Quantifying Urban Expansion and Its Association with Agricultural Land Loss in Busasamana Sector, Nyanza District, Rwanda (2010–2024): A GIS and Remote Sensing Assessment

目的：本研究旨在利用地理信息系统（GIS）与遥感技术，量化2010—2024年间卢旺达尼扬扎区布萨萨马纳乡城市扩张的速度，并确定其与农业用地流失之间关系的强度及空间格局。研究设计：一项定量、纵向、回顾性、基于GIS的观察性研究。研究地点与时间：卢旺达南部省尼扬扎区布萨萨马纳乡；研究时段为2010—2024年，实地调查于2026年开展。方法：以多时相Landsat 5 TM（2010年）、Landsat 8 OLI/TIRS（2018年）和Landsat 9 OLI/TIRS（2024年）影像（均为30米分辨率）作为三个时期的核心分类数据集，并辅以Sentinel-2 MSI（10米分辨率）影像，后者仅作为2024年时期的辅助参考图层。所有影像均通过USGS Earth Explorer和Google Earth Engine获取，经预处理后重采样至统一的30米分析网格，并采用随机森林（Random Forest）和最大似然分类（Maximum Likelihood Classification）算法将地表覆被划分为四类土地利用/土地覆被（LULC）类型（农业用地、建设用地、林地、草地）。随后开展分类后变化检测、转移矩阵分析和年变化率计算。精度评估依托不少于600个分层随机参考点，并通过实地观测（手持GPS）和关键知情人访谈进行地面验证。结果：建设用地面积从2010年的2.80平方公里扩展至2024年的7.40平方公里，增幅达164.3%（年均增加0.33平方公里/年），年增长率由2010—2018年间的0.26平方公里/年加速至2018—2024年间的0.42平方公里/年。农业用地面积由28.60平方公里减少至22.10平方公里，共流失6.50平方公里（减少22.73%），年流失率在同一时期由0.28平方公里/年上升至0.72平方公里/年。建设用地扩张与农业用地面积之间呈现强烈的描述性负相关（Pearson r ≈ -0.98，基于三个时间点的观测值，仅作描述性解释而非推断性证据）。转移矩阵分析证实，农业用地向城市用地的转化是主导性的、基本不可逆的土地变化轨迹，在空间上集中于该乡西部和中部区域，即最靠近尼扬扎城市核心区和主要道路的地带。结论：在布萨萨马纳乡，城市扩张与农业用地流失之间存在强烈且持续的相关关系。两者在空间上高度重合，在时间上紧密同步，表明快速且日益加速的城市化正在系统性地消耗该地区的高产农业用地。