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[摘要]土地是人类赖以生存和发展的生产资料和生活资料，实时、快速、准确地掌握土地利用动态变化信息能够有效地查清辖区范围内的土地利用状况，了解土地各地类的结构、数量、分布以及权属状况等。众所周知，土地利用变化在众多方面存在差异，比如面积情况、结构类型、节约集约程度等。对土地利用的动态变化进行全面、真实、客观地反映可以促进土地资源合理利用、规划和科学管理，具有十分重要的意义。通过对遥感图像的分析与解译，对郑州市巩义进行土地利用更新调查，分析此区域的土地利用现状。选择巩义市区为研究对象，不仅能合理评价巩义的土地利用过程和预测未来土地利用发展趋势，更能为我国的其他省辖市快速发展具有重要参考价值。
[关键词]GIS 动态变化 土地利用结构
[中图分类号] TP72 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-8-147-2
RS和GIS技术的快速发展，为土地利用应用研究提供了坚实的技术支撑。
本论文以遥感技术为研究手段，辅以GIS技术分析，利用土地利用现状图、地形图等资料，通过RS和GIS相关的技术软件对遥感影像纠正、配准、融合等处理步骤，形成具有高分辨率的巩义市遥感影像图。进而根据土地利用现状调查技术规程，运用GIS技术，通过计算机软件自动处理和人工解译相结合方法，提取土地利用变化信息，更新土地利用现状图，建立土地利用现状数据库，为数据分析打好坚实的数据基础。
本文以河南省巩义市为例，从理论与实践的角度，深入分析了巩义市1996-2009期间的土地利用变化情况以及土地利用动态变化规律。下面主要从土地利用动态分析研究巩义市的土地利用情况。土地利用动态变化主要反映在土地利用的数量、结构、程度的变化上。分别从以上三个角度对巩义市进行深入分析。
1土地利用数量的变化情况
1.1土地利用变化幅度
土地利用各地类面积变化是土地利用变化的重要方面，面积变化主要体现在不同土地利用类型在土地总量的变化上。
本文分别采用了1996年度与2009年度进行数据对比。对巩义市土地利用现状各地类的变化情况，可以大体分析巩义市土地利用现状变化总趋势。
通过对河南省巩义市1996-2009年度数据进行统计分析，巩义市全市1996-2009年度各类土地利用类型的变化特征存在以下几个特点：
（1）农用地总体减少，耕地、园地大幅度减少，林地增加。
其中耕地面积十多年间减少1431.58公顷，从1996年的42098.94公顷下降到2009年的40667.36公顷。仅从上表看，园地减少幅度高达50.78%远远大于耕地的减少幅度。二者相差悬殊，因为在此区域土地利用类型中，耕地的数量基数远远大于园地基数，耕地绝对量多，相对来说，减幅也大，但是它的减幅相对于其基数很小。上表也反映出林地增加幅度较大。面积增加高达4397.50公顷。充分说明这一时期农业结构调整（退耕还林）、植树造林活动成效明显。
（2）建设用地急剧增长，其变化幅度较大。
其中城镇村及工矿用地面积增长量最大，达到5091.45公顷，增长幅度为37.56%。说明城镇用地规模扩大，城市化进程加快，建设占用了不少耕地资源，城镇向周边呈外延式扩展。交通运输用地也有较快增长从1767.08公顷增长到2288.49公顷，增长幅度达29.52%。其中水域及水利设施用地总体来看是减少的，但其中属于建设用地的水工建筑用地有明显增加。相对于农用地，各类建设用地的动态度均呈现正值，这与全市经济发展有着密切的关系。
（3）农用地内部的用地结构变化较大，主要原因为生态退耕与农业生产结构调整力度加大。除因经济建设发展迅速建设占用耕地的原因，第二次农村土地调查时，将坡度〉25°的坡耕地实行了生态退耕。
（4）未利用地面积减少，土地利用率上升。
全市未利用地面积从1996年的23552.85公顷降低到2009年的17781.11公顷，减少了5771.74公顷。未利用地减少主要由于湖泊围垦、滩涂开发、河流干涸等原因形成，人为的大量开发会对生态造成不利影响。充分说明了巩义市后备土地资源会面临严重短缺状态。
1.2土地利用动态度
土地利用动态度指可定量描述区域土地利用变化的速度，它对比较土地利用变化的区域差异和预测未来利用变化趋势具有积极的作用。单一土地利用动态度[1]表达的是某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，其表达式是：
其中，K表示土地利用结构变动的速度，Qim和Qic表示期末和基期的i类土地在土地利用中的比重，T为测评期间间隔年份。
根据土地利用结构数据，按照公式，对河南省巩义市土地利用结构变动速度进行分析，结果表明，不同时期的土地利用结构变化有一定的差别。
1996-2002期间，土地利用结构变动速度相对较小，速度为1.67，2002-2009年期间是巩义市土地利用结构变动比较剧烈的时期，速度达到3.75。
3土地利用结构的系统有序度
熵最初是物理学的一个概念，后来被广泛运用于信息论、控制论等领域中，因而出现了信息熵。一般地，信息熵越小，系统就越有序，结构性越强；反之，信息熵越大，系统就越无序，结构性就越差[2]。土地利用系统的有序程度可用信息熵来描述和刻画。土地利用结构信息熵可以较好的反映辖区内各种土地利用类型的动态演变规律。土地利用结构信息熵越大土地利用系统的有序性程度越低。信息熵的大小可以反映区域土地利用系统的有序程度。熵值越小，土地利用系统的有序程度越高，反之亦然。当区域内各种土地利用类型的面积相等时，信息熵值达到最大。
基于信息熵公式，可以定义土地利用结构的均衡度与优势度。根据公式计算巩义市1996-2009年每年土地利用结构信息熵变化[3]。
上式中，I为优势度或者称作集中度，是实际信息熵值增量与最大信息熵值增量之比，这种优势度反映区域内一种或几种土地利用类型支配该区域土地类型的程度，与均衡度的意义恰恰相反。
通过相关数据及公式统计分析14年来巩义市土地利用结构信息熵从1996年到2008年趋势变化比较稳定，到2009年，呈明显下降趋势。信息熵平均值为1.7195。均衡度和集中度的变化不明显。但从总体上看，均衡度呈下降趋势，集中度升高。1998年土地利用结构信息熵值最高，为1.7318，此后逐渐降低，2009年为最低值，1.6575。说明此时土地利用系统有序度较高。而1998年土地利用结构信息熵值最高，说明这一年度土地利用系统的有序度最低，无序度升高。土地利用结构信息熵总体呈现下降趋势表明巩义市土地利用系统的有序性升高。
同时土地利用结构集中度呈上升趋势表明巩义市土地利用的集中程度不断增强。巩义市土地利用结构信息熵处于不断变化中，在调整中不断的趋向于稳定发展，在任何一个过程中，都是从变化期进入平稳期。
研究表明，1996—2009年，巩义市土地利用结构整体变化趋于稳定。2009年各地类面积和比重变化依次为：耕地、城镇村及工矿用地、林地、草地、其它土地、水域及水利设施用地，且耕地、水域和其它土地面积持续减少，比例下降，而城镇村及工矿用地、林地和交通运输用地面积持续增加，比例不断上升。
巩义市土地利用结构变化与主要地类（耕地、林地、城镇村及工矿用地）变化和社会经济驱动密切相关。
基于以上研究，巩义市应在建设经济的大背景下，紧紧围绕“资源节约、环境友好”的目标，制定合理的土地可持续利用政策，调整土地利用结构，合理布局。在保护耕地和生态环境的前提下，适当限制城镇建设用地的扩展规模和速度，通过建立土地集约利用体制，提高土地资源的利用效率，以促进社会经济健康、可持续发展。
[关键词]GIS 动态变化 土地利用结构
[中图分类号] TP72 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-8-147-2
RS和GIS技术的快速发展，为土地利用应用研究提供了坚实的技术支撑。
本论文以遥感技术为研究手段，辅以GIS技术分析，利用土地利用现状图、地形图等资料，通过RS和GIS相关的技术软件对遥感影像纠正、配准、融合等处理步骤，形成具有高分辨率的巩义市遥感影像图。进而根据土地利用现状调查技术规程，运用GIS技术，通过计算机软件自动处理和人工解译相结合方法，提取土地利用变化信息，更新土地利用现状图，建立土地利用现状数据库，为数据分析打好坚实的数据基础。
本文以河南省巩义市为例，从理论与实践的角度，深入分析了巩义市1996-2009期间的土地利用变化情况以及土地利用动态变化规律。下面主要从土地利用动态分析研究巩义市的土地利用情况。土地利用动态变化主要反映在土地利用的数量、结构、程度的变化上。分别从以上三个角度对巩义市进行深入分析。
1土地利用数量的变化情况
1.1土地利用变化幅度
土地利用各地类面积变化是土地利用变化的重要方面，面积变化主要体现在不同土地利用类型在土地总量的变化上。
本文分别采用了1996年度与2009年度进行数据对比。对巩义市土地利用现状各地类的变化情况，可以大体分析巩义市土地利用现状变化总趋势。
通过对河南省巩义市1996-2009年度数据进行统计分析，巩义市全市1996-2009年度各类土地利用类型的变化特征存在以下几个特点：
（1）农用地总体减少，耕地、园地大幅度减少，林地增加。
其中耕地面积十多年间减少1431.58公顷，从1996年的42098.94公顷下降到2009年的40667.36公顷。仅从上表看，园地减少幅度高达50.78%远远大于耕地的减少幅度。二者相差悬殊，因为在此区域土地利用类型中，耕地的数量基数远远大于园地基数，耕地绝对量多，相对来说，减幅也大，但是它的减幅相对于其基数很小。上表也反映出林地增加幅度较大。面积增加高达4397.50公顷。充分说明这一时期农业结构调整（退耕还林）、植树造林活动成效明显。
（2）建设用地急剧增长，其变化幅度较大。
其中城镇村及工矿用地面积增长量最大，达到5091.45公顷，增长幅度为37.56%。说明城镇用地规模扩大，城市化进程加快，建设占用了不少耕地资源，城镇向周边呈外延式扩展。交通运输用地也有较快增长从1767.08公顷增长到2288.49公顷，增长幅度达29.52%。其中水域及水利设施用地总体来看是减少的，但其中属于建设用地的水工建筑用地有明显增加。相对于农用地，各类建设用地的动态度均呈现正值，这与全市经济发展有着密切的关系。
（3）农用地内部的用地结构变化较大，主要原因为生态退耕与农业生产结构调整力度加大。除因经济建设发展迅速建设占用耕地的原因，第二次农村土地调查时，将坡度〉25°的坡耕地实行了生态退耕。
（4）未利用地面积减少，土地利用率上升。
全市未利用地面积从1996年的23552.85公顷降低到2009年的17781.11公顷，减少了5771.74公顷。未利用地减少主要由于湖泊围垦、滩涂开发、河流干涸等原因形成，人为的大量开发会对生态造成不利影响。充分说明了巩义市后备土地资源会面临严重短缺状态。
1.2土地利用动态度
土地利用动态度指可定量描述区域土地利用变化的速度，它对比较土地利用变化的区域差异和预测未来利用变化趋势具有积极的作用。单一土地利用动态度[1]表达的是某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，其表达式是：
其中，K表示土地利用结构变动的速度，Qim和Qic表示期末和基期的i类土地在土地利用中的比重，T为测评期间间隔年份。
根据土地利用结构数据，按照公式，对河南省巩义市土地利用结构变动速度进行分析，结果表明，不同时期的土地利用结构变化有一定的差别。
1996-2002期间，土地利用结构变动速度相对较小，速度为1.67，2002-2009年期间是巩义市土地利用结构变动比较剧烈的时期，速度达到3.75。
3土地利用结构的系统有序度
熵最初是物理学的一个概念，后来被广泛运用于信息论、控制论等领域中，因而出现了信息熵。一般地，信息熵越小，系统就越有序，结构性越强；反之，信息熵越大，系统就越无序，结构性就越差[2]。土地利用系统的有序程度可用信息熵来描述和刻画。土地利用结构信息熵可以较好的反映辖区内各种土地利用类型的动态演变规律。土地利用结构信息熵越大土地利用系统的有序性程度越低。信息熵的大小可以反映区域土地利用系统的有序程度。熵值越小，土地利用系统的有序程度越高，反之亦然。当区域内各种土地利用类型的面积相等时，信息熵值达到最大。
基于信息熵公式，可以定义土地利用结构的均衡度与优势度。根据公式计算巩义市1996-2009年每年土地利用结构信息熵变化[3]。
上式中，I为优势度或者称作集中度，是实际信息熵值增量与最大信息熵值增量之比，这种优势度反映区域内一种或几种土地利用类型支配该区域土地类型的程度，与均衡度的意义恰恰相反。
通过相关数据及公式统计分析14年来巩义市土地利用结构信息熵从1996年到2008年趋势变化比较稳定，到2009年，呈明显下降趋势。信息熵平均值为1.7195。均衡度和集中度的变化不明显。但从总体上看，均衡度呈下降趋势，集中度升高。1998年土地利用结构信息熵值最高，为1.7318，此后逐渐降低，2009年为最低值，1.6575。说明此时土地利用系统有序度较高。而1998年土地利用结构信息熵值最高，说明这一年度土地利用系统的有序度最低，无序度升高。土地利用结构信息熵总体呈现下降趋势表明巩义市土地利用系统的有序性升高。
同时土地利用结构集中度呈上升趋势表明巩义市土地利用的集中程度不断增强。巩义市土地利用结构信息熵处于不断变化中，在调整中不断的趋向于稳定发展，在任何一个过程中，都是从变化期进入平稳期。
研究表明，1996—2009年，巩义市土地利用结构整体变化趋于稳定。2009年各地类面积和比重变化依次为：耕地、城镇村及工矿用地、林地、草地、其它土地、水域及水利设施用地，且耕地、水域和其它土地面积持续减少，比例下降，而城镇村及工矿用地、林地和交通运输用地面积持续增加，比例不断上升。
巩义市土地利用结构变化与主要地类（耕地、林地、城镇村及工矿用地）变化和社会经济驱动密切相关。
基于以上研究，巩义市应在建设经济的大背景下，紧紧围绕“资源节约、环境友好”的目标，制定合理的土地可持续利用政策，调整土地利用结构，合理布局。在保护耕地和生态环境的前提下，适当限制城镇建设用地的扩展规模和速度，通过建立土地集约利用体制，提高土地资源的利用效率，以促进社会经济健康、可持续发展。