近<strong>40</strong>年奈曼旗土地利用动态变化与时空分析

doi:10.11867/j.issn.1001-8166.2025.089

土地利用动态变化对生态平衡和可持续发展至关重要。以内蒙古通辽市奈曼旗为例，利用时序遥感数据对其土地资源利用变化进行监测与时空分析，以支持其可持续发展。针对该地区农牧交错带的复杂性，深入挖掘时序卫星影像的季节特征，生成高精度土地利用产品。基于所得结果，分析奈曼旗地区过去40年的土地利用时空变化规律，并评估不同土地利用变化的生态影响。结果显示，奈曼旗的土地利用呈现显著的时空变化特征：北部地区面临沙漠化生态恢复、城市扩展与农用地增加并存的趋势，而南部山区则出现了一定程度的退耕还林现象。因子贡献度分析表明，农业用地变化、沙漠化生态恢复及地表水体覆盖减少对奈曼旗地区的土壤含水量影响显著，凸显了农业节约用水、沙地生态修复和水资源保护对农牧业可持续发展的重要性。研究结果可为奈曼旗地区的土地资源管理提供重要的数据支持，并为该地区的可持续发展策略提供科学依据，助力生态环境与经济发展的协调推进。

关键词: 奈曼旗, 土地利用, 遥感分析, 沙漠化, 土壤水

Dynamic changes in land use are vital for ecological balance and sustainable development. Based on the case of Naiman Banner in Tongliao City, Inner Mongolia, time-series remote sensing data were examined to monitor changes in land use and conduct spatiotemporal analysis to support the sustainable development of this region. Given the complexities of this agro-pastoral region, the seasonal characteristics of time-series satellite imagery were utilized to produce high-precision land use products. Based on which, this study analyzes the spatiotemporal changes in land use in Naiman Banner over the past 40 years and assesses the ecological impacts of various land use changes. The results indicate differentiated spatiotemporal characteristics in land use, with the northern region exhibiting trends of desertification recovery, urban expansion, and an increase in arable land, while the southern mountainous areas show a trend of returning farmland to grass and forest. Factor contribution analysis reveals that changes in agricultural land use, ecological recovery from desertification, and deceased surface water significantly affect soil moisture content in the area, underscoring the importance of water-saving agriculture, ecological restoration of sandy areas, and water resource protection for sustainable agricultural development. This study provides important data for land resource management in Naiman Banner and offers scientific evidence for sustainable development strategies in this region, facilitating the coordinated advancement of ecological environments and economic development.

Key words: Naiman Banner, Land use, Remote sensing analysis, Desertification, Soil moisture

中图分类号:

P967

图1 奈曼旗土地利用类型

Fig. 1 Land use types in Naiman Banner

图2 奈曼旗地区实例图片
第一行为现场照片，第二行为遥感影像。

Fig. 2 On-site field picture of Naiman Banner
The first row representing site photos， the second row representing satellite images.

表1 奈曼旗试验区训练及验证样本数据

Table 1 Training and validation areas for the study area of Naiman Banner

土地类型	样本区/个		样本量/个
土地类型	训练	验证	训练	验证
耕地	14	8	9 945	3 811
林地	22	5	2 228	568
灌木	15	6	937	638
草地	24	7	2 002	1 180
水体	14	6	4 037	2 205
沙地	10	6	2 139	1 256
居民地	14	5	1 634	623

表1 奈曼旗试验区训练及验证样本数据

Table 1 Training and validation areas for the study area of Naiman Banner

土地类型	样本区/个		样本量/个
土地类型	训练	验证	训练	验证
耕地	14	8	9 945	3 811
林地	22	5	2 228	568
灌木	15	6	937	638
草地	24	7	2 002	1 180
水体	14	6	4 037	2 205
沙地	10	6	2 139	1 256
居民地	14	5	1 634	623

图3 土地利用分类流程

Fig. 3 Procedure of land use classification

图4 奈曼旗地区的土地利用

Fig. 4 Land use maps of Naiman Banner

表2 以总体精度和Kappa系数评价奈曼旗地区2022年土地利用数据精度

Table 2 Accuracy assessment for the 2022 land use map of Naiman Banner using Overall Accuracy （OA） and Kappa coefficient

土地类型	耕地	林地	灌木	草地	水体	沙地	居民地	样本总和	用户精度
耕地	3 810	0	1	0	0	0	0	3 811	0.99
林地	93	343	47	76	2	0	7	568	0.60
灌木	67	0	130	435	0	3	3	638	0.20
草地	8	0	14	1 071	0	27	60	1 180	0.90
水体	5	137	1	0	2 062	0	0	2 205	0.94
沙地	0	0	2	9	0	1 244	1	1 256	0.99
居民地	17	0	0	7	1	0	598	623	0.95
样本总和	4 000	480	195	1 598	2 065	1 274	669	Kappa： 0.87 总体精度： 90%
产品精度	0.95	0.71	0.67	0.67	0.99	0.98	0.89	Kappa： 0.87 总体精度： 90%

表2 以总体精度和Kappa系数评价奈曼旗地区2022年土地利用数据精度

Table 2 Accuracy assessment for the 2022 land use map of Naiman Banner using Overall Accuracy （OA） and Kappa coefficient

土地类型	耕地	林地	灌木	草地	水体	沙地	居民地	样本总和	用户精度
耕地	3 810	0	1	0	0	0	0	3 811	0.99
林地	93	343	47	76	2	0	7	568	0.60
灌木	67	0	130	435	0	3	3	638	0.20
草地	8	0	14	1 071	0	27	60	1 180	0.90
水体	5	137	1	0	2 062	0	0	2 205	0.94
沙地	0	0	2	9	0	1 244	1	1 256	0.99
居民地	17	0	0	7	1	0	598	623	0.95
样本总和	4 000	480	195	1 598	2 065	1 274	669	Kappa： 0.87 总体精度： 90%
产品精度	0.95	0.71	0.67	0.67	0.99	0.98	0.89	Kappa： 0.87 总体精度： 90%

表3 过去40年奈曼旗地区各类土地利用变化

Table 3 Changes in different land cover types in Naiman Banner over the past 40 years

土地类型	1985年	1994年	2000年	2007年	2014年	2022年	变化率（%/10a）
耕地/km²	4 167	4 309	4 410	4 533	4 217	4 232	0.1
林草/km²	3 123	3 028	2 965	2 923	3 354	3 378	3↑
沙地/km²	603	593	590	534	404	332	-13↓
水体/km²	128	109	57	49	32	35	-23↓

表3 过去40年奈曼旗地区各类土地利用变化

Table 3 Changes in different land cover types in Naiman Banner over the past 40 years

土地类型	1985年	1994年	2000年	2007年	2014年	2022年	变化率（%/10a）
耕地/km²	4 167	4 309	4 410	4 533	4 217	4 232	0.1
林草/km²	3 123	3 028	2 965	2 923	3 354	3 378	3↑
沙地/km²	603	593	590	534	404	332	-13↓
水体/km²	128	109	57	49	32	35	-23↓

表4 基于不同时序影像组合结果的精度评价

Table 4 Accuracy assessment for the results based on different image combination strategies

精度	1986年	1994年	2001年	2007年	2014年	2022年
1景	0.83	0.87	0.88	0.87	0.87	0.87
2景	0.87	0.90	0.90	0.89	0.90	0.89
3景	0.90	0.91	0.91	0.89	0.92	0.90

表4 基于不同时序影像组合结果的精度评价

Table 4 Accuracy assessment for the results based on different image combination strategies

精度	1986年	1994年	2001年	2007年	2014年	2022年
1景	0.83	0.87	0.88	0.87	0.87	0.87
2景	0.87	0.90	0.90	0.89	0.90	0.89
3景	0.90	0.91	0.91	0.89	0.92	0.90

表5 奈曼旗地区南北部土地利用变化特征

Table 5 Land use change characteristics in the northern and southern parts of Naiman Banner

区域	土地类型	1985年	1994年	2000年	2007年	2014年	2022年	变化率/（%/10a）
北部	耕地/km²	2 026	2 124	2 259	2 410	2 007	2 264	2↑
	林草/km²	2 755	2 675	2 545	2 477	2 973	2 764	2↑
	沙地/km²	547	545	561	504	396	327	-12↓
	水体/km²	92	78	35	36	28	28	-22↓
南部	耕地/km²	2 141	2 185	2 151	2 124	2 210	1 968	-2↓
	林草/km²	368	353	420	446	381	614	19↑
	沙地/km²	56	48	29	31	8	5	-26↓
	水体/km²	36	31	22	13	4	7	-25↓

表5 奈曼旗地区南北部土地利用变化特征

Table 5 Land use change characteristics in the northern and southern parts of Naiman Banner

区域	土地类型	1985年	1994年	2000年	2007年	2014年	2022年	变化率/（%/10a）
北部	耕地/km²	2 026	2 124	2 259	2 410	2 007	2 264	2↑
	林草/km²	2 755	2 675	2 545	2 477	2 973	2 764	2↑
	沙地/km²	547	545	561	504	396	327	-12↓
	水体/km²	92	78	35	36	28	28	-22↓
南部	耕地/km²	2 141	2 185	2 151	2 124	2 210	1 968	-2↓
	林草/km²	368	353	420	446	381	614	19↑
	沙地/km²	56	48	29	31	8	5	-26↓
	水体/km²	36	31	22	13	4	7	-25↓

表6 奈曼旗地区1985—2000年土地利用变化 (km²)

Table 6 Land use change in Naiman Banner from year 1985 to 2000

土地类型	耕地	林草	水体	沙地	居民地	合计
合计	4 410	2 965	56	590	103	8 124
耕地	3 635	486	4	5	37	4 167
林草	676	2 295	2	139	11	3 123
水体	40	15	50	1	23	129
沙地	7	151	0	444	1	603
居民地	52	18	0	1	31	102

表6 奈曼旗地区1985—2000年土地利用变化 (km²)

Table 6 Land use change in Naiman Banner from year 1985 to 2000

土地类型	耕地	林草	水体	沙地	居民地	合计
合计	4 410	2 965	56	590	103	8 124
耕地	3 635	486	4	5	37	4 167
林草	676	2 295	2	139	11	3 123
水体	40	15	50	1	23	129
沙地	7	151	0	444	1	603
居民地	52	18	0	1	31	102

表7 奈曼旗地区2000—2022年土地利用变化 (km²)

Table 7 Land use change in Naiman Banner from year 2000 to 2022

土地类型	耕地	林草	水体	沙地	居民地	合计
合计	4 232	3 377	35	331	149	8 124
耕地	3 619	718	4	2	67	4 410
林草	531	2 364	3	36	31	2 965
水体	26	3	27	0	1	57
沙地	9	281	0	293	7	590
居民地	47	11	1	0	43	102

表7 奈曼旗地区2000—2022年土地利用变化 (km²)

Table 7 Land use change in Naiman Banner from year 2000 to 2022

土地类型	耕地	林草	水体	沙地	居民地	合计
合计	4 232	3 377	35	331	149	8 124
耕地	3 619	718	4	2	67	4 410
林草	531	2 364	3	36	31	2 965
水体	26	3	27	0	1	57
沙地	9	281	0	293	7	590
居民地	47	11	1	0	43	102

图5 过去40年奈曼旗地区土地利用变化对土壤含水量的影响
（a）土地利用变化（1985—2022年）；（b）土壤含水量变化（1985—2022年）。

Fig. 5 Impact of land use change on soil moisture content in Naiman Banner over the past 40 years
（a） Land use change from year 1985 to 2022；（b） Soil moisture change from year 1985 to 2022.

图6 奈曼旗地区不同土地利用变化对土壤含水量的影响

Fig. 6 Impact of different land use changes on soil moisture content in Naiman Banner

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Spatial-Temporal Analysis of Land Use/Cover Change in Naiman Banner over the Past 40 Years

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