 km2，增長(zhǎng)趨
勢(shì)較明顯．
水域面積變化與水資源的利用方式有關(guān)，利用
不同的水域類(lèi)型面積來(lái)進(jìn)一步分析水域面積變化
原因．研究區(qū)河渠面積在1990—20lO年之間的面積
變化(見(jiàn)圖5(b))可知：河渠面積1990—2010年之
間變化不明顯，20a內(nèi)僅增加1．87％；湖泊、水庫(kù)面
積變化(見(jiàn)圖5(c))，湖泊、水庫(kù)在1990—2000年之
間增加20．36％，年均增長(zhǎng)20．84 km2，而在2000—
2010年之間減少了16．92％，年均減少20．85 km2；
1990—2010年湖泊、水庫(kù)僅減少了0．0l％，變化不
明顯．博斯騰湖作為研究區(qū)最大的湖泊，其水位變
化是影響流域湖泊、水庫(kù)面積變化的主要影響因
素，1988—2002年之間，博斯騰湖水位呈逐年上升
的趨勢(shì)，而在2003—2009年呈逐年下降趨勢(shì)，博斯
騰湖水位變化與流域湖泊、水庫(kù)面積的變化趨勢(shì)保
持一致．
涂濕地在1990—2010年之間的變化趨勢(shì)(見(jiàn)圖
5(d))．灘涂濕地在1990—2000年之間增加了
71．63％，年均增長(zhǎng)高達(dá)48．55 km2，而在2000—2010
年之間僅增加了3．6l％，年均僅增長(zhǎng)4．2 km2．博斯
騰湖在2002年之前水位的上升為灘涂濕地的發(fā)展創(chuàng)
造了良好的條件，而在2003年后水位快速下降，灘涂
濕地面積變化不明顯．
3．2．4耕地面積變化特征
近年來(lái)，從開(kāi)孔河調(diào)水入塔里木河下游并不能達(dá)
到預(yù)定輸水目標(biāo)，這其中農(nóng)業(yè)用水量的增加是造成這
一現(xiàn)象的重要原因．耕地面積的變化造成農(nóng)業(yè)用水量
的變化，近20年來(lái)開(kāi)孔河流域耕地面積增長(zhǎng)迅速，從
1990年的2 401．69 km2增加到2000年的
3 800．02 km2，在2010年達(dá)到4 687．74 km2．可以看
出，流域耕地面積增長(zhǎng)明顯，1990—2000年之間，耕地
面積增加了58．22％，年均增長(zhǎng)139．83 km2；在
2000—2010年之間，耕地面積增加23．36％，年均增
長(zhǎng)88．77 km2，增長(zhǎng)速度有所放緩；1990—2010年之
間，耕地面積共增加了95．18％，年均增長(zhǎng)達(dá)到
114．3 km2，增速顯著．耕地面積的增加與人口的快速
增長(zhǎng)密不可分，人口數(shù)量的增長(zhǎng)加重了對(duì)耕地的需
求，使得耕地面積變化與人口數(shù)量變化趨勢(shì)相一致，
(見(jiàn)圖6)．
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第4期魏光輝：基于遙感的新疆開(kāi)孔河流域土地利用及覆被變化特征研究53
’t
2 5
三
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董，n
】j(域總面積變化
5 000
4 OOO
三3 ooo
3
謄2 ooo
二，a
c)
圖5 研究區(qū)1990—2010年水域面積變化
河渠面積變化；(t、)一湖泊、水庫(kù)面積變化；(t1)一灘涂濕地Ⅱ
o—N n寸In口卜、。?？?。一N n口”、。r、∞口C
口口口口口口口口口a o o o o o o o o o o一
口口口口口口夸口口口o o o o o o o o o o C
一一一一一一一一一一N N N N N N●J N N N“
年／a
圖6開(kāi)孔河流域1990—2010年耕地面積與總?cè)丝跀?shù)■變化趨勢(shì)圖
由圖6可知，耕地面積增長(zhǎng)與人口數(shù)量增長(zhǎng)趨
勢(shì)一致，正相關(guān)關(guān)系十分顯著，這與新疆整個(gè)地區(qū)
耕地、人口變化趨勢(shì)類(lèi)似，人口數(shù)量的增長(zhǎng)是該區(qū)
耕地面積增加的最主要原因．1988年以來(lái)，開(kāi)孔河
流域成為新疆重要的棉花基地，墾荒植棉的人類(lèi)活
動(dòng)一直存在，人口數(shù)量的增加順應(yīng)了這一發(fā)展趨
勢(shì)．另外，2000一2010年之間耕地面積增速的放緩
與該區(qū)的林果業(yè)政策存在一定關(guān)聯(lián)，部分耕地被發(fā)
展成為人工經(jīng)濟(jì)林從而使得耕地面積增長(zhǎng)放緩．
3．2．5建設(shè)用地面積變化特征
人口規(guī)模的快速增長(zhǎng)不僅使耕地面積快速增長(zhǎng)，
城鎮(zhèn)和農(nóng)村居民用地的面積也出現(xiàn)了快速增長(zhǎng)．城鎮(zhèn)
用地、農(nóng)村居民用地分別從1990年的57．21 km2、
103．65 km2增加到2000年的84．57 km2、
122．10 km2，在2010年分別達(dá)到98．54 km2、
128．47 km2．城鎮(zhèn)用地在1990一2000年之間增加了
47．82％，年均增長(zhǎng)2．74 km2；在2000—2010年之間
其分別增加了16．52％，年均增長(zhǎng)1．4 km2；1990—
2010年之間，城鎮(zhèn)面積增加了72．25％，年均增加
2．07 km2．而農(nóng)村居民用地在1990—2000年之間增
加了17．8％，年均增加1．84 km2；2000—2010年之
間，農(nóng)村居民用地增加了5．22％，年均增加O．64 km2；
1990—2010年之間共增加23．95％，年均增加
1．24 km2．對(duì)比城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民用地變化可以看
出，兩者增速均放緩，而城鎮(zhèn)用地面積增長(zhǎng)速率要快
于農(nóng)村居民用地．
人口數(shù)量的快速增長(zhǎng)是造成城鎮(zhèn)用地與農(nóng)村
居民用地增加的主要原因，隨著人口數(shù)量增長(zhǎng)放
緩，城鎮(zhèn)用地與農(nóng)村居民用地增長(zhǎng)速度也隨之減
慢．同時(shí)，城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展使得部分農(nóng)村人口向
城鎮(zhèn)集聚，從而出現(xiàn)了農(nóng)村居民用地增長(zhǎng)速度低于
城鎮(zhèn)用地增長(zhǎng)速度的現(xiàn)象．
3
●
9
。uJI豐險(xiǎn)
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
54 浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)第28卷
3．2．6 未利用土地面積變化特征
在1990—2010年之間，流域人口快速增加，使
耕地面積與人口居住面積隨之增加，對(duì)水土資源的
開(kāi)發(fā)越發(fā)強(qiáng)烈，造成土地利用類(lèi)型發(fā)生了一定程度
的改變．未利用土地作為研究區(qū)重要的土地類(lèi)型，
其也發(fā)生了較明顯的變化，(見(jiàn)圖7(a))．
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圖7研究區(qū)1990～2010年未利用土地面積變化
(a)一未利用土地面積變化；(b)一沙地面積變化；(c)一為鹽堿地面積變化；(d)一為裸土地面積變化；(e)一為裸巖
石礫地面積變化；(f)一為其他未利用土地面積變化
從圖7(a)可以看出，1990—2010年間未利用
土地面積呈減少趨勢(shì)，2000一2010年間未發(fā)生變
化，其中在1990—2000年間，未利用土地面積減少
了5．79％，年均減少113．70 km2，減少數(shù)量十分可
觀．一方面，人類(lèi)對(duì)耕地的需求等使得一部分未利
用土地被開(kāi)發(fā)，另一方面，人類(lèi)對(duì)土地的不合理利
用使得未利用土地面積出現(xiàn)增加，具體反應(yīng)在不同
的未利用土地利用類(lèi)型上(見(jiàn)圖7)．由圖7可知，不
同類(lèi)型的未利用土地變化趨勢(shì)差別較大，沙地呈先
增后減，鹽堿地和裸土地面積持續(xù)增加，裸巖石礫
地面積基本未發(fā)生變化，其他未利用土地面積有所
減少．其中，沙地面積在1990—2000年之間增加
12．71％，年均增長(zhǎng)42．36 km2；而在2000一2叭0年
之間其減少8．38％，年均減少31．50 km2；1990—
2010年之間，沙地面積僅增加了3．26％，年均增加
5．43 km2，沙地規(guī)模變化并不顯著．
研究區(qū)鹽堿地在1990一2010年間增加
76．70％，年均增長(zhǎng)高達(dá)19．30 km2，其中1990—
2000年間增加8．36％，2000—2010年間增加
63．07％，增速加快．裸土地的面積20a內(nèi)增加了近
一倍，且增速有加快趨勢(shì)．其他未利用土地面積在
這些未利用土地類(lèi)型當(dāng)中面積最大，其在1990—
2000年之間減少35．97％，年均減少162．23 km2；而
在2000一2010年之間，其僅減少了2．2l％，年均減
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萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第4期魏光輝：基于遙感的新疆開(kāi)孔河流域土地利用及覆被變化特征研究55
少不足10 km2．
裸土地的面積增速較快，裸土地面積增速有加
快的趨勢(shì)，人為過(guò)度開(kāi)發(fā)，使得土地生產(chǎn)力退化，生
產(chǎn)力低下的土地被撂荒，裸土地面積增加．天然植
被的減少和人為撂荒加速了荒漠化的進(jìn)程．研究區(qū)
未利用土地面積在1990—2000年之間減少較快而
在2000—2010年之間只有很小幅度的減少，土地資
源的開(kāi)發(fā)受到諸多因素的限制，而水資源是最重要
的影響因素，隨著流域近幾年來(lái)水量的減少，造成
了其他未利用土地的開(kāi)墾進(jìn)程變慢．
4 土地利用覆被變化原因分析
研究區(qū)不同土地利用類(lèi)型的面積發(fā)生了較大
變化，但其中不同土地利用類(lèi)型之間轉(zhuǎn)化的程度與
方向并不明確，在這里利用轉(zhuǎn)移矩陣來(lái)進(jìn)一步分析
具體的土地轉(zhuǎn)化過(guò)程(見(jiàn)表3和表4)．可以看出，在
1990—2010年，研究區(qū)耕地面積不斷增加，2010年
比1990年增加了95．15％，從轉(zhuǎn)移矩陣看1990—
2000新增耕地面積主要來(lái)自于草地和林地，其凈轉(zhuǎn)
移量分別占耕地總轉(zhuǎn)入面積的82．35％和16．03％；
2000—2010年新增耕地面積主要來(lái)自于草地和沙
地，轉(zhuǎn)移而來(lái)的草地面積和沙地面積分別占其它類(lèi)
型轉(zhuǎn)移為耕地類(lèi)型的70．57％和21．78％．耕地面積
在1990—2000年的擴(kuò)張是以林草面積減少為代價(jià)，
但在2000—2010年間是以草地和沙地為主，且耕地
占用草地的面積也小于2000年前．從總體上看，在
1990—2010年的20年里耕地面積擴(kuò)張主要是來(lái)自
于草地、林地和沙地，而耕地轉(zhuǎn)入林地的量大于林
地轉(zhuǎn)入量，因此耕地總體增加最主要來(lái)自于草地和
沙地．
表3 1990一2000年開(kāi)孔河流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣
表4 2000—2010年開(kāi)孔河流域土地利用轉(zhuǎn)移矩陣
2010年
2000‘#——————————————————————————————————————————————————————————二———————————————————————————————————————————————————一
耕地林地草地水域建設(shè)用地沙地鹽堿地裸土地裸石巖礫其它未利用地
耕地3 330．78 449．“ 1．47 O．26 15．96 0．22 0．04 0 1．85 O
林地37．1 1367．6 9．46 0 O O．78 O 0 0 14．23
草地958．“ 192．6l 22 601．95 18．44 54．35 8．56 337．22 33．02 0．95 O．92
水域濕地23．97 lO．86 131．27 2 341．9 O 19．09 O O 0
建設(shè)用地0．22 O．59 O 0 236．29 O O O O 0
沙地295．“ O 25．4 0 2．3 3 432．88 1．26 0 0 O
鹽堿地13．74 O 0．47 0 O O 531．06 0 0 O
裸土地0 1．71 O O O 0 O 61．04 O 0
裸石巖礫0 15．27 O O 1．4l 0 0 O 1l 225．97 0
其它未利用27．06 O．3 6．31 0 29．74 O 0 0 15．6 2 809．3
變化率／％ 2．335 4．263 一O．59l —O．659 4．342 —0．838 6．298 4．99 O．00l 一0．22l
林地面積在1990一2000年減少了19．39％，從
轉(zhuǎn)移矩陣來(lái)看減少的林地主要轉(zhuǎn)移為了耕地、沙
地、草地和鹽堿地，其凈轉(zhuǎn)出量分別占林地面積的
12．94％、2．19％、2．Ol％和1．62％，說(shuō)明在此期間
林地一方面被占用為耕地，另一方面逐漸轉(zhuǎn)化為草
地，沙地和鹽堿地，流域生態(tài)環(huán)境惡化；在2000—
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
56 浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)第28卷
2010年林地面積增加了42．63％，新增林地面積主
要來(lái)自于耕地和草地，其凈轉(zhuǎn)移量分別占林地總轉(zhuǎn)
入量的61．47％和27．30％，南疆地區(qū)在2000年后
開(kāi)始提倡種植經(jīng)濟(jì)林，因此許多人在原來(lái)耕地基礎(chǔ)
上開(kāi)始種植經(jīng)濟(jì)林因此耕地轉(zhuǎn)移為了林地．從總體
上看，林地總體增加了14．97％，從轉(zhuǎn)移矩陣看，主
要來(lái)自于7．62％的耕地和0．60％的草地．
草地面積在近20年時(shí)間里不斷減少，2000比
1990年減少了1．30％，2010年草地比2000年減少
了5．91％，從轉(zhuǎn)移矩陣看1990—2000年草地主要
轉(zhuǎn)移成了耕地、水域濕地和沙地，其中轉(zhuǎn)移的耕地、
水域濕地和沙地分別占1990年草地面積的4．8l％、
2．87％和1．53％，在2000—2010年草地主要轉(zhuǎn)移
耕地、鹽堿地和林地，分別占2000年草地面積的
3．95％、1．39％和0．76％．草地面積總體上減少了
7．13％，從轉(zhuǎn)移矩陣分析，草地減少的面積主要轉(zhuǎn)
移成了耕地、水域濕地、沙地、鹽堿地、林地和建設(shè)
用地，其凈轉(zhuǎn)移量分別占流域1990年草地面積的
8．7l％、2．41％、1．46％、1．43％、0．60％和0．40％．
水域濕地面積總體增加了28．94％，從轉(zhuǎn)移矩
陣看，新增水域濕地面積主要來(lái)自于草地，占水域
濕地總轉(zhuǎn)入面積的99．68％．
建設(shè)用地面積在1990—2000年減少，建設(shè)用地
面積主要轉(zhuǎn)移成了其它未利用地，其凈轉(zhuǎn)移量占建
設(shè)用地總面積65．63％；在2000—2010年建設(shè)用地
面積增加，新增建設(shè)用地面積主要來(lái)自于0．23％的
草地、1．03％的其它未利用地和O．41％的耕地．
沙地面積在1990—2000年增加，新增沙地面積
主要來(lái)自于1．529％的草地和2．19％的林地；而在
2000—2010年沙地面積減少了8．38％，減少的沙地
則主要轉(zhuǎn)移成了耕地．而從整體上看，沙地面積增
加，且主要來(lái)自于草地．
鹽堿地面積在1990—2010年里不斷增加，2010
年比1990年增加了76．6％，1990—2000年鹽堿地
增加的幅度較小，主要由1．62％的林地和0．05％的
草地轉(zhuǎn)移而來(lái)；在2000—2010年新增鹽堿地主要由
草地轉(zhuǎn)移而來(lái)，轉(zhuǎn)移草地占其他類(lèi)型轉(zhuǎn)移為鹽堿地
類(lèi)型的94．30％．裸土地面積在1990—2010年不斷
增加，從轉(zhuǎn)移矩陣看，新增裸土地主要由0．17％的
草地轉(zhuǎn)移而來(lái)．裸石巖礫在近20年里面積雖有波
動(dòng)但變化幅度很小且主要由其它未利用地轉(zhuǎn)移而
來(lái)．其它未利用地面積在1990—2010年呈不斷減
少，從轉(zhuǎn)移矩陣看，其它未利用地面積主要轉(zhuǎn)移成
草地．
從以上分析可知，在1990—2000年開(kāi)孑L河流域
林地、草地面積不斷減少，林草主要轉(zhuǎn)移成了耕地，
水域和沙地；鹽堿地、沙地、裸土地和裸石巖礫面積
都不同程度的增加但變化幅度較小且主要由草地
轉(zhuǎn)移而來(lái)．在2000—2010年開(kāi)孑L河流域草地和水域
面積減少，草地主要轉(zhuǎn)移成了耕地和鹽堿地而水域
則主要轉(zhuǎn)移成草地和耕地．就總體而言，開(kāi)孑L河流
域林草水總面積在近20年內(nèi)面積是減少的，其主
要原因是由草地面積減少引起的，草地減少的面積
主要轉(zhuǎn)移成了耕地、水域濕地、沙地、鹽堿地、林地
和建設(shè)用地，其凈轉(zhuǎn)移量分別占流域1990年草地面
積的8．71％、2．41％、1．46％、1．43％、0．60％和
0．40．由此可得，研究區(qū)環(huán)境問(wèn)題主要為耕地?cái)U(kuò)張
迅速，沙漠化和鹽漬化逐漸加重．
b 結(jié)論
(1)研究區(qū)面積最大的土地利用類(lèi)型為草地和
未利用土地，兩者占流域總面積的80％以上，其中
草地約為流域總面積的45％～50％，未利用土地約
為流域總面積的35％～40％．1990—2010年之間開(kāi)
孔河流域土地利用類(lèi)型面積變化最明顯的為其他
林地，20a內(nèi)增加了61倍之多，其次為裸土地和耕
地，兩者在20 a內(nèi)也增加了近一倍．湖泊、水庫(kù)及裸
巖石礫地和低覆蓋度草地的面積變化最不明顯，三
者面積變化均在2％以下．
(2)1990—2010年，研究區(qū)一級(jí)土地利用類(lèi)型
之中變化明顯的是耕地，20 a內(nèi)增加95．18％；其次
為水域，20 a內(nèi)增加了28．94％，其中灘涂濕地面積
變化幅度最大，20 a內(nèi)增加77．83％；林地面積增加
14．95％，其中天然林面積減少12．95％，而人工林
的面積增加732．58％；草地面積減少7．13％，中覆
蓋度草地面積減少的趨勢(shì)最明顯，20a內(nèi)減少
25．07％，高覆蓋度草地和低覆蓋度草地面積分別
減少7．78％、1．27％；未利用土地面積減少5．79％，
其中裸土地面積增加99．48％，鹽堿地面積增加
76．7％，其他未利用土地面積減少37．38％；建設(shè)用
地當(dāng)中，城鎮(zhèn)用地和農(nóng)村居民用地分別增加72．25、
23．95％．
(3)在1990—2010年，研究區(qū)林地面積增加主
要來(lái)自于草地和耕地，其中草地面積的0．60％和耕
地的7．62％被林地占用．耕地面積增加則主要來(lái)自
于8．71％的草地和8．97％的沙地面積．水域濕地面
萬(wàn)方數(shù)據(jù)
第4期魏光輝：基于遙感的新疆開(kāi)孔河流域土地利用及覆被變化特征研究57
積增加也來(lái)自于草地，占草地面積的2．41％．沙地
面積增加，主要來(lái)自于1．46％的草地．建設(shè)用地面
積總體減少，60．05％的建設(shè)用地被其它未利用地
占用．
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(上接第47頁(yè))
計(jì)采用在原防洪墻上加設(shè)較小C25混凝土懸臂式
防洪墻，長(zhǎng)1．320 km．防洪墻頂寬為0．5 m，臨水面
坡度采用鉛直墻，背水面坡度為1：0．1．地基承載
力小于基礎(chǔ)的允許承載力，防洪墻抗滑和抗傾覆穩(wěn)
定及應(yīng)力滿足要求．
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