利用粤港澳大湾区1980年、1990年、1995年、2000年、2005年、2010年、2015年、2017年8期土地利用数据集提取水域数据。采用土地利用转移矩阵与土地利用变化贡献率、水域动态度指数模型、新增水域重心模型,分析近40年来水域的时空动态变化。
(1)土地利用转移矩阵与土地利用变化贡献率。
土地利用转移矩阵可反映区域土地利用结构变化的空间过程,是马尔科夫模型在土地利用方面的应用(刘永强 等,2016;刘瑞 等,2010)。采用土地利用转移矩阵,分析不同时段水域转为其他土地利用类型,以及其他土地利用类型转为水域的过程。其数学表达形式如下:
式中, S ij 为起始年份与末尾年份土地利用状态; n 为土地利用类型数。
通过土地利用转移矩阵,计算土地利用变化贡献率(刘永强 等,2016;李全峰 等,2017;刘纪远 等,2003),可准确反映土地利用变化的空间过程。具体公式如下:
式中, S -( i ), j 表示转移矩阵中第 i 行土地利用类型转换为 j 土地利用类型占第 i 行土地利用类型净减少比重; S +( i ), j 表示转移矩阵中第 i 行土地利用转型转换为 j 土地利用类型占第 i 行土地利用类型净增加比重, S ij 、 S ji 为变化矩阵表中的值。 S i .是第 i 行土地利用类型研究时段期末面积; S . i 是第 i 行土地利用类型研究时段期初面积。
(2)水域动态度。
采用土地利用类型动态度指数(刘纪远 等,2018;程维明 等,2018),揭示不同区域水域的时空变化程度,数学公式如下:
式中, S 为区域水域利用动态度; S i 为监测开始时水域的总面积;Δ S i - j 为研究时段水域转为其他土地利用类型的总面积;Δ S j - i 为研究时段其他土地利用类型转为水域的总面积; t 为时间段,以年为单位; S 反映了与t时段对应的区域水域变化速率。