基于遙感影像的廣州南沙區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化分析

謝火艷，唐 婉

（黔南民族師范學(xué)院旅游與資源環(huán)境學(xué)院，貴州·都勻 558000）

土地作為人類生存必不可少的環(huán)境空間，與人類社會(huì)生活、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)息息相關(guān)。地區(qū)土地利用和土地覆蓋演變的研究正成為全球變化研究熱點(diǎn)問題，而土地利用變化的驅(qū)動(dòng)力研究則是其核心[1]。研究土地利用的動(dòng)態(tài)變化并挖掘土地利用變化的真正動(dòng)因，不但能夠科學(xué)地把握土地在一定時(shí)間段的動(dòng)態(tài)變化機(jī)理，還可以根據(jù)變化規(guī)律預(yù)測(cè)土地結(jié)構(gòu)發(fā)展的趨勢(shì)，從而為科學(xué)規(guī)劃利用土地提供一定參考依據(jù)，實(shí)現(xiàn)土地的可持續(xù)利用。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來(lái)源

1.1 研究區(qū)概況

南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)處在廣州市的東南方位（如圖1）。全區(qū)總面積797km2，其中陸地面積占64.34%。南沙區(qū)由河口沖刷堆積而成，地域內(nèi)河流交織密布，湖塘數(shù)量眾多，自然環(huán)境優(yōu)美，北部大多為農(nóng)田耕地，南部入?？诘貐^(qū)大多為圍墾填地，自然生態(tài)保持完好。南沙區(qū)氣候特征顯著，受亞熱帶海洋性氣候影響，全年溫和多雨；年平均氣溫21.9℃，年平均降雨十分豐富，達(dá)到1647.5mm。南沙區(qū)具有綿長(zhǎng)的海岸線，漁業(yè)資源海岸線資源均豐富，具有建設(shè)國(guó)際深水大港及發(fā)展臨港工業(yè)的優(yōu)越條件，是廣州乃至廣東產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)最理想的地域[2]。南沙區(qū)從2005年正式設(shè)立以來(lái)，國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)較快，成功引領(lǐng)廣州市貫徹“南拓”戰(zhàn)略，具有重要地位。

圖1 南沙區(qū)區(qū)域位置示意Fig.1 The regional location of Nansha district

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文所用的影像是Lantsat遙感影像，時(shí)相分別為2000、2005和2014年，影像質(zhì)量較好。相關(guān)輔助資料主要有地形圖，2000、2005、2014年廣州市南沙區(qū)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒、行政區(qū)劃圖、交通道路圖和城市總體規(guī)劃圖等。影像數(shù)據(jù)處理、分類、空間分析及專題制圖等主要利用ERDAS2014和ArcGIS 10.2軟件完成。

1.3 影像處理

為保證遙感影像分類結(jié)果的可靠性，對(duì)三個(gè)時(shí)相的遙感影像進(jìn)行校正和配準(zhǔn)；利用雙線性內(nèi)插法將3個(gè)時(shí)相影像重采樣為30m的空間分辨率；最后進(jìn)行假彩色合成，進(jìn)行影像增強(qiáng)處理進(jìn)一步突出地物特征。

根據(jù)南沙區(qū)實(shí)際的地物特征和遙感影像土地利用特征，將南沙區(qū)分為工礦用地、住宅用地、耕地、水域、林地和養(yǎng)殖坑塘等6個(gè)主要的土地利用類型。使用ERDAS2014土地利用圖進(jìn)行監(jiān)督分類，分類方法采用極大似然法，極大似然法具有可靠的理論基礎(chǔ)，同時(shí)其統(tǒng)計(jì)特征較為明顯、性能不容易波動(dòng)并且分類精確度較高。解譯遙感影像時(shí)將影像特征和實(shí)際地面景觀特征聯(lián)合起來(lái)進(jìn)行目視解譯，并利用城市規(guī)劃圖、地形圖和非監(jiān)督分類結(jié)果等輔助數(shù)據(jù)校正。根據(jù)上述方法得出圖2的土地利用分類圖和圖3的土地利用結(jié)構(gòu)圖，并結(jié)合像元個(gè)數(shù)和圖像分辨率大小計(jì)算出面積。

圖2 廣州市南沙區(qū)土地利用分類Fig.2 Land use classification in Nansha district of Guangzhou city

圖3 南沙區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)Fig.3 Land use structure of Nansha District

2 土地利用變化分析

2.1 土地類型面積變化

通過對(duì)比2000、2005、2014年假彩色合成的南沙區(qū)土地利用分類影像，可以得出在不同的時(shí)間里，每種土地結(jié)構(gòu)類型的變化情況也不一樣：在2000–2005年的5年中，住宅用地大幅度增加，從85.71km2增加到181.00km2；耕地面積則明顯下降，5年間減少34.59km2，減幅30%左右；林地和養(yǎng)殖坑塘均有減少，分別減少了15.61km2和18.42km2；水域面積從131.27km2減少到111.41km2；工礦用地變化不明顯，5年間僅減少6.81km2。在2005–2014年的9年間，耕地面積繼續(xù)減少，由79.99km2減少到41.40km2；住宅用地變化不明顯，僅增加1.55km2；林地面積反彈，增至31.08km2；工礦用地劇增，增加了116.2%，達(dá)43.76km2；養(yǎng)殖坑塘持續(xù)減少至44.29km2；水域面積增加至121.41km2。各種土地利用類型在土地總面積中所占的比例也有不同的變化趨勢(shì)。住宅用地由2000年的18%增加到2014年的39%；耕地面積則由2000年的25%減少到9%。

2.2 單一土地利用類型變化的動(dòng)態(tài)度

土地利用動(dòng)態(tài)度可以定量分析某一區(qū)域內(nèi)引起土地利用變化速度的因素，分析區(qū)域土地利用變化所產(chǎn)生的差異，并且可以預(yù)測(cè)土地利用變化的趨勢(shì)[3]。單一土地利用類型變化的動(dòng)態(tài)度表述的是研究區(qū)域內(nèi)在某一個(gè)時(shí)間段內(nèi)特定土地利用類型的變化情況，其表達(dá)式為:

式中，K表示調(diào)查期內(nèi)某一種土地結(jié)構(gòu)類型的動(dòng)態(tài)度；U1表示調(diào)查初期某一種土地結(jié)構(gòu)類型的面積；U2表示調(diào)查末期某一土地結(jié)構(gòu)類型的數(shù)量；T表示調(diào)查時(shí)間跨度，當(dāng) T的單位式一年時(shí)，K則表示某一種土地結(jié)構(gòu)類型的年變化率。由此得出南沙區(qū)單一土地利用類型變化的動(dòng)態(tài)度，其結(jié)果見表1。

從2000至2014年土地利用動(dòng)態(tài)度變化圖（圖4）中可以看出， 耕地呈現(xiàn)出持續(xù)下降的趨勢(shì)，且變化幅度較大；住宅用地在前5年間增加幅度較大，2005年以后住宅用地增加減少，趨于平緩；林地、養(yǎng)殖坑塘、水域均在前5年下降，2005年以后成上升趨勢(shì)，但增加幅度較少。工礦用地則前5年稍有所減少，在2005年以后明顯增加且幅度較大。

表1 南沙區(qū)地類面積及動(dòng)態(tài)度Table 1 Land area and dynamic degree of Nansha district

圖4 土地利用動(dòng)態(tài)度Fig.4 Land use dynamics

2.3 土地利用結(jié)果分析

結(jié)合土地利用的變化圖和統(tǒng)計(jì)表，可知廣州市南沙區(qū)2000–2014年變化如下：

（1）耕地面積總體上呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，且速度不斷加快，2005–2014年變化率達(dá)到12%，遠(yuǎn)高于2000–2005年的6%。驟降的農(nóng)耕用地面積主要侵占了居民住宅用地、工業(yè)采礦用地和林地果園等。

（2）居民住宅用地面積增加最為迅速，2000–2005年間的變化率高達(dá)22%，2005年以后呈現(xiàn)趨緩態(tài)勢(shì)。建設(shè)用地的增加主要是由于大量新建的樓盤占用了農(nóng)耕用地，新增加的建設(shè)用地中大部分原先是耕地。

（3）林地先呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，然后上升，2000–2005年的變化率為-8%，2005–2014年變化率則上升為11%，說(shuō)明2005年以后南沙區(qū)發(fā)展果園增加林地面積。

（4）水體和養(yǎng)殖坑塘較為平穩(wěn)，養(yǎng)殖坑塘減少的面積主要被住宅用地和工礦用地所侵占。

（5）工礦用地在2005年至2014年間迅猛增加，變化率由-5%上升為29%，主要與大批工業(yè)區(qū)的興起有關(guān)。

3 土地利用類型驅(qū)動(dòng)力分析

3.1 人口因素

土地對(duì)人類進(jìn)行社會(huì)生活和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)具有重要意義,而人類則通過對(duì)土地資源的改造利用，從而改變其生存環(huán)境。在眾多影響土地利用動(dòng)態(tài)變化的因素中，人口是最具有影響力的因素之一。一方面人口的增長(zhǎng)直接導(dǎo)致居住用地的擴(kuò)大，不斷占用耕地林地等土地類型以及開發(fā)未利用的土地資源。另一方面，人口的增長(zhǎng)同時(shí)也會(huì)對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生更大的需求，間接增大了土地資源的壓力。

根據(jù)2010年第六次全國(guó)人口普查，南沙區(qū)戶籍人口數(shù)量為25.99萬(wàn)人，到2013年戶籍人口增至37.11萬(wàn)人，3年間增長(zhǎng)11.12萬(wàn)，其主要以機(jī)械增長(zhǎng)為主。因此，在2005年至2014年，住宅用地面積不斷增加，耕地面積不斷減少。

3.2 經(jīng)濟(jì)因素

經(jīng)濟(jì)因素的增加對(duì)城市化進(jìn)程起主導(dǎo)作用，土地利用的變化與經(jīng)濟(jì)發(fā)展呈正相關(guān)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展步伐越快，也就表明有充足的資金能夠用于土地開發(fā)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，導(dǎo)致土地利用變化速度加快。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，2013年南沙區(qū)實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值908.03億元，比上年增長(zhǎng)12.5%。其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值為45.95億元，比上年增長(zhǎng)2.9%；第二產(chǎn)業(yè)增加值為674.74億元，比上年增長(zhǎng)14.1%；第三產(chǎn)業(yè)增加值為187.34億元，比上年增長(zhǎng)8.3%。三次產(chǎn)業(yè)增加值的比重為5.06:74.31:20.63。南沙布局了許多汽車裝配制造業(yè)、船舶制造業(yè)、化工制造業(yè)以及農(nóng)副食品加工業(yè)。高新技術(shù)企業(yè)不斷進(jìn)駐南沙，同時(shí)吸引了各方投資商，在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的背景下，土地從低值產(chǎn)業(yè)不斷向高值產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，因此高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園增加，工礦用地增加。

3.3 城鎮(zhèn)化水平

城市化是現(xiàn)代文明的標(biāo)志,是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然結(jié)果。在這一進(jìn)程中，城鎮(zhèn)建設(shè)用地不斷擴(kuò)大，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)用地、交通用地等侵占其他土地類型。城市擴(kuò)展步伐，使得南沙土地利用類型發(fā)生深刻變化。城市化通過開發(fā)工業(yè)園區(qū)等建設(shè)性項(xiàng)目占用大量農(nóng)業(yè)用地，尤其是進(jìn)入2000年以后城鎮(zhèn)建設(shè)占用農(nóng)業(yè)用地的速度越來(lái)越快。隨著城市化的不斷發(fā)展，城市的種植農(nóng)耕用地和鄉(xiāng)村多余的青壯年勞動(dòng)力不斷向城市的制造業(yè)以及服務(wù)性產(chǎn)業(yè)流動(dòng)。

3.4 政策因素

政府的政策是土地利用變化的一個(gè)重要因素，它引導(dǎo)著資金的流動(dòng)、經(jīng)濟(jì)的整體走向，同時(shí)也改變土地類型的利用方式和強(qiáng)度。2005年番禺市調(diào)整為番禺區(qū)，南沙也從中脫離改為南沙區(qū)，南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)的成立不僅使其享受發(fā)展工業(yè)的眾多有利政策，也使其在城市規(guī)劃中的定位一再提高，產(chǎn)業(yè)策略也從只關(guān)注交通運(yùn)輸物流與工業(yè)發(fā)展至工業(yè)、運(yùn)輸物流業(yè)、商貿(mào)、房地產(chǎn)、旅游，甚至金融業(yè)的多元發(fā)展。因此南沙經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)迎來(lái)了全島的開發(fā)熱潮。番禺撤市設(shè)區(qū)意味著南沙地區(qū)直接隸屬于廣州市，從而被規(guī)劃為廣州市向南部拓展的關(guān)鍵地區(qū)與重工業(yè)基地，為南沙地區(qū)的房地產(chǎn)、商業(yè)等各行業(yè)的發(fā)展提供了充足的動(dòng)力。

4 結(jié)論

（1）2000–2014年南沙區(qū)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，土地利用發(fā)生了巨大變化。2000–2005年土地利用變化面積達(dá)39%，2005–2014年為18%，土地利用變化總體上由快速變化趨于緩和。在此期間，居民住宅地的占用面積快速上升是南沙區(qū)土地結(jié)構(gòu)類型中較為突出的變化。由于城鎮(zhèn)向郊區(qū)和農(nóng)村的擴(kuò)張速度不斷加快，大量的農(nóng)耕用地被占用，建設(shè)成為居民住宅用地。

（2）分析影響南沙區(qū)土地利用變化情況可以得出，城鎮(zhèn)的面積不斷向周邊郊區(qū)、農(nóng)村延伸是其主要推動(dòng)因素。其中經(jīng)濟(jì)水平較高、發(fā)展較快的地區(qū)，城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)相對(duì)較完善，城市拓展速度快；人口因素則是較為活躍的因素，成為城鎮(zhèn)化進(jìn)程中不可缺少的驅(qū)動(dòng)力之一；政府的決策對(duì)城鎮(zhèn)化建設(shè)具有指導(dǎo)性意義。

（3）南沙區(qū)在城市化的過程中應(yīng)統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調(diào)各業(yè)用地；科學(xué)制定土地利用總體規(guī)劃；保護(hù)和建設(shè)好基本農(nóng)田，靈活把握耕地總量動(dòng)態(tài)；優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)和布局。

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