Land Use/Cover Change and Ecological Security Evaluation in Urumqi

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2020.01.011

Abstract

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

CLC Number:

S731.2

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.

Figures/Tables 10

Tab.1

Fig.1

Fig.2

Tab.2

Tab.3

Land use/cover structure change transfer matrix in Urumqi city from 1990 to 2017hm2

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

Tab.3

Tab.4

Tab.5

Tab.6

Urumqi city land ecological security evaluation index system and weight

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)

Tab.6

Tab.7

Tab.8

References 18

[1]	张利利, 佘济云, 李锐 , 等. 1998—2010年五指山市土地利用景观格局变化分析[J]. 西北林学院学报, 2016,31(1):221-225.
[2]	胡晓明 . 2011—2016年鞍山市土地利用及景观格局演变特征[J]. 环保科技, 2019,25(2):44-48.
[3]	王一航, 夏沛, 刘志锋 , 等. 中国绿洲城市土地利用/覆盖变化研究进展[J]. 干旱区地理, 2019,42(2):341-353.
[4]	吴文婕, 石培基, 胡巍 . 基于土地利用/覆被变化的绿洲城市土地生态风险综合评价——以甘州区为例[J]. 干旱区研究, 2012,29(1):122-128.
[5]	郭碧云, 张广军 . 基于GIS和Markov模型的内蒙古农牧交错带土地利用变化[J]. 农业工程报, 2009,25(12):291-298.
[6]	孙晓月 . 黄河三角洲土地生态安全评价与可持续利用研究[D]. 济南:山东师范大学, 2018.
[7]	阿娜古丽·麦麦提依明, 阿里木江·卡斯木, 买尔孜亚·吾买尔. 基于移动窗口法的乌鲁木齐市建成区景观格局变化分析[J]. 中国水土保持科学, 2018,16(2):31-38.
[8]	哈孜亚·包浪提将, 毋兆鹏, 陈学刚 , 等. 乌鲁木齐市景观格局变化及驱动力分析[J]. 生态科学, 2018,37(1):62-70.
[9]	韦海航, 郑芊卉, 庄家尧 , 等. 竹山县土地利用景观格局动态变化分析[J]. 林业资源管理, 2018(6):76-83.
[10]	刘纪远, 张增祥, 徐新良 , 等. 21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析[J]. 地理学报, 2009,64(12):1411-1420. doi: 10.11821/xb200912001
[11]	沈萍 . 江苏省土地生态安全预警演变与空间格局分析[J]. 中国农业资源与区划, 2018,39(6):87-92.
[12]	焦红, 汪洋 . 基于PSR模型的佳木斯市土地生态安全综合评价[J]. 中国农业资源与区划, 2016,37(11):29-36.
[13]	周迎雪, 李贻学, 孙仪阳 , 等. 基于不同评价模型的土地生态安全评价—以山东半岛蓝色经济区为例[J]. 中国人口·资源与环境, 2016,26(S2):207-210.
[14]	陈伊多, 杨庆媛, 杨人豪 , 等. 基于熵权物元模型的土地生态安全评价—重庆市江津区实证[J]. 干旱区地理, 2018,41(1):185-194.
[15]	荣慧芳, 张乐勤, 严超 . 基于熵权物元模型的皖江城市带土地生态安全评价[J]. 水土保持研究, 2015,22(3):230-235.
[16]	乌鲁木齐市统计局. 乌鲁木齐统计年鉴[J].北京: 中国统计出版社,1996— 2018.
[17]	生态文明建设考核目标体系[Z]. 北京: 国家发展和改革委员会, 2016 -12-23.
[18]	生态县、生态市、生态省建设指标[Z]. 北京: 国家环保总局, 2003 -05-23.

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