近20年煙臺主城區(qū)土地利用變化特征與驅動分析

林霞,吳孟泉，孫西兵

(1.煙臺市國土資源局開發(fā)區(qū)分局，山東 煙臺　264000； 2.魯東大學地理與規(guī)劃學院，山東 煙臺　264025)

近20年煙臺主城區(qū)土地利用變化特征與驅動分析

林霞1,吳孟泉2，孫西兵1

(1.煙臺市國土資源局開發(fā)區(qū)分局，山東 煙臺264000； 2.魯東大學地理與規(guī)劃學院，山東 煙臺264025)

以TM影像為基本數(shù)據(jù)源，結合土地利用現(xiàn)狀圖和土地詳查數(shù)據(jù)，分析了煙臺主城區(qū)1992年以來土地利用空間擴張?zhí)卣髋c機制，以能夠更好地對城市進行科學規(guī)劃控制，促進城市經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展。通過對1992年及2013年TM遙感影像進行處理分析，結合煙臺市的社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得出結論：煙臺市1992年到2013年城市空間擴張向西面及沿海方向發(fā)展；城市建筑用地面積增加較多，耕地和水域面積則呈減小趨勢。影響城市土地利用空間擴張的驅動因子主要是經(jīng)濟發(fā)展、人口增長、產(chǎn)業(yè)結構、交通發(fā)展及國家政策等，其中經(jīng)濟發(fā)展和人口增長是促進煙臺城市土地利用空間擴張的主要因素。

TM影像；土地利用；空間擴展；煙臺主城區(qū)

引文格式：林霞,吳孟泉，孫西兵.近20年煙臺主城區(qū)土地利用變化特征與驅動分析[J].山東國土資源，2015，31(5)：91-94.LIN Xia1, WU Mengquan2, SUN Xibing. Change Characteristics of Land Use and Mechanisms Analysis of Main Districts in Yantai City in Recent Twenty Years[J].Shandong Land and Resources,2015，31(5)：91-94.

城市化過程中，城市土地利用變化是結構變化與空間布局的綜合反映,它與社會經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境改變及城市人口有著直接或間接的關系。城市空間擴張是城市土地利用迅速變化及城市化過程, 城市空間擴張監(jiān)測和城市土地利用變化已經(jīng)成為國內外研究的熱點[1]?；?S(GIS，RS和GPS)技術,國內外研究者從不同時空尺度,對城市擴張過程、形態(tài)特征、空間格局以及驅動因素進行了研究。經(jīng)濟快速發(fā)展的煙臺市屬于中國第一批對外開放的沿海城市之一，近年來突出矛盾是地少人多，非常有必要對煙臺市的土地利用變化及其驅動力進行研究。該文依據(jù)煙臺市1992年和2013年的遙感影像及土地利用現(xiàn)狀圖，運用GIS和RS技術，研究了煙臺地區(qū)近20年的土地利用/土地覆蓋變化，并根據(jù)提取的變化信息對影響城市擴展的因素進行分析，可對當?shù)赝恋乩谜叩闹贫巴恋乜傮w利用規(guī)劃編制提供參考，為今后城市的發(fā)展和規(guī)劃提供依據(jù)。

1　煙臺市概況

煙臺位于山東半島東部，東連威海，西南與青島毗鄰，西接濰坊，北瀕黃海、渤海，與遼東半島對峙，并與大連隔海相望。煙臺市氣候宜人，年平均氣溫約12℃，年平均降雨量約790mm。全市土地面積近1.3萬km2，包括山地36.62%、平原20.78%、丘陵39.62%和洼地2.90%。海岸線曲長702.5km，海島曲長206.62km，最大縱距130km，最大橫距214km[2]。地形大部分為丘陵，中部有少量山區(qū)外，平原多分布在沿海一帶，耕地面積約43萬km2。

2　數(shù)據(jù)與方法

2.1數(shù)據(jù)來源

選用1992年和2013年兩期TM遙感影像，兩影像時間間隔大致為 20年，可便于分析其擴展，主要用于提取主城區(qū)土地利用擴展信息；非遙感影像數(shù)據(jù)包括煙臺市行政圖和土地利用現(xiàn)狀圖，用于遙感影像的幾何精校正以及分析土地利用變化動態(tài)；不同時期的社會經(jīng)濟統(tǒng)計資料和城市交通分布圖，用于分析城市擴展的影響因素。

2.2數(shù)據(jù)處理

首先，對所獲得的遙感影像進行幾何校正。該文借助1∶5萬煙臺行政區(qū)劃圖，對1992年的遙感影像進行幾何校正，采用二次多項式的方法采集了30個GCP進行校正，并采用雙線性內插法進行重采樣完成幾何精校正，而2013年的遙感影像則以校正好的1992年的圖像為基準進行影像間的配準(圖1，圖2)。

圖1　煙臺市1992年遙感影像

圖2　煙臺市2013年遙感影像

該文采用了假彩色合成方法來對TM影像進行增強處理，以提高識別效果，利用加色法原理，將任意3個波段圖像分別進行紅、綠、藍變換，合成一幅彩色圖像。把TM4，TM3和TM2進行波段組合，分別賦予紅、綠、藍色，進行假彩色合成后的影像信息豐富、層次分明，城區(qū)為灰藍色調，而農(nóng)用地為紅色調，兩者的差異非常明顯便于區(qū)分。

3　擴張?zhí)卣髋c機制

3.1土地利用信息提取

利用ArcView軟件中對1992年和2013年的影像進行矢量化處理，采用人工目視解譯方法提取城鎮(zhèn)有關信息，然后在ERDAS中構建拓撲關系，計算出兩時相對應的城鎮(zhèn)面積，再把這2年的城區(qū)面積進行疊加，20年間城區(qū)面積變化狀況如圖3所示。用ArcView生成土地利用現(xiàn)狀圖，獲得土地利用類型的空間分布格局與面積變化和結構，通過人工交互解譯直接發(fā)現(xiàn)變化范圍。

圖3　煙臺市1992年—2013年間城區(qū)面積對比

經(jīng)統(tǒng)計，1992年煙臺市城區(qū)面積約為72km2，2013年到達340km2，擴張面積達267km2。

3.2土地利用變化分析

從圖3可以看出，煙臺主城區(qū)空間擴張主要向西南及沿海地區(qū)發(fā)展，從1992年到2012年，煙臺市西南方得到很大程度開發(fā)，尤其是煙臺福山區(qū)和開發(fā)區(qū)的發(fā)展，成為煙臺城市發(fā)展的亮點。這些地方開發(fā)的土地利用類型主要是居民工礦建筑用地，以吸引居住、建廠，而近期煙臺市政府主導下的萊山、牟平養(yǎng)馬島旅游規(guī)劃，以第三產(chǎn)業(yè)為主導，帶動煙臺市經(jīng)濟發(fā)展，使得城市土地利用空間擴張展現(xiàn)出新的特征與活力。

近20年間，居民工礦建筑用地和交通用地面積大幅度增加；林地和河流面積雖略有增加，但變化幅度不大；耕地、水域和其他用地面積呈減少趨勢[3-5]。其中，居民工礦用地面積增長最快，交通用地增長速度次之，其他用地面積減少幅度最大，其中多數(shù)為對原未利用土地的開發(fā)利用。需指出的是，雖然居民點、工礦建筑用地和交通用地擠占了不少良田，致使煙臺地區(qū)20年間的耕地面積呈減少趨勢，但耕地面積年均減少率遠小于居民工礦建筑及交通用地增長率，這主要得益于煙臺市認真執(zhí)行了耕地總量占補平衡的有關政策。1992—2013年間煙臺市土地利用變化情況如圖4所示。

圖4　1992—2013年間煙臺市土地利用變化情況

3.3城市擴張機制分析

近20年來，隨著煙臺經(jīng)濟的不斷發(fā)展，其城鎮(zhèn)建設得到快速發(fā)展，城區(qū)面積不斷擴大，通過圖4中計算數(shù)據(jù)表明，其面積增加了3倍多。城市作為集經(jīng)濟、社會和文化于一體的特殊地域，其形成和發(fā)展受自然、社會等多種動力因素的影響。該文根據(jù)煙臺市不同時期的社會、經(jīng)濟統(tǒng)計資料，對煙臺市城市用地擴展驅動力進行了分析，結果表明：煙臺市城市擴展主要受人口增加、經(jīng)濟發(fā)展、交通發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構以及政府政策等作用的影響。

(1)經(jīng)濟發(fā)展的影響。經(jīng)濟增長是城市變化的主要動力,而城市用地的實質是一個綜合性的經(jīng)濟問題。國內生產(chǎn)總值(GDP)則是反映國民經(jīng)濟發(fā)展狀況的綜合指標,該文分析了煙臺市土地利用面積與GDP之間的相關性發(fā)現(xiàn)，GDP增長能解釋城市用地的擴張,進一步說明經(jīng)濟增長是城市用地擴展最重要、最根本的驅動因素[6-11]。在20年的時間內,煙臺市的GDP翻了7倍多,經(jīng)濟的快速增長擴大了城市的規(guī)模,為煙臺市的城市土地擴張?zhí)峁┝私?jīng)濟基礎,城市居民提高居住環(huán)境的愿望得以實現(xiàn)。

(2)人口增長的影響。城市人口的增加是城市擴張的最初動力和直接動力，這必然表現(xiàn)為城市居民對住房、公共設施和交通等方面的需求加強。2013年，煙臺市總人口為646.82萬人，比2012年增長0.2%，其中非農(nóng)業(yè)人口236.14萬人，增長4.6%。市區(qū)人口達到174.34萬人，增長2.1%。在人口增加的同時,城市規(guī)模也在不斷擴大，其中居民建筑用地由1992年的8.41萬hm2增加到2013年的11.83萬hm2[2]。城市人口的增加引起住房需求量的增加,從而增加了城市建筑用地面積。城市人口增多預示著城市就業(yè)崗位的增多，城市工業(yè)用地增多使得城市空間擴張。另外，由于工業(yè)建筑用地的某些特殊要求，如空間區(qū)位條件、土地價格等，也使城市空間擴張表現(xiàn)出一定的方向性。

(3)交通發(fā)展的影響。煙臺市城市道路總體框架布局為“三環(huán)”、“四橫”、“五縱”?！叭h(huán)”主要指一環(huán)(即外環(huán))，位于城市的南側，與國道206、204相連；二環(huán)(即中環(huán))由福海路、北馬路、軫大路、長江路、大慶路、二馬路、清南路、煙威路城區(qū)段組成，是城市的主要干道；三環(huán)(即內環(huán))由南大街、只楚南路、紅旗路、新環(huán)山路、迎祥路、解放路組成，主要解決煙臺市中心區(qū)的交通壓力；三環(huán)路的建設客觀上擴大了城區(qū)的范圍，并為城市用地的圈層式擴展提供了動力。黃金頂隧道的打通為緩解煙臺市中心交通壓力，為城市西北城區(qū)的擴建提供了有力的條件。另外，已經(jīng)建成通車的煙臺環(huán)城高速公路方便了繞行煙臺的車輛通行，緩解了城市內部交通壓力，為城市進一步向外層發(fā)展奠定了基礎。另外，國道、高速公路的建設增強了城郊之間空間可達性，連通了主城區(qū)與新區(qū)，促使煙臺市用地沿交通干線向前擴展，也為城市的建設和發(fā)展提供了保障。

(4)產(chǎn)業(yè)結構的影響。經(jīng)濟增長帶來產(chǎn)業(yè)結構的轉換，同樣與城市規(guī)模及空間格局的演化密切相關。改革開放以來，煙臺第二、三產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，成為城市經(jīng)濟的主導部門，給城市注入了新的活力。煙臺市第二產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展的時期是從1995到1999年，第二產(chǎn)業(yè)占全市總產(chǎn)值的比重也由原來的48.4%上升到51.9%， 而第三產(chǎn)業(yè)的比重由1995年的29.4%提高到2013年的40.01%，使城市中心區(qū)高附加值的服務業(yè)和商業(yè)數(shù)量不斷增加，老城區(qū)用地已經(jīng)無法滿足工業(yè)發(fā)展需求,隨著城市外圍工業(yè)用地增加，城區(qū)向外擴展。1997年以后第三產(chǎn)業(yè)比例維持在30%以上，表現(xiàn)出向“三、二、一”方向轉變趨勢，城市對于第三產(chǎn)業(yè)用地的需求量相應增加，使城市的服務功能進一步提升，城區(qū)的建設將獲得新的驅動力。

4　結論

該文利用1992年和2013年的TM遙感影像及土地利用現(xiàn)狀圖數(shù)據(jù)，研究了煙臺市主城區(qū)的土地利用空間擴展狀況并分析其空間擴張機制，得到結論如下：

(1)20年間煙臺市城區(qū)面積擴展了約267km2，并且煙臺主城區(qū)土地利用的主要空間擴展方向是向西南面以及沿海地區(qū)發(fā)展。

(2)通過對1992—2013年期間土地利用狀況進行比較分析得出：居民工礦建筑用地和交通用地面積大幅度增加；林地和河流面積雖略有增加，但變化幅度不大；耕地、水域和其他用地面積呈減少趨勢。

(3)通過查閱煙臺市統(tǒng)計年鑒數(shù)據(jù)及各種數(shù)據(jù)信息，分析促使煙臺市城市擴展的原因主要有：經(jīng)濟發(fā)展、人口增長、交通發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結構以及政府政策的影響。

在研究中發(fā)現(xiàn)，GIS這種高效實用的技術方法能對城市空間擴展進行動態(tài)分析，但由于所用TM影像的地面分辨率有限，使數(shù)據(jù)精度以及數(shù)據(jù)處理上受到一定的影響。通過對城區(qū)土地利用空間擴展的分析與研究，掌握城市空間擴展中的各種信息，能夠提高城市的管理水平，明確城市發(fā)展方向，為城市的可持續(xù)發(fā)展提供決策支持。

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Change Characteristics of Land Use and Mechanisms Analysis of Main Districts in Yantai City in Recent Twenty Years

LIN Xia1, WU Mengquan2, SUN Xibing1

(1.Economic and Technological Development Zone Branch Bureau of Yantai Bureau of Land and Resources, Shandong Yantai 264000, China; 2.Geography and Planning College of Ludong University, Shandong Yantai 264025, China)

Taking TM images as the basic data source, combining with present conditon map of land use and land survey data, spacial expansion characteristics and mechanism of land use in main districts from 1992 have been analyzed in order to carry out control and scientific planning of the city, and promote the coordinated development of urban economy. Through conduction and analysis on TM remote sensing image processing in 1992 and 2013, combining with social and economic statistical data of Yantai city, it is concluded that the urban space of Yantai city has expanded to the west and the coastal area from 1992 to 2013; urban construction using land has increased, while arable land and water area have a decreasing trend. The driving factors of spatial expansion of urban land use include economic development, population growth, industrial structure, transportation development and national policies, and so on. Among these, economic development and population growth are the main factors.

TM images; land use; spatial expansion; main districts of Yantai city

2014-05-13；

2014-09-03；編輯：陶衛(wèi)衛(wèi)

林霞(1974—)，女，山東煙臺人，工程師，主要從事國土信息化和土地規(guī)劃、整理研究工作；E-mail:irsa_wmq@163.com

P209；F301

B

基金來源：煙臺市科技項目(2013ZH094)；山東省高等學?？萍加媱濏椖?J11LE12)；山東省優(yōu)秀中青年科學家科研獎勵基金(BS2011NY005)；山東省教育廳教改項目資助； 2012年高校特色專業(yè)與創(chuàng)新人才培養(yǎng)計劃。