土地利用/覆被变化(LUCC)是全球环境变化的主要原因之一,也是全球变化研究的重点和焦点领域。近年来,由于人口的增加和不合理的土地利用方式,科尔沁沙地沙漠化程度进一步加剧,生态环境愈加脆弱。为了引导当地土地资源的合理利用,促进该地区生态可持续发展,本研究利用Landsat系列卫星遥感图像,基于机器学习分类方法获取了2000年、2010年和2019年的土地覆被分类图,探究了科尔沁沙地2000年至2019年的土地覆被时空变化特征及其驱动因素。首先,本研究对选取的遥感图像进行裁剪、拼接等图像预处理。然后,将研究区土地覆被类型分为7类,分别为耕地、草地、林地、沙地、水域、裸地和建筑用地。依据野外实地调查影像和其他辅助影像数据选取了对应类别的样本点,并随机将其分为训练样本点和验证样本点。基于已选取的样本点,分别使用随机森林方法(RF)和支持向量机方法(SVM)进行土地覆被分类,获得了分类结果图。接着,通过建立混淆矩阵,分别计算了RF法和SVM法的总体精度(OA)、用户精度(UA)和制图精度(PA),从而评价和比较两种方法的分类结果。为了更好地探究科尔沁沙地土地覆被变化特征,本研究在获得了土地覆被分类结果图之后,采用网格单元法,通过建立900 m×900 m的网格单元,定量化分析了各个土地覆被类型之间的关系。最后,本文还结合气温、降水等自然因素和人口、产业经济、技术和国家政策等人文社会因素,进一步探讨了该区域土地覆被变化的驱动力。研究结果表明:(1)对比支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和随机森林(Random Forest,RF)两种土地覆被分类方法,2000年至2019年的土地覆被分类结果表明,SVM的分类精度要普遍高于RF的分类精度(2000年SVM法和RF法的总精度分别为88%和85.9%,2019年SVM法和RF法的总精度分别为87.9%和80.0%)。因此,本文采用了SVM分类方法获得的2000年、2010年和2019年的土地覆被分类图进行后续分析。其中,2010年的土地覆被分类的总体精度为80.55%。(2)经土地覆被变化的定量分析,2000年至2010年,科尔沁沙地地区耕地、草地、建筑用地面积增加,以耕地面积增加最为显著,林地、沙地、裸地和水域面积减少,其中水域面积减少最为显著。从土地转移分析来看,该时期主要表现为草地、林地和裸地向耕地转化,裸地和林地向草地转化。从相关性分析结果来看,沙地主体地区的耕地面积变化与裸地面积变化呈较高的负相关性(r=-0.32),耕地面积变化与草地(r=-0.17)和林地(r=-0.04)面积变化的相关性较弱。这说明了该期间内虽然有部分草地、林地被开垦为耕地,但2000年至2010年科尔沁沙地主体地区的耕地扩张主要以开垦裸地为主。草地面积变化与裸地面积变化(r=-0.61)和沙地面积变化(r=-0.39)呈较强的负相关性,说明了该时期科尔沁沙地的生态恢复和沙漠化治理已取得一定进展。(3)2010年至2019年,科尔沁沙地地区耕地增加,草地、水域、林地、沙地、裸地和建筑用地减少,其中水域减少最显著。从土地转移来看,表现为草地、裸地和水域向耕地转化,草地向裸地转化。从相关性分析结果来看,耕地面积变化与裸地面积变化之间呈较高的负相关性(r=-0.36),耕地面积变化与草地(r=-0.19)和水域面积变化(r=-0.06)的相关性较弱。说明了该时期的耕地扩张仍以开垦裸地为主。草地面积变化与裸地面积变化有较强的负相关性(r=-0.69),也与沙地面积变化(r=-0.12)有一定的负相关性,说明了2010年后该地区的生态恢复仍需引起重视。(4)虽然气温、降水等自然因素对科尔沁沙地的水域、沙地减少具有一定作用,但并非主要驱动力。人口、经济、技术和政策则是引起科尔沁沙地近20年来土地覆被变化的主要驱动力。a)从人口因素来看,人口的增长使得人们对粮食的需求量日益增加,当地的农牧民将大量草地、林地和裸地开垦成耕地,使耕地面积迅速增加。b)从产业经济因素来看,经济发展和产业结构的调整升级使第二产业产值超过第一产业产值,成为科尔沁沙地主导产业,使得更多的裸地被开发变成建筑用地,导致建筑用地增加。c)从技术因素来看,农业机械化水平的提高与农业灌溉技术的发展,也促进了该地区耕地的扩张。随着河流上游灌溉耗水量和用水量等增加,使得区域内水域面积大幅度减少,河流干涸,为耕地的开发提供了的物质基础和发展空间。d)从政策调整因素来看,20世纪80年代初,科尔沁沙地地区农牧业全面推行“畜牧归户”、“包产到户”和“农田、草场承包”等生产责任制,使得耕地面积迅速增加。而2000年后,该地区实行退耕还林、退耕还草等生态恢复工程。使得2000年至2010年大量裸地向草地转换,草地面积在该时期内增加,科尔沁沙地的生态环境向着良性发展。此外,由于生态系统内部不平衡,政府在此地区实行生态移民政策,将原本位于生态破坏严重地区的牧民转移后集中安置,这一战略使得2010年至2019年建筑用地趋于减少。本研究在全面把握各种驱动力与土地覆被变化之间关系的基础上,深化了科尔沁沙地土地、人口、政策和发展的相互关系,对该地区土地资源的合理利用具有一定参考意义。