成都市土地利用時空結構變化研究

魏曉涵, 段林森

成都理工大學旅游與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，四川 成都 610059

我國土地利用率高，但人均耕地較少，區(qū)域發(fā)展不平衡，人地矛盾較為突出，正確利用土地資源是實現(xiàn)人類社會及經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要前提。近年來，城市的外延和土地資源的粗放型利用，導致土地利用方式與結構發(fā)生改變[1]。20 世紀80 年代以后，土地利用研究與國土整治工作結合起來，在土地利用的基礎上提出了治理與保護的理念[2-3]。1995年，國際地圈—生物圈計劃(ⅠGBP)和土地利用/覆蓋變化（Land-use and Land- cover Change，簡稱為LUCC）的研究內(nèi)容主要集中在不同空間尺度上的土地利用變化過程等方面[4-6]。20 世紀90 年代后期，很多學者在研究土地利用時空結構變化的影響主要考慮時間、空間的變化情況。土地是我們的財富，合理利用土地成為我國科學發(fā)展的當務之急。本文以成都市為研究區(qū)，從土地利用年變化率（R）、土地利用程度綜合指數(shù)和土地利用變化量（S）等方面分析近20 年土地利用的時空結構變化規(guī)律，為成都市土地利用提供科學的規(guī)劃依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文以成都市為主要研究區(qū)域，對該區(qū)域2000—2020 年的土地利用數(shù)據(jù)進行處理，分別計算2000—2005 年、2005—2010 年、2010—2015 年和2015—2020 年土地利用年變化率（R）、土地利用程度綜合指數(shù)和土地利用變化量（S），分析成都市近20 年土地利用的時空結構變化規(guī)律。

本文從兩個角度進行比較，即土地利用類型在數(shù)量上的變化和程度上的變化。一定時間內(nèi)土地利用數(shù)量和程度上的變化即土地利用的時空變化。數(shù)量上的變化表示不同時間節(jié)點土地利用類型面積的變化：本文主要研究2000 年、2005 年、2010 年、2015 年和2020 年這五個時間節(jié)點土地利用類型的面積變化。程度上的變化本文采用土地利用程度綜合分級指數(shù)和土地利用程度變化模型這兩個指數(shù)來反映土地利用的集約化程度和土地的發(fā)展狀態(tài)，主要分為2000—2005 年、2005—2010 年、2010—2015年和2015—2020 年這四個年間變化的程度分析。本文選取耕地、林地、建設用地、水域及其他土地（包括草地、園地、交通用地等）這幾種主要的土地類型進行分析。在研究成都市土地利用結構變化的過程中，數(shù)據(jù)來源包括成都市統(tǒng)計年鑒、成都市國土志、《成都市土地利用總體規(guī)劃修編專題及部門用地規(guī)劃匯編》和地理國情監(jiān)測云平臺，得到成都市2000 年、2005 年、2010 年、2015 年、2020 年土地利用相關數(shù)據(jù)。

1.2 研究方法

1.2.1 數(shù)量上的變化

土地利用在數(shù)量上的變化即面積變化，不同土地利用類型在面積上的變化，會導致土地利用結構的改變。僅根據(jù)數(shù)量差只能說明在不同的年份里，每種土地類型的數(shù)量是增加還是減少，并不能具體反映出增加或是減少的程度。因此，為研究成都市土地利用類型變化的幅度，可引入年變化率來表示。年變化率是土地資源數(shù)量變化的一個動態(tài)指標，不同土地利用類型的年變化率，反映了該土地類型在某一地區(qū)、某一時間段的數(shù)量變化情況。本文選取的表達式[7]為：

LC—表示某種土地利用類型在研究時間段的年變化率；Nb—表示某種土地利用類型研究時間段末期的數(shù)量；Na—表示某種土地利用類型研究時間段初期的數(shù)量；T—表示研究時間段。

1.2.2 程度上的變化

土地利用程度是用土地利用分級指數(shù)和土地利用程度變化模型反映的，在劉紀遠的生態(tài)景觀學中有提到，其主要內(nèi)容是將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會因素影響下的自然平衡狀態(tài)分為4 級，不但給每一級土地利用程度分別賦予了的分級指數(shù)（見表1），而且還給出了土地利用綜合指數(shù)和土地利用程度變化模型的定量化表達式[8]。

表1 土地利用類型分級表Tab.1 Classification table of land use types

（1）土地利用綜合指數(shù)的公式為[9]：

L—表示研究區(qū)的土地利用綜合指數(shù)；Ai—表示研究區(qū)第i 級土地利用程度分級指數(shù)；Ci—表示研究區(qū)域內(nèi)第i 級土地利用類型面積百分比。

土地利用綜合指數(shù)的范圍是100～400，數(shù)值越高說明土地利用類型單一，集約化程度越高；數(shù)值越低說明土地利用類型越多，集約化程度越低。

（2）土地利用程度變化模型為[10]：

S—表示研究區(qū)域的土地利用程度變化量；La、Lb—表示研究初期與研究末期的土地利用綜合指數(shù)；Ai—表示研究區(qū)第i 級土地利用程度分級指數(shù)；Ci,a、Ci,b—表示研究初期與研究末期第i 級土地利用類型面積百分比；R—表示研究區(qū)域的土地利用程度變化率。

若S＞0 或者R＞0，說明研究區(qū)域的土地處于發(fā)展期；若S＜0 或者R＜0，說明研究區(qū)域的土地處于衰退期。

2 計算結果及分析

2.1 土地利用年變化率特征

通過整理得到成都市2000 年、2005 年、2010年、2015 年、2020 年土地利用相關數(shù)據(jù)，并計算各種土地利用類型面積占比，計算結果見表2，根據(jù)年變化率公式（1），計算出成都市2000—2020 年土地利用類型的年變化率見表3。表2 反映了2000—2020年成都市土地利用不同類型的變化趨勢，表3 展現(xiàn)了成都市土地利用不同類型在2000—2020 年間的年變化率情況，分別為2000—2005 年、2005—2010年、2010—2015 年和2015—2020 年這四個年間變化率（以下簡稱4 個年間變化率）。綜合以上變化情況來看，成都市主要土地類型是耕地和林地，變化的較為明顯的是耕地和建設用地，特別是在2010 年變化幅度最為明顯，林地、水域及其他土地變化情況較小。具體分析如下：

表2 2000—2020 年成都市土地利用分類變化表Tab.2 Changes of land use classification in Chengdu from 2000 to 2020

表3 2000—2020 年成都市土地利用年變化率表Tab.3 Annual change rate of land use in Chengdu from 2000 to 2020

（1）耕地和建設用地變化幅度較大，總體呈增大的趨勢。2010 年耕地面積明顯減少而建設用地面積明顯增加。從變化率來看，2005—2010 年和2010—2015 年這兩個時間段變化率較為明顯，耕地分別為?1.79%和3.59%，先減少后增加，建設用地分別為9.97%和?9.55%，先增加后減少，但2000 年到2020年總體呈增大趨勢。

（2）林地和其他土地總體呈減小趨勢。林地4 個年間的變化率分別為?0.04%、?0.15%、?0.15%和0.59%，2005—2015 年林地面積逐漸減少，2015—2020 年面積有所增加，但增加的速率小于減少的速率，林地面積總體呈現(xiàn)減小的趨勢。其他土地面積4 個年間的變化率分別為0.03%、?2.46%、?1.43%和?3.96%，2000—2005 年其他土地面積呈增加趨勢，2005—2020 年3 個年間變化率逐漸減小，且在2015—2020 年的變化率減小得最多。

（3）水域面積呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。水域面積4 個年間的變化率分別為1.60%、?1.23%、1.9%和0.05%，變化程度為先減少后增加，增加的速率總的來說大于減少的速率，所以水域面積2000—2020年間總體呈增加的趨勢。

2.2 土地利用程度變化特征

利用成都市2000—2010 年的土地利用數(shù)據(jù)，計算出成都市土地利用程度綜合指數(shù)（見表4）、土地利用程度變化量和土地利用程度變化率(見表5）。

表4 成都市土地利用程度綜合指數(shù)表Tab.4 Comprehensive index of land use degree in Chengdu

從表4 和表5 的計算結果可知，2000～2020 年以來，土地利用程度綜合指數(shù)整體呈上升趨勢，說明土地利用日趨集約化，土地利用類型更加單一化。2010 年土地利用程度綜合指數(shù)最大，為276.44，說明成都市2010 年土地利用集約化程度最高，土地利用的類型相對單一。成都市2000—2005 年、2005—2010 年和2015—2020 年的土地利用變化量（S）和土地利用變化率（R）均大于0，說明土地利用程度處于發(fā)展期；而在2010—2015 年，土地利用變化量（S）和土地利用變化率（R）都小于0，分別為?6.38 和?2.30，說明成都市2010—2015 年土地利用程度處于衰退期。

表5 成都市土地利用程度變化量與變化率表Tab.5 Change quantity and land use change rate in Chengdu

3 討論

（1）2000—2020 年以來，成都市耕地和建設用地變化幅度較大，總體呈增大的趨勢；林地和其他土地總體呈減小趨勢；水域面積呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢。土地利用程度綜合指數(shù)整體呈上升趨勢，土地利用日趨集約化，土地利用類型更加單一化。其中，2000—2005 年、2005—2010 年和2015—2020年土地利用程度處于發(fā)展期；而在2010—2015 年，土地利用程度處于衰退期。耕地變化趨勢總體和2002 年《全國土地開發(fā)整理規(guī)劃》相契合，耕地保護效果較好，城市化的影響使建設用地面積有一定程度的增加，林地的減少主要為林地向耕地轉出。

（2）成都市土地利用結構變化影響因素可能有自然因素、人口變動與產(chǎn)業(yè)調(diào)整等，比如從近年的實際情況來看，災害損毀和土地退化已成為造成耕地數(shù)量和質(zhì)量下降的主要自然因素。其次，人口變動對土地利用結構有很大影響，根據(jù)2000 年第五次人口普查結果[12]和2010 年第六次人口普查結果[13]，成都市常住人口為1 404.76 萬人，占全省的17.5%，十年凈增加293.91 萬人，年平均增長率為2.4%，呈平穩(wěn)持續(xù)增長態(tài)勢。隨著城市人口壓力越來越大,人均占地面積變小，人地矛盾突出，用地緊張，城市向外擴張是必然趨勢，耕地、林地等向建設用地轉變，土地利用結構發(fā)生變化。第三，產(chǎn)業(yè)調(diào)整也會影響土地利用結構。對比成都市2005 年與2015 年生產(chǎn)總值指數(shù)可以看出第二產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)是成都市經(jīng)濟發(fā)展的重要支柱，并且逐年升高[14]。第一產(chǎn)業(yè)所占比例減少，第二、三產(chǎn)業(yè)不斷優(yōu)化、提升，經(jīng)濟結構的轉變導致土地資源在各部門間進行重新分配。在城市化高速發(fā)展的階段，我國農(nóng)用地有所減少，建筑用地不斷增多，城市用地也在不斷地向第三產(chǎn)業(yè)用地過渡，土地利用結構受產(chǎn)業(yè)結構調(diào)整的影響。

（3）從土地利用的年變化率，變化程度等方面分析，成都市土地利用結構得到了優(yōu)化，向科學、有序的方向發(fā)展。未來土地利用規(guī)劃可關注以下幾個方面：一是應持續(xù)關注基本耕地面積，保持基本耕地不受城市化的影響；二是關注林地及水域面積，使土地利用結構趨于合理化和穩(wěn)定化；三是關注人口變動、自然因素、產(chǎn)業(yè)調(diào)整等方面對土地利用結構帶來的影響。