近39 年長三角海岸帶土地開發(fā)利用格局演變分析

王曼曼，張宏艷，張有廣，林明森，宮鵬

(1.國家衛(wèi)星海洋應用中心，北京 100081；2.清華大學 地球系統(tǒng)科學系，北京 100084；3.北京工商大學 經(jīng)濟學院，北京 100048)

1 引言

長三角是帶動中國經(jīng)濟發(fā)展的重要引擎與接駁世界經(jīng)濟體系的門戶區(qū)，國務院2010 年批準的《長江三角洲地區(qū)區(qū)域規(guī)劃》確定長三角范圍包含江蘇省、浙江省和上海市。在全球變化、快速城鎮(zhèn)化、工業(yè)化及沿海開發(fā)深化背景下，長三角地區(qū)面臨海平面上升、極端氣候事件、地面沉降、環(huán)境污染、海岸侵蝕等生態(tài)環(huán)境問題[1]，同時伴隨大量優(yōu)質(zhì)農(nóng)田和生態(tài)用地被侵占，致使土地后備資源短缺難以支撐未來區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略需求，區(qū)域生態(tài)安全格局面臨嚴重威脅。尤其在長三角海岸帶地區(qū)，海陸交互作用顯著，因其特殊的地理位置及獨特的元素構成[2]，逐漸成為陸域土地系統(tǒng)外拓所覬覦的焦點，且在《長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》（2016-2020）的空間格局中，長三角海岸帶被定義為沿海發(fā)展帶，致力于打造與生態(tài)建設和環(huán)境保護相協(xié)調(diào)的海洋經(jīng)濟發(fā)展帶。該區(qū)域土地利用模式因區(qū)位和人類活動方式不同而各異，在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化地區(qū)，海岸帶開發(fā)趨于臨港產(chǎn)業(yè)、城市建設、濱海旅游等高經(jīng)濟效益利用方式，開發(fā)范圍由陸緣向海洋拓展；在農(nóng)業(yè)發(fā)展地區(qū)，海岸帶開發(fā)主要通過灘涂圍墾、濕地養(yǎng)殖、近岸捕撈等實現(xiàn)陸海空間利用[2]。在海岸帶土地開發(fā)逐漸深化和政策助推下，海岸帶土地利用變化加劇，已成為經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)保護的矛盾熱點區(qū)。

目前，土地利用變化的動態(tài)監(jiān)測與研究已成為人類活動對全球環(huán)境變化影響研究的重要內(nèi)容之一[3]，對維持生態(tài)系統(tǒng)結構和生產(chǎn)力具有重要意義[4]，在復雜性科學視角下，土地利用變化系統(tǒng)表現(xiàn)出多方向性、非線性、時空尺度差異性和時空異質(zhì)性等特征[5-6]。隨著沿海開發(fā)力度的逐漸深化，該區(qū)域土地利用變化加劇，其經(jīng)濟的高速發(fā)展根植于對優(yōu)質(zhì)農(nóng)田、草地、岸線資源的過度利用，導致濱海濕地面積銳減、生物棲息地被破壞及物種資源嚴重衰退等問題顯現(xiàn)，同時隨著國家海洋戰(zhàn)略及“一帶一路”建設的加快推進，海岸帶土地開發(fā)建設與資源環(huán)境保護的壓力倍增，如何協(xié)調(diào)與統(tǒng)籌生態(tài)與經(jīng)濟的聯(lián)系成為海岸帶土地利用可持續(xù)發(fā)展的核心議題。近些年，借助于“3S”技術、數(shù)理統(tǒng)計、空間計量等手段，國內(nèi)外學者對海岸帶區(qū)域開展了大量研究，主要集中在以下4 個方面：一是基于遙感影像的海岸帶信息提取與制圖分析，如邸向紅等[7]基于Landsat TM 影像開展中國海岸帶土地利用遙感分類系統(tǒng)研究，侯西勇等[8]對多時相中國海岸帶土地利用遙感制圖技術進行歸納并對2010 年與2015 年影像制圖精度進行評估，吳文挺等[9]對中國海岸帶圍墾用地開展遙感分析；二是海岸帶土地利用空間格局分析[10-15]，如王海云[10]基于地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)對珠海市海岸帶時空演變格局開展分析，田鵬等[11]對東海區(qū)大陸海岸帶景觀格局變化及生態(tài)風險開展評價研究，侯西勇和徐新良[12]對21 世紀初中國海岸帶土地利用空間格局特征進行分析；三是海岸帶土地利用適宜性評價與生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估[16-20]，如孫曉宇等[16]對廣東東部海岸帶土地利用適宜度進行評價，劉玉斌等[18]開展了基于生態(tài)系統(tǒng)服務價值的萊州灣—黃河三角洲海岸帶區(qū)域生態(tài)連通性評價分析；四是開展海岸帶土地利用模式研究，如彭建等[21]開展中國東部沿海灘涂資源在不同空間尺度下的生態(tài)開發(fā)模式，李偉芳等[2]以杭州灣南岸為例進行發(fā)展?jié)摿σ暯窍碌暮０稁恋乩媚Ｊ窖芯俊Ｅc此同時，針對長三角地區(qū)，在海岸線變遷[22]、土地利用變化及格局分析[23-24]、海岸帶及灘涂資源開發(fā)模式[2,25-26]、灘涂圍墾演變分析[27-29]等方面取得了豐富成果，對海岸帶土地開發(fā)與管理提供重要指導。但綜合來看，現(xiàn)有土地生態(tài)系統(tǒng)研究多限于長三角的灣區(qū)、單個省、市或縣尺度，且研究時序較短，對整個長三角沿海區(qū)域視角的土地系統(tǒng)轉型特征刻畫及長期歷史演變規(guī)律的全面梳理研究較少。

故本文以長三角海岸帶土地生態(tài)系統(tǒng)為研究對象，基于1980 年、1990 年、2000 年、2010 年及2018年5 期土地利用矢量數(shù)據(jù)，采用土地轉移網(wǎng)絡、年變化率、動態(tài)度及核密度分析方法，量化和表征近39 年來研究區(qū)土地開發(fā)利用格局演變過程，嘗試從整體數(shù)量結構、空間形態(tài)、重點地類空間集聚、海陸梯度變化的視角揭示各階段土地轉型分異規(guī)律，以期為當?shù)赝恋乩米兓瘷C理、土地可持續(xù)開發(fā)利用與優(yōu)化調(diào)控提供借鑒。

2 研究區(qū)概況

長三角海岸帶是全球變化與人類活動劇烈相互作用的典型區(qū)域[1]，在海岸帶范圍劃分上，借鑒一級海岸帶（沿海地區(qū)）、二級海岸帶（沿海城市）和三級海岸帶（沿海地帶）的三層劃分法[30]，其涵蓋范圍依次從沿海的省級、地市級（地級市、直轄市）向縣區(qū)級（縣、縣級市及市轄區(qū)）縮減，且三級海岸帶海洋屬性最突出，海洋產(chǎn)業(yè)布局最密集，人口最集中，生態(tài)環(huán)境保護任務最重，是海陸統(tǒng)籌管理的核心區(qū)。結合我國以行政區(qū)為管理單位的特點，考慮本文的研究需要，將研究區(qū)范圍定義為二級海岸帶即長三角沿海城市的大陸海岸帶部分，不包括海島區(qū)域，如上海市的崇明區(qū)及浙江省的舟山市均不在本文研究范圍內(nèi)，其具體矢量邊界向海一側定義為1980 年、1990 年、2000年、2010 年、2018 年大陸海岸線疊加后的最外沿邊界，向陸一側定義為沿海地級市和直轄市的行政區(qū)劃邊界內(nèi)側，以此結合向陸、向海矢量邊界形成的多邊形閉合區(qū)域即為研究區(qū)范圍（圖1），主要包含連云港市、鹽城市、南通市、上海市、嘉興市、杭州市、紹興市、寧波市、臺州市、溫州市共計10 個分析單元，總面積達98 392.04 km2，其中江蘇省、上海市和浙江省的海岸帶面積分別為33 597.14 km2、5 543.92 km2、59 250.98 km2。本文在開展研究區(qū)土地開發(fā)格局演變過程分析的基礎上，為重點探測灘涂地類的區(qū)域異質(zhì)性規(guī)律，進一步將研究尺度拓展至縣區(qū)級，共計包含44 個縣區(qū)級分析單元。

圖1 研究區(qū)地理位置圖Fig.1 The location of the study area

長三角海岸帶境內(nèi)地勢低平，類型以平原、丘陵和山地為主，海岸大部分屬于淤泥質(zhì)平原海岸，擁有廣闊的灘涂。在我國國土開發(fā)與區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略格局中，長三角海岸帶隸屬國家層面的優(yōu)化開發(fā)區(qū)、農(nóng)產(chǎn)品主產(chǎn)區(qū)和省級層面的重點開發(fā)區(qū)、重點生態(tài)功能區(qū)[31]，且在《全國海洋功能區(qū)劃》（2011-2020）中，將其功能定位為農(nóng)業(yè)圍墾區(qū)、工業(yè)與城鎮(zhèn)用海區(qū)。

3 數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文采用的數(shù)據(jù)源包含：由中國科學院資源環(huán)境科學數(shù)據(jù)中心（http://www.resdc.cn）提供的基于1970年代末期（1970s，相當于1980 年）、1980 年代末期（1980s，相當于1990 年）、2000 年、2010 年、2018 年5 個時期的Landsat 遙感影像獲取的1∶10 萬比例尺土地利用矢量數(shù)據(jù)集產(chǎn)品，空間分辨率為30 m×30 m，該數(shù)據(jù)集經(jīng)野外調(diào)查資料與外業(yè)實地驗證，土地利用的一級類型綜合評價精度達到93%以上[3]。本研究涉及地類包含耕地、林地、草地、水域、建設用地（城鄉(xiāng)、工礦、居民用地）、未利用地和海洋共7 個一級類型21 個二級類型，通過對5 期土地利用矢量數(shù)據(jù)進行空間格局演變分析，揭示不同時段長三角海岸帶土地轉型分異規(guī)律。研究區(qū)行政區(qū)劃數(shù)據(jù)（地市和縣級）來源于國家基礎地理信息中心2018 版矢量地圖數(shù)據(jù)（www.webmap.cn），考慮到1980-2018 年期間研究區(qū)內(nèi)的縣區(qū)級行政區(qū)劃有所調(diào)整，為保持數(shù)據(jù)的一致性和可比性，各時期均統(tǒng)一采用2018 年的地市、縣區(qū)行政邊界作為行政分區(qū)。

3.2 研究方法

3.2.1 土地利用轉移網(wǎng)絡

土地利用變化過程既包含數(shù)量與空間形態(tài)的變化，又包含地類間轉移方向的變化，且伴隨研究區(qū)不同發(fā)展時段，各地類受自然本底演變、社會經(jīng)濟發(fā)展及規(guī)劃政策驅(qū)動等影響，在數(shù)量增減大小、轉入轉出方向、轉移速度快慢、空間形態(tài)聚縮上會存在差異。為全面刻畫長三角海岸帶在1980-2018 年期間不同地類的開發(fā)利用特征，基于1980-1990 年、1990-2000年、2000-2010 年、2010-2018 年、1980-2018 年共5個研究時段的土地利用轉移矩陣，將其視為一個復雜網(wǎng)絡加以分析，以某時期的單個地類轉移為例，由“該地類名稱、轉移量、轉移至地類名稱”構成轉移網(wǎng)絡的節(jié)點和連線，且轉移量的多少作為連線的屬性。桑基圖（Sankey diagram）也稱?；芰糠至?平衡圖，適用于特定流量轉換的可視化分析，由邊、節(jié)點和能量組成，其中節(jié)點代表不同類型，邊代表流動的數(shù)據(jù)，流量代表流動數(shù)據(jù)的具體數(shù)值，邊的寬度和流量成比例顯示，其始末端的分支寬度總和遵循能量守恒原則。將長三角海岸帶的土地生態(tài)系統(tǒng)總面積作為分析對象，自1980 年開始其歷經(jīng)39 年的發(fā)展演變，不同地類分支始終發(fā)生著“轉出減少”、“轉入增加”或“維持不變”的變化，但土地生態(tài)系統(tǒng)總量維持平衡，采用桑基圖能夠直觀、全面和具體的展現(xiàn)研究區(qū)近39 年來土地利用轉移網(wǎng)絡的序列演變指標特征，包含各時期始末地類面積的相對比例、地類間轉移的方向和大小、轉換貢獻率（“轉出減少”或“轉入增加”在凈轉換面積中所占百分比）、轉移變化率等。各時段土地系統(tǒng)空間形態(tài)的演變特征可借助GIS 分析方法予以空間展示。

3.2.2 土地利用變化的測度指標

本研究采用年變化率和動態(tài)度指標來綜合度量某個時期地類A 的變化速率和強度，其中，年變化率K有正負，反映了與t時段對應的研究區(qū)地類A 的年擴張速率或年縮減速率；動態(tài)度D反映了與t時段對應的研究區(qū)地類A 變化的劇烈程度[3,32]。對于某土地類型A，計算公式如下：

式中，K、D分別表示地類A 的年變化率、動態(tài)度；Ua和Ub分別表示地類A 在某時間段內(nèi)的初期面積和末期面積（單位：km2）；ΔUin表示在研究時間段內(nèi)從其他地類轉化為地類A 的總面積，即新增面積（單位：km2）；ΔUout表示地類A 轉化為其他地類的總面積，即流失面積（單位：km2）；t為時間段。

3.2.3 Kernel 密度估計

核密度估計[33]是一種非參數(shù)的估計方法，在點位數(shù)據(jù)的空間集聚分析方面應用廣泛，其原理是借助移動的單元格對點格局的密度進行估計，距離格網(wǎng)搜尋中心越近的點則被賦予的權重值越大，最終實現(xiàn)將離散性的點轉變?yōu)檫B續(xù)的柵格密度表面，從而達到對點位分布數(shù)據(jù)的空間集聚特征可視化研究。本研究基于長三角海岸帶重點變化地類中的建設用地，提取不同時期新增建設用地斑塊的質(zhì)心作為點要素[34]，并以斑塊面積作為權重指標進行核密度分析，以等值線表示建設用地擴展的空間變化趨勢，核密度值越高意味著長三角海岸帶地區(qū)建設用地擴展態(tài)勢越聚集，反則越分散。采用四次多項式核函數(shù)估計，設p處密度為λh(p)，其估計值為計算公式如下：

式中，p為 待估計點的位置；pi為落入以p為圓心、h為半徑的圓形搜索范圍內(nèi)的第i個新增地類斑塊質(zhì)心的位置；h值的選擇會影響到各時期新增建設用地質(zhì)心點分布密度估計的平滑程度，本文為使研究結果具有年際可比性，各階段分析均采用了相同的搜索半徑和像元大小。

4 結果與分析

4.1 長三角海岸帶土地利用時空演變特征

4.1.1 數(shù)量結構變化特征

2018 年，長三角海岸帶耕地面積40 869.40 km2，占研究區(qū)總面積的41.54%，所占比例最大；林地、建設用地次之，面積分別為33 788.03 km2、13 758.67 km2，分別占研究區(qū)總面積的34.34%、13.98%，耕地、林地和建設用地構成研究區(qū)基底景觀，水域面積7 482.86 km2、草地面積2 214.57 km2，分別占研究區(qū)總面積的7.61%、2.25%，未利用面積最少，占總面積比例不到0.1%。在1980-2018 年期間，研究區(qū)主要土地利用變化呈現(xiàn)耕地持續(xù)平穩(wěn)減少、建設用地持續(xù)快速增加、林地波動式微弱減少、草地和水域波動式微弱增加的發(fā)展趨勢，且歷經(jīng)圍填海開發(fā)面積累計達2 161.01 km2。其中，耕地面積減幅為14.54%，主要轉向建設用地、水域和林地，轉出面積分別為7 505.72 km2、906.10 km2、530.04 km2；建設用地面積增幅為169.75%，主要轉入地類為耕地、水域、林地及圍填海用地，面積分別為7 505.72 km2、896.31 km2、418.66 km2、305.13 km2，尤其是2000-2018 年期間建設用地增量顯著，占增加總量的81.75%，主要由于該時段研究區(qū)城鎮(zhèn)化建設的加快及沿海工業(yè)的逐漸興起，新增建設用地占用大量優(yōu)質(zhì)耕地，耕地流失嚴重；林地經(jīng)歷了“降→升→降”波動式減少趨勢，減少面積為323.53 km2，整體減幅達0.95%，主要轉變?yōu)榻ㄔO用地和耕地；草地變化表現(xiàn)出與林地完全相反的特征，整體經(jīng)歷了“升→降→升”波動式增加趨勢，增加面積為247.15 km2，增幅達12.56%，主要來自水域和耕地轉入；水域變化趨勢與林地相同，但整體屬于增加狀態(tài)，增幅為6.62%，主要來自耕地與草地轉入。在土地利用動態(tài)度變化方面，各地類動態(tài)度由高到底依次為建設用地、海洋、水域、草地、耕地和林地；在省級差異上，江蘇省、上海市和浙江省在1980-2018 時段的各地類動態(tài)度均保持首位，其他時段呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。

圖2 結果主要展現(xiàn)各時期長三角海岸帶、江蘇省、上海市及浙江省海岸帶在不同時期的土地利用轉移關系，一方面通過堆疊柱狀圖直觀呈現(xiàn)地類結構組成及面積比例，另一方面利用桑基圖直觀厘清各地類間的轉入轉出關系及轉移幅度大小。長三角海岸帶在轉移網(wǎng)絡中，主要表現(xiàn)出耕地面積不斷流失，其主要轉化為建設用地，同時水域向其他地類進行頻繁且微弱的轉化現(xiàn)象。各省市在地類結構組成及轉移網(wǎng)絡上差異顯著，其中，在地類結構組成上，江蘇省基底地類由耕地、水域和建設用地組成，5 個時期結構形態(tài)基本維持穩(wěn)定；上海市基底地類由耕地和建設用地組成，且耕地比例呈明顯下滑趨勢，建設用地比例大幅上升；由于江蘇省與上海市海岸帶地勢均以平原為主，浙江省海岸帶地勢以丘陵和山地為主，故浙江省地類結構與前兩者呈現(xiàn)明顯差異，浙江省基底地類主要由林地、耕地和建設用地構成；在土地利用轉移關系上，江蘇省、上海市和浙江省均呈現(xiàn)明顯的建設用地與耕地間的轉入轉出現(xiàn)象。在不同地級市尺度上，連云港市、鹽城市、南通市及嘉興市在地類結構組成及轉移關系中呈現(xiàn)較為一致的變化趨勢，耕地占比均最為顯著，且連云港市和嘉興市呈現(xiàn)出較為劇烈的耕地與建設用地間的轉換現(xiàn)象；浙江省其他沿海城市地類結構組成相似度較高，均呈現(xiàn)林地占比最高、耕地次之，且5 個時期呈現(xiàn)出耕地持續(xù)減少現(xiàn)象，其主要轉向建設用地開發(fā)，主要是由于當?shù)嘏R港工業(yè)、濱海城鎮(zhèn)發(fā)展對建設用地的需求日益增加，致使建設用地均呈現(xiàn)逐年擴張態(tài)勢。

4.1.2 空間形態(tài)分異特征

受城鎮(zhèn)化、工業(yè)化及海洋戰(zhàn)略推進的影響，長三角海岸帶土地利用開發(fā)加劇，其空間形態(tài)從自組織的自然發(fā)展狀態(tài)演化為人為調(diào)控（工業(yè)新區(qū)建設、港口產(chǎn)業(yè)帶動、濱海新城建設等）下的再組織狀態(tài)，整體空間格局呈現(xiàn)出北耕南林、建設用地呈散團式鑲嵌其中，且水域連綿依附于江蘇省東部及杭州灣沿岸的基底景觀形態(tài)（圖3）。自1980 年以來，長三角海岸帶空間景觀變化顯著，主要呈現(xiàn)出建設用地斑塊遍地開花并伴隨局部爆炸式擴張、耕地斑塊逐漸縮減且趨于破碎化、江蘇和上海東部以及杭州灣沿岸圍填海開發(fā)形成明顯濕地景觀的演變態(tài)勢。將研究區(qū)各期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分別進行ArcGIS 空間分析，獲取各個時段土地利用轉移空間分布圖，結果表明，耕地轉向建設用地是5 個轉化階段中均居首位的地類間轉化類別，該類別零散分布于全域范圍，且隨著時間的趨近，零散斑塊逐漸顯化，尤其自2000 年至今，新增建設用地斑塊逐漸形成微小的散團鑲嵌于整個長三角海岸帶空間，在上海市及杭州灣沿海區(qū)域表現(xiàn)尤其顯著。除此之外，其他地類間的轉化在各階段呈現(xiàn)出的形態(tài)差異各異。

圖3 1980 年、1990 年、2000 年、2010 年及2018 年長三角海岸帶土地類型空間分布格局Fig.3 Spatial distribution pattern of land types in the Changjiang River Delta coastal zone in 1980,1990,2000,2010 and 2018

4.2 重點變化地類空間集聚特征

4.2.1 建設用地變化空間集聚特征

對時空格局集聚演化的考察有利于揭示地類發(fā)展的階段性特征，本研究為深入分析長三角海岸帶建設用地擴展的空間聚散態(tài)勢，對5 個階段新增建設用地斑塊進行核密度分析，將其結果劃分為高密度區(qū)、較高密度區(qū)、中等密度區(qū)、較低密度區(qū)和低密度區(qū)（圖4）。

圖4 1980-2018 年期間長三角海岸帶城鄉(xiāng)建設用地擴展空間密度分布Fig.4 Spatial agglomeration of construction land expansion in the Changjiang River Delta coastal zone during 1980-2018

長三角海岸帶建設用地在數(shù)量上，呈持續(xù)增加趨勢，近39 年間增加面積累計達9 207.45 km2；在空間景觀上，整體擴張規(guī)模呈小而散特征，其中，建設用地擴張的較高與高密度區(qū)重點集中在上海市沿岸，在連云港東北部、鹽城市南部、南通市南部、杭州灣岸區(qū)、象山港岸區(qū)、椒江口岸區(qū)、甌江口-沙埕港岸區(qū)主要表現(xiàn)為中等密度擴展區(qū)，其余地區(qū)均表現(xiàn)為較低與低密度擴展區(qū)。在不同時段建設用地擴展變化特征各異，以2000 年為界，2000 年以前除上海市呈現(xiàn)出“單中心”集聚高密度區(qū)之外，其余地區(qū)擴展密度整體偏低，僅連云港市南部、鹽城市北部、杭州市東部及寧波市呈現(xiàn)中等密度擴展；自2000 年以來，研究區(qū)呈現(xiàn)“多中心”集聚現(xiàn)象，整體建設用地開發(fā)程度增強，新增的擴展熱點中心由上海市擴增至連云港市中東部、鹽城市南部、南通市西南部、杭州灣岸區(qū)的嘉興市、杭州市東部及寧波市、臺州市東南部、溫州市中東部。綜合而言，長三角海岸帶建設用地空間集聚范圍呈持續(xù)擴大態(tài)勢，且集聚程度隨集聚范圍的擴張亦同步在加強，2000 年以前已初步嶄露頭角的中等密度擴展區(qū)隨著沿海城市的快速發(fā)展及當?shù)匾?guī)劃政策的驅(qū)動逐漸演變?yōu)闊狳c中心。

4.2.2 灘涂用地變化空間集聚特征

灘涂資源發(fā)揮著作為海陸統(tǒng)籌發(fā)展過程中的土地后備資源的關鍵作用，考慮到其重要性，將其從一級水域地類中提取出來單獨進行空間集聚特征分析，因灘涂基本分布在大陸海岸線附近，其實際的經(jīng)營與管護直接歸屬于縣、縣級市或市轄區(qū)，故此處將研究尺度擴展至縣區(qū)級行政單元。首先，開展研究區(qū)灘涂用地變化特征分析，因灘涂用地本身景觀斑塊小、數(shù)量少且布局分散，為精細化測度其斑塊面積變化的分異規(guī)律，利用ArcGIS Fishnet 漁網(wǎng)創(chuàng)建工具創(chuàng)建1 km×1 km 空間格網(wǎng)，將所有灘涂斑塊數(shù)據(jù)統(tǒng)一整合到該格網(wǎng)下進行單位格網(wǎng)變化面積（km2/ (1 km×1 km)）指標的空間化表達，并按照變化程度劃分為減少（-1.0～-0.5、-0.5～0）和增加（0～0.5、0.5～1.0）兩大類（圖5）。

長三角海岸帶灘涂地類在數(shù)量變化上，總體呈減少態(tài)勢，近39 年間減少面積共計395.40 km2，除2000-2010 年灘涂面積增加252.71 km2外，其余時期均呈現(xiàn)階梯式減少趨勢；在空間景觀上各時期擴展及縮減的集聚區(qū)地處縣市各異，其中，擴展集聚區(qū)主要集中在大豐區(qū)、東臺市、如東縣、浦東新區(qū)及慈溪市；縮減集聚區(qū)主要集中在響水縣、射陽縣、亭湖區(qū)、大豐區(qū)、東臺市、海安縣、如東縣、通州區(qū)和海門市。在不同時段灘涂用地變化特征各異，1980-1990 年主要體現(xiàn)在鹽城市及南通市北部對灘涂地類的顯著開發(fā)占用及外擴、浦東新區(qū)對灘涂地類的侵占式開發(fā)；1990-2000 年主要集中在上海市東部沿海的擴展集聚及杭州灣區(qū)和三門灣區(qū)的縮減集聚；2000-2010 年擴展集聚區(qū)集中在東臺市、如東縣和慈溪市，與此同時，在上述區(qū)域的內(nèi)環(huán)伴隨縮減現(xiàn)象；2010-2018 年整體表現(xiàn)出嚴重縮減態(tài)勢，縮減集聚區(qū)集中在大豐區(qū)、東臺市、海安縣、如東縣、通州區(qū)、海門市、啟東市以及慈溪市，且局部擴展集聚區(qū)主要體現(xiàn)在南通市中東部、上海市東部、三門灣岸區(qū)和椒江口岸區(qū)。

4.3 土地利用結構海陸梯度變化特征

三級沿海地帶海洋屬性較沿海城市更為突出，海洋產(chǎn)業(yè)布局尤為密集，作為海陸統(tǒng)籌管理的核心區(qū)，本文分析1980-2018 年距離研究區(qū)外側大陸海岸線0～20 km 范圍內(nèi)的地類變化情況，旨在測度沿海地帶土地利用變化的海陸梯度變化規(guī)律。具體以研究區(qū)右側大陸海岸線為基準，以5 km 為分析步長，分別形成距海0～5 km、5～10 km、10～15 km、15～20 km的4 個梯度帶，距海最近的為第一梯度帶，最遠的為第四梯度帶，由于海岸線呈彎曲狀，經(jīng)緩沖區(qū)分析，各梯度帶面積從沿海至內(nèi)陸逐漸減小，總體面積差別不大。進一步分別計算不同時段不同梯度帶的動態(tài)度，結果如圖6 所示。

土地利用動態(tài)度隨梯度帶的增大表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，在整個長三角沿海地帶，1980-2018 年間建設用地和未利用地動態(tài)度占優(yōu)勢地位，且向海特征最為顯著，水域和草地變化微弱，并表現(xiàn)出一定的向海特征。不同地類在各時段內(nèi)動態(tài)度變化各異，其中，1980-1990 年間，變化度較高的地類主要為海洋、草地、水域和建設用地，且海洋、草地和水域呈現(xiàn)向陸變化劇烈的特征，建設用地整體動態(tài)度變化較小，向海特征不顯著；1990-2000 年間，未利用地和建設用地動態(tài)度較高，未利用地向海向陸均衡開發(fā)，建設用地呈現(xiàn)微弱的向海開發(fā)特征，水域和草地在各梯度動態(tài)度均較小且表現(xiàn)出一定程度的向陸開發(fā)特征；2000-2010 年間，建設用地動態(tài)度占優(yōu)勢地位，且向海特征尤為顯著；其他地類表現(xiàn)為海洋、水域、草地動態(tài)度較高，水域與草地向海向陸均衡變化，海洋地類向陸發(fā)展特征顯著，即該階段人類圍填海開發(fā)活動劇烈；2010-2018 年間，未利用地、海洋、草地與建設用地動態(tài)度較高，且向海向陸均衡發(fā)展?？傮w而言，建設用地向海特征顯著，海洋用地向陸特征顯著，其他地類動態(tài)度向海或向陸特征不穩(wěn)定。

圖5 1980-2018 年期間長三角海岸帶灘涂用地空間演變Fig.5 Spatial evolution of tidal flat in the Changjiang River Delta coastal zone during 1980-2018

不同區(qū)域各地類動態(tài)度海陸梯度變化規(guī)律各異，其中，江蘇省表現(xiàn)為建設用地和草地呈顯著的向海特征，海洋和未利用地呈現(xiàn)一定程度的向陸特征，其余地類動態(tài)度波動較小且海陸梯度特征不明顯；上海市沿海地帶整體表現(xiàn)出草地、水域、建設用地和海洋動態(tài)度較高，且草地動態(tài)度占顯著優(yōu)勢地位，并表現(xiàn)出一定程度的向陸特征，建設用地向海特征顯著；浙江省較其他兩個省市整體地類動態(tài)度較低，主要表現(xiàn)為建設用地、海洋、未利用地和水域動態(tài)度較低，除建設用地動態(tài)度呈現(xiàn)向海變化特征外，其余地類海陸梯度特征均較弱。

5 結論與討論

5.1 結論

本文基于1980-2018 年5 期土地利用矢量數(shù)據(jù)，借助ArcGIS、?；鶊D分析等技術手段，量化了長三角海岸帶近39 年間的土地開發(fā)格局演變過程，從整體數(shù)量結構、空間形態(tài)、重點地類空間集聚、海陸梯度變化規(guī)律的角度揭示各時段土地轉型分異特征，研究結果表明：

圖6 1980-2018 年期間長三角沿海地帶0～20 km 緩沖區(qū)土地利用動態(tài)度變化特征Fig.6 Characteristics of land use dynamics of 0～20 km buffer zone in the Changjiang River Delta coastal zone during 1980-2018

（1）2018 年長三角海岸帶現(xiàn)狀基底景觀由耕地、林地和建設用地構成，占研究區(qū)總面積的89.86%，呈現(xiàn)出北耕南林、建設用地呈散團式鑲嵌其中的空間格局。

（2）近39 年來，研究區(qū)土地利用系統(tǒng)在數(shù)量結構和空間形態(tài)上變化各異，其中，在數(shù)量結構上整體呈現(xiàn)耕地持續(xù)平穩(wěn)減少、建設用地持續(xù)快速增加、林地波動式微弱減少、草地和水域波動式微弱增加的發(fā)展趨勢，且歷經(jīng)圍填海開發(fā)面積累計達2 161.01 km2；在空間形態(tài)上主要呈現(xiàn)出建設用地斑塊遍地開花并伴隨局部爆炸式擴張、耕地斑塊逐漸縮減且趨于破碎化、江蘇和上海東部以及杭州灣沿岸圍填海開發(fā)形成明顯濕地景觀的演變態(tài)勢。

（3）重點針對建設用地和濕地開展的空間集聚演變分析結果顯示，建設用地擴張規(guī)模呈小而散且擴張集聚度呈持續(xù)增強趨勢，形成由“單中心”趨向“多中心”空間集聚格局；灘涂資源呈現(xiàn)數(shù)量少、斑塊小且分布散的特征，總體呈減少趨勢，各時期擴展熱點區(qū)及縮減熱點區(qū)地處縣市各異。

（4）在距離海岸線20 km 范圍內(nèi)，研究區(qū)土地利用動態(tài)度呈現(xiàn)明顯的建設用地趨海及海洋用地趨陸的變化規(guī)律，且江蘇、上海及浙江沿海地帶的各地類動態(tài)度海陸梯度變化規(guī)律各異。

5.2 討論

人類在海岸帶土地開發(fā)過程中扮演主導者的角色，其行為決策影響區(qū)域土地系統(tǒng)顯性景觀與隱形功能的演變方向，因此，優(yōu)化配置海岸帶土地利用結構須依托人為的監(jiān)測、規(guī)劃和管制，故全面系統(tǒng)開展長三角海岸帶土地利用轉型研究，可以為人類摸清國土開發(fā)中的問題并加深對特定時期土地系統(tǒng)復雜演變過程的認識提供科學參考。（1）本文從整個長三角沿海區(qū)域視角對土地生態(tài)系統(tǒng)變化過程、特征及演變規(guī)律開展全面研究，尤其對重點變化地類進行深入空間集聚分析，有助于加深對研究區(qū)土地生態(tài)發(fā)展過程的理解，促進海岸帶資源與環(huán)境的可持續(xù)管理與開發(fā)。該區(qū)域已有基于省、市、縣級尺度開展的土地利用變化相關研究，尤其是針對灘涂資源的演變與開發(fā)模式分析，但在目前長江三角洲城市群發(fā)展格局定位背景下，缺乏對長三角沿海發(fā)展帶長期土地系統(tǒng)演變的全面系統(tǒng)了解，如何實現(xiàn)沿海發(fā)展帶的經(jīng)濟開發(fā)與生態(tài)環(huán)境保護的協(xié)調(diào)發(fā)展，為其決策支持提供基礎參考，本研究在已有成果積累基礎上進行了有益的補充完善。（2）土地利用轉型作為一個復雜的演變過程，本文僅從顯性形態(tài)視角分析其轉型時空特征，雖然通過?；鶊D、年變化率、動態(tài)度及核密度分析有效揭示了不同時段內(nèi)長三角海岸帶土地演變分異規(guī)律，但未能將相關隱形形態(tài)納入到對土地利用功能演變的刻畫中，如實現(xiàn)對“生產(chǎn)-生態(tài)-生活”三生功能空間的演變測度，分析土地利用演變過程中各項功能效應及其變化特征，而需要指出的是土地利用顯性形態(tài)研究恰是隱性形態(tài)研究的重要前提，基于本文的研究成果，可進一步開展土地利用功能分類與評價研究，提煉功能演變特征與模式，更有利于厘清土地資源開發(fā)過程中的癥結和問題，增強研究結果對現(xiàn)實問題的指導意義。（3）長三角海岸帶土地利用轉型是在特定社會經(jīng)濟發(fā)展階段下土地利用形態(tài)的動態(tài)表征，其轉型過程受自然資源稟賦、區(qū)域發(fā)展定位、農(nóng)業(yè)基礎設施配置、區(qū)位交通便捷程度等影響而產(chǎn)生不同，且各區(qū)域發(fā)展目標呈現(xiàn)多元化，因此需要開展土地演變與集聚的影響機制、探索符合各小區(qū)域特色的土地利用模式研究，并需要對區(qū)域本底、戰(zhàn)略定位、經(jīng)濟發(fā)展、全球環(huán)境變化等進行全面深入的剖析，亦迫切需要集成多學科技術，進而對優(yōu)化調(diào)控土地利用空間結構具有實踐指導意義。