重慶市土地利用變化特征研究

孫 敖

(重慶財經(jīng)學(xué)院,重慶 401320)

1.引言

土地既是人類生存和發(fā)展的基本自然資源，也是重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。人類活動對自然環(huán)境的影響愈發(fā)深遠(yuǎn)，土地利用變化則是這種影響的重要表征之一， 其結(jié)果是地表覆被狀況的轉(zhuǎn)變。研究重慶市土地利用類型時空演變特征，揭示土地演變過程的數(shù)量關(guān)系及其空間結(jié)構(gòu)特征，有助于構(gòu)建合理有序的國土空間保護開發(fā)秩序。

2.研究區(qū)概況

重慶位于我國西南地區(qū)，地跨105o11'～110o11'E、28o10'～32o13'N之間的青藏高原與長江中下游平原的過渡地帶，總面積82396.64km2。地貌以丘陵、山地為主，其中山地占76%。屬中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，降水量充沛，時空分配不均。境內(nèi)河流縱橫，形成向心的、不對稱的網(wǎng)狀水系。是國家重要中心城市、長江上游地區(qū)經(jīng)濟中心、國家重要先進制造業(yè)中心。2020年常住人口為3205.42萬人，常住人口城鎮(zhèn)化率為69.46%，地區(qū)生產(chǎn)總值25002.79億元，三次產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比為7.2:40.0:52.8。

3.數(shù)據(jù)來源與研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源

土地利用數(shù)據(jù)和行政區(qū)劃數(shù)據(jù)均來自中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（https://www.resdc.cn），基于ArcGIS軟件對數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，將數(shù)據(jù)劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等6種土地利用類型，通過分類誤差及Kappa系數(shù)檢驗，土地利用類型分類總體精度均達(dá)到85%以上，滿足研究所需數(shù)據(jù)精度要求。

3.2 研究方法

3.2.1 土地利用變化幅度

土地利用變化幅度可展示研究區(qū)域土地利用變化的總體態(tài)勢和結(jié)構(gòu)特征。公式為：

式中：△U為研究時段內(nèi)某種土地利用類型面積的變化幅度；Ua，Ub分別為研究期初和期末某種土地利用類型的面積。

3.2.2 單一土地利用動態(tài)度

單一土地利用動態(tài)度可以定量展示研究時間段內(nèi)研究區(qū)域內(nèi)耕地面積的變化速度，表征耕地利用變化的趨勢，有利于對比土地利用變化的區(qū)域差異和預(yù)測未來土地利用變化趨勢。公式為：

式中：K為研究時段內(nèi)某種土地利用類型的動態(tài)度；Ua，Ub為研究區(qū)域內(nèi)初期與末期耕地面積；T為研究時間段，當(dāng)設(shè)定為年時，K表示研究區(qū)域耕地利用的年變化率。當(dāng)K為0時，只能說明區(qū)域該土地利用類型轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出保持平衡，并不代表不存在土地利用類型的局部變化。

3.2.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是表示各土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移方向和轉(zhuǎn)移變化量的主要方法。通過將土地利用類型轉(zhuǎn)移面積以矩陣的形式列出，作為用地結(jié)構(gòu)與變化方向分析的基礎(chǔ)，可定量體現(xiàn)各土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，揭示轉(zhuǎn)移前后各土地利用類型的結(jié)構(gòu)特征。公式為：

式中，S為面積，n為轉(zhuǎn)移前后的土地利用類型數(shù)；i，j（i，j=1,2，…,n）分別為轉(zhuǎn)移前和轉(zhuǎn)移后的土地利用類型；Sij表示i地類轉(zhuǎn)換成j地類的面積。

4.結(jié)果與分析

4.1 土地利用類型數(shù)量變化特征

199 0-2020年，重慶市土地利用類型變化顯著，土地利用變化整體上呈現(xiàn)“三增三減”態(tài)勢，即林地、水域、建設(shè)用地呈增加趨勢，耕地、草地、未利用地面積呈減少趨勢。耕地和林地面積比重長期保持在80%以上，表明重慶市土地利用類型以耕地和林地為主，且比重不斷上升，由84.07%上升至86.65%，構(gòu)成了重慶市土地利用的基本格局。雖然耕地比重不斷下降，但林地比重不斷上升。主要原因是隨著重慶市深入推進退耕還林工程、《重慶市林地保護管理條例》的實施，林地得到有效保護，面積不斷增長。

各土地利用類型具體變化情況為：林地面積從1990年的30475.59km2增加到2020年的33784.81 km2，面積增加3309.22 km2，增幅為10.86%，是研究時間段內(nèi)面積增加最多的土地利用類型；水域面積從1990年的916.97 km2增加到2020年的1213.35 km2，面積增加296.38 km2，增幅為32.32%；建設(shè)用地面積從1990年的417.52 km2增加到2020年的2134.64 km2，面積增加1717.12 km2，增幅高達(dá)411.27%，是研究時間段內(nèi)變化速度最快的土地利用類型；耕地面積從1990年的38797.00 km2下降至2020年的37611.81 km2，面積減少1185.19 km2，降幅為3.05%，是研究時間段內(nèi)變化幅度最慢的土地利用類型；草地面積從1990年的11771.96 km2下降至2020年的7641.52 km2，面積減少4130.44 km2，降幅為35.09%，是研究時間段內(nèi)面積變化最大同時也是面積減少最多的土地利用類型；未利用地面積從1990年的17.60 km2下降至2020年的10.51 km2，面積減少7.09 km2，降幅為40.28%，是研究時間段內(nèi)面積變化最小的土地利用類型。

綜上所述，1990-2020年，重慶市草地面積急劇減少，林地和建設(shè)用地面積顯著增加，耕地面積明顯減少，土地利用變化劇烈。

根據(jù)公式計算出1990-2020年各土地利用類型土地利用動態(tài)度，由土地利用動態(tài)度可知，林地、水域和建設(shè)用地的動態(tài)度為正，按照大小排序為建設(shè)用地＞水域＞林地，表明建設(shè)用地、水域和建設(shè)用地總體呈增加趨勢，其中建設(shè)用地的擴張速度最快，擴張速度高達(dá)13.71%，林地的擴張速度最慢，僅為0.36%；耕地、草地和未利用地的動態(tài)度為負(fù)，按照大小排序為未利用地＞草地＞耕地，表明耕地、草地和未利用地總體呈減少趨勢，其中未利用地縮減速度最快，達(dá)到了1.34%，耕地最慢，僅為0.10%；表明重慶市耕地保護成效顯著，有效遏制了耕地縮減速度。

這主要是由于研究時間段內(nèi)重慶市經(jīng)濟社會發(fā)展迅速，城市發(fā)展缺乏有效規(guī)劃控制，城市規(guī)模急劇擴張，導(dǎo)致建設(shè)用地規(guī)模激增，草地和耕地面積銳減；三峽大壩等水利基礎(chǔ)設(shè)施的建成投用，導(dǎo)致水域面積迅速擴張；退耕還林還草等政策的落實，重慶市林地面積劇增，生態(tài)文明建設(shè)成效顯著

4.2 土地利用類型轉(zhuǎn)移特征

本文基于1990年和2020年兩期重慶市土地利用數(shù)據(jù)，在ArcGIS軟件中進行空間疊加分析并將數(shù)據(jù)導(dǎo)出至Excel中制作出重慶市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣表，以分析重慶市土地利用時空格局變化特征。

199 0-2020年重慶市土地利用轉(zhuǎn)移呈現(xiàn)以下特征：1990-2020年，重慶市共計有11835.49 km2土地面積發(fā)生土地利用類型變化，占重慶市土地總面積的14.63%。研究時間段內(nèi)，土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)化主要表現(xiàn)為林地、草地向耕地，耕地、草地向林地，耕地向建設(shè)用地等主要轉(zhuǎn)移態(tài)勢。其中，林地、草地和耕地之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系占據(jù)主導(dǎo)地位，占發(fā)生土地利用變化面積的74.02%。

具體而言（見表 1），1990-2020年重慶市耕地總體呈凈減少態(tài)勢，凈減少1185.20km2。研究時間段內(nèi)，減少耕地4291.68km2，減少的耕地主要去向為林地、建設(shè)用地和草地，分別為2035.09 km2、1513.91 km2和557.34 km2，占減少耕地的95.68%；由于退耕還林還草工作的深入推進和社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，導(dǎo)致大量耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱值?、草地和建設(shè)用地，其中轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾筒莸氐母卣佳芯繒r間段內(nèi)減少耕地的60.41%。新增耕地面積3106.48 km2，新增耕地主要來源于林地和草地，分別增加了1687.96 km2、1357.35 km2，占新增耕地的98.03%，表明林地和草地的開發(fā)利用是耕地的主要來源。

表1 1990-2020年重慶市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（單位：km2）

林地呈凈增加態(tài)勢，是研究時間段內(nèi)重慶市凈增加面積最多的土地利用類型，凈增加3309.23 km2。研究時間段內(nèi)，減少林地主要轉(zhuǎn)化為耕地、草地和建設(shè)用地，分別為1687.96 km2、393.02 km2和167.84 km2；新增林地5654.37 km2，主要來源于草地和耕地，分別為3600.87 km2和2035.09 km2。

草地呈凈減少態(tài)勢，是研究時間段內(nèi)重慶市凈減少面積最多的土地利用類型，凈減少4130.44 km2。減少草地5086.08 km2，主要轉(zhuǎn)化為林地和耕地，分別為3600.87 km2和1357.35 km2；增加草地955.64 km2，主要來源于耕地和林地，分別為557.34 km2和393.02 km2。

水域呈凈增加態(tài)勢，凈增加296.38 km2。研究時間段內(nèi)，減少水域64.22 km2，主要轉(zhuǎn)化為耕地、林地和建設(shè)用地，分別為38.12 km2、12.05 km2和9.76 km2；增加水域360.60 km2，主要來源于耕地、林地和草地，分別為184.05 km2、96.13 km2和63.09 km2。

建設(shè)用地呈凈增加態(tài)勢，凈增加1717.12km2。研究時間段內(nèi)，減少建設(shè)用地39.57 km2，主要轉(zhuǎn)化為耕地和水域，分別為20.94 km2和13.12km2；增加建設(shè)用地1756.69km2，主要來源于耕地、林地和草地，分別為1513.91 km2、167.84km2和64.77 km2。研究時間段內(nèi)，隨著重慶市社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，建設(shè)用地規(guī)模擴張迅速，大量占用耕地和林地面積。

未利用地呈凈減少態(tài)勢，凈減少7.09 km2。研究時間段內(nèi)，減少未利用地8.80km2，主要轉(zhuǎn)化為耕地和水域，分別為2.11km2和4.21km2；增加未利用地1.71km2，主要來源于耕地。

5.結(jié)論

綜合運用土地利用變化幅度、土地利用動態(tài)度和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣等研究方法，研究了1990-2020年重慶市土地利用變化特征，得出如下結(jié)論：

5.1 1990-2020年，耕地和林地面積比重長期保持在80%以上，表明重慶市土地利用類型以耕地和林地為主，且比重不斷上升，由84.07%上升至86.65%，構(gòu)成了重慶市土地利用的基本格局。

5.2 研究時間段內(nèi)，重慶市土地利用類型變化顯著，土地利用變化整體上呈現(xiàn)“三增三減”態(tài)勢，即林地、水域、建設(shè)用地呈增加趨勢，耕地、草地、未利用地面積呈減少趨勢。

5.3 重慶市草地面積急劇減少，林地和建設(shè)用地面積顯著增加，耕地面積明顯減少，土地利用變化劇烈。

5.4 林地是研究時間段內(nèi)面積增加最多的土地利用類型，建設(shè)用地是研究時間段內(nèi)變化速度最快的土地利用類型，耕地是研究時間段內(nèi)變化幅度最慢的土地利用類型，草地是研究時間段內(nèi)面積變化最大同時也是面積減少最多的土地利用類型，未利用地是研究時間段內(nèi)面積變化最小的土地利用類型。

5.5 重慶市總計有11835.49 km2土地面積發(fā)生土地利用類型變化，占重慶市土地總面積的14.63%。研究時間段內(nèi)，土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)化主要表現(xiàn)為林地、草地向耕地，耕地、草地向林地，耕地向建設(shè)用地等主要轉(zhuǎn)移態(tài)勢。其中，林地、草地和耕地之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系占據(jù)主導(dǎo)地位，占發(fā)生土地利用變化總面積的74.02%。

5.6 研究時間段內(nèi)重慶市社會經(jīng)濟發(fā)展迅速，城市規(guī)模急劇擴張，導(dǎo)致建設(shè)用地規(guī)模激增，草地和耕地面積銳減；三峽大壩等水利基礎(chǔ)設(shè)施的建成投用，導(dǎo)致水域面積迅速擴張；退耕還林還草等政策的落實，重慶市林地面積劇增，生態(tài)文明建設(shè)成效顯著。