wkmabc—最终版-基于GIS和RS的武汉市土地利用动态演变研究(周瑶1104)X

1、编号2015190425研究类型应用研究分类号K902学士学位论文Bachelors Thesis论文题目基于GIS和RS的武汉市土地利用变化研究作者姓名周 瑶学号2011119020425所在院系城市与环境学院学科专业名称资源环境与城乡规划管理导师及职称朱亚乔 助教论文答辩时间2015年5月27日学士学位论文诚信承诺书中文题目：基于GIS和RS的武汉市土地利用变化研究外文题目：Analysis on Land Use Change in Wuhan Based on RS and GIS Technology学生姓名周 瑶学生学号2011119020425院系专业城市与环境学院资源环境与城乡

2、规划管理专业学生班级1104班学 生 承 诺我承诺在学士学位论文活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人学士学位论文内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。 学生（签名）：年 月 日指导教师承诺我承诺在指导学生学士学位论文活动中遵守学校有关规定，恪守学术道德规范，经过本人核查，该生学士学位论文内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。 指导教师（签名）： 年 月 日目 录1.前言11.1研究背景11.2国内外研究进展11.3研究内容21

3、.4研究方法与技术路线22.研究区概况及研究数据32.1研究区概况32.2研究数据53.遥感影像处理与信息提取53.1影像预处理53.2土地利用变化信息的提取64.土地利用变化分析84.1研究区土地利用变化的分析方法84.2研究区土地利用速度变化84.3研究区土地利用幅度变化94.4研究区土地利用多样性分析114.5土地利用类型转移方向125.土地利用变化驱动力分析145.1人口因素145.2技术因素155.3经济因素155.4政策因素166.结论与展望166.1主要结论166.2不足与展望177.参考文献18基于GIS和RS的武汉市土地利用变化研究周 瑶 （导师：朱亚乔）（湖北师范学院城市与

4、环境学院 中国 黄石 435002）摘 要：在土地利用的研究中，加强对区域性土地利用变化监测研究，为区域的发展提供决策依据成为土地利用变化研究的热点。湖北省由于独特的地理位置，而武汉市又是湖北的省会城市，武汉的发展直接影响到湖北省的经济发展以及形象的提升，研究武汉市的土地利用变化特征对于环境影响的研究意义重大。本文将武汉市(黄陂和新洲除外)研究区分为耕地、林地、水域、草地、建设用地、未利用地六大类，通过对武汉市研究区7年来六大土地利用类型的变化情况进行动态监测，从速度、幅度、多样性和土地转移方向分析变化情况，并对土地变化的驱动力因素进行分析。结果显示7年间，武汉市的土地利用类型发生了一些变化：

5、(1)在土地利用变化速度方面，武汉市（黄陂和新洲除外）研究区建设用地的面积变化速度最大，其次是林地，然后是草地，面积变化速度较小的是耕地和未利用地，最小的是水域。(2)在土地利用变化幅度方面，建设用地和林地的面积百分比分别增加了11.15%和10.94%，草地和未利用地的面积百分比分别减少了14.17%和6.39%，耕地和水域的变化幅度不大。(3)武汉市研究区土地利用指数随着时间的推移土地利用复杂程度越高。同时，武汉市的各种土地利用类型都存在内部转移情况，转移量较大的是草地、建设用地和林地，其次是未利用地和耕地，水域的转移量最小。关 键 词：土地利用变化；RS；武汉市；GIS；驱动力 中图分类

6、号：K902Analysis on Land Use Change in WuhanBased on RS and GIS TechnologyZhou Yao (Tutor: Zhu Yaqiao)(College of Urban and Environmental Sciences,Hubei Normal University, Huangshi, 435002)Abstract:In the study of land use, strengthening the regional land use change monitoring research, provide decisi

7、on-making basis for the development of the regional become hot topics in the study of land use change. Hubei province because of its unique geographical location, and Wuhan is the capital city of Hubei, Wuhans development directly affect the economic development of Hubei province as well as the imag

8、e of ascension. Research on land use change characteristics of Wuhan is of great significance on the study of environmental impact. This paper will research in Wuhan City is divided into farmland, forest land, water, grass, construction land and unused land six categories.Based on the study area in

9、Wuhan City for seven years six dynamic monitoring the change of land use types, from the direction of velocity, amplitude, diversity and land transfer analysis, and driving force factors of land change were analyzed. Results showed that 7 years, some changes have taken place in the land use type of

10、Wuhan City:(1) In terms of land use change rate, Wuhan (except Huang Pi and Xin Zhou) speed of change in the area of construction land in the study area is the largest, followed by forest land, and then the grass, area change rate of farmland and unused land, the smallest is water.(2) In terms of la

11、nd use change in the area of construction land and forest land percentage increased by 11.15% and 10.94% respectively, the area of grass and unused percentage decreased by 14.17% and 6.39% respectively, the change of farmland and water not by much. (3) Wuhan index of land use in the study area with

12、the passage of time the higher the complexity of land use. At the same time, the various land use type of Wuhan City are internal transfer ,transfer the larger is the lawn, construction land and forest land, the second is unused land and farmland, water transfer is minimal.Keywords: Land Use Change;

13、 RS; Wuhan; GIS; Driving Force湖北师范学院城市与环境学院2015届学士学位论文基于GIS和RS的武汉市土地利用变化研究周瑶 （导师：朱亚乔） （湖北师范学院城市与环境学院 中国 黄石 435002）1.前言1.1研究背景随着国民经济的发展和社会的进步，城市化的进程不断加速，人们对土地资源的需求量越来越大，对土地利用的管理工作的要求也越来越高，进行土地的利用变化研究就显得尤为重要1。土地利用变化研究是在认识土地的宏观格局和演变过程特征的基础上，分析土地利用变化机制，避免土地利用中的盲目行为，优化产业结构，集约节约利用土地，科学有效地协调人地矛盾的过程，对实现社会经济

14、的可持续发展具有重要意义2。过去的土地利用管理工作主要依靠人的手工作业，效率较低，阻碍了土地管理部门对土地利用变化进行动态研究的进程。土地作为自然、社会和经济的综合体，决定了土地利用变化的研究必须采用综合的方法。20世纪80年代以来，随着信息技术和空间技术的飞速发展，RS与GIS技术在土地利用变化研究中的应用日趋广泛，可以充分发挥RS动态、快速获取地表数据的功能，以及GIS的空间分析功能，不仅能够客观地反映研究区的土地利用现状，还能及时、高效地提取土地利用变化信息3。1.2国内外研究进展1.2.1国外研究进展为了调查东南亚地区土地利用的变化，1994年联合国环境规划署(UNEP: United

15、 Nations Environment Programme)开始“土地覆盖评价和模拟项目”的项目4。1995年国际系统研究所启动了“欧洲和北亚土地利用变化模拟”的3年期的项目，目的是分析从1900年到1990年这90年间欧洲和北亚地区土地利用变化的特征，并预测在全球环境变化下，在经济、人口、科技及政治等各因素的变化下，欧洲和北亚地区未来50年土地利用/土地覆盖变化的趋势。同时日本国立科学研究院全球环境研究中心提出了“为全球环境保护的土地研究”的项目来研究土地利用变化的驱动因子和时间动态、空间分布的特征，并且做出了相应对策的研究等5。19世纪90年代是土地利用变化研究领域的快速发展阶段，国际上

16、各个国家都在致力于研究分析出土地利用变化对大气环境的影响，气候的影响，土壤环境的效应，水环境效应，生态效应的研究。1.2.2国内研究进展随着我国科学技术不断的进步，通过RS、GIS 技术研究的监测时间和空间动态变化在我国的研究方向已初具规模，1996年到1997年间，针对改革开放以来我国大中城市快速发展的背景下，许多高校和科研单位对TM遥感影像进行分析和处理，对大城市和其他中等城市进行监测，主要监测城市扩张的方向和耕地的变化。在这期间，梁长秀基于RS和GIS等对北京市土地利用/土地覆盖变化研究6，李成范对城市土地利用变化的遥感监测，但长军就湖北省土地利用/覆盖变化及其社会经济驱动力分析等研究出

17、湖北省土地利用状况，杨李娜对于咸阳市土地利用变化的动态分析及其驱动力分析7，对咸阳市的土地利用作出了较好的研究。1.3研究内容(1)基于2007年和2014年的Landsat7遥感影像，获取武汉市的土地利用分类图。(2)研究武汉市（黄陂和新洲除外）研究区2007年，2014年的土地利用分类图并分别统计这两期土地利用图各类型的面积和所占百分比，反映武汉市的城市动态发展变化。 (3)通过土地利用转移矩阵，研究武汉市2007和2014年的土地利用变化情况，从土地利用变化的速度、幅度、多样性和转移方向等方面对比分析武汉市土地利用类型变化情况，为土地利用变化驱动力因素的分析提供数据依据。(4)通过对武汉

18、市7年来土地利用变化状况在时间和空间上显示的特征，结合武汉市人口、经济、技术和政策等因素，分析影响武汉市土地利用变化的原因。1.4研究方法与技术路线1.4.1研究方法本文以武汉市2007年12月云量为0的Landsat 7和2014年12月云量为0的Landsat7遥感卫星影像为基础数据源，基于RS和GIS技术对武汉市土地利用变化进行系统分析。首先去除影像条带，通过辐射定标、波段合成、图像裁剪等预处理，然后进行监督分类,在此过程中，结合相关资料建立合理的土地利用分类体系，得到六大土地利用类型分布图，并进行了分类精度评价。对分类面积结果进行速度、幅度、多样性和土地转移方向上的分析，并对土地利用类

19、型变化的驱动力因素进行分析。1.4.2技术路线2007年和2014年武汉市Landsat7影像去除影像条带辐射定标、波段合成、图像裁剪建立解译标志监督分类信息提取土地利用速度变化土地利用幅度变化土地利用转换方向分析土地利用多样性驱动力因素分析结论与展望图1-1 技术路线图Fig.1-1 Technology road map2.研究区概况及研究数据2.1研究区概况2.1.1地理位置武汉市地处长江中下游平原，是湖北的省会城市，也是中西部城市中最大的城市，位于东经1134111505，北纬 29583122。武汉同时也是科研教育的基地，在武汉市有众多的大学，大学生占总人口的12%，成为中国仅次于北

20、京、上海的第三大科教中心，武汉分为武昌区，汉口区，汉阳区武汉三镇，同时也是拥有众多旅游景点，著名的四大名楼之一黄鹤楼伫立于武汉，人文气息浓厚。武汉也是重要的水陆空交通枢纽，号称“九省通衢”。图2-1武汉的地理位置Fig.2-1 Geographical location of Wuhan City2.1.2自然条件概况在中国经济地理圈内，武汉处于优越的中心位置，被誉为中国经济地理的“心脏”。武汉市属于北亚热带季风性湿润气候区，具有日照充沛、夏热冬寒、雨量充足，四季分明等优越特点。武汉市的夏季长达135天；而春秋两季各约60天。初夏梅雨季节的雨量较为集中，年降水量约为10501200 毫米，武汉

21、的活动积温在50005300之间，平均年无霜期达到240天。武汉市的地表处在百米深处，其土壤类型多种多样，地势北高南低、中部低平、自外向内倾斜。2.1.3社会经济发展概况2014年，武汉市地区生产总值（GDP）达到10069.48亿元，迈入中国城市“万亿GDP俱乐部，居华中首位，15个副省级城市中位列第三。武汉还是中国重要的工业基地，拥有钢铁、汽车、光电子、化工、冶金、纺织、造船、制造、医药等完整的工业体系。武汉是中国首批沿江对外开放城市之一，是外商投资中西部的首选城市，在武汉所有外商投资中，港资比重最大。武汉是法国在华投资额最高的城市，占法国在华全部投资的三分之一。截至2012年底，境外世界

22、500强已有98家在汉投资，居中国中部至西部地区首位。2.2研究数据本文所采用的研究数据如下：(1)遥感影像数据：在“地理空间数据云”网络数据平台上下载2007年12月云量为0的Landsat7 影像和2014年12月云量为0的Landsat7 影像；全国县级行政区域边界矢量数据，用于研究区域的裁剪；Google earth 参考数据。(2)文本数据：武汉市人口变化、经济技术发展状况、政策导向等来自武汉市统计年鉴。3.遥感影像处理与信息提取3.1影像预处理本文主要使用的软件是：ENVI5.1和Arcgis10.2，遥感影像预处理包括去条带、辐射定标、波段合成、图像裁剪等内容。(1)去条带由于获

23、取的图像出现数据重叠，在影像上表现为条带信息，因此需对Landsat7 影像进行条带去除工作。(2)辐射定标 由于太阳高度、地形、大气条件以及传感器本身的光电系统会造成光谱亮度失真，传感器得到的测量值和目标物自身的光谱辐射亮度不一致。为了尽可能真实地反映地物状况，需对遥感影像进行还原处理，消除影像中辐射亮度失真的过程叫做辐射校正，其中消除由传感器本身误差所引起的失真过程称为辐射定标。(3)波段合成和影像裁剪完成上述步骤后，进行波段5、4、3的假彩色合成，本文研究区域为武汉市整个行政辖区（除黄陂和新洲），在Arcgis10.2软件中载入2007年12月Landsat7影像和2014年12月Lan

24、dsat7影像，结合全国县级行政区矢量图进行裁剪，裁剪方法是按掩膜提取。图3-1 研究区的裁剪Fig.3-1 Clipping of research area3.2土地利用变化信息的提取3.2.1土地利用分类标准土地利用分类是按照土地的自然和经济属性及其他因素进行的综合性分类，它既是认识土地利用的开始，也是合理地利用土地资源并对土地实施动态监管和有效控制的重要环节8。依据武汉市研究区特征以及遥感影像的目视性即遥感影像具有可解译特征，按照最新的土地利用现状分类GB/T 21010-2007，本文主要按二级分类分为六大类。表3-1 武汉市土地利用分类体系Tab.3-1 Land use clas

25、sification system of Wuhan City类别地类说明耕地农业用地、水田和旱地林地天然林和人工林，以及少量草地草地高覆被度草地、中覆被度草地、低覆被度草地水域湖泊、水库、池塘和河渠建设用地交通用地、城镇用地、农村居民点、工矿用地和其他建设用地未利用土地盐碱地、裸土地、裸岩石砾地和其他用地3.2.2土地利用分类解译标志土地利用分类解译主要有监督分类和非监督分类两种。本文主要采用的是监督分类最大似然法，是用被确认样本的像元来识别其他未知类别像元的过程的一种方法9。在进行监督分类前，必须建立遥感影像解译标志。遥感影像是通过地物的光谱特征、辐射特征及时相变化来表现地物信息的，解译时

26、必须考虑多种因素，综合分析遥感影像的亮度、饱和度、色调、形状等特征，结合相关的资料和野外工作经验建立不同土地类型的解译标志。本文采用解译精度较高的目视解译法，对武汉市的遥感影像进行解译。表3-2 武汉市土地利用分类解译标志Tab.3-2 Land use classification of interpretation of Wuhan CityID地类样图特征说明1耕地呈浅绿色，沿河分布，界限模糊2林地呈深绿色，边界模糊，不均匀3草地呈淡蓝绿色，小斑块，界限模糊4水域呈深蓝色面状，色彩均匀，边界清晰5建设用地呈黄色，斑块分布，颗粒不均匀6未利用地呈白色，界线模糊，分布不规则3.2.3土地利用

27、分类图在ENVI中对武汉市土地利用类型分类完成之后，在ArcMap10.2软件中进行制图输出，得到武汉市2007年和2014年的土地分类图。输出结果如下：图3-2 武汉市2007（左）和2014（右）年土地利用分类图Fig.3-2 Wuhan city in 2007 (left) and 2014 (right) land use classification 3.2.4遥感影像分类结果精度检验执行完监督分类和人工交互式解译后，需要对影像分类结果进行科学的精度评价，以确定分类结果是否可信。ENVI 提供了很多种分类结果的评价方法：混淆矩阵，ROC 曲线（ROC Curves）和分类结果叠加等

28、方法10。本文采用的是混淆矩阵中的总体分类精度方法即Kappa系数方法。Kappa系数（Kappa Coefficient）是通过把所有真实参考的像元总数（N）乘以混淆矩阵对角线（XKK）的和，再减去某一类中真实参考像元数与该类中被分类像元总数之积之后，再除以像元总数的平方减去某一类中真实参考像元总数与该类中被分类像元总数之积对所有类别求和的结果10。公式如下： （3-1）在进行监督分类结果评价时，选取尽可能精确的样本，建立基于真实地表的感兴趣区域文件（ROI），利用ENVI软件计算混淆矩阵，得出Kappa系数。选取样本计算2007年和2014年的Kappa 系数分别为0.7444 和0.89

29、01，结果能达到研究精度。4.土地利用变化分析4.1研究区土地利用变化的分析方法本文主要从四个方面进行研究：土地利用速度变化，土地利用幅度变化，土地利用多样性以及土地利用类型转移方向。土地利用速度的变化主要采用单一土地利用动态度数学模型表示土地利用速度上的变化。土地利用幅度变化是指研究区土地利用类型在面积上的变化幅度分析，是通过研究数据对比的方法获得的。土地利用变化方向的分析采用土地利用转移矩阵分析法，土地利用转移矩阵可以很直观和全面的描述出土地利用变化的方向以及具体的变化量。4.2研究区土地利用速度变化土地利用动态度可以分为单一土地利用动态度和综合土地利用动态度两种类型，土地利用动态度可定量

30、描述区域土地利用变化的速度，对比较土地利用变化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势都具有积极的作用11。因此，土地利用动态度是常被研究者所使用的方法。下面采用单一土地利用动态度数学模型来表示土地利用速度上的变化。 （4-1）(1)K表示研究时段内某土地利用类型动态度；(2)Ua, Ub分别表示研究期始末某土地利用类型的数量；(3)T代表研究期的时长；(4)设定上式中T的单位为年，K的值便为该研究区域某种土地利用类型的年变化率，当K0时，表明该土地利用类型的数量是减少的；当K0时，表明该土地利用类型的数量是增加的；K的绝对值越大则代表该类型的土地年变化率越大。表4-1 2007-2014年武汉市

31、单一土地利用动态度表（单位：%）Tab.4-1Single land use dynamic table of Wuhan city from 2007 to 2014(Unit: % )土地类型时间跨度耕地林地草地水域建设用地未利用地2007-2014年-0.050.26-0.100.0090.46-0.03由上表可大体看出武汉市2007-2014年的7年中土地利用类型变化情况：建设用地、林地、水域的面积是增加的，耕地、草地和未利用地的面积是减少的；从土地年变化率来看，建设用地的年变化率是最大的为0.46，其次是林地的为0.26，再分别为草地（-0.10）、耕地（-0.05）、未利用地（-0

32、.03），动态度最小的是水域，为0.009。以上说明建设用地变化趋势最大，在此期间大量开发建设用地，其次林地面积变化大，说明植树造林、封山育林得到良好的实施。4.3研究区土地利用幅度变化研究区土地利用变化幅度指的是研究区各土地利用类型在面积上变化的幅度分析。通过对武汉市2007年和2014年的遥感影像的解译，得出两个时间段的土地利用数据，并对数据变化做出分析。表4-2 武汉市20072014年土地利用面积变化表（单位：km2）Tab.4-2 Area change of land use of Wuhan City from 2007 to 2014(Unit: km2 )项目耕地林地草地水域

33、建设用地未利用地2007年320.2290.72946.35597.051185.61521.5百分比6.59%5.98%19.47%12.28%24.39%31.30%2014年210.18822.41257.68632.61727.831210.72百分比4.32%16.92%5.30%13.01%35.54%24.91%7年变化面积-110.02531.69-688.6735.55542.23-310.787年变化幅度-2.27%10.94%-14.17%0.73%11.15%-6.39%根据图表统计数据，2007年以建设用地、未利用地、草地为主要土地利用类型，比重分别为24.39%、3

34、1.30%、19.478%，占总面积的80.6%。2014年以建设用地、林地、未利用地为主，比重分别为35.54%、16.92%、24.91%。，占总面积的86.3%。 按增长幅度比较，建设用地面积百分比增加11.15%，涨幅最大；其次是林地，面积百分比增加10.94 %；草地的面积百分比减少14.17%，减幅最大；其次是未利用地，面积百分比减少6.39%。从建设用地方面来看，建设用地所占比例远高于耕地和林地，在2007-2014年间，总面积增长许多，由2007年的1185.6km增长到2014年1727.83km，增长幅度为11.15%。一方面，随着经济全球化以及武汉市的快速发展和产业规模的

35、扩大，建设用地在不断增加以适应城市发展，使得武汉高楼大厦鳞次栉比，这说明武汉市政府近几年一直致力于大力发展新增建设用地，城市建设用地的扩张速度让我们看到了武汉的发展之迅猛，另一方面，闲置和低效利用建设用地得到充分利用，节约集约用地水平不断提高，建设用地空间有序扩展，科学发展的用地需求保障能力不断增强，建设用地特别是农村建设用地整理取得重大突破，这使得武汉市的建设用地得到大量增加。从水域方面来看，研究区从2007年到2014年7年间水域的变化不大，由2007年的总面积597.05km，增加到2014年的632.60km；水域面积的面积百分比由2007年的12.28%上升到2014年的13.01%

36、，增加幅度为0.73%。武汉研究区的水域面积之大，印证了湖北是个鱼水之乡，而且武汉市的人均地表水占有率全国最高。这表明近几年武汉市政府加强了对水体污染的监控力度，保障了居民的用水健康标准。从耕地方面来看，2007年武汉市耕地面积的总量是320.2km，2014年的耕地面积是210.18km。由2007年的面积百分比6.59%下降到2014年的百分比4.32%。由于退耕还林政策的进一步实施，耕地的面积有所下降，但在以后的时间里，耕地的面积会有所回升，因为国家近来实行了落实基本农田保护政策和加大推进工矿废弃地复垦利用等措施。保障基本耕地面积，是我国长期坚持的一项政策。从林地方面来看，2007年林地

37、的总面积是290.72km，2014年增长到822.41km。7年增长幅度为10.94%。这个结果表明武汉市政府加强了对林地的保护，使得林地面积仍占总面积一定的比重，林地生态保护和建设取得积极成效。人们对物质生活追求的同时也注意到了自然的保护，绿化率在很大程度上反映出城市的形象，同时自然保护区占全市面积的比例进一步提高，森林生态系统和湿地生态系统保护取得明显成效，森林覆盖率逐步提高。从草地方面来看，研究区由2007年的草地总面积946.35km，下降到2014 年的257.68km。草地面积的面积百分比由2007年的19.47%下降到2014年的5.30%，草地面积大幅下降，减少幅度最大。从未

38、利用地方面来看，2007-2014年未利用地得到一定的开发，由2007年未利用地1521.5km，所占总面积比重31.30%，下降到2014年未利用地面积1210.72km，所占比重24.91%。7年间减少幅度为6.39 %。这说明武汉市未利用地的开发有待进一步加强，提高土地集约节约的程度。4.4研究区土地利用多样性分析土地利用多样性表现在土地利用指数上，土地利用指数用于分析土地利用各类型间的复杂情况，其计算表达式为： (4-2)(1)M表示研究时段内的土地利用指数；(2)Pi表示土地利用类型 i 所占的面积比例；(3)n为研究区所有土地利用类型的总数目；(4)土地利用结构的复杂性是由结果M决

39、定，M值越大，结构越复杂，反之结构越简单。本文研究了2007年和2014 年的土地利用指数。下表是土地利用指数表。表 4-3 研究区土地利用指数表Tab.4-3 Land use fares in the study area 年份土地利用指数2007年2014年M1.5711.631由上表可知，在2007年研究区的土地利用指数是1.571，2014年的M值是1.631，由此可以看出武汉市研究区的土地利用指数随着时间的推移越高，土地利用复杂程度越高，这也顺应了随着城市化的进程以及生活水平的提高，土地利用复杂度越来越高。4.5土地利用类型转移方向土地利用变化研究的一个常用且比较重要的方法就是土地

40、利用转移矩阵分析法12。土地利用矩阵可以很直观和全面的描述出土地利用变化的方向以及具体的变化量。为揭示各土地利用类型的内部转移特征，基于2007年、2014年武汉市土地利用监督分类图，利用ENVI5.1软件中转移矩阵分析功能，将两个时期分类图像叠加，得到土地利用面积转移矩阵。在ENVI5.1主菜单中选择Basic Tools，选择下拉子菜单中Change Detection Change Detection Statistics，然后先后输入2007年和2014年武汉市土地利用监督分类图，分析得出研究区两个时间段内土地利用转移矩阵。如下是具体公式： （4-3）上式中：A为转移矩阵，Aij为K时

41、期的i种土地利用类型转变为K+1时期j种土地利用类型的面积。表4-4 2007-2014年武汉市土地利用类型变化转移矩阵（单位：km2）Tab.4-4 Conversion matrix of land use types of Wuhan City from 2007 to 2014(Unit: km2 ) 20072014水域建设用地耕地林地草地未利用地2007年总计水域528.0657.841.377.860.351.57597.05建设用地77.98734.828.58138.7222.37183.151185.6耕地3.99114.1825.6677.0514.6884.64320.

42、2林地8.1886.426.54139.444.9645.18290.72草地6.15252.0960.01239.0194.14294.95946.35未利用地8.24482.588.02220.33121.18601.231521.52014年总计632.61727.83210.18822.41257.681210.72表4-5 2007-2014 年武汉市土地利用变化转移的方向表格（单位：km2）Tab.4-5 Conversion direction of land use types of Wuhan City from 2007 to 2014(Unit: km2 )土地利用类型新

43、增部分面积转出部分面积未变化部分面积水域104.5468.99528.06建设用地993.03450.8734.8耕地184.52294.5425.66林地683.01151.28139.44草地163.54852.2194.14未利用地608.97920.27601.23下面具体分析两个时段不同土地利用类型之间相互转化的关系，陈述转入转出面积的关系。水域面积增加35.55km2，转入水域部分面积为104.54km2，其中建设用地和未利用地转入水域的面积为77.98km2、8.24km2，分别占转入面积的74.59%、7.9%。主要转出土地类型为建设用地和林地，面积分别为57.84km2、7.

44、86km2，分别占到转出面积的83.84%、11.39%。建设用地新增993.03km2，转出面积为450.8km2。转变为建设用地的主要是草地和未利用地，面积分别为252.09km2、482.5km2，分别占转入面积25.39%、48.59%。转出的土地类型主要为林地和未利用地，面积分别为138.72km2、183.15km2，分别占转出面积的30.77%、40.62%。数据表明建设用地与未利用地互相转换量较大，在建设用地扩张不断占用未利用地的同时，也有很多建设用地由于管理不善，未进行合理集约利用，导致被废弃。建设用地的整体面积大大增加，这也符合了城市化快速发展的要求，工业化进程加快。耕地面

45、积减少110.02km2，未利用地转变为耕地的数量最大，达到88.02km2，占转入比重的47.70%，其次是草地，转变为耕地面积为60.01km2，占转入比重的32.52%。耕地流出主要以转变为建筑用地为主，面积为114.18km2，占转出面积的38.77%。数据表明，在研究期间武汉市经济的发展，使得建设用地规模扩大，占用耕地扩张建设。林地面积得到大量增长主要有草地和未利用地面积流入，使得林地面积增加。未利用地开发为林地，面积为220.33 km2，占转入林地总面积的32.26%。这与进行封山育林、植树造林、加大森林覆盖率的政策有关。林地转出的土地主要为建设用地和未利用地，面积为86.42k

46、m2和45.18km2，占转出面积的57.13%和29.87%。草地转出的土地类型为建设用地、林地和未利用地，转出的面积分别为252.09km2 、239.01km2和294.95km2，分别占转出总面积的29.58%、28.04%和34.61%。转入草地的主要是未利用地和建设用地，分别为121.18km2和22.37km2，占转入面积的74.10%和13.68%。未利用地转出面积为920.27km2，转变为建设用地、林地和草地比重最大，面积分别为482.5km2、220.33km2、121.18km2，分别占转入面积52.43%、23.94%、13.17%。这说明未利用地优先开发为建设用地。

47、未利用地转入面积为608.97km2，分别为草地294.95km2、建设用地183.15km2，占转入面积的48.43%、30.08%。5.土地利用变化驱动力分析土地利用变化的驱动力分析，就是分析哪些因素促进土地利用类型的变化，然后定性的研究出武汉市研究区土地利用变化的原因13。土地利用变化是个很复杂的过程，是各方面因素的综合体，本文主要分析土地利用变化的社会因素，社会因素包括人口变化，经济发展，科学技术，政策因素等原因14。5.1人口因素人口因素对于土地利用变化来讲是一个很大的影响因素，人口的增长或减少直接关系到区域土地利用的规划，如果人口急剧增加，那么居民用地必须随之增长才能改善人们的住房

48、问题，人口的增长引发了各类用地需求的增大，加剧了人口、资源、环境的矛盾。武汉人口增加和城市扩展占据了大量的土地，人口的增多会影响到就业问题，一些单位规模的扩大，还有招商引资的引进也给城市带来了大的发展，比如更多的企业驻扎在城市，更多的道路需要建设等，这些都会对土地利用变化产生重大的影响。人口的增长会带动内需，作为土地利用规划的主导者，人口因素还对土地利用变化的方向起到指引作用，人不止表现在耕地的使用上，也参与到武汉城市的快速发展中，所以土地的利用会随着人类的意愿发生显著的变化，例如城市的绿化变多，公园，娱乐场所等设施都一应俱全，土地的规划就会随着发生变化。2007年至2014年，建设用地面积增

49、加了542.23km2，这和大量人口进入武汉，在武汉就业生活有着很大的联系。5.2技术因素技术对人类的影响有利也有弊，在人类对土地进行开发利用的时候，科技的进步使得体力劳动减少，比如大量的农业化机器用于大规模的农业生产中，解放了劳动力，使得农村劳动力剩余，大量的劳动力进入城市，市区的人口大量累积，使得草地，未利用地转变为建设用地。技术的进步也会导致土地的自然属性发生变化，比如大量的化肥，农药的兴起，导致了土壤、水体的污染，使得水域面积发生转移，土地利用的各类型面积发生相应的变化。科学技术的进步也会带来有利的一面，在武汉城市建设的过程中，应用科学技术可以做出一些靠人力不能解决的事情，比如依靠科技

50、的进步，大量的水中宾馆出现在生活中，大量的别墅建在郊区，一些重工企业也纷纷转移阵地，使建设用地发生了变化，最终导致的是土地利用类型的变化。5.3经济因素经济因素是影响土地利用类型变化的主导因素。经济的飞速发展，必然占用大量的未利用地、耕地、草地等。随着武汉市经济的发展，为了满足人民的生活水平，交通用地，建设用地随之扩张，土地利用结构发生了变化。同时产业结构也发生了大规模的改变，在第一产业，第二产业缓慢上升的同时，第三产业发展速度急速增加，例如武汉市地铁1、2、4号线的开通，仓储和邮政业，住宿和餐饮业，房地产业等大幅上升，这就导致城乡居民建设用地也要相应的增加来满足不断壮大的第三产业，于是土地利

51、用结构发生了变化。经济增长对土地利用的影响主要体现在由于不同的经济发展阶段对土地的需求不同，会影响对土地的投入要素价值和土地需求的变化15，随着经济增长和人们生活水平的提高，对环境质量要求提高，提倡生态文明建设，所以武汉市林地面积在2007-2014年期间得到显著增长。5.4政策因素土地是人类生存和发展的物质基础，其利用结构变化深受区域政策影响。改革开发以来，武汉市城市化进程迅猛发展，使建设用地大幅度增加，城镇化水平不断提高；同时，响应国家的号召，武汉市积极开展“退耕还林”工程，使得林地面积大大增加。政策因素是一个城市发展的风向标，近年来武汉市政府将城市规划提上日程，国家又提出了“中部崛起”，

52、作为龙头的武汉市，发展速度非常迅猛，交通用地，建设用地，居民用地需要不断扩张，城市的加速发展带来了环境的变化，于是土地利用的结构随之发生变化。政策对土地利用的变化起到主导作用。比如土地储备管理办法基本农田保护条例退耕还林条例城市房地产管理法中华人民共和国土地管理法等一些法律法规以及政策都在对土地利用进行制约和引导16。6.结论与展望6.1主要结论土地利用变化一直是人们研究的热门，是地球表层系统最重要的变化之一，其变化的原因与人类活动、自然因素息息相关，土地变化的结果将会影响人类的生存和发展。例如水域的减少，代表着我们可能缺乏淡水资源，人均使用水的量就会减少，生活质量会下降，相反，水域的增多代表

53、着我们的饮水和灌溉都得到了保障。本文对武汉市土地利用变化做了详细的研究，得出如下结论：(1)通过单一土地利用类型动态度分析，武汉市研究区的建设用地面积变化速度最大，其次是林地，面积变化速度最小的是水域。(2)武汉市2007年的主要土地利用类型为建设用地、未利用地和草地。2014年的主要土地利用类型是建设用地、林地和未利用地。在此期间，建设用地、林地和水域的面积增加，增加面积最大的为建设用地，542.23km2；草地、耕地和未利用地的面积减少，减少面积最大的为草地，688.67km2。(3)随着武汉城市化的进程以及生活水平的提高，研究区土地利用复杂度越来越高。(4)通过土地利用类型转移矩阵模型，

54、对武汉市7年来土地利用类型内部转移进行分析，各种土地利用类型都存在内部转移，转移量较大的是草地、建设用地和林地，水域和耕地的转移量较小。6.2不足与展望(1)在进行监督分类选取样本时，使用目视解译进行分类，这样做误差较大，还有部分地区未进行分类，从而数据结果与实际情况有一定的差距。(2)本文只选取了2007年、2014年两期遥感影像作为基本数据，只能单一的反映七年间结果的变化，不能很好的反映出中间年份过程的变化。(3)对土地利用驱动力因素只从定性方面进行分析，如果运用SPSS软件进行主成分分析法的定量分析，相信影响因素会更加明确具体。(4)土地利用变化是自然因素和人为因素共同作用的结果，但本文仅从人为因素和城市自身发展的需求方面进行分析，独特的自然环境也会对土地利用变化起到促进和限制作用，掌握土地的地形、地貌，还有气候等自然因素可以更加合理的利用和保护土地资源，从而更好地为人们的生活服务。本文没有对武汉市研究区将来的土地利用变化以为未来发展方向进行预测，希望以后能做出预测性分析，对研究区以后的规划起到指导作用，相信在政府的政策指导下，土地利用规划会朝着更适合生存的方向发展。然后在对