基于遥感数据的海河流域近30年土地利用变化及归因分析 徐好峰.pdf

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年第期水利规划与设计
:
DOI./.-...
基于遥感数据的海河流域近年
土地利用变化及归因分析
徐好峰,白亮亮,朱晓春
(,;
.水利部海河水利委员会引滦工程管理局天津
,)
.水利部海河水利委员会科技咨询中心天津
:
摘要为探索海河流域土地覆被变化及其归因,基于欧空局土地覆被时序图,分析了近年不同土地覆被的空
间特征与变化规律。—年土地覆被变化最为明显的为城镇和耕地,其中城镇面积占流域总面积的比例
增加了.%,耕地面积占比减少了.%,林地、草地和水体面积占比均呈减小趋势。强人类活动是影响城镇
化进程加快、耕地面积减少、水体萎缩等变化的主要驱动因子。研究结果可为流域水资源转换过程分析、管理及
开发利用评价提供基础支撑。
关键词:海河流域;土地覆被;时空变化;归因分析
:::()
中图分类号TV;P文献标识码A文章编号---
土地覆被变化对区域能量平衡、水量平衡和水候。海河流域高程分布如图所示。
循环过程具有重要影响,是全球陆地表层过程研究
[]
的基础-。气候变化和强人类活动对水循环系统
的双重作用,直接影响水循环特征和水资源转换过
,
程。因此研究土地覆被的时空变化特征及其归因
,
分析有助于解析、量化水资源转换过程和开发利
,
用情况服务于流域区域水资源管理。
,
—年海河流域的水资源开发利用
,
程度达.%经济社会快速发展和水资源的不
合理开发利用,导致过度超采,引发了地面沉降,
,
形成地下水漏斗区域引起河流干涸、湿地萎缩、
[]
海水入侵等一系列的生态环境问题-。客观分析
土地覆被的时间和空间变化特征,为进一步研究强
人类活动影响下海河流域水循环/产汇流过程、用
[]
水效率以及水资源合理开发利用提供支撑-
。图海河流域高程分布

本文采用的土地覆被数据来源于欧空局气候变
海河流域概况
.化计划(:),该数
海河流域东临渤海,西倚太行山脉,南临黄https//-landcover-
据空间分辨率为,由欧洲空间局通过
[]m×m
,,
河北接蒙古高原。流域高程空间差异较大
地势由西北向东南递减,大致划分为高原山地和
、收稿日期:
平原种地貌海河流域年平均降水--
。—:()
基金项目国家重点研发计划YFC
量,年平均水面蒸发量:(),,
mm—作者简介徐好峰年—男高级工程师。
,属于温带半湿润半干旱大陆性季风气:
mm、E-******@.com
··
规划战略
水利规划与设计年第期
,,
ENVISAT/MERIS和SPOT-VGT遥感影像制作生成林地、草地和水体面积变化趋势相对较小分别由
[]
,-,
总体精度为%、.万、.万hm减少到
文中的土地利用/、.万、.万hm。
[]
定的个分类-。文章主要分析海河流域耕地、海河流域土地覆被类型变化较明显的城镇和耕
,
林地、草地、城镇、裸地和水体等主要土地覆被类地占比年际变化情况如图所示。其中城镇面积
,
型的时空变化特征。土地覆被类型详见表。
的增加到年的;耕地面积减少了
结果与分析.%.%
,
.万hm由年的.%减少到年
.土地覆被时间变化的.%。林地、草地和水体面积分别减少了
海河流域—、.万、.万hm。详见表。从图
,,
类型面积统计情况见表。海河流域总面积为可以看出年后经济社会进入快速发展阶
,,,
.万hm其中农田、林地、草地面积较大段居住、交通、工商业用等城镇用地扩张速度加
,;
分别占整个海河流域面积的.%、.%和快面积增加趋势明显耕地和其他土地覆被类型
,,,,
.%城镇、水体和裸地面积较小分别占整个受到了挤占尤其是耕地面积减小趋势明显。
海河流域面积的.%、.%和.%。
域不同土地覆被类型面积的年际变化趋势图如图从选取的、、和年海河流
,,
所示。从图可看出城镇和农田面积变化趋势最域地表覆被类型空间分布来看耕地主要分布在流
,,

,,;

;
。东部的华北平原林地和草地等雨养自然植被主要
表海河流域主要的土地覆被类型
分类欧空局土地覆被分类
()
Rainfedcropland雨养耕地
()
耕地Irrigatedcropland灌溉耕地
()()(()())
Mosaiccropland>%/naturalvegetation<%耕地>%/天然植被<%镶嵌体
()()(()())
Mosaicnaturalvegetation>%/cropland<%天然植被>%/耕地<%镶嵌体
,,,()(())
Treecoverbroadleavedevergreenclosedtoopen>%郁闭或敞开>%常绿阔叶林
,,,()(())
Treecoverbroadleaveddeciduousclosedtoopen>%郁闭或敞开>%落叶阔叶林
,,,()(())
Treecoverneedleleavedevergreenclosedtoopen>%郁闭或敞开>%常绿针叶林
,,,()(())
Treecoverneedleleaveddeciduousclosedtoopen>%郁闭或敞开>%落叶针叶林
,()
林地Treecovermixedleaftype针阔混交林
()()(()())
Mosaictreeandshrub>%/herbaceouscover<%林地和灌丛>%/草地<%镶嵌体
()()(()())
Mosaicherbaceouscover>%/treeandshrub<%草地>%/林地和灌丛<%镶嵌体
()
Sparsevegetation稀疏植被
,,()
Treecoverfloodedfreshorbrackishwater淡水或微咸水水淹林地
,,()
Treecoverfloodedsalinewater咸水水淹林地
()
Shrubland灌木
()
Grassland草地
草地
()
Lichensandmosses地衣和苔藓
,,()
Shruborherbaceouscoverfloodedfresh-salineorbrackishwater淡水或微咸水水淹草地
()
城镇Urban城镇
()
裸地Bareareas裸地
()
水体Water水体
··
规划战略
年第期水利规划与设计
图—年海河流域不同土地覆被类型年际变化趋势图
图海河流域城镇和耕地面积占比变化
(续表)
表—年海河流域不同土地覆被类型面积
:
单位万hm年份农田林地草地城市裸地水体合计
年份农田林地草地城市裸地水体合计.......
..............
..............
..............
..............
..............
..............
..............
..............
..............
..............
平均占比
.......
().%.%.%.%.%.%%
%
.......
.......,
分布在流域西部和北部山区。同时近年来海
.......河流域城镇向四周扩张,面积增加尤为明显;城镇
.......,
周边耕地、林地和草地一定程度上被挤占面积减
.......小;裸地和水体面积占比较小,同时受遥感影像空
.......间分辨率限制,在空间分布图上并未表现出明显
.......
变化。
··
规划战略
水利规划与设计年第期
海河流域不同土地覆被类型面积占比年代际变上影响湖泊、河网等土地覆被类型的空间分布和面
,
幅情况见表。其中农田、林地、草地、城市、积变化。
,
裸地和水体面积占比在—年期间的变幅海河流域耕地以旱作为主降水作为农业生产
,,
最大分别为-.%、-.%、-.%、和植被生长的重要水源之一其变化直接影响农业
;,
.%、.%和-.%—年期生产规模和植被覆盖程度但流域气候类型并未显
,,,
间的变幅次之分别为-.%、-.%、著改变因此下垫面类型和植被格局也未发生明
;,
-.%、.%、.%和-.%与其他显变化。另一方面降水和气温等气象因子的变化
,,
年代际相比—年期间的变幅相对较小将直接或间接影响地表水资源量的补偿和消耗过
,
分别为-.%、-.%、-.%、.%、程流域降水减少引起的径流减少和温度上升引起
,,
-.%和.%。整体而言年以来经济的蒸散增加一定程度上导致了平原湖泊和河网水
,
社会发展和城镇一体化加快人类生产活动和土地面面积的减少。
,
利用开发强度加大。其中变化最明显的为城镇面..人类活动影响
;,
积不断扩张农田、林地、草地、水体等土地覆被海河流域位居京畿经济增长、人口转移和
,,
类型的面积受到挤占均呈减少趋势。城镇化进程较快城镇和交通用地呈辐射状向周
,
.土地覆盖变化归因分析边扩张其中京津冀及京广铁路沿线地区城镇面
土地覆被变化受自然条件和人类活动双重影积扩张尤为明显,面积呈逐年增加趋势;平原区
,
响。其中降水、气温、地形地貌等自然条件对土地耕地受城镇和交通用地挤压不断向居住、交通、
覆被变化起决定性作用,制约土地覆被类型和空间工商业用地转移,面积呈逐年减少趋势;农业生
分布特征。而人口迁移、经济社会发展、水资源开产规模扩大和地下水超采引起地下水水位急剧下
发利用等人类活动,对土地覆被空间格局变化起主降,地下水地表水补给关系和蓄满产流模式发生
,,
导和推进作用。改变导致地表径流量减少引起河网水体面积
;
..自然条件影响萎缩水土保持措施实施引起的植被蒸散量增加
降水和气温作为量化气候变化的重要因子,其和小型蓄水工程修建增加的水面蒸发,一定程度
反映的气候条件对土地覆被类型和时空分布特征具上导致地表产汇流减少,间接引起平原河网水面
,
有制约作用如农田主要分布在中东部华北平原等面积的减少。随着南水北调工程、引黄入冀补淀
,,
地区其生长除天然降雨外还需要人为灌溉来维工程、河湖复苏、农业节水等工程和非工程措施
持;而林地和草地等自然植被分布在西部山区,其的实施,外调水源增加和地下水压减,对地下水
,,
生长主要依靠降水来维持。同时海河流域呈西北恢复带来积极影响未来地表河湖、水网面积一
,
部高中东部低地形地貌等自然空间特征一定程度定程度上将会增加。
:
表海河流域不同土地覆被类型面积占比年代际变幅单位%
不同年份面积占比年较年较年较
分类
年变幅年变幅年变幅
年年年年
农田....-.-.-.
林地....-.-.-.
草地....-.-.-.
城市.......
裸地....-...
水体.....-.-.
覆被类型变化的主导因素年前,人类活动
结语。
影响较小,土地覆被类型较稳定,各类型相互转移
海河流域土地覆被类型空间分布和变化受自然;,
速度较慢年后强人类活动导致土地覆被
因素和强人类活动共同作用,人类活动是影响土地()
类型相互转移程度持续加深。准确下转第页
··
水文水资源
水利规划与设计年第期
,
影响不大。算可能会影响准确性。
..退水影响分析
,参考文献
经退水方案分析本工程基本不产生退水。在
[]田元采输卤工程建设项目水资源论证初探[]水利规划与设
供水范围内可能产生的生活污水也设置“.
,,计,():
+中水厂”的形式进行处理并回用不外排故基本-.
[]冯庆华南陵县城市供水工程水资源论证[]中国水运(下半
.
。月),,():
[]-.
,
污口经分析对黄河水质和该区域生物资源及水[][]

生态环境影响甚微,不会构成威胁并且通过对北,():
。施-.
[],[]
河子沟及南河子沟沿途实际调查,
,():
子沟现状无其他取排水户,故而若通过入河排污口利水电-.
[],,,

。[]广东水利水电,():
综上,本项目取退水对当地水功能区水生J.-.
[],
、、、区域性供水的
[]
态及其他用水户影响较小甚至几乎没有影响[],():,
。-.
[][],():
因此,经过对本建设项目的水资源论证,
,,
其取用水合理取水水源可靠取、退水对区域水环-.
[],,,
境及其他用水户的影响轻微,
建议[]水利规划与设计,():,
[]J.-.
补偿且符合国家产业政策和当地总体规划,能够
。[]葛萃梦山水库水资源论证研究[]南昌大学,
[].D..
实现水资源的优化配置和科学管理,满足最严格水[][],

资源管理制度要求该建设项目合理可行():
。。-.
[],[]
.
结语,():
山东水利-.
[]水利部,国家发展计划委员会建设项目水资源论证管理办法
本次论证是该供水工程建设的基础和保障,对.
[],():
-.
高效利用水资源保障区域水资源环境安全实现[],,,
、、
[]
规划布局和水资源承载能力相适应具有积极作[],():,
-.
,[]栾晓燕对苏打水建设项目水资源论证实例分析[]黑龙江
用对当地水生态文明建设具有重大意义。.
,,():
过该建设项目的实例分析希望可以给类似项目的水水利科技-.
[]王瑶辛安泉改扩建工程长治市屯留区供水配套工程水资源
资源论证带来一定的帮助但本文在需水预测中仍.
。论证分析[]陕西水利,():
:J.-.
存在不太明朗的地方针对服务业用水预测没有具[],[]
.
体的预测方式,只是粗略按照比例增加来进行估,():
水利规划与设计-.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■
(),,():
上接第页量化流域土地覆被类型的时空变化特JournalofRemoteSensing-.
[],,,
征和转移过程,客观分析其驱动机制,
:[],

、。():
此外,本文所采用的土地覆被影像数据的空间分辨-.
[]贺国平,张彤,孙晋炜,等基于土地利用类型的水均衡方法及
,.
率为一定程度上限制了如河流湖泊等面[],():
m、-.
积较小覆被类型的准确提取,后续可采用多源高[]
、
分辨率影像做进一步的补充分析排涝模数的影响分析[]水利技术监督,():
。J.-.
[]

参考文献[],,():
-.
[]盖美,耿雅冬,张鑫海河流域地下水生态水位研究[]地域
[],,,.J.

,,():
[],,():研究与开发-.
-.
[],,[]贾小军临汾市地下水降落漏斗成因及影响分析[]水利技术
.
[]监督,():,(下转第页)
andregionalland--.
··
水文水资源
年第期水利规划与设计
参考文献
[],,

[],():,
-.
[],,,

[],():,
-.
[],,,

[],():
-.
[],,,

[],():
-.
[],,
-熵权法的西安市水资源开
[],,():
-.
[],,

[](),

():
利用利用程度综合评价指数-.
[],

就是一个系统的复杂的多层次综合决策问题,所[],():,
、-.
[],,

,(体系[]水科学进展,():
时首先根据《江苏省水资源公报》—J.-.
[],
年)和江苏省统计年鉴(年)
《》—[]同济大学学报(自然科学版),():
,,J.-.
数据通过灰色关联分析计算出关联度依据其大[],,,

小选择出最优指标,使所选评价指标更加具有可[],,():
-.
[]刘建厅,刘芮妍,续衍雪河南省各地级市水资源承载力评价
靠性。.
[],,():
()根据熵权法确定综合权重,-.
AHP-[]谷红梅,郭文献,徐建新,等区域水资源开发利用程度的灰
的主观性,使得评价结果与实际更相符,在.
AHP[],():,
-.
此基础上本文构建了熵权法灰色关联法综[],,,
AHP--
[],():
合评价指标体系。-.
()[]孙芳玲,韩美,程丽,等济南市水资源开发利用程度评价
开发利用程度评价结果显示江苏省水资源.
[]科技经济市场,():
开发利用程度的综合指数平均值为,江苏J.-.
.[],,,

省整体开发利用程度处于中等水平,水资源开发利[](),,():

用潜力较高
。-.
■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■
()化[]地理学报,,():
上接第页J.-.
[],[],,,

[],():,[]
-.
[],,,():
-.
[],,():,[],,,
-.
[],,,[],

[]():
-.
:,,():[]侯婉,侯西勇全球海岸带多源土地利用覆盖遥感分类产品
院学报自然科学版-../
[]一致性分析[]地球信息科学学报,,():
.
[],():
-.-.
[],,,[],,,

[]:,,

():[]
-.
[],,():
阮宏威于静洁.—年中亚五国土地覆盖与蒸散发变EarthObservationandGeoinformation-.
··