土地利用变化研究进展

土地利用变化研究进展

侯鹏程

（上海农林职业技术学院，上海松江：201600）

摘要：土地利用是自然条件和人为活动的综合反映，它的变化可以引起许多自然和生态过程的变化。

关键词：土地利用；土地覆盖；进展

一、土地利用变化的概念及研究意义

（一）土地利用的概念

土地利用变化是人类与地球环境进行物质、能量交互作用的重要表现。发生于任何时空尺度，它不仅影响陆地生态系统的地理分布格局及其生产力。客观反映人类改变地球生物化学循环、生态系统的结构和功能及产品和服务的供应，而且还再现了陆地表面的时空变化过程[1]。土地利用是指人类有目的地开发利用土地资源的一切活动，如农业用地、工业用地、交通用地、居住用地等都是土地利用的概念；而土地覆盖则是指地表自然形成的或者人为引起的覆盖状况，例如：与前面所述各种用地相关的物质现状包括各类作物、森林、草地、房屋、水泥及沥青路面等则为土地覆盖的概念。土地利用与土地覆盖有着密切的关系，可以理解为事物的两个方面，其中一个是发生在地球表面的过程，另一个则是各种地表过程（包括土地利用）的产物[2]。无论是在全球的尺度还是国家或者区域的尺度上，土地利用的变化在不断地导致土地覆盖的加速变化。

总之，土地利用和土地覆盖是两个既有密切联系又有本质区别的重要概念。土地利用一般是指人类为获取所需要的产品或服务所进行的土地资源利用活动，是人类对土地自然属性的利用方式和利用状况，包含着人类利用土地的目的和意图。

（二）土地利用变化的定义

土地利用/土地覆盖的变化(Land-use and land-cover change 简称为：LUCC)是国际地圈生物圈计划(IGBP)与全球环境变化的人文因素计划(IHDP)的核心研究计划之一，是全球环境研究的热点和前沿问题[3]。土地利用/土地覆盖变化之所以受到人们的关注，是因为土地利用/土地覆盖变化是全球环境变化和陆地生态系统对全球气候变化和人类活动最重要的响应之一。

土地利用/土地覆盖变化由于影响到了人类生存与发展的自然基础，如气候、土壤、植被、水资源与生物多样性等，影响到地球生物化学圈层的结构、功能以及地球系统能量与物质循环等方面，与全球的气候变化、生物多样性的减少、生态环境演变以及人类与环境之间相互作用的可持续性等密切相关[4]。而且土地利用与土地覆盖作为一种人类的社会经济活动，也是人类对全球变化所做出的反应的一种方式。总而言之，土地利用与土地覆盖变化是所有与可持续发展相关问题的核心，可以说是“可持续发展理论”的开拓计划，土地利用与土地覆盖变化的作用是全球变化的关键，是自然与人文科学领域的“桥梁工程”。

[收稿日期]2007-08-21

（三）国内外土地利用变化的研究进展

1、国外土地利用变化研究

目前，国际上对土地利用/土地覆盖变化的研究方兴未艾，许多国家的政府机构、科研

部门与社会团体均在关注着土地利用与土地覆盖变化。

自从1995年IGBP和IHDP共同拟定并发表了《土地利用/土地覆盖变化科学研究计划》

以来，许多全球环境变化的国际组织和国家纷纷展开了研究，启动了各自的土地利用/土地

覆盖变化研究项目。现已经实施的计划有：美国全球变化研究计划与欧洲空间署等国际组织

合作开展的高分辨率雷达监测土地覆盖变化和季节植被情况项目；国际应用系统分析研究所（IIASA）1995年启动的“欧洲和北亚土地利用土地覆盖变化模拟”项目；日本国立科学院

全球环境研究中心在日本环境署的支持下开展的“为全球环境保护的土地利用研究”（LU/GEC）项目。

IGBP对土地的研究中指出，土地利用/土地覆盖变化影响着能量交换、水分循环、土

壤侵蚀和堆积、生物地球化学循环和作物生产等陆地主要生态过程的结构和功能。目前土地

利用对土地覆被格局产生前所未有的影响，土地格局的改变影响了陆地生态系统的生物多样性,植物和动物的种群动态、初级生产力等,影响了全球生物地球化学循环和大气中温室气体

的含量、改变了区域大气化学性质及过程，对局地、区域及全球气候都产生了广泛而深远的

影响。因此，土地利用/土地覆盖变化的环境效应研究成为LUCC研究的主要内容。

表1为国际上土地利用/土地覆盖变化研究项目重点领域和研究方法，包括时空变化、

动力机制和环境效应的案例比较研究；土地覆盖变化的直接观测与诊断模型研究，土地利用

/土地覆盖变化的综合模型研究。土地利用/土地覆盖的可持续性研究是今后国际上土地利用

变化研究的关键性领域。

表1 土地利用与土地覆盖变化研究的主要内容

研究内容核心Ⅰ：土地利用的动力因素核心Ⅱ：土地覆盖变化核心Ⅲ：区域与全球模

型

研究方法比较研究实地调研与诊断模型综合分析与评价

具体内容1土地利用行为与决策1土地覆盖变化指标体

系、热点地区与关键性区

域研究

1已有区域模型的回

顾、总结与对比

2土地利用变化的动态模型2自然与社会经济变量的

动态监测

2区域土地利用/土地

覆盖变化模型建立过程

中的关键性技术与问题3从过程到类型；从局部的案

例研究到区域与全球的过程

模型

3从类型到过程3土地利用/土地覆盖

变化及其相关系统的动

力机制

4土地利用变化的可持续性研

究

4发展规划与关键性的

环境问题

2、我国土地利用变化的研究进展

我国自古就是农业大国，对土地利用研究的历史很长。我国位于全球环境变化速率最大的季风区，其环境具有空间上的复杂性、时间上的易变性；对环境变化的响应和承受力具有敏感性和脆弱性的特点。而且我国又处在经济高速发展、人口压力剧增的时期，人类活动对环境的扰动显得尤为突出。中国的土地利用/土地覆盖变化在深度、广度以及速度都呈剧增趋势，由此造成的影响也随之变得越来越大，这使得我国的土地利用与土地覆盖变化研究在全球变化研究中占有十分重要的地位。

但是，我国以往对土地利用变化的研究主要侧重于土地资源调查、分区、分类、规划、评价及开发和管理研究。系统研究土地利用与土地覆盖变化及对全球变化响应的时间还不长，目前的研究主要侧重在一些代表性地区，通过遥感、野外观测与调查统计数据的模型计算与分析，探讨LUCC过程、驱动机制与环境效应[3]。

目前，我国的土地利用变化的研究主要集中在两类地区，一类是人文和自然驱动力极为活跃的地区；这类地区有多种表现形式[5]：1、可以是目前或过去一段时期内土地利用覆盖/土地变化剧烈的地区；2、可以是未来一段时期内将要发生较大变化的地区；3、是土地利用覆被变化对环境影响大的地区。在这类地区中，研究者多选择了那些经济比较发达的地区，如北京市、长江三角洲、深圳市等。而另一类是随着人口的增长、经济的发展和资源的消耗，各种各样的“脆弱区”不断出现的地区，其LUCC研究，着重于人们对脆弱性的认识、揭示脆弱区的形成演变机制、揭示各种自然和人文因素对土地利用可持续性影响方面。我国的研究者多选择第二类地区即“生态环境脆弱区”进行LUCC研究，如包括牧区、农牧交错区、农区、林区等在内的东北地区和处干旱、半干旱过渡带的榆林地区等。

对中国土地利用/土地覆盖的现状特点及时空分布规律进行分析，是深入研究其变化机制及驱动因子的必要条件和前提。近年来，中国学者在土地利用与覆盖的时空变化研究方面取得一定的成绩，主要有以下几个方面的内容：

（1）国土资源环境动态数据库的构建与研究。根据调查建立详细的国土资源环境数据平台，并定期进行数据更新，可以很好地反映土地利用、土地覆盖的时空演变情况，对国土时空特征演变进行快速监测，从总体上把握土地利用、土地覆盖时空特征的演变和分布情况，为深入研究土地利用、土地覆盖时空演变规律，为政府的宏观决策提供依据。

（2）采用“3S”技术对土地利用与土地覆盖时空变化及对区域土地利用/土地覆盖时空变化的研究。随着近年来遥感与GIS技术不断更新，因此采用该技术对不同时期土地利用类型的时空变化进行监测变得越来越重要。

（3）土地利用/土地覆盖变化的环境效应研究。土地利用/土地覆盖变化影响着能量交换、水分循环、土壤侵蚀与堆积、生物地球化学循环和作物生产等陆地主要生态过程的结构和功能。土地利用对土地覆盖格局产生着前所未有的影响，而土地覆盖的改变必然会对局地、区域乃至全球气环境都产生巨大而深远的影响。因此，土地利用/土地覆盖变化的环境效应研究就是LUCC研究的重要内容。

综合上述研究可以发现，中国土地利用/土地覆盖变化研究同全球土地利用/土地覆盖

变化研究的重点相一致，主要遵循“压力—状态—响应（PSR）”模型。在这里采用郑海金[6]概括的我国土地利用/土地覆盖变化的研究模式，既“驱动因子—时空变化—资源环境效应”相互关系（图1）。

图1 中国土地利用/土地覆盖变化的驱动因子—时空变化—环境效应研究模式

二、土地利用变化研究的主要方法

从总体上看,LUCC研究主要围绕时间域和空间域两个角度,以数据采集、模型建立、结果分析预测为主。具体步骤如下：

1、数据的采集

由于受研究条件的限制，1970年以前的LUCC数据基本上都是从历史调查和统计资料中获取的。近年来，遥感在土地利用与土地覆盖变化调查中得到了广泛应用，利用遥感手段监测土地利用动态变化，而全球定位系统(GPS)的应用成为最主要的方法之一。地理信息系统(GIS)的应用，又为对多种来源的大量时空数据综合处理、动态存取、集成管理及建模和模拟等提供了主要手段。因而，运用3S技术的结合与集成获取LUCC数据越来越得到重视。

2、各驱动因子的数据采集

各类驱动土壤质量的因子数据，尤其是人文因子数据主要从历史统计和实地调查访问获取。有些因子特别是人文因子，从理论上讲与土地利用变化有较大的相关性，但因某些原因而无法获取或难以定量，则只能通过对要素之间相关特征的分析、推测，并利用其它一些可行的因子来代替。固然这种方法带有一定的主观性，但采用有经验工作者的分析，对弥补数据采集的不足是必需而且是有益的。

3、采用合理的评价公式、模型合理评价土地利用的变化

目前国内外对于土地利用变化的评价公式、模型有很多。因此选取一个合理的公式、模型是很重要的。选取的目的应该是：对土地利用/土地覆盖的变化过程及其驱动力等进行科学解释；预测未来一段时间内土地利用变化趋势；为可持续发展提供基础资料和理论依据。

三、土地利用/土地覆盖变化研究的展望

在土地利用与土地覆盖变化研究中，还有很多方面需要不断地探索与创新。如在全球范围内如何实现土地利用与土地覆盖分类指标的统一、数据的标准化与分析方法的规范化；类型研究与过程分析的结合；各个国家与地区如何相互协调构筑土地利用与土地覆盖变化案例研究的全球战略框架；遥感、GIS技术与数理统计、传统的社会经济研究手段的相互结合等。

但是，在认识和预测人类对整个地球生态系统影响的过程中，目前最为关键的障碍是：缺乏全面和综合的人地关系相互作用理论。理论的作用在于对已有试验结果的解释和对新的结果的预测。土地利用/土地覆盖变化研究根植于人地关系理论之中。到目前为止，尽管某些特殊的人地关系或者人地相互作用过程在土地利用理论体系中得到了一定的研究，如农户经济学、农民行为学、土地配置、技术革新、土壤肥力、与土地资源管理紧密相关的政治体制等。国际国内市场等方面的研究均涉及到了人地关系的理论。

这些分散的理论需要系统的归纳与总结，形成综合的人地关系相互作用理论体系。土地利用/土地覆盖变化研究学科的综合性需要对上述各种理论的基本原理与方法进行评价、归纳与利用。但是，这些原理怎样能够在一定的时间内、某个特定的区域空间有效地结合与应用是一个值得深入探讨的问题。土地利用/土地覆盖变化在不同的时间与空间内的动力机制及其作用方式与效果大不相同。透彻理解与有效模拟这种复杂的相互作用关系是对未来土地利用与土地覆盖变化进行科学预测的基本前提。因此，如何科学地归纳、总结以形成土地利用/土地覆盖变化的理论体系对土地利用/土地覆盖变化研究的发展具有更为重要的意义。

我国有世界上最悠久的土地利用历史和最丰富的土地类型，在全球土地利用/土地覆盖变化研究中的地位独一无二。我国的LUCC研究应建立与国际研究相接轨的全国统一的研究框架；结合中国的实际情况，建立完整的理论体系；选择一些有代表性的、问题突出的典型地区(如长江三角）作为重点，重视过程机理的定量模拟研究，使我国的LUCC研究向更深、更广的方向发展。

参考文献：

[1] 王成，魏朝富，邵景安，等．局地土地利用变化现实情景研究[J]．地球科学进展，2006，25（6）：76-82.

[2] 傅伯杰，陈利顶，王军，等．土地利用结构与生态过程[J]．第四季研究，2003，23 （3）：247-255.

[3] 许彦曦，陈凤，濮励杰．城市空间扩展与城市土地利用扩展的研究进展[J]．经济地理，2007，27（2）：296-301.

[4] 于兴修，杨桂山．中国土地利用/覆被变化研究的现状与问题[J]．地理科学进展，2002，21（1）：51-57.

[5] 陈佑启，杨鹏．国际上土地利用土地覆被变化研究的新进展[J]．经济地理，2001，21（1）：95-100.

[6] 郑海金，华珞，欧立业．中国土地利用/土地覆盖变化研究综述[J]．首都师范大学学报（自然科学版，2004，24（3）89-95.

Research Progress in the Change Land Use

Hou Pengcheng

(Shanghai Vocational and Technical College of Agriculture & Forestry, Songjiang,

Shanghai,201600)

Abstract: Land use is the reflection of nature and mankind, and land use change can cause many changes of nature and ecology.

Key words: land use change，land cover，progress