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2.3 土地利用及其对产水影响的测度方法

2.3.1 土地利用程度综合指数

(1)土地利用程度

土地利用变化幅度可以反映在城镇化进展下人为活动对土地的利用影响,这是一个基于遥感与地理信息系统的复杂研究,为了更好地研究土地利用变化,刘纪远等提出了土地利用分等分级和综合分析的方法。

首先在不同程度下对土地利用进行分级,如表2.5所示:

表2.5 土地利用变化幅度分级表

参考刘纪远、韩海清等人的土地利用程度计算方法,得出土地利用程度的指数模型如下:

在公式中, I gj 表示赣江流域总体利用程度的综合指数; A i 表示赣江流域内 i 级别土地的分级指数(参照分级表2.5); C i 表示赣江流域内的 i 级地类的面积占比( i =1~4)。

(2)土地利用程度变化幅度

在赣江流域内,土地利用变化的程度不单单只用综合水平指数来表示,还需要综合赣江流域土地利用变化的趋势。把这两个内容综合在一起,进行定量的分析,得到以下的模型:

在公式中, I b - a 表示赣江流域 b a 时间段的变化量; I b I a 分别表示赣江流域 b a 时间点的土地利用程度综合指数; C ib C ia 分别表示 b a 时间节点 i 级别土地的面积占比; R 表示赣江流域土地利用程度的变化率(当 R 的数值为正的时候,表明赣江流域的土地利用处于发展期;而当 R 的数值为负的时候,表明赣江流域的土地利用处于调整期或者衰退期)。

2.3.2 土地利用变化速度

我们研究土地利用的速度变化,就是要深入分析单一土地和综合土地利用的动态度,再分析相对变化率,对赣江流域土地的相对变化速度进行分析,从而能够综合反映赣江流域土地利用变化的速度。

(1)单一土地利用动态度

单一动态度是可以反映赣江流域的不同地类在某时间段内面积的变化速度的指标,能定量地分析每种类型土地利用的转变情况,从而更好地分析赣江流域土地的利用状态。

在公式中, K q 1 表示赣江流域内 q 1 类型的土地在 t a t b 时间段的动态度, K q 1 越小表示该土地利用类型比较少地转换为其他土地利用类型; S qa 表示在 t a 时期某地类的面积; S qb 表示在 t b 时期某地类的面积。

(2)综合土地利用动态度

综合土地利用动态度通过增加各类型土地之间转移的过程数量指数,来反映赣江流域内土地利用的变动程度,能够一定程度反映出区域土地利用的转变是否频繁,是考虑较为全面的一个指标。

在公式中, K 1 表示在 T 时间段内土地利用变化情况的综合动态度, K 1 越大表示在该时间段内的土地利用变化程度越大;Δ S q - p 表示研究的起始时间到结束时间段 q 类型的土地转换为其他类型土地的所有面积; S q 表示 q 类型的土地在研究起始时间的土地面积; T 表示研究的总时长。

(3)土地利用相对变化率

动态度可以局部和整体地反映赣江流域的土地变化情况,却没有把局部和整体联系起来分析。相对变化率就可以将赣江流域内局部与整体联系起来,分析某时间段内各市不同类型的土地相对于赣江流域整体的差异水平,公式为:

在公式中, R 表示赣江流域内分市的土地利用相对变化率, R 值越大表示某市的土地利用的变化程度越大(以赣江流域整体为比较的基准水平); R j R z 分别表示流域内的某市和流域整体的某一个类型土地的变化率; S ja S jb 表示赣江流域内某市区域的某地类最初和最后的利用面积; S za S zb 表示赣江流域某地类最初和最后的利用面积,假设 S za S zb 不相等。

2.3.3 土地利用类型转移矩阵

土地转移矩阵可以反映赣江流域土地各类型转移前后的具体变化情况,能够具体地研究土地利用空间演变情况,本书通过分析赣江流域内1990—2019年间6个时间段的土地利用数据,得出土地利用转移情况矩阵。土地利用类型之间的具体转变量通常用土地利用转移矩阵来度量。本书基于土地利用数据,计算了 1990—1995年、1995—2000年、2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年和2015—2019年6个时期赣江流域的土地利用转移情况。转移矩阵的数学模型如下: 6xRiNYLMkKbQR+kD48p+y/CwL4xxkNboFKFRWBkooeDrX8CAO5GHlsPFQxsEpCad

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