快速城市化背景下中山市土地利用變化研究

葛志鵬 趙家敏 黃佩

摘要運(yùn)用RS、GIS等技術(shù)方法，解譯覆蓋1990、2000和2013年中山市的TM基礎(chǔ)遙感影像數(shù)據(jù)，進(jìn)一步分析其土地利用時(shí)空變化特征。結(jié)果表明，1990—2013年中山市的土地利用類型在結(jié)構(gòu)、數(shù)量和變化率上發(fā)生巨大變化，建設(shè)用地需求激增，耕地資源驟減。耕地下降達(dá)40.96%，主要轉(zhuǎn)出到建設(shè)用地和基塘用地，草地和林地變化不大?？臻g分布上，增加的建設(shè)用地主要由耕地和基塘用地轉(zhuǎn)入，集中在靠近江門市區(qū)、佛山市順德區(qū)的西北部地區(qū)、中山市城區(qū)周邊地區(qū)以及靠近珠海市區(qū)的南部地區(qū)；西北部基塘用地的幾何中心也逐步朝中西部、南部及東部轉(zhuǎn)移，并在南朗鎮(zhèn)沿海處出現(xiàn)大面積的魚塘。人口增長(zhǎng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政府政策等驅(qū)動(dòng)是影響中山市土地利用變化的主要因素。

關(guān)鍵詞土地利用；RS；GIS；驅(qū)動(dòng)因素；中山市

中圖分類號(hào)F301.24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2017）21-0184-04

Land Use Change in Zhongshan City under the Background of Rapid Urbanization

GE Zhipeng1， ZHAO Jiamin2， HUANG Pei1

（1.Guangdong Zhixin Information Engineering of Survey and Planning Co.， Ltd， Zhongshan， Guangdong 528403；2. School of Geography， Guangzhou University，Guanzghou， Guangdong 510006）

AbstractThe TM remote sensing image data in 1990， 2000 and 2013 were analyzed by some technical methods like RS and GIS， and the temporal and spatial characteristics of land use were analyzed. The results showed that the land use type of Zhongshan City had changed greatly in the structure， quantity and rate of change from 1990 to 2013. The demand for construction land had increased and the cultivated land resources had plummeted. cultivated land fell to 40.96%， mainly transferred to the construction land and pond land. Grass and woodland change lightly. In the spatial distribution， the increase in the construction of land mainly by the arable land and pond land， concentrated in the vicinity of Jiangmen City， northwest region Shunde District of Foshan City， the surrounding areas of Zhongshan City and near the southern part of Zhuhai City. Geometric centers in the northwestern pond land are gradually moving towards the central， western and eastern parts， and large areas of fish ponds appear at the coastal town of Nanglang. Population growth， socioeconomic development and government policy drive was the main factor affecting the land use change in Zhongshan City.

Key wordsLand use；RS；GIS；Driving factors；Zhongshan City

土地作為人類賴以生存和發(fā)展最根本的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]，與人類經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。人類活動(dòng)干擾下，不同土地利用方式及強(qiáng)度對(duì)區(qū)域內(nèi)地理環(huán)境產(chǎn)生一定演變過(guò)程，逐漸改變?cè)械木坝^格局，反映區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境健康狀況。

當(dāng)前，在宏觀運(yùn)行環(huán)境依然偏緊的狀況下，中山市正處于經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的轉(zhuǎn)型期，出現(xiàn)土地資源緊缺，主要表現(xiàn)為土地供需矛盾突出，城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展不平衡，土地質(zhì)量逐步退化等[2-3]。筆者根據(jù)1990、2000和2013年中山市TM遙感影像解譯數(shù)據(jù)，分析了1990—2013年中山市土地利用時(shí)空變化特征，有效反映中山市土地利用的時(shí)空變化規(guī)律，分析作用于土地利用變化的影響因素，為政府部門優(yōu)化土地結(jié)構(gòu)和規(guī)劃土地資源提供科學(xué)依據(jù)，以期實(shí)現(xiàn)中山市經(jīng)濟(jì)與生態(tài)的可持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展。

1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1研究區(qū)概況中山市位于珠江三角洲中南部，地處珠江口西岸，周邊地區(qū)為均為珠三角城市發(fā)展較快和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較高地區(qū)，毗鄰澳門，與深圳、香港隔伶仃洋相望[4]。中山市地理位置處于113°09′～113°46′ E、22°11′～22°46′ N，全境總面積約1 761 km2。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

利用覆蓋中山市1990、2000和2013年3期的Landsat TM遙感影像基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，均來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)勘探局USGS，遙感衛(wèi)星軌道號(hào)為122/44、122/45，影像質(zhì)量較好，研究區(qū)內(nèi)無(wú)云。以《廣東省地圖冊(cè)》（2006年版）、全國(guó)1∶25萬(wàn)矢量邊界圖、《廣東中山市行政區(qū)劃圖》（2010年版）為基礎(chǔ)衍生數(shù)據(jù)[5-6]。

對(duì)以上遙感影像分別進(jìn)行鑲嵌、幾何精校正與配準(zhǔn)、輻射定標(biāo)與大氣校正、掩膜裁剪后，得出3期中山市遙感影像。同時(shí)，采用最大似然法對(duì)遙感影像進(jìn)行監(jiān)督分類。參考中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫(kù)中的土地利用/覆被標(biāo)準(zhǔn)分類系統(tǒng)，結(jié)合中山市土地利用資源特征和景觀類型差異等實(shí)際情況，并且結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查，將研究區(qū)域土地分為建設(shè)用地、林地、基塘用地、草地、其他水域、耕地以及未利用地7個(gè)地類。3期的遙感影像分類結(jié)果的Kappa系數(shù)分別為 0.75、0.81、078，均大于0.7，滿足分類精度的要求[5-6]。

1.3研究方法

土地利用變化幅度計(jì)算公式如下：

土地利用面積變化值（km2）=研究后期土地面積-研究初期土地面積

土地利用變化率（%）=土地面積變化值/研究初期土地面積×100%

2結(jié)果與分析

2.1中山市土地利用/覆被動(dòng)態(tài)變化特征

2.1.1土地資源數(shù)量變化特征。

探究研究區(qū)不同時(shí)序的土地類型總量變化和相對(duì)數(shù)量變化率，能剖析研究區(qū)的土地利用類型空間結(jié)構(gòu)變化、變化特征及土地利用總體變化趨勢(shì)[7]。根據(jù)TM影像解譯結(jié)果，1990、2000和2013年研究區(qū)土地利用面積及所占比例見(jiàn)表1。各地類面積變化幅度見(jiàn)表2。

表1中，在土地利用結(jié)構(gòu)方面，1990年中山市的土地用地類型主要為耕地，占主導(dǎo)地位，達(dá)到總面積41.65%。其次，基塘用地和林地的比例也分別占18.84%、16.98%。當(dāng)?shù)厝酥饕矛F(xiàn)有的魚塘等自然資源，工業(yè)剛起步，受人類活動(dòng)影響較小，土地利用結(jié)構(gòu)較為單一。2000年耕地所占的比重有所降低，占總面積的22.76%，建設(shè)用地、基塘用地的比重大幅度增加，分別達(dá)到17.09%、27.58%，而林地比例稍下降，但變化不大。2013年建設(shè)用地居絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，占總面積26.17%，基塘用地比重稍下降，占總面積24.26%，與耕地占有量相近。林地占有量依然下降，但幅度不大。表2中，在土地利用變化的幅度及變化率方面，1990—2000年建設(shè)用地需求面積急增，增加257.77 km2，變化率為583.00%。其次，基塘用地也有所增加，上升46.43%。其他的土地利用類型面積比例都下降不少，其中，耕地占有量減少尤為明顯，減少45.35%，水域和未利用地也分別減少24.61%、20.64%。2000—2013年建設(shè)用地需求相對(duì)有所減緩，但仍然增加16014 km2，變化率為53.14%。耕地用地面積也上漲803%，未利用地減少幅度最大，下降變化率為85.85%。同時(shí)草地也減少32.45 km2，即下降35.13%。

1990—2013年中山市的建設(shè)用地幅度變化顯著，面積共增加417.36 km2，土地利用變化率達(dá)到945.97%。其次，基塘用地面積也增加95.7 km2，變化率為28.82%。其他土地利用類型的變化率都有所下降，未利用地的變化幅度最為顯著，變化率達(dá)到88.77%，林地變化影響最小。

安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)2017年

2.1.2土地利用類型轉(zhuǎn)移分析。

僅利用以上得到的各土地類型面積變化的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不能說(shuō)明各土地利用類型間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，而土地利用轉(zhuǎn)移矩陣能夠有效地描述不同時(shí)期的土地利用類型空間相互轉(zhuǎn)化情況[8]。該研究利用ENVI 5.0中的Change Detection Statistics工具對(duì)中山市3個(gè)不同時(shí)期的土地利用面積進(jìn)行轉(zhuǎn)移矩陣計(jì)算，結(jié)果見(jiàn)表3、4。

由表3、4可知，1990—2013年中山市各土地利用類型轉(zhuǎn)換變化過(guò)程。在數(shù)量上，中山市的建設(shè)用地轉(zhuǎn)入主要以耕地為主，基塘用地次之，部分未利用地也轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地。林地主要轉(zhuǎn)入源和轉(zhuǎn)出源的土地類型相對(duì)比較均衡，轉(zhuǎn)入源以草地為主，主要轉(zhuǎn)化為耕地，面積變化不大。1990—2000年，大量耕地轉(zhuǎn)為基塘用地，轉(zhuǎn)入面積為221.66 km2；2000—2013年，耕地與基塘用地間轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出量相差不大。其他水域都演變成基塘用地。

由于中山市的城市化進(jìn)程加快，人口膨脹，用地需求量增大，大量耕地、基塘用地、未利用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。在空間上，增加的建設(shè)用地主要集中在靠近江門市區(qū)和佛山順德區(qū)的西北部地區(qū)、中山城區(qū)周邊地區(qū)以及靠近珠海市區(qū)的南部地區(qū)。同時(shí)，由于原本占主要優(yōu)勢(shì)的耕地出現(xiàn)大面積的減少，人們不得不向河流、部分基塘要地。中山市的農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)得到調(diào)整，地勢(shì)比較平坦地區(qū)的耕地變?yōu)轲B(yǎng)殖水面，南朗鎮(zhèn)沿海處的水域被開(kāi)發(fā)為基塘用地，因此，基塘用地有所增加。由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，原大部分位于西北部的基塘用地已被建設(shè)用地所覆蓋，基塘用地的幾何中心也逐漸朝中西部、南部及東部移動(dòng)，并在南朗鎮(zhèn)沿海處出現(xiàn)大面積的魚塘。由于中山市政府對(duì)生態(tài)加強(qiáng)保護(hù)，所以無(wú)論在數(shù)量上還是在空間上林地變化不大，特別是五桂山林區(qū)內(nèi)部幾乎不受影響。由于中山市的橫門水道、磨刀門水道處于三角洲入?？?，河流流速緩慢，導(dǎo)致該處河流堆積作用明顯，灘涂面積有所增加，大部分用作耕地。目前，大部分未利用地已被開(kāi)發(fā)為建設(shè)用地和耕地，所占面積極少。

2.2土地利用/覆被變化的驅(qū)動(dòng)因素分析

土地利用/覆被變化是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，受到眾多因素的影響和制約，例如自然因素、社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素、政策因素等，并且這些因素作用于土地利用的方式和強(qiáng)度截然不同[9]。

2.2.1自然因素。

中山市境內(nèi)地勢(shì)中高四周平展，以平原為主要地形，呈現(xiàn)出自西北向東南傾斜，屬南亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年均溫是21.8 ℃，年均降水量1 800 mm[10]。全境以赤紅壤為主要土壤類型，動(dòng)植物類型豐富多樣，地質(zhì)構(gòu)造體系屬于華南褶皺束的粵中凹陷[11]。從時(shí)間尺度上而言，自然因素作用于土地是一個(gè)長(zhǎng)期的影響過(guò)程，因此，自然因素對(duì)土地利用的影響是逐漸趨向平穩(wěn)。

2.2.2人口增長(zhǎng)因素。

一直以來(lái)，人口因素引起土地利用變化影響深遠(yuǎn)，兩者間的關(guān)系是土地利用變化機(jī)制研究的重要課題之一[12]。人口增長(zhǎng)與區(qū)域土地利用變化間也呈現(xiàn)強(qiáng)烈的相關(guān)性[13]。人口數(shù)量激增，在一定程度上，可導(dǎo)致人類居住用地向外擴(kuò)展及土地系統(tǒng)產(chǎn)出的產(chǎn)品需求量增加，基礎(chǔ)設(shè)施急劇建設(shè)，進(jìn)而使得耕地資源數(shù)量日益減少，區(qū)域的土地利用方式和結(jié)構(gòu)加劇發(fā)生改變。因此，人口增長(zhǎng)因素是區(qū)域土地利用變化最根本的驅(qū)動(dòng)因子。

目前，中山市城鎮(zhèn)化水平較高，基本實(shí)現(xiàn)了城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，現(xiàn)代城市體系已初步形成。根據(jù)中山市統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)可知，1990年以來(lái)，中山市的總?cè)丝诔尸F(xiàn)持續(xù)上升的態(tài)勢(shì)。

從圖1可以看出，1990—2013年，中山市總?cè)丝谠黾恿?9247萬(wàn)，增加了1.54倍，其中，非農(nóng)業(yè)人口增加了5462萬(wàn)。隨著中山市的城市化進(jìn)程加速，城鎮(zhèn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口劇增，居住用地需求量增加，城鎮(zhèn)不斷擴(kuò)展，部分閑置土地改變用途，大量的農(nóng)用地逐漸轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，圍海造陸的需求激增，沿海生態(tài)問(wèn)題越發(fā)嚴(yán)重。

2.2.3社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展因素。

區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展不斷推進(jìn)，尤其體現(xiàn)在對(duì)土地利用的需求總量增加，但土地利用的結(jié)構(gòu)和用地方式也隨之發(fā)生轉(zhuǎn)變。在改革開(kāi)放初期，中山大部分城鎮(zhèn)屬于典型的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)鎮(zhèn)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，中山市政府著力調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，建立起商品生產(chǎn)基地，并著重以輕工業(yè)為主體的經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，注重工業(yè)園區(qū)的建設(shè)，著力推動(dòng)工業(yè)的集約化發(fā)展。由于經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，建設(shè)用地需求量劇增，大量的耕地和基塘用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，從而不得不向耕地“要地”。原大部分位于西北部的基塘用地已被建設(shè)用地所覆蓋，基塘用地的幾何中心發(fā)生轉(zhuǎn)移現(xiàn)象。中山市政府因地制宜，相繼放開(kāi)糖、糧政策，優(yōu)化農(nóng)業(yè)發(fā)展模式，專注水產(chǎn)養(yǎng)殖[14]，因此，基塘用地面積也隨之增加，相應(yīng)的耕地面積有一定的減少。

2.2.4政策因素。

在我國(guó)，政策因素對(duì)區(qū)域的土地利用變化的響應(yīng)最為明顯，可成為土地利用變化的直接決定性因素。一直以來(lái)，中山市政府切實(shí)為人民生活謀福利，致力于生態(tài)環(huán)境保護(hù)，在城市生態(tài)規(guī)劃建設(shè)方面位于中國(guó)城市的前列。1990—2013年中山市的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，但其林地的覆蓋率減少緩慢，所占的總土地利用面積的比例變化不大。這是因?yàn)橹猩绞蟹浅Ｖ匾曃骞鹕缴鷳B(tài)環(huán)境保護(hù)，鼓勵(lì)農(nóng)民種植經(jīng)濟(jì)林，加強(qiáng)生態(tài)建設(shè)，提高五桂山的森林覆蓋率，保護(hù)其郁閉度，林地的景觀結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定。2016年12月，深中通道項(xiàng)目正式動(dòng)工，此工程建成后將成為珠江東西兩岸重要的交通樞紐[15]。機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，中山市可借此推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)、吸納人才、實(shí)現(xiàn)珠三角區(qū)域經(jīng)濟(jì)一體化，但不可避免會(huì)改變土地利用結(jié)構(gòu)，更多的耕地、基塘用地演變成建設(shè)用地，圍海造陸，這給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3結(jié)論

該研究借助ENVI、ArcGIS等軟件工具，分類解譯中山市1990、2000和2013年3個(gè)時(shí)期的遙感影像數(shù)據(jù)，分析其土地利用變化過(guò)程，并利用轉(zhuǎn)移矩陣方法，剖析各土地利用類型間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，得出中山市的土地利用的時(shí)空變化特征，進(jìn)一步分析影響和制約土地利用的驅(qū)動(dòng)因素。

1990—2013年中山市土地利用類型在結(jié)構(gòu)、數(shù)量和變化率上發(fā)生巨大變化，建設(shè)用地需求激增，耕地資源驟減。耕地下降達(dá)40.96%，主要轉(zhuǎn)出到建設(shè)用地和基塘用地。林地占有量稍有下降，變化不大。在空間分布上，增加的建設(shè)用地主要由耕地和基塘用地轉(zhuǎn)入，集中在靠近江門市區(qū)和佛山市順德區(qū)的西北部地區(qū)、中山市城區(qū)周邊地區(qū)以及靠近珠海市區(qū)的南部地區(qū)，西北部基塘用地的幾何中心也逐步朝中西部、南部及東部轉(zhuǎn)移，并在南朗鎮(zhèn)沿海處出現(xiàn)大面積的魚塘。人口增長(zhǎng)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政府政策等驅(qū)動(dòng)是影響中山市土地利用變化的主要機(jī)制。

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