摘要:历史时期土地利用/覆盖变化一直是国际关注的热点问题之一。研究历史时期土地利用覆盖变化，不但可以认识和理解陆地表层景观环境在过去的变化过程，而且对当前的土地利用方式或预测未来土地利用/覆盖变化和发展都有重要的指导意义。依据使用的主要数据源、处理方法和研究思路，从历史文档资料、古地图、考察/调查报告、模型模拟与综合多源信息和多学科知识的方法等5个方面综述国内外历史时期土地利用变化研究方法的现状。根据不同数据源的特性，探讨分析利用不同方法开展历史时期土地利用变化研究的优缺点及其不确定性:①历史文档资料种类繁多，包含的信息量巨大，但存在很多噪音和遗漏，且缺乏直观的空间信息;②古地图可以提供比较直观的空间位置信息，但是历史时期的绘图技术落后，且土地利用类别划分较粗;③过去的野外考察/调查资料记录比较规范，但时空尺度较小，难以满足较早时期的研究需要;④利用模型进行模拟研究可选择的时空尺度范围较大，但模型的选择和建立比较复杂，对驱动数据和初始值要求较高。

　　最后，提出只有综合多源信息和多学科的知识才能比较完整地理解历史时期土地利用变化过程，融合多源信息和多学科知识的方法将是今后进行历史时期土地利用变化研究的主要思路。

　　关键词:土地利用变化;遥感;历史时期;时空尺度;不确定性

　　引言

　　人类为了自身的生存和发展，从诞生以来就不断通过改变周围的环境来获取有价值的自然资源，土地利用变化是人类改变陆地表层环境的一种重要方式。作为人类有目的、有意识的社会活动，土地利用变化贯穿在人类社会不断发展的整个历史进程当中。当前陆地表层的景观状况是由过去的陆地表层在一定的自然因素和人文因素共同作用下演化而来的，二者有一定的关联性，如果要解释和理解当前的土地利用/覆盖状况或预测未来将如何变化，就必须进行历史时期的土地利用/覆盖变化，LUCC)研究。历史时期的土地利用变化是现代土地利用/覆盖的先导和基础，现代土地利用/覆盖是历史时期土地利用变化的延续和发展，进行历史时期的LUCC研究有助于正确认识历史进程中人地关系的实质和人与环境和谐发展的机理，对于人类当前和未来的生产活动与合理的土地利用方式有着重要的借鉴意义。

　　历史时期土地利用变化数据的重建研究不但可以为理解和解释当前的土地利用状况与预测未来土地利用变化提供重要参考，而且对研究长时间序列区域环境变化(如水循环、碳循环、气候变化等)有着重要的指示意义。由于气候系统变化的滞收稿日期:2012-01-04;修回日期:2012-05-25．基金项目:国家杰出青年科学基金项目“流域尺度陆面数据同化系统研究”(编号:40925004)资助．作者简介:胡宁科(1983-)，男，陕西彬县人，博士研究生，主要从事干旱区绿洲演变、环境遥感定量研究后效应，理解和预测地表过程对气候的影响需要重建长时间序列的历史时期LUCC数据，从而加强区域的综合环境评估和预测。历史时期土地利用变化及其与生态环境效应研究的关键是历史时期土地利用变化数据的准确性和完备性，因此，比较完整地进行历史时期LUCC的探讨研究就显得极为重要。

　　自20世纪90年代国际上两大组织国际地圈生物圈计划(InternationalGeosphere-BiosphereProgramme，和全球环境变化的人文因素计划，IHDP)将认识过去(尤其是过去300年来)LUCC作为其核心计划———LUCC研究的要点之一以来［19］，历史时期LUCC研究就成为学术界关注的热点问题之一。本文查阅国内外的相关文献，按照所使用的主要数据源、处理方法和研究思路，依次从历史文档资料、古地图、考察/调查报告、模型模拟和综合多学科知识等5个方面介绍了国内外历史时期LUCC研究的现状，并根据不同数据源的特性探讨分析了不同研究方法的优缺点及其不确定性，提出综合多源信息和多学科知识的方法将是今后进行历史时期LUCC研究的发展方向。

　　历史时期LUCC研究方法

　　根据历史时期LUCC研究所使用的主要数据源、处理方法和研究思路，本文将历史时期LUCC的研究方法概括为以下几个方面，包括

　　1以历史文档资料为主要数据源历史文档资料是研究过去环境演变的重要基础资料，是进行历史时期LUCC研究最直接的历史依据。人类文明历史演进的过程中，随着时间不断地推移，人类活动对赖以生存的陆地表层进行着无休止的改造，其最终的效果经过不同的时期通过各种介质记录并流传下来，主要包括契约、税费薄、销售记录、货物存档、回忆录、土地登记薄、包租许可证、木材输出量、作物产量、土地买卖量、土地描述、传记和历史社会信息记录薄等各种类型的历史文档，以及后人不断研究总结留下的各种文献和古书籍资料(方志、史志、地名志等)。根据研究思路又可以分为2种:一种是对收集的古书籍、文献、文档等文字记录资料进行整理后，直接从这些记录资料中提取有用信息进行历史时期LUCC研究，即对收集的不同时期、不同类型的文档资料进行信息挖掘、提取、校准、标准化、统计等处理，一般形成统一的表格数据，更多用于进行定性或半定量的分析研究，如David通过总结整理早期的契约、税费单、税费记录、销售记录等与土地所有权有关的历史文档资料，对比研究了美国中部地区—1990年间的土地利用历史与植被动态变化国内葛全胜等、何凡能等、叶瑜等分别采用多种不同的数据处理方法(如类比法、断面定量比较法、订正法等)对多种历史时期的文档资料进行整理和信息挖掘，先后重建了过去300年来中国LUCC数据，东北地区过去300年耕地、森林、草地变化数据等;吕妍等、张洁等从历史文献、史志、方志、地名志等历史资料中挖掘信息，分别探讨了吉林省镇赉县清代的土地开发和利用特征，以及重建得到了中国东部近300年来的土地利用和植被覆盖变化分布;张学珍等［39］结合地方志、古代私人笔记和游记等历史资料，通过整理和分析历史文献中的自然植被记录，复原了中国东北地区世纪后期的自然植被格局。另一种方法是代理指标法(代用资料法)，即在一些相对比较合理的假设前提下(如假设同时期城市用地面积的扩张速率与人口变化速率相一致、同时期的耕地面积变化速率与人口变化速率相同等)，利用一些算法或推导方法，依据量与量之间的相关性，由文字记录资料中可以获取的变量推导出所需要的变量，如、Pongratz等在估算全球过去的土地利用数据时，就分别根据历史资料中所记录的人口数据推算出了同时期的耕地面积和牧地面积。此外，根据历史时期的人口资料也可以推算出同时期的城市用地面积，根据历史资料中所记录的牲畜数量可以推算出同时期的牧草地面积，根据历史资料中的牲畜税费登记表可以推算出同时期的牲畜数量，根据历史资料中的纳税单位可以推算出同时期的耕地面积。