鹽城市海岸帶土地利用動態(tài)變化分析

丁 婷，盧清超

(1.江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心，江蘇 南京 210013;2.江蘇省測繪市場管理中心，江蘇 南京 210013)

0 引 言

海岸帶是臨海國家寶貴的國土資源，是海洋開發(fā)、經(jīng)濟發(fā)展的基地以及對外貿(mào)易和文化交流的紐帶，地位十分重要。我國海岸帶地區(qū)面臨著嚴重的土地資源匱乏和人口迅猛增長的狀況，沿海城市海岸帶資源的開發(fā)和利用大大加速了海岸帶土地利用的變化。LUCC(土地利用/土地覆被變化)客觀記錄了人類改變地球表面特征空間格局的活動，再現(xiàn)了地球表面景觀的時空動態(tài)過程，與全球氣候變化、生物多樣性的減少、生態(tài)環(huán)境演變、生態(tài)安全水平以及人類與環(huán)境之間相互作用的可持續(xù)性等密切相關(guān)。

1 研究區(qū)域概況

由于鹽城市海岸線向陸地方向延伸10 km的地區(qū)內(nèi)土地利用類型絕大部分都是濕地、養(yǎng)殖坑塘和鹽田，不利于體現(xiàn)多種土地利用類型的變化和作出相應(yīng)的分析，因此本文結(jié)合實際研究的需要，選取研究區(qū)范圍為：北至連云港市與鹽城市交界的灌河，南至南通市與鹽城市交界的北凌河附近，并以最新海岸線為基準，向內(nèi)陸方向延伸15 km左右，向海面延伸6 km左右。以上研究區(qū)范圍總面積約5 784.46 km2。

2 研究區(qū)域遙感影像預(yù)處理

本文選擇了1986年(MSS影像)、2004年、2010年和2016年(ETM+影像)4期8幅影像(因為鹽城市海岸帶范圍跨了軌道號為120-036和119-037的兩幅)為參考進行土地利用目視解譯分類。本文在配準時，均以2016年的影像為基準，對其余所有的影像使用軟件進行幾何配準。以最新的海岸線為軸，在ArcGIS軟件支持下向內(nèi)陸方向做出寬度為15 km、向黃海方向做出寬度為6 km的緩沖區(qū)，并使用此緩沖區(qū)shp文件為掩膜(mask)對4幅鑲嵌好的影像進行柵格提取操作。提取后生成的文件，就是研究區(qū)范圍的遙感影像(圖1)。

3 海岸帶土地利用信息提取

本文以基于遙感的全國LUCC分類體系為標準、結(jié)合鹽城市海岸帶的實際情況來建立分類體系。最后確定的分類體系為：耕地，鹽田，濕地，河流水面，坑塘水面，海域，其他土地。為了提高土地利用變化信息提取的精度，本文采用目視解譯的方法，以4個時期研究區(qū)遙感影像為參照，按文中已建立的分類體系，在ArcGIS軟件支持下對研究區(qū)進行土地利用分類。分類完成后的4個shp文件有如下特點：不同類型的要素互不重疊，各個要素之間沒有縫隙(即沒有任何一塊區(qū)域同時屬于兩種類型或不屬于任何一種類型)；4幅影像的總面積相同。

4 GIS下的海岸帶土地利用變化分析

4.1 土地利用變化速率

在GIS軟件支持下分類完成后的矢量圖帶有空間和屬性信息，因此可以使用“計算幾何”工具計算出所有要素的面積(單位：km2)，然后按照土地利用的類別分別求和得到各類土地利用類型的面積，從而得到研究區(qū)內(nèi)各類土地利用的構(gòu)成情況。由于統(tǒng)計4年的總量值，其時間序列不均勻，因此對于變化的表征只是總體上的，并不能表現(xiàn)變化的平均狀況，這樣的分析具有一定程度的盲目性。故本文基于之前得到的數(shù)據(jù)和下述公式做了土地利用年變化速率表(表1)，以此分析各土地利用類型在這期間的變化速度。

通過計算研究區(qū)某一種土地利用類型在研究時段的期末(t2)與初期(t1)之間的數(shù)量年均變化速率可以分析土地利用數(shù)量的變化的速度，一般也稱為年變化速率，即利用公式：

式中，Ki為研究區(qū)域內(nèi)某種土地利用類型i在研究期間的年均變化速率；LA(i,t1)和LA(i,t2)分別為該種土地利用類型在監(jiān)測期初和期末的面積[1]。

由表1的數(shù)據(jù)可以看出，1986-2004年的其他土地類型、2004-2010年的坑塘和濕地增加速度最快，尤其是2004年后的許多土地開發(fā)為坑塘，可見人類活動強度較大；其他幾種土地利用類型的年均變化速率都不大，變化速度趨于平穩(wěn)。

表1 土地利用年變化速率(%)

4.2 土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

計算土地利用類型的轉(zhuǎn)移矩陣，能夠分析土地利用類型的轉(zhuǎn)換情況，有助于正確掌握LUCC的規(guī)律[2]。土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣能直觀地說明了各種土地利用類型的流向和轉(zhuǎn)移數(shù)量，揭示各種類型轉(zhuǎn)換的概率(表2-表4)[3]。

表2 1986-2004年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(%)

表3 2004-2010年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(%)

表4 2010-2016年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(%)

由轉(zhuǎn)移矩陣可以看出，3個時間段內(nèi)，耕地的變化都是最小的，其保持率均在95%以上；河流的變化也較小，除了1986-2004年間有一條河流被填作坑塘引起了較大變化外，其他的基本不變。

1986-2004年，鹽田的增量較大，很多的土地轉(zhuǎn)變?yōu)辂}田；有許多的鹽田轉(zhuǎn)變?yōu)榭犹梁推渌恋仡愋?；坑塘有部分填為耕地；最明顯的是濕地的保持率較小，大部分轉(zhuǎn)移為其他幾種土地利用類型，可見這段時間濕地受到了較大破壞。

2004-2010年，有部分鹽田轉(zhuǎn)變?yōu)榭犹?，但是坑塘的變化不大，除了部分被填為耕地；另外有很大面積的濕地轉(zhuǎn)變?yōu)辂}田和其他土地，可以看出，人類的開發(fā)和改造導(dǎo)致濕地的變遷，但總量上濕地并沒有過大程度的減少，因為約有1/3的海域變?yōu)榱藵竦?，所以濕地在不斷地向海域的方向遷移和延伸。

2010-2016年，仍有部分鹽田轉(zhuǎn)化為坑塘，還有部分變?yōu)槠渌恋?；坑塘有部分被填為耕地；濕地有部分轉(zhuǎn)變?yōu)辂}田和其他土地類型。但總體上這一時期變化不大，可見到這一階段土地利用變化趨于緩慢，結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

5 海岸帶土地利用變化驅(qū)動力分析

驅(qū)動力是指導(dǎo)致土地利用方式和目的發(fā)生變化的主要生物因素和社會經(jīng)濟因素，是土地利用變化的動力因素[4]。LUCC的影響因素主要包括自然因素和人文因素，其中自然因素包括自然條件的差異和變化以及對生態(tài)的影響，人文因素的內(nèi)容包括人口、政策、城市化、價值觀念、市場需求、科技進步等[5]。

5.1 自然驅(qū)動因子

以本研究區(qū)為例，濕地在1986-2004年之間面積銳減，這多半是由于人類急于尋求更大的經(jīng)濟利益而大肆開發(fā)海岸帶土地的結(jié)果。然而鹽城市擁有我國最大的海岸濕地，這對區(qū)域的生態(tài)調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用，濕地的驟然減少必然引發(fā)生態(tài)的嚴重失衡，再加上因為人類的破壞帶來全球自然狀況的惡化，導(dǎo)致氣候的改變，這是自然在尋求新的平衡時引發(fā)的一系列現(xiàn)象。這些現(xiàn)象是一種自然的反饋，人們在受到它的影響后，又逐漸建立起了生態(tài)保護區(qū)，使?jié)竦刂两竦玫搅艘欢ǖ幕謴?fù)。

5.2 人文驅(qū)動因子

從人口方面為入口分析，1985年后鹽城市進入持續(xù)婚育高峰期，2000年前人口的增長對經(jīng)濟的需求是迫切的，且在政策上正是改革開放后進行快速建設(shè)的時期，市場需求也不斷增加，再加上當時人們相對缺乏生態(tài)保護的觀念，因此對海岸帶的開發(fā)力度不斷加大，但可能限于科學(xué)技術(shù)的欠發(fā)達，其平均變化速率并不快。2000年后，常住人口減少，使得開發(fā)的壓力有所緩解，再加上科技的進步和人們觀念的不斷改變以及政策上的不斷扶持，海岸帶土地開發(fā)利用在增強的同時，其利用方式也趨于合理化和科學(xué)化了，例如鹽田在相對地減少，而經(jīng)濟效益好的養(yǎng)殖坑塘在增加，最重要的是濕地不僅沒有大幅的減少，還得到了一定程度的恢復(fù)，這對修復(fù)脆弱的海岸帶生態(tài)環(huán)境有著非同尋常的意義。

6 結(jié) 語

本研究獲取了鹽城市海岸帶1986、2004、2010和2016年的LUCC信息，計算分析了鹽城市海岸帶土地利用的變化速率、轉(zhuǎn)換情況，揭示了該地區(qū)30年來LUCC的特征和過程。鹽城市海岸帶作為資源環(huán)境條件最為優(yōu)越的人文活動區(qū)域，其土地利用開發(fā)力度不斷增大，但隨著國家政策的改變以及人們生態(tài)保護意識的增強，海岸帶的利用開發(fā)更加科學(xué)合理化，這將對鹽城市海岸帶地區(qū)土地集約利用和近海資源可持續(xù)利用具有一定的借鑒意義。