國土空間規(guī)劃視角下縣域土地利用及空間格局變化
——以廣東省博羅縣為例

張玉婷

（中煤航測遙感集團有限公司，陜西 西安 511400）

土地利用是國土空間的核心主體和實體形態(tài)，土地利用變化是反映人與環(huán)境之間復雜的相互作用關(guān)系最直接的表現(xiàn)形式[1-3]，是研究環(huán)境變化的重要領(lǐng)域之一[4-5]。不同地域的土地利用變化的空間格局映射人地關(guān)系在空間上的作用模式與作用強度[6]。監(jiān)測不同時期土地利用及空間格局變化，揭示該地區(qū)土地利用變化的特征及原因，可以反映出人類活動對生態(tài)、環(huán)境、資源等方面的影響[7]，有利于發(fā)現(xiàn)該地區(qū)人地關(guān)系及土地利用中的突出問題和主要矛盾，為國土空間格局確定、生態(tài)環(huán)境修復、資源優(yōu)化利用提供科學依據(jù)[6]。

目前已有學者利用各種模型、方法從各類不同尺度進行了土地利用變化與人類活動相互作用程度分析[8-10]，劉紀遠等運用相同技術(shù)方法，利用近30年的衛(wèi)星遙感信息數(shù)據(jù)，通過定期更新中國土地利用變化數(shù)據(jù)，來研究土地利用變化的時空特征與空間格局[11]。范業(yè)婷等以江蘇省為例，面向區(qū)域國土空間發(fā)展，構(gòu)建了土地利用功能分類體系，綜合測度兩期時間節(jié)點下，各項土地利用功能及其變化，并研究其變化模式及成因，由此劃分功能變化分區(qū)[12]。馬才學[13]、龍花樓[14]等從省到區(qū)不同尺度的行政單元出發(fā)，研究土地利用變化及其驅(qū)動力。此外，也有學者針對單一土地利用功能時空演變規(guī)律展開研究，張志東探討了2005—2014年博羅縣耕地資源時空動態(tài)變化與經(jīng)濟社會發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)度，定量研究不同因素對于耕地數(shù)量變化的影響程度[15]。劉峰[16]、余春雪[17]等分別研究了科爾沁沙地和中國河湖沼澤系統(tǒng)的時空變化特征及遷移轉(zhuǎn)換趨勢，為合理分配利用資源、保護生態(tài)環(huán)境、保障經(jīng)濟健康可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

粵港澳大灣區(qū)建設(shè)為區(qū)域一體化帶來新的重大機遇。博羅縣位于粵港澳大灣區(qū)內(nèi)，研究其10年土地利用變化特征及空間格局，對于著力推進新型城鎮(zhèn)化，促進鄉(xiāng)村振興，加快城鄉(xiāng)融合發(fā)展，具有指導作用。本研究以博羅縣10年土地利用變化為研究對象，采用ArcGIS空間分析法、轉(zhuǎn)移矩陣法及核密度等方法，探究第二次全國土地調(diào)查（2009年）以來，到2018年末10年期間，土地利用類型的時空變化特征及遷移轉(zhuǎn)換趨勢，定量及定性地對博羅縣土地利用的整體空間格局進行探討，有助于優(yōu)化配置土地資源、有序推進全域土地綜合整治與生態(tài)保護修復、科學劃定區(qū)域發(fā)展空間格局、促進人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

博羅縣地處廣東省中南部，珠江三角洲東北端的東江中下游，全縣面積約2858km2。地勢東北高西南低，北部山地丘陵中間穿插平原，中部多為丘陵，南部沿東江為沖積平原。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所涉及數(shù)據(jù)包括博羅縣第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)（2009年），由于第三次全國國土調(diào)查數(shù)據(jù)與以往土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計口徑不一致，故選取博羅縣2018年土地調(diào)查更新成果作為末期數(shù)據(jù)。此外，還涉及博羅縣DEM（30m）數(shù)據(jù)、廣東省行政邊界矢量數(shù)據(jù)等。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)從博羅縣自然資源局獲取，用于國土空間規(guī)劃相關(guān)研究。人口、經(jīng)濟等數(shù)據(jù)從博羅縣人民政府網(wǎng)站獲取，DEM數(shù)據(jù)從地理空間數(shù)據(jù)云下載。

本研究按照中華人民共和國國家標準中的《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2017）劃分博羅縣土地利用類型。其中，計算土地利用動態(tài)變化及轉(zhuǎn)移矩陣使用一級分類，分析土地利用空間格局變化使用“三大類”。

2 研究方法

2.1 土地利用動態(tài)變化分析

2.1.1 動態(tài)變化空間分析模型

單一的土地利用變化模型只考慮流出土地面積，未考慮流入土地面積。流出土地即在研究期內(nèi)由i類土地利用類型轉(zhuǎn)移為其他非i類土地部分；流入土地為研究期內(nèi)由其他非i類土地利用類型轉(zhuǎn)變?yōu)閕類土地部分，也稱新增部分。本研究采用劉盛和提出的土地利用動態(tài)變化空間分析模型[18]，同時考慮流入和流出土地面積及變化速率，更加準確地測算土地利用在時空上的演變過程及劇烈程度。公式如下：

式中，LCLi為第i地類的流出速率，LRLi為第i地類的流入速率，BHLi為第i地類的變化速率，F(xiàn)A(i,t1)為第i種地類在研究初期的面積，WBAi為第i種地類在研究期內(nèi)類型和區(qū)位都沒有變化的面積，t1、t2分別為初期和末期監(jiān)測節(jié)點。

2.1.2 土地利用空間變化率指數(shù)

結(jié)合動態(tài)變化空間分析模型，通過土地利用空間變化率指數(shù)反映不同地類在空間上相互轉(zhuǎn)化的程度與速率[19]。公式如下：

式中，Si為第i種地類的空間變化率指數(shù)，ΔVi為研究期內(nèi)第i種地類變化總面積，A為研究區(qū)總面積。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣反映各類土地利用類型互相轉(zhuǎn)化過程，反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征[20]。它映射出不同土地利用類型相互轉(zhuǎn)換情況，以及時空特征變化的驅(qū)動力因素。計算公式如下：

式中，LUij為研究時間段內(nèi)i類土地利用轉(zhuǎn)換成j類土地利用的面積，i和j分別為轉(zhuǎn)移前、轉(zhuǎn)移后的土地利用類型，n為轉(zhuǎn)移前后土地利用類型個數(shù)。

2.3 核密度估計

在空間分析中，核密度估計法可以用于計算各元素在其周圍空間中的密度分布。本研究對2009—2018年博羅縣土地利用圖斑進行核密度分析，揭示10年間土地利用在空間上的變化特點和差異，厘清重點變化區(qū)域。計算公式如下[21]：

式中，k（x）為核密度計算函數(shù)；d為帶寬；n為與位置x的距離小于或等于d的要素數(shù)量；f函數(shù)為權(quán)重函數(shù)；ci為每個核心要素的位置，密度值在此處最大，且在遠離ci的過程中不斷減小，當與ci的距離等于d時，核密度值降為0。

3 土地利用變化分析

3.1 變化數(shù)量分析

根據(jù)土地利用動態(tài)變化空間分析模型及土地利用空間變化率指數(shù)計算公式，分別計算，并按一級分類統(tǒng)計博羅縣2009—2018年各地類土地利用動態(tài)變化空間速率（表1），以圖的形式直觀顯示各地類的變化程度（圖1，圖2）。

表1 博羅縣2009—2018年土地利用動態(tài)變化空間速率 單位：%

圖1 博羅縣土地利用動態(tài)變化空間速率

圖2 博羅縣土地利用空間變化率指數(shù)

通過析10年博羅縣土地變化速率（表1）可知，交通用地的變化速率最快，為3.83%；進一步發(fā)現(xiàn)變化多源自流入速率（3.69%），說明這10年期間博羅縣在交通建設(shè)方面取得了顯著的成果。城鎮(zhèn)村及工礦用地的變化速率位居第二（2.86%），且大部分變化來自流入部分，表明博羅縣在過去10年間城市擴張較顯著。草地的變化速率位居第三（2.06%），整體變化表現(xiàn)為草地轉(zhuǎn)移為其他土地利用類型，說明2009—2018年博羅縣草地逐漸衰退；其他土地（1.92%）主要為未利用地轉(zhuǎn)移為其他土地利用類型。耕地的變化中流入和流出都存在，流出相比流入較為顯著，流出速率約為流入速率的2倍；園地、林地和水域及水利設(shè)施用地的變化主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)移為其他地類，且面積較少。

通過分析各地類空間變化劇烈程度—空間變化率指數(shù)可知，2009—2018年，博羅縣空間變化最為劇烈的是城鎮(zhèn)村及工礦用地，變化率指數(shù)0.17%，表明城鎮(zhèn)村及工礦用地與其他土地利用類型相互轉(zhuǎn)化幅度最大，程度最為劇烈；耕地變化率指數(shù)為0.08%。此外，其他土地利用類型的空間變化程度相近，且都處于低速波動的狀態(tài)，其中草地變化最弱，為0.02%。

3.2 轉(zhuǎn)移特征分析

將第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)和2018年土地調(diào)查更新成果兩期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進行疊加分析，計算統(tǒng)計得到2009—2018年博羅縣土地利用類型的面積轉(zhuǎn)移矩陣（表2，表3）。

表2 2009—2018年博羅縣土地利用三大類轉(zhuǎn)移矩陣 面積：km2

表3 2009—2018年博羅縣土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 面積：km2

總體來看，2009—2018年，博羅縣土地利用類型變化表現(xiàn)為農(nóng)用地和未利用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移，分別為36.77km2、14.50km2。10年間建設(shè)用地凈增加50.79km2，增幅為23.21%；農(nóng)用地凈減少35.63km2，降幅為1.43%；未利用地凈減少15.14km2，降幅為10.29%。

從細分土地利用類型來看，10年間，博羅縣耕地凈減少7.45km2，其中轉(zhuǎn)入7.03km2，轉(zhuǎn)出14.48km2，轉(zhuǎn)出去向主要為城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通用地，面積分別為11.39km2、2.65km2；園地凈減少11.14km2，減少去向主要為補充耕地（4.96km2）和轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)村及工礦（4.77km2）；林地凈減少11.52km2，主要為城鎮(zhèn)村及工礦（5.71km2）和交通（3.81km2）占用；草地凈減少5.83km2，主要為城鎮(zhèn)村及工礦占用（5.51km2）；交通用地凈增加9.30km2，面積增加來源主要為耕地、林地、園地和水域及水利設(shè)施；水域及水利設(shè)施用地凈減少7.30km2，主要去向為城鎮(zhèn)村及工礦用地（5.71km2）和交通用地（1.16km2）；城鎮(zhèn)村及工礦用地增加了41.85km2，新增面積來源涉及上述各類土地利用類型（表3）。

3.3 土地利用空間格局變化

3.3.1 總體空間格局變化

通過ArcGIS10.2平臺，運用空間疊加分析識別出2009—2018年博羅縣土地利用變化圖斑，按照“三大類”分類，并對變化圖斑進行核密度分析，以此研究博羅縣10年間土地利用空間格局總體變化情況。

結(jié)果顯示，博羅縣土地利用變化主要分布在博羅縣西南部和東北部，其中西南部的土地利用變化類型主要為由未利用地和農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，且分布較為集中，重點在石灣鎮(zhèn)、園洲鎮(zhèn)和羅陽鎮(zhèn)，即博西片區(qū)以建設(shè)用地成片增加為主；東北部的土地利用變化類型主要為農(nóng)用地內(nèi)部的互相轉(zhuǎn)換，多為種植結(jié)構(gòu)調(diào)整造成的耕地、園地、林地之間的轉(zhuǎn)換，以及博羅縣為響應(yīng)廣東省墾造水田和高標準農(nóng)田建設(shè)的政策，實行的一系列補充、提升耕地質(zhì)量的工作成果。此外，有若干條帶狀的農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的變化圖斑，可推知這是農(nóng)用地轉(zhuǎn)為交通用地的變化圖斑，此為博羅縣在2009—2018年期間，修建、擴建了武深高速、揭博高速、從莞深高速和部分省道等多條高等級公路。

綜上所述，博羅縣2009—2018年土地利用類型變化在空間上主要分布在博東和博西片區(qū)，且博西的變化比博東顯著，以建設(shè)用地的新增為主，這也體現(xiàn)了10年間博羅縣的建設(shè)發(fā)展重點位于以縣城所在地羅陽鎮(zhèn)為主兼顧發(fā)展周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域。

3.3.2 建設(shè)用地空間格局變化

本研究分別對博羅縣2009年、2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中的建設(shè)用地計算核密度，對兩期建設(shè)用地核密度分布進行對比，可知10年間博羅縣建設(shè)用地的空間格局變化特征。

2009年，博羅縣建設(shè)用地的密度總體上是東部高于西部，重點分布于博東片區(qū)的楊橋鎮(zhèn)、楊村鎮(zhèn)、石壩鎮(zhèn)、公莊鎮(zhèn)和柏塘鎮(zhèn)，并向周邊均勻過渡，廣泛分布于博東片區(qū)地勢平坦的區(qū)域；博西片區(qū)的建設(shè)用地密度低于東部，重點分布于長寧鎮(zhèn)、龍溪鎮(zhèn)，并向周邊過渡。2018年，博羅縣建設(shè)用地的密度總體上是西部高于東部，建設(shè)用地呈現(xiàn)出集中在博西片區(qū)的各個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中石灣鎮(zhèn)、園洲鎮(zhèn)、龍溪鎮(zhèn)和羅陽鎮(zhèn)的聚集最為顯著，而博東片區(qū)的建設(shè)用地密度較2009年有明顯的減弱。

綜上所述，2009—2018年間，博羅縣的建設(shè)用地空間格局呈現(xiàn)由博東向博西轉(zhuǎn)移過渡的趨勢，建設(shè)用地向博西四鎮(zhèn)的聚集明顯，表明10年間博羅發(fā)展建設(shè)的布局主要在博西，這與博羅縣構(gòu)建沿東江發(fā)展經(jīng)濟帶的發(fā)展戰(zhàn)略契合，且空間上效果初顯。

3.3.3 農(nóng)用地空間格局變化

本研究分別對博羅縣2009年、2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中的農(nóng)用地計算核密度，對兩期農(nóng)用地核密度分布進行對比，可知10年間博羅縣農(nóng)用地的空間格局變化特征。

對比2009年和2018年博羅縣農(nóng)用地核密度分布可知，10年間博羅縣農(nóng)用地空間格局總體穩(wěn)定，呈東北高西南低的分布特征；博東片區(qū)主要聚集于地勢相對平坦的石壩鎮(zhèn)、麻陂鎮(zhèn)、楊橋鎮(zhèn)、楊村鎮(zhèn)和觀音閣鎮(zhèn)；博西片區(qū)農(nóng)用地在福田鎮(zhèn)南部和石灣鎮(zhèn)、長寧鎮(zhèn)交界的地區(qū)較為密集。2009—2018年間，農(nóng)用地的聚集程度整體變?nèi)?，這與農(nóng)用地總量減少有關(guān)。

聯(lián)系博羅縣農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，博羅縣依托豐富的自然生態(tài)資源和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，以博東、博西兩大沿東江次生盆地為重點，依托良好的土壤用水條件，成長為珠三角重要的糧食主產(chǎn)區(qū)和特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。博東片區(qū)主要為集中連片的永久基本農(nóng)田，種植作物以水稻為主，適合發(fā)展成為大規(guī)?，F(xiàn)代化的糧食生產(chǎn)基地；而博西片區(qū)依托便利的交通區(qū)位優(yōu)勢，結(jié)合本地特色蔬菜品牌，適合發(fā)展為特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。

4 結(jié)束語

通過對10年土地利用變化和空間格局的分析，可以看出博羅縣10年間建設(shè)用地增加迅速，城市及產(chǎn)業(yè)用地重心轉(zhuǎn)移趨勢明顯，農(nóng)用地數(shù)量和空間格局相對穩(wěn)定，得出了博羅縣10年間在博東片區(qū)發(fā)展規(guī)模化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，在博西片區(qū)發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)及城市建設(shè)的戰(zhàn)略及趨勢。

博羅縣是惠州市乃至廣東省重要的加工制造業(yè)基地，同時也是珠三角重要的糧食主產(chǎn)區(qū)和特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。未來博羅縣應(yīng)依托生態(tài)環(huán)境和區(qū)位交通優(yōu)勢，在保護山水林田湖草生態(tài)系統(tǒng)的前提下，以博羅縣城中心區(qū)為核心，加快推進惠博深度同城化，提升城區(qū)品質(zhì)，打造惠州市城市副中心同時發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，強化大灣區(qū)農(nóng)產(chǎn)品供給地優(yōu)勢，推動沿東江經(jīng)濟帶、博東鄉(xiāng)村振興示范區(qū)高質(zhì)量發(fā)展。