基于GIS/RS的近15年廣州南沙區(qū)土地利用變化研究

宮廣宇

摘 要：土地資源是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎，是人類創(chuàng)造財富的基本源泉。因此，“土地利用/土地覆被變化”研究計劃于1995年由國際地圈——生物圈計劃和全球環(huán)境變化中的人文領域計劃聯(lián)合提出，讓土地利用變化研究出現(xiàn)在人們視野，變成全球變化研究的前沿和熱點。南沙區(qū)是國家級經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，其土地利用變化研究具有鮮明的特色和研究意義。研究發(fā)現(xiàn)，南沙區(qū)城鎮(zhèn)化進程較快，變化最為劇烈，耕地面積較少較為明顯，在經(jīng)濟發(fā)展過程中應該注重耕地的保護政策，確保南沙區(qū)經(jīng)濟社會的持續(xù)健康發(fā)展。

關鍵詞：RS;GIS;土地利用變化分析;南沙區(qū)

中圖分類號：F2 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.11.021

0 引言

土地作為客觀存在并且目前稀缺的自然資源之一，具有承載和養(yǎng)育各種生物及非生物的能力。隨著全球經(jīng)濟快速發(fā)展，土地資源緊缺，土地生態(tài)環(huán)境惡化等問題日益突出。土地利用變化、土地利用變化效應和驅(qū)動機制的相關研究已成為各國科學家研究的核心和熱點。利用RS/GIS研究土地利用變化能夠較好地分析出區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展過程中所凸顯的土地利用問題，形成一個比較客觀的認識。

近年來，關于土地利用變化的研究主要是利用RS和GIS技術，如閆江虹運用了遙感技術研究了河南省開封市西北部四個鄉(xiāng)1990年、2000年、2010年本區(qū)域的土地利用/土地覆蓋概況，分析了研究區(qū)三個時期的土地利用/土地覆蓋特征，分析開封市西北部四個鄉(xiāng)，研究了城市化進程中的土地利用變化及驅(qū)動力因素。徐國偉運用在Arcgis和其他軟件的支持下，得到興文縣土地利用數(shù)據(jù)，在此基礎上分別描述興文縣石海鎮(zhèn)1995年和2010年土地利用現(xiàn)狀，概括其兩期土地利用特點，從土地利用變化幅度、土地利用變化速度、土地利用相對變化率等多個角度詳細分析了1995-2010年這15年間石海鎮(zhèn)土地利用的時空變化特征。蒲蕾運用了遙感影像數(shù)據(jù)獲取了榆林市1985、1996、2000、2010年土地利用/覆被狀況，并分析了研究區(qū)土地利用/覆被時空變化和土地結(jié)構(gòu)的變化。劉紀遠等運用了RS和GIS技術分析了全國32個省、市、自治區(qū)獲取土地利用變化地塊，并進一步分析了2000-2005年全國土地利用變化的總體特征與分布格局，最主要的特征是耕地面積減少，城鎮(zhèn)用地增加。葛晶晶以RS和GIS為主要技術手段，對無錫市2001年和2006年兩期遙感影像進行監(jiān)督分類，獲得兩期土地利用數(shù)據(jù)。在此基礎上，利用土地利用動態(tài)度模型、土地利用程度變化模型、土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣模型，對該地區(qū) 2001 年～2006 年間的土地利用變化進行分析。

1 數(shù)據(jù)的獲取

本文通過最大似然法對2期TM遙感影像進行計算機監(jiān)督分類處理，利用人機交互解譯，再結(jié)合南沙區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖，獲取城鄉(xiāng)、交通及工礦等用地、耕地、林地及草地、河渠、水庫坑塘等需要的空間信息。在選取訓練區(qū)時，樣本都是在各類地物面積較大的中心部分選擇的，這樣使得選取的數(shù)據(jù)擁有一定程度的典型性和代表性，從而可以更加精確的進行分類，獲得2期遙感影像監(jiān)督分類圖。同時，利用GIS空間分析技術，對遙感柵格數(shù)據(jù)進行矢量化處理，得到不同土地利用類型的矢量化數(shù)據(jù)，通過空間疊置分析技術對2000年和2014年土地利用類型進行疊加處理，最后對各土地利用類型地進行區(qū)域面積計算，得出各種土地利用類型的面積變化數(shù)據(jù)。

2 近15年南沙區(qū)土地利用面積整體變化分析

2.1 土地利用面積變化差異較大

根據(jù)得到的兩期土地利用變化數(shù)據(jù)分析，（1）城鎮(zhèn)面積增加十分明顯，2000年城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地面積為4620.09 hm2，2014年為10163.57 hm2，增加了5543.48 hm2，增加的百分比為119.99%;（2）林地、草地及坑塘水庫變化幅度較大，2000年林地及草地面積為4871.14 hm2，2014年為5587.61 hm2，增加了71647 hm2，增加的百分比為14.71%;2000年水庫坑塘面積為8495.80 hm2，2014年為10141.33 hm2，增加了1645.53 hm2，增加的百分比為19.37%;2014年為5587.61 hm2，增加了716.47 hm2，增加的百分比為1471%;（3）河渠面積有所減少，2000年河渠面積為13535.62 hm2，2014年為11703.64 hm2，減少了183198 hm2，減少的百分比為13.53%;（4）耕地面積減少明顯，2000年耕地面積為14982.98 hm2，2014年為8849.91 hm2，減少了6133.07 hm2，減少的百分比為40.93%。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析得出：（1）城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地變化最為劇烈，其中有3337.16 hm2耕地轉(zhuǎn)化城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地，有973.74 hm2河渠轉(zhuǎn)化城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地，有1124.80 hm2林地及草地轉(zhuǎn)化城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地，有1783.52 hm2水庫坑塘轉(zhuǎn)化城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地;（2）耕地減少最為明顯，減少了6120.84 hm2，這說明隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，城市化進程不斷擴大，城鎮(zhèn)用地面積不斷擴大，同時由于產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化，第二、第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟比重中不斷下降，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值不斷下降，耕地不斷轉(zhuǎn)化其他用地，尤其向城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地轉(zhuǎn)化最多，同時耕地作為后備的戰(zhàn)略資源，不斷被作為城鎮(zhèn)備用地使用，這一定程度上使耕地面積不斷減少。

3 土地利用類型流失分析

3.1 城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地面積變化分析

在增加的南沙區(qū)城鎮(zhèn)面積來源中，耕地占了4623%，河渠占了13.49%，林地及草地占了1558%，水庫坑塘占了24.71%，可以看出，耕地的轉(zhuǎn)化是城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地增加的主要來源，也說明了南沙區(qū)城市地域的擴大是以犧牲耕地為主的。

3.2 林地及草地面積變化分析

在增加的南沙區(qū)林地及草地面積來源中，城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地占了22.70%，耕地占了57.71%，河渠占了2.81%，水庫坑塘占了16.77%，可以看出，在經(jīng)濟發(fā)展的過程中，當?shù)刈裱吮Ｗo生態(tài)的基本原則，進行退耕還林，保護當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境。

3.3 水庫坑塘面積變化分析

在增加的南沙區(qū)水庫坑塘面積來源中，城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地占了5.48%，耕地占了65.74%，河渠占了22.80%，林地及草地占了5.98%，南沙區(qū)近15年魚塘面積發(fā)展較快，主要是部分耕地轉(zhuǎn)化為魚塘用地，南沙區(qū)位于入?？谔?，大部分土地并不適宜發(fā)展種植業(yè)，由于水域面積較大，對發(fā)展?jié)O業(yè)資源最為有利，因此很多河渠及耕地向水庫坑塘轉(zhuǎn)化。

3.4 河渠面積變化分析

在減少的南沙區(qū)河渠面積去向中，城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地占了41.42%，耕地占了3.98%，水庫坑塘占了51.00%，林地及草地占了3.60%，河渠主要轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)用地及水庫坑塘，主要是因為填海造陸的進行，南沙港碼頭的建立使部分水域轉(zhuǎn)化為港口用地，經(jīng)濟的進一步發(fā)展，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，水庫坑塘用地增加，漁業(yè)不斷發(fā)展。

3.5 耕地面積變化分析

在減少的南沙區(qū)耕地面積去向中，城鄉(xiāng)、工礦、交通等用地占了38.51%，河渠占了1.52%，水庫坑塘占了39.90%，林地及草地占了20.07%，主要是因為南沙作為國家級的經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)，根據(jù)經(jīng)濟的發(fā)展要求、政府規(guī)劃，及經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的進一步優(yōu)化南沙用地逐步向城鎮(zhèn)用地擴展。

4 土地利用變化驅(qū)動因素分析

4.1 自然因素

氣候資源是土地利用的基本條件之一，也是決定條件之一。氣候資源決定了農(nóng)業(yè)、林業(yè)的生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)，影響了土地的使用。任何氣候變化都將對土地利用、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生一定意義的影響。南沙區(qū)位于珠江樓，受亞熱帶季風的影響，氣候變化影響明顯，因此研究區(qū)氣候變化對土地利用變化的影響對于因地制宜的調(diào)整土地利用結(jié)構(gòu)具有十分重要的意義。南沙地區(qū)河道水域縱橫交錯，水塘湖泊數(shù)不勝數(shù)，北部地區(qū)以為農(nóng)田為主，圍墾填地集中在南部的入?？诘貐^(qū)，整體的自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)保持的非常良好。悠久的歷史底蘊和山清水秀的自然風光也讓南沙變成了一個廣州人心中旅游寶地，使得南沙區(qū)擁有一大批旅游景點和旅游設施。

4.2 人口因素

土地利用變化動力學研究的主題其中之一是人口增長變化與土地利用變化之間的關系。在人口增長變化與土地利用變化的關系上學術界持有兩種不同的觀點：一是土地利用在區(qū)域中變化的最主要和最直接的因素就是人口增長，是導致土地利用發(fā)展直接的變化。二是土地利用面積的變化與人口的增長在某種意義上不存在密切的關系，耕地面積的變化亦是如此。

今天，農(nóng)業(yè)科技遠遠比過去要好，單位面積產(chǎn)量高，交通便利，而且各地區(qū)內(nèi)產(chǎn)品運輸便捷。因此，某一地區(qū)人口增長帶來的農(nóng)產(chǎn)品需求增長并不一定會導致耕地面積增加。因此，地區(qū)內(nèi)人口的增加不是耕地減少的主要原因。但是人口增加對居住、工作、生活場所產(chǎn)生的壓力增大將導致建筑用地的擴張，這說明人口增加是建設用地增長的一個因素。由于南沙區(qū)的經(jīng)濟高速增長，大量勞動力的進入導致了城鎮(zhèn)用地的增加，農(nóng)業(yè)勞動力向第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)化也引起了城鎮(zhèn)人口的重大變化。

4.3 城市化因素

區(qū)域環(huán)境質(zhì)量的改善、區(qū)域綜合效益以及地區(qū)平衡發(fā)展等都是政府行為考慮的角度，通過政策引導及管理措施對這些進行約束和干預。社會經(jīng)濟的發(fā)展和區(qū)域土地利用變化都受到政府各種管理措施和政策的影響。

1993年5月12日，廣州南沙經(jīng)濟技術開發(fā)區(qū)得到了國務院批準正式成立。2002年，為加快南沙開發(fā)區(qū)的建設和發(fā)展，廣州市委、市政府設立了廣州南沙開發(fā)區(qū)建設指揮部，全面統(tǒng)籌開發(fā)區(qū)范圍內(nèi)的規(guī)劃、建設、管理以及招商引資等工作，具有廣州市市級審批管理權限。政府政策在很大程度影響了南沙區(qū)的城市化進程，推動了進程的不斷加快，這也是南沙區(qū)城鎮(zhèn)用地不斷增加的一個重要因素。

4.4 社會經(jīng)濟因素

隨著城市化進程的不斷加速、居民生活水平迅速提高，基礎設施得到完善，生活方式和價值觀念受到城市化的影響，這導致城市用地面積的大量增加，原來的土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變，農(nóng)耕地向非農(nóng)業(yè)化用途轉(zhuǎn)變。在我們國家大力發(fā)展中小城鎮(zhèn)政策的推動下，小縣城的建設步伐加快，非農(nóng)人口迅速增長，城鎮(zhèn)面積逐年增大，交通用地不斷增加，以及大量資源被開發(fā)利用，這些因素都對土地利用變化起到了推動作用。

2015年整個南沙區(qū)實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值1139.19億元，比上年（下同）增長13.3%。其中，第一產(chǎn)業(yè)增加值為51.28億元，增長4.8%;第二產(chǎn)業(yè)增加值為795.34億元，增長11%;第三產(chǎn)業(yè)增加值為292.57億元，增長23.5%。三次產(chǎn)業(yè)增加值的比例為4.5：69.82：25.68。2015年，整個南沙區(qū)工業(yè)總產(chǎn)值2933.85億元，增長8.5%;工業(yè)增加值744.36億元，增長9%。從中可以看出，南沙區(qū)經(jīng)濟取得了巨大的成就，隨著經(jīng)濟的進一步發(fā)展，各種用地類型的不斷開發(fā)，南沙土地利用類型必將發(fā)生更加顯著的變化。

5 對策與建議

南沙區(qū)在社會經(jīng)濟發(fā)展中最為突出的變化是城鎮(zhèn)用地的大幅度增加，耕地急劇減少，因此應注重在此方面的所突出的問題。耕地空間不僅僅是保障糧食生產(chǎn)的重要條件，也具有承載人類活動、物質(zhì)生產(chǎn)和生態(tài)服務等基本功能，因此，保護耕地對保障國家安全、維護國家內(nèi)部穩(wěn)定、加速經(jīng)濟發(fā)展具有十分重要的意義。我國正在經(jīng)濟高速發(fā)展的一個重要的階段，我國耕地資源數(shù)量逐步變化，人口的高速增加、城市化進程的加快等使得耕地資源數(shù)量急劇減少，人口與土地之間的矛盾愈演愈烈。南沙區(qū)土地利用變化中耕地的數(shù)量急劇變化，且大部分主要轉(zhuǎn)化為城鎮(zhèn)用地，因此需要處理城鎮(zhèn)化過程中耕地保護的問題，這樣才能為南沙區(qū)經(jīng)濟社會的有序健康發(fā)展保存好戰(zhàn)略儲備資源。

參考文獻

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