基于RS和GIS的土地利用/覆被變化及驅(qū)動(dòng)力分析
——以新津縣為例

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（1.四川師范大學(xué) 西南土地資源評價(jià)與監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2.四川師范大學(xué) 地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610066）

基于RS和GIS的土地利用/覆被變化及驅(qū)動(dòng)力分析
——以新津縣為例

張?jiān)姉?,2

（1.四川師范大學(xué) 西南土地資源評價(jià)與監(jiān)測教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 成都 610066；2.四川師范大學(xué) 地理與資源科學(xué)學(xué)院，四川 成都 610066）

土地利用/覆被變化對于區(qū)域的自然、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)發(fā)展有著深刻的影響。本文以新津縣為例，借助遙感和GIS軟件，從定量和定性的角度分析新津縣2004-2009年土地利用/覆被變化空間格局。結(jié)果表明：耕地和其他用地面積減少，林地、居住用地和河流水域面積增加；土地利用類型之間存在相互轉(zhuǎn)換的情況；土地利用覆被的空間變動(dòng)較大，土地利用結(jié)構(gòu)處于快速調(diào)整期。政策制度、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、城鎮(zhèn)化進(jìn)程是土地利用類型發(fā)生變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

土地利用/覆被變化；空間格局；驅(qū)動(dòng)力；新津縣

土地利用/覆被變化（LUCC）通過地表凈第一生產(chǎn)力的變化，經(jīng)過生物地球化學(xué)循環(huán)過程影響大氣成分，導(dǎo)致全球或區(qū)域性的氣候變化，因其累計(jì)性變化對全球變化的深刻影響，使得土地利用覆被變化成為全球研究的熱點(diǎn)問題之一[1]。它關(guān)系到自然、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)三個(gè)領(lǐng)域的變化發(fā)展，受到各國科學(xué)家和學(xué)者的關(guān)注與研究。目前，我國學(xué)者對LUCC的探討主要集中于：以經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展區(qū)和生態(tài)脆弱區(qū)（或具有生態(tài)功能區(qū)域）為特色的區(qū)域研究、LUCC對環(huán)境單一因子的影響以及單一土地類型的LUCC驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究[2-4]。其中，在對具體區(qū)域的研究中，側(cè)重于對土地利用類型面積數(shù)量變化的定性描述和對驅(qū)動(dòng)機(jī)制的定性定量探討，而對土地利用類型間相互轉(zhuǎn)換的空間位置變化分析較少。因此，本文以新津縣為例，應(yīng)用Landsat-5 TM影像（2004、2009）作為遙感數(shù)據(jù)，以ERDAS IMAGINE為平臺(tái)對圖像進(jìn)行預(yù)處理，通過監(jiān)督分類劃分土地利用覆被類型；在此基礎(chǔ)上，利用ArcGIS10.1軟件建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，從定量和定性的角度對新津縣2004～2009年土地利用/覆被變化的空間格局進(jìn)行分析。

1 研究區(qū)概況

新津縣是成都市下轄縣，位于四川盆地西部，東接雙流縣，西臨邛崍市，南瀕眉山市，北交崇州市。幅員面積330平方公里。全縣位于成都平原南部，地勢平坦，主要為河流、漫灘和階地構(gòu)成的平原地貌，由76.6％的平壩、14.1％的丘陵和9.3％的水面構(gòu)成，海拔高度442～673米；全縣境內(nèi)諸河屬岷江水系，可分岷江正流及其支流；氣候?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)濕潤性氣候，無霜期長，雨量充沛，四季分明。截止2009年，全縣總?cè)丝?0.48萬，地區(qū)生產(chǎn)總值100.09億元，地方財(cái)政收入25.19億元，城鎮(zhèn)居民人均可支配收入14616元，農(nóng)民人均純收入6962元。

圖1 新津縣位置示意圖

2 研究材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

研究選取美國地質(zhì)勘探局網(wǎng)站(USGS)下載的成都區(qū)域2004和2009年Landsat-5 TM影像和成都市統(tǒng)計(jì)年鑒經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)作為數(shù)據(jù)源。在ERDAS IMAGINE平臺(tái)的支持下，對TM影像進(jìn)行圖像預(yù)處理。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2007）和當(dāng)?shù)赝恋乩脤?shí)際情況將土地利用類型劃分為五類：耕地、林地、居住用地、河流水域和其他用地，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行監(jiān)督分類。由可能性矩陣可知，兩期分類模板精確度較高；在分類結(jié)果的評價(jià)中，總體精度和Kappa值的檢驗(yàn)結(jié)果顯示分類結(jié)果較為理想。最后借助ArcGIS10.1建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，在空間分析的基礎(chǔ)上提取土地利用信息。

圖2 新津縣2004年土地利用類型圖

圖3 新津縣2009年土地利用類型

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用動(dòng)態(tài)變化

一般來講，土地利用的動(dòng)態(tài)變化是以土地變化量和土地利用動(dòng)態(tài)度作為衡量指標(biāo)。土地變化量是指某研究區(qū)的土地利用類型在一段時(shí)間上的總體數(shù)量變化；土地利用動(dòng)態(tài)度是指某研究區(qū)一定時(shí)間范圍內(nèi)的某種土地利用類型數(shù)量的變化趨勢。

2.2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是土地利用類型間相互轉(zhuǎn)化的數(shù)量和方向定量研究的主要方法，它能夠具體的反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和各類型間的轉(zhuǎn)移方向[5]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用結(jié)構(gòu)及數(shù)量變化

新津縣2004～2009年主要土地利用類型為耕地、居住用地和林地。2004年土地利用以耕地、居住用地、林地和其他用地為主。其中，耕地占土地總面積的32.58％、居住用地占19.78％、河流水域占8.04％、林地占19.85％、其他用地占19.75％。2009年土地利用類型以耕地、居住用地和林地為主。其中，耕地占土地總面積的23.78％、居住用地占27.10％、河流水域占8.62％、林地占26.63％、其他用地占13.87％。

從土地利用面積的變化數(shù)量來看，新津縣2004年～2009年期間，耕地減少2921.22公頃，居住用地增加2429.10公頃，河流水域增加193.14公頃，林地增加2250公頃，其他用地減少1951.02公頃?？傮w來講，耕地與其他用地面積減少，居住用地、河流水域與林地面積增加。具體見表1。

表1 土地利用結(jié)構(gòu)及數(shù)量變化 （單位：公頃）

3.2 土地利用動(dòng)態(tài)變化

表2 土地利用動(dòng)態(tài)度 （單位：％）

由單一地類變化速度可知，居住用地和林地的變化速度最快，平均每年分別增加0.074％和0.068％；其次為耕地和其他用地，平均每年減少0.054％和0.060％；變化最小的是河流水域，每年增加0.014％。

3.3 土地利用類型轉(zhuǎn)移及空間分布情況

表3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 （單位：公頃）

新津縣2004～2009年期間，土地利用類型都存在轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出的情況，且各土地利用類型間相互轉(zhuǎn)化的面積量較大；土地利用覆被的空間變動(dòng)較大，土地利用結(jié)構(gòu)處于快速調(diào)整期。

在土地利用類型轉(zhuǎn)出面積中：耕地＞其他用地＞居住用地＞林地＞河流水域；土地利用類型轉(zhuǎn)入面積中：居住用地＞耕地＞林地＞其他用地＞河流水域。在土地利用空間格局的分布上：強(qiáng)烈變化區(qū)位于縣城西北部和東北部，以耕地、河流水域和其他用地為主。其中，耕地大面積增加，河流水域面積有增有減，其他用地面積減少。縣城中心區(qū)以居住和其他用地面積增加為主?？h城東南和西南部以林地增減相伴和耕地減少為主。

3.3.1 耕地轉(zhuǎn)移及分布情況

耕地轉(zhuǎn)出面積為7128.28公頃，耕地轉(zhuǎn)出的主要用地類型為其他用地、居住用地以及林地，分布區(qū)域主要為東部及東南部淺丘地帶。其中，耕地向其他用地轉(zhuǎn)出的面積最大，達(dá)到了3460.54公頃。這是由于縣城的發(fā)展與擴(kuò)張?jiān)诘匦屋^為限制的東南丘陵區(qū)，需以占有大量優(yōu)質(zhì)耕地為前提。耕地轉(zhuǎn)入面積為4207.06公頃，主要轉(zhuǎn)入源為其他用地，轉(zhuǎn)入面積為2810.04公頃，其次是居住用地和林地。轉(zhuǎn)入面積的主要區(qū)域?yàn)槲鞅逼皆蜄|北部岷江北段與至雙流公路所形成的三角區(qū)。

圖4 耕地分布圖（2004）

圖5 耕地分布圖（2009）

3.3.2 居住用地轉(zhuǎn)移及分布情況

居住用地轉(zhuǎn)出面積為2764.03公頃，轉(zhuǎn)出的主要用地類型為耕地、河流水域、其他用地和林地。轉(zhuǎn)入面積為5193.13公頃，主要轉(zhuǎn)入源為耕地和其他用地，面積分別為2260.25公頃和1517.73公頃，其次少部分為河流水域和林地。居住用地以縣城為中心成規(guī)模擴(kuò)張，同時(shí)以河流和道路為支撐，成線狀輻射，尤其以東北（至雙流）道路、西南（至邛崍）公路和岷江南段居住用地?cái)U(kuò)張最為明顯。此外，在縣城西部，原先零星分布的居民點(diǎn)逐步向農(nóng)村集中居住區(qū)聚集，為耕地整理工作的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

圖6 居住用地分布圖（2004）

圖7 居住用地分布圖（2009）

3.3.3 河流水域轉(zhuǎn)移及分布情況

河流水域轉(zhuǎn)出面積為1019.16公頃，主要轉(zhuǎn)出源為居住用地和林地，其中向居住用地轉(zhuǎn)移的面積為631.96公頃，向林地轉(zhuǎn)移的面積為303.68公頃。轉(zhuǎn)入面積為1212.30公頃，主要轉(zhuǎn)入源為居住用地和林地，面積分別為694.84公頃和257.67公頃。河流水域面積的變化主要集中于西河和岷江北段，這是當(dāng)?shù)爻鞘薪ㄔO(shè)用地?cái)U(kuò)張與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間相互摩擦到協(xié)調(diào)發(fā)展的結(jié)果。

圖8 河流水域分布圖（2004）

圖9 河流水域分布圖（2009）

3.3.4 林地轉(zhuǎn)移及分布情況

林地轉(zhuǎn)出面積為1780.60公頃，主要向耕地、河流水域、其他用地和居住用地轉(zhuǎn)移，其中向耕地和居住用地轉(zhuǎn)出的面積最大，分別為667.09公頃和783.19公頃，主要轉(zhuǎn)出區(qū)域位于東部和東南部，呈分散分布。林地轉(zhuǎn)入面積為4030.60公頃，主要轉(zhuǎn)入源為耕地、居住用地和其他用地，集中分布于西南部淺丘地區(qū)。

圖10 林地分布圖（2004）

圖11 林地分布圖（2009）

3.3.5 其他用地轉(zhuǎn)移及分布情況

其他用地轉(zhuǎn)出面積為5678.93公頃，主要向耕地、居住用地和林地轉(zhuǎn)移，其中耕地的轉(zhuǎn)出面積最大，達(dá)到2810.04公頃；其次為居住用地和林地。轉(zhuǎn)出區(qū)域主要為西偏北和北偏東地區(qū)，轉(zhuǎn)出部分用作耕地復(fù)墾與城鄉(xiāng)建設(shè)。轉(zhuǎn)入面積為4601.52公頃，主要轉(zhuǎn)入源為耕地，轉(zhuǎn)入面積達(dá)到3460.54公頃；面積轉(zhuǎn)入?yún)^(qū)域?yàn)槌虱h(huán)形擴(kuò)張的城鄉(xiāng)結(jié)合部，為城市規(guī)劃與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)提供后備資源。

圖12 其他用地分布圖（2004）

圖13 其他用地分布圖（2009）

3.4 驅(qū)動(dòng)力分析

3.4.1 政策制度有效實(shí)施

政策制度對土地利用變化有著深刻影響。受國家西部開發(fā)“生態(tài)退耕”政策的影響，新津縣林地面積顯著增加，由2004年6587.82公頃上升到2009年8837.82公頃，增加面積2250公頃。其中，林地主要轉(zhuǎn)入源之一的耕地，轉(zhuǎn)入面積達(dá)到1222.28公頃。由此可見，國家退耕還林政策成效明顯。

“水城”新津享譽(yù)成都平原，區(qū)域內(nèi)由南河、西河、金馬河、羊馬河和楊柳河等“五河”匯聚，是岷江上游有名的渡口。為此，新津縣提出“治水興縣”的發(fā)展戰(zhàn)略，要求水治與文化、旅游、景區(qū)相結(jié)合，推進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)。2004～2009年，河流水域面積增加，由2668.50公頃上升到2861.64公頃，生態(tài)環(huán)境得到明顯改善。

3.4.2 經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展

新津縣作為“城南門戶”，承擔(dān)了成都部分產(chǎn)業(yè)功能，如物流產(chǎn)業(yè)、文化產(chǎn)業(yè)、居住產(chǎn)業(yè)等，特殊地域所帶來的發(fā)展?jié)摿?，使得新津受到眾多行業(yè)投資者的青睞。2004～2009年，新津縣地區(qū)總產(chǎn)值由45.65億元上升到100.09億元，全縣人均地區(qū)生產(chǎn)總值由2004年15886元上升到2009年32697元。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城市建設(shè)加速對土地?cái)?shù)量的需求迫切，擁有自然條件好的耕地成為用地首選。新津縣耕地面積由2004年10812.69公頃下降到7891.47公頃，下降近8.8個(gè)百分點(diǎn)；同時(shí)，其他用地面積2004～2009年下降了近6個(gè)百分點(diǎn)。由此，質(zhì)量優(yōu)良、數(shù)量充足的土地資源為新津的經(jīng)濟(jì)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3.4.3 城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快

城鎮(zhèn)化主要表現(xiàn)為城市非農(nóng)人口的增加，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級(jí)和土地用途的變化。隨著城市化進(jìn)程的加快，非農(nóng)人口向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，越來越多的人進(jìn)城務(wù)工、工作、學(xué)習(xí)。非農(nóng)人口由2004年81865人增加到2009年107465人，人口增長率為31.27％。在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上，2004年三次產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率分別為6.5％、67.8％、25.7％，2009年三次產(chǎn)業(yè)的貢獻(xiàn)率分別為2.8％、68.8％、28.4％。第一產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)率明顯下降，二、三產(chǎn)業(yè)貢獻(xiàn)率穩(wěn)步上升。此外，城市用地面積迅速擴(kuò)張，最直接的表現(xiàn)為居住用地面積的變化，2004～2009年居住用地增加了近8個(gè)百分點(diǎn)。

4 結(jié)論與討論

①新津縣在2004～2009年的發(fā)展中，土地利用/覆被各類型呈現(xiàn)出不同程度的增減變化。耕地與其他用地面積減少，居住用地、河流水域與林地面積增加。土地利用類型都存在轉(zhuǎn)入與轉(zhuǎn)出的情況，且各土地利用類型間相互轉(zhuǎn)化的面積量較大。

②土地利用空間格局變化較大：強(qiáng)烈變化區(qū)位于縣城西北部和東北部，以耕地、河流水域和其他用地為主。其中，耕地大面積增加，河流水域面積有增有減，其他用地面積減少；縣城中心區(qū)居住和其他用地面積增加；縣城東南和西南區(qū)耕地減少、林地面積增減相伴。

③土地覆被變化離不開驅(qū)動(dòng)機(jī)制的影響，即政策制度有效實(shí)施、經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展與城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快在當(dāng)?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃與城市規(guī)劃建設(shè)中有著重要的影響力。

④新津縣優(yōu)越的地理位置，優(yōu)良的自然條件，良好的經(jīng)濟(jì)發(fā)展勢頭，吸引越來越多的人力與財(cái)力入駐新津。作為“城南門戶”的快速發(fā)展區(qū)域，其時(shí)空的延續(xù)性要求研究時(shí)段的跨度性、數(shù)據(jù)收集的豐富性、分析過程的全面性。本文選取2004～2009年遙感影像分析新津縣土地利用/覆被變化的空間布局，5年的時(shí)間段代表性不強(qiáng)；在對土地轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)據(jù)挖掘方面，缺乏深入分析的經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致在驅(qū)動(dòng)力分析上，僅做出了依據(jù)普通經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的簡要分析，沒有具體模型作為支撐。由此，以上三方面的欠缺將是未來在土地利用/覆被變化的進(jìn)一步學(xué)習(xí)與研究中需要努力的地方。

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The Land Use/Cover Change and Driving Forces based on RS&GIS——A Case Study of Xinjin County

ZHANG Shi-yang1，2
(1.Key Laboratory of Land Resources Evaluation and Monitoring in Southwest,Ministry of Education,Sichuan Normal University,Chengdu,Sichuan 610066；2.College of Geography and Resources Science,Sichuan Normal University,Chengdu,Sichuan 610066)

Land use/cover change(LUCC)has a profound impact on the development of regional nature,economy,and eco-environment as well.Taking Xinjin as an example,this paper,on the basis of remote sensing and GIS software,probes into the spatial pattern of land use/cover change from 2004 to 2009 through quantitative and qualitative analysis.The results indicate that area of arable land and other land decreases,while that of woodland,residential land and rivers increases;there lies mutual transformation among various land use types;the immerse spatial changes have taken place in land use and cover,and the structure of land uses has stepped into the rapid adjustment period.Policies,urbanization as well as economic development are the major driving force for the change of land use types.

land use/cover change;spatial pattern;driving force;Xinjin County

F301.24

A

1673-1891（2015）02-0008-05

2015-03-22

張?jiān)姉睿?990-），女，碩士研究生，主要從事土地利用管理與評價(jià)研究。