乌鲁木齐市土地利用/覆被变化及生态安全评价

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.01.011

林业资源管理 ›› 2020›› Issue (1): 79-91.doi: 10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.01.011

乌鲁木齐市土地利用/覆被变化及生态安全评价

朱亚楠¹, 闫志明², 蒲春玲¹^,³(), 刘志有¹^,⁴

^1. 新疆农业大学管理学院,乌鲁木齐 830052
^2. 新疆农业大学 MPA教育中心,乌鲁木齐 830052
^3. 新疆农业大学经济社会发展研究中心,乌鲁木齐 830052
^4. 中国科学院干旱区环境与工程研究所冰冻圈科学国家重点实验室,兰州 730000

收稿日期:2019-10-31 修回日期:2019-12-17 出版日期:2020-02-28 发布日期:2020-05-17
通讯作者: 蒲春玲
作者简介:朱亚楠(1995-),女,新疆乌鲁木齐人,在读硕士,研究方向:土地资源管理。Email: 727526126@qq.com
基金资助:
国家社会科学基金项目“西部‘矿农复合区’非自愿移民搬迁安置与管控机制研究”(14XGL005);新疆维吾尔自治区人文社科青年项目“基于生态文明视角的伊犁河谷绿洲土地生态功能演变及管控研究”(XJEDU2019SY011)

Land Use/Cover Change and Ecological Security Evaluation in Urumqi

Yanan ZHU¹, Zhiming YAN², Chunling PU¹^,³(), Zhiyou LIU¹^,⁴

^1. School of Management,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052
^2. Center for Program,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052
^3. Research Center for Economic and Social Development,Xinjiang Agricultural University,Urumqi 830052
^4. State Key Laboratory of Cryospheric Science,Institute of Arid and Arid Regions,Chinese Academy of Sciences,Lanzhou 730000

Received:2019-10-31 Revised:2019-12-17 Online:2020-02-28 Published:2020-05-17
Contact: Chunling PU

摘要/Abstract

摘要：

乌鲁木齐市是坐落在绿洲上的城市,城市的生态环境较为脆弱。通过对城市土地利用/覆被变化及土地生态安全进行评价,揭示乌鲁木齐市1990—2017年间土地利用/覆被变化的规律、生态安全变化趋势。借助ERDAS和ArcGIS软件对乌鲁木齐市4期遥感图像进行解译分析,利用物元模型对乌鲁木齐市的土地生态安全现状进行评价。结果表明:1990—2017年乌鲁木齐市土地利用/覆被变化是以耕地、林地以及草地的转出和建设用地、未利用地的转入为主;各时段总体的土地利用/覆被变化呈现良好的发展态势且正处在发展期;乌鲁木齐市土地生态安全程度由不安全增长较安全水平。通过分析乌鲁木齐市土地利用/覆被变化情况及生态安全进行评价,为未来解决城市发展过程中所带来的诸多土地生态环境问题具有重要意义。

关键词: 土地利用/覆被变化, 生态安全, 熵权法, 物元模型, 乌鲁木齐市

Abstract:

Urmqi,as a city located on oases,its ecological environment is little bit weak.Through assessment of city earth usage/changes of earth covering and earth ecology safety,reveals the trend of earth usage/changes rule of earth covering and earth ecology safety during 1990-2017 in Urmqi city.Assisted with ERDAS and ArcGIS software,explains and analyzes 4 sessions remote-sensing map of Urmqi city and evaluates Urmqi city's earth ecology safety current situation by matter-element model.The result shows that in 1990-2017,earth usage/changes of earth covering was mainly represented by leasing of cultivated land,forest land and grass land,and the new gained of construction land,not used land.Different periods' development situations of earth usage/changes of earth covering are good and developing.The earth ecology safety level of Urmqi city has reached safe level from unsafe level.By analyzing Urmqi city's usage/changes of earth covering and evaluating its ecology safety,it has profound significance for many earth ecology environment problems occur in city development in the future.

Key words: land use/cover change, ecological security, entropy weight method, matter-element model, Urumqi

中图分类号:

S731.2

朱亚楠, 闫志明, 蒲春玲, 刘志有. 乌鲁木齐市土地利用/覆被变化及生态安全评价[J]. 林业资源管理, 2020,(1): 79-91.

Yanan ZHU, Zhiming YAN, Chunling PU, Zhiyou LIU. Land Use/Cover Change and Ecological Security Evaluation in Urumqi[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2020,(1): 79-91.

图/表 10

表1

图1

图2

表2

表3

1990—2017年乌鲁木齐市土地利用/覆被结构变化转移矩阵

时段	类型	耕地	园地	林地	草地	水域	建设用地	未利用地	转出面积
	耕地	130838.94	17.73	0	1346.22	535.05	7770.96	1470.24	11140.2
	园地	2.07	698.49	0	0.36	0	0	1.17	3.6
	林地	12.42	0.54	51936.57	1346.4	4.32	19.44	19.44	1402.56
1990—2000	草地	533.16	0.63	1.17	843625.44	32.58	348.48	11422.98	12339
	水域	10.17	0	0.18	286.65	5337.72	69.66	5.22	371.88
	建设用地	99.18	0	0	53.28	0.54	21144.87	108.54	261.54
	未利用地	13.14	3.15	0	2189.79	116.19	736.92	337118.49	3059.19
	耕地	112348.26	118.89	5.4	2199.96	388.44	15465.42	982.71	19160.82
	园地	9.81	709.83	0.45	0.36	0	0	0.09	10.71
	林地	20.7	0	44364.6	7547.4	0.18	1.44	3.6	7573.32
2000—2010	草地	2064.51	3.87	3949.74	796484.88	176.85	184.68	45983.61	52363.26
	水域	11.07	0	0.81	1082.16	4790.52	10.26	131.58	1235.88
	建设用地	4259.97	0	14.67	1209.96	29.61	23513.49	1062.63	6576.84
	未利用地	1446.84	17.55	8.37	9178.2	871.56	91.26	338532.3	11613.78
	耕地	105993.72	251.01	29.52	3563.91	162.63	8697.69	1462.68	14167.44
	园地	2.43	844.74	0	0.54	0	0.27	2.16	5.4
	林地	4.5	1.8	40519.08	7810.02	0	1.26	7.38	7824.96
2010—2017	草地	2987.55	11.25	3108.6	781135.11	1199.16	1728.45	27532.8	36567.81
	水域	15.39	0	2.97	14.04	6067.17	6.75	150.84	189.99
	建设用地	1101.6	2.43	7.02	828.36	25.92	37074.69	226.53	2191.86
	未利用地	1003.05	45.99	2.7	4546.62	45.18	1048.77	380004.21	6692.31
	耕地	101918.34	385.74	13.95	6515.46	1091.34	29733.93	2320.38	40060.8
	园地	7.11	691.83	0	0.63	0	1.08	1.44	10.26
	林地	10.89	2.34	40111.56	13177.17	4.59	5.49	27.09	13227.57
1990—2017	草地	5164.29	13.95	3536.46	774043.2	315.36	566.82	72324.36	81921.24
	水域	15.84	0	4.32	283.77	5094.99	49.68	261	614.61
	建设用地	2748.51	0.09	3.42	476.1	16.83	17771.04	390.42	3635.37
	未利用地	1243.26	63.27	0.18	3402.27	976.95	429.84	334061.91	6115.77

表3

表4

表5

表6

乌鲁木齐市土地生态安全评价指标体系及权重

目标层		因素层		指标层	单位	安全趋向性	权重
A 土地生态安全		B1压力		C1人口密度	人/km²	负	0.038
				C2人口自然增长率	‰	负	0.038
				C3人均耕地面积	hm²/人	正	0.038
				C4经济密度	万元/km²	正	0.038
				C5城镇化率	%	正	0.038
				C6单位耕地面积化肥施用量	kg/hm²	负	0.038
				C7单位耕地面积农药施用量	kg/hm²	负	0.038
				C8单位土地面积二氧化硫排放量	t/km²	负	0.038
				C9单位土地面积污水排放量	wt/km²	负	0.038
		B2 状态		C10粮食单产	kg/hm²	正	0.028
				C11林草覆盖率	%	正	0.028
				C12水土协调度	无	正	0.028
				C13农业机械化水平	kw/hm²	正	0.028
				C14建成区绿化覆盖率	%	正	0.028
				C15人均公共绿地面积	m²	正	0.028
		B3 响应		C16人均GDP	元/人	正	0.057
				C17第三产业占GDP比重	%	正	0.057
				C18农牧民人均收入	元/人	正	0.057
				C19工业废水排放达标率	%	正	0.057
				C20工业固体废物综合利用率	%	正	0.057
				C21污水集中处理率	%	正	0.057
				C22环境保护投资占GDP比重	%	正	0.057
		R₁=	N₁		C₁	(100,120)
					C₂	(-3,0)
			C₃	(345,360)
			C₄	(1500,2000)
			C₅	(90,100)
			C₆	(130,260)
			C₇	(0,1)
			C₈	(0,2)
			C₉	(0,0.4)
			C₁₀	(2850,3800)
			C₁₁	(60,70)
			C₁₂	(1.5,2)
			C₁₃	(4.5,6)
			C₁₄	(40,50)
			C₁₅	(15,20)
			C₁₆	(975000,130000)
			C₁₇	(65,70)
			C₁₈	(13500,18000)
			C₁₉	(75,100)
			C₂₀	(75,100)
			C₂₁	(75,100)
			C₂₂	(0.4,0.5)
R₂=	N₂		C₁	(120,140)
			C₂	(0,3)
			C₃	(330,345)
			C₄	(1000,1500)
			C₅	(80,90)
			C₆	(260,390)
			C₇	(1,2)
			C₈	(2,4)
			C₉	(0.4,0.8)
			C₁₀	(1900,2850)
			C₁₁	(50,60)
			C₁₂	(1,1.5)
			C₁₃	(3,4.5)
			C₁₄	(30,40)
			C₁₅	(10,15)
			C₁₆	(65000,975000)
			C₁₇	(60,65)
			C₁₈	(9000,13500)
			C₁₉	(50,75)
			C₂₀	(50,75)
			C₂₁	(50,75)
			C₂₂	(0.3,0.4)
R₃=	N₃		C₁	(140,160)
			C₂	(3,6)
			C₃	(315,330)
			C₄	(500,1000)
			C₅	(70,80)
			C₆	(390,520)
			C₇	(2,3)
			C₈	(4,6)
			C₉	(0.8,1.2)
			C₁₀	(950,1900)
			C₁₁	(40,50)
			C₁₂	(0.5,1)
			C₁₃	(1.5,3)
			C₁₄	(20,30)
			C₁₅	(5,10)
			C₁₆	(32500,65000)
			C₁₇	(55,60)
			C₁₈	(4500,9000)
			C₁₉	(25,50)
			C₂₀	(25,50)
			C₂₁	(25,50)
			C₂₂	(0.2,0.3)
R₄=	N₄		C₁	(160,180)
			C₂	(6,9)
			C₃	(300,315)
			C₄	(0,500)
			C₅	(60,70)
			C₆	(520,650)
			C₇	(3,4)
			C₈	(6,8)
			C₉	(1.2,1.6)
			C₁₀	(0,950)
			C₁₁	(30,40)
			C₁₂	(0,0.5)
			C₁₃	(0,1.5)
			C₁₄	(10,20)
			C₁₅	(0,5)
			C₁₆	(0,32500)
			C₁₇	(50,55)
			C₁₈	(0,4500)
			C₁₉	(0,25)
			C₂₀	(0,25)
			C₂₁	(0,25)
			C₂₂	(0.1,0.2)
R_p=	N_p		C₁	(100,180)
			C₂	(-3,9)
			C₃	(300,360)
			C₄	(0,2000)
			C₅	(60,100)
			C₆	(130,650)
			C₇	(0,4)
			C₈	(0,8)
			C₉	(0,1.6)
			C₁₀	(0,3800)
			C₁₁	(30,70)
			C₁₂	(0,2)
			C₁₃	(0,6)
			C₁₄	(10,50)
			C₁₅	(0,20)
			C₁₆	(0,130000)
			C₁₇	(50,70)
			C₁₈	(0,18000)
			C₁₉	(0,100)
			C₂₀	(0,100)
			C₂₁	(0,100)
			C₂₂	(0.1,0.5)

表6

表7

表8

参考文献 18

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数据类型	日期	分辨率/m	数量单位
Landsat-5TM	1990年9—11月	30	5景(141/30,142/29,142/30,143/29,143/30)
Landsat-5TM	2000年9月	30	5景(141/30,142/29,142/30,143/29,143/30)
Landsat-5TM	2010年9—10月	30	5景(141/30,142/29,142/30,143/29,143/30)
Landsat-7ETM+	2017年7—9月	30	5景(141/30,142/29,142/30,143/29,143/30)

类型	1990年		2000年		2010年		2017年
类型	面积/ hm²	占总面积比例/%	面积/ hm²	占总面积比例/%	面积/ hm²	占总面积比例/%	面积/ hm²	占总面积比例/%
耕地	141979.14	10.00	131509.08	9.27	120161.16	8.47	111108.24	7.83
园地	702.09	0.05	720.54	0.05	850.14	0.06	1157.22	0.08
林地	53339.13	3.76	51937.92	3.66	48344.04	3.41	43669.89	3.08
草地	855964.44	60.31	848848.14	59.81	817702.92	57.61	797898.6	56.22
水域	5709.6	0.40	6026.4	0.42	6257.16	0.44	7500.06	0.53
建设用地	21406.41	1.51	30090.33	2.12	39266.55	2.77	48557.88	3.42
未利用地	340177.68	23.97	350146.08	24.67	386696.52	27.25	409386.6	28.84

土地利用类型	1990—2000年			2000—2010年			2010—2017年			1990—2017年
土地利用类型	Nc/%	Tc/%	Ps	Nc/%	Tc/%	Ps	Nc/%	Tc/%	Ps	Nc/%	Tc/%	Ps
耕地	-0.74	0.83	-0.89	-0.86	2.05	-0.42	-1.08	2.29	-0.47	-0.81	1.28	-0.63
园地	0.26	0.37	0.72	1.80	2.10	0.86	5.16	5.34	0.97	2.40	2.51	0.96
林地	-0.26	0.26	-1.00	-0.69	2.22	-0.31	-1.38	3.24	-0.43	-0.67	1.17	-0.58
草地	-0.08	0.21	-0.41	-0.37	0.87	-0.42	-0.35	0.93	-0.37	-0.25	0.46	-0.55
水域	0.55	1.86	0.30	0.38	4.48	0.09	2.84	3.71	0.77	1.16	1.96	0.59
建设用地	4.06	4.30	0.94	3.05	7.42	0.41	3.38	4.98	0.68	4.70	5.96	0.79
未利用地	0.29	0.47	0.62	1.04	1.71	0.61	0.84	1.33	0.63	0.75	4.52	0.17
Pt		0.66			0.47			0.50			0.85

评价指标	1990年	2000年	2010年	2017年
土地利用程度	226.53	228.44	232.28	235.08
土地利用程度变化量	1.90	3.84	2.80	8.54
土地利用程度变化率	0.008	0.017	0.012	1.038

关联度	1990年					2000年	2010年	2017年
关联度	N₁	N₂	N₃	N₄	等级	等级	等级	等级
K₁	0.3404	-0.3404	-0.6702	-0.7801	安全	较安全	不安全	临界安全
K₂	-0.8567	-0.7850	-0.5700	0.4300	不安全	临界安全	临界安全	安全
K₃	-0.2832	0.3467	-0.1733	-0.4489	较安全	临界安全	临界安全	安全
K₄	-0.9126	-0.8690	-0.7379	0.2621	不安全	不安全	临界安全	安全
K₅	-0.3147	0.1510	-0.0755	-0.3837	较安全	较安全	临界安全	较安全
K₆	-0.1998	0.3328	-0.3336	-0.5557	较安全	较安全	不安全	不安全
K₇	-0.2967	0.2700	-0.1350	-0.4233	较安全	临界安全	临界安全	不安全
K₈	-0.6784	-0.5176	-0.0351	0.0351	不安全	不安全	不安全	较安全
K₉	-0.3472	-0.0209	0.0417	-0.3286	临界安全	临界安全	不安全	不安全
K₁₀	0.2584	-0.7416	-0.8708	-0.9139	安全	较安全	安全	临界安全
K₁₁	0.4070	-0.4070	-0.7035	-0.8023	安全	较安全	安全	较安全
K₁₂	0.4864	-0.4864	-0.7432	-0.8288	安全	安全	较安全	临界安全
K₁₃	-0.2018	0.3385	-0.3308	-0.5538	较安全	较安全	较安全	安全
K₁₄	-0.6147	-0.4220	0.1560	-0.1189	临界安全	临界安全	较安全	安全
K₁₅	-0.8045	-0.7068	-0.4136	0.4136	不安全	不安全	临界安全	安全
K₁₆	-0.8813	-0.8219	-0.6438	0.3562	不安全	不安全	临界安全	安全
K₁₇	-0.4093	-0.1140	0.1477	-0.3035	临界安全	较安全	不安全	安全
K₁₈	-0.5746	-0.3619	0.2762	-0.1779	临界安全	临界安全	临界安全	安全
K₁₉	-0.3337	-0.0006	0.0012	-0.3332	临界安全	安全	不安全	较安全
K₂₀	-0.5944	-0.3916	0.2168	-0.1512	临界安全	较安全	较安全	安全
K₂₁	-0.6484	-0.4726	0.0548	-0.0494	临界安全	较安全	较安全	安全
K₂₂	-0.8333	-0.7500	-0.5000	0.5000	不安全	不安全	安全	较安全

乌鲁木齐市土地利用/覆被变化及生态安全评价

Land Use/Cover Change and Ecological Security Evaluation in Urumqi

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年份	综合关联度	N₁	N₂	N₃	N₄	安全等级
1990	K_j(N₁₉₉₀)	-0.4142	-0.3246	-0.2750	-0.1947	不安全
2000	K_j(N₂₀₀₀)	-0.4356	-0.2184	-0.1461	-0.2072	临界安全
2010	K_j(N₂₀₁₀)	-0.3995	-0.2521	-0.1203	-0.5215	临界安全
2017	K_j(N₂₀₁₇)	-0.4040	-0.1135	-0.5295	-0.6069	较安全

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