縣域范圍土地利用變化及空間分布分析
——以江西省安?？h為例

朱朕文，陳榮清

(東華理工大學 測繪工程學院，江西 南昌 330002)

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縣域范圍土地利用變化及空間分布分析
——以江西省安?？h為例

朱朕文，陳榮清

(東華理工大學 測繪工程學院，江西 南昌 330002)

以江西省安?？h為例,以4年來土地利用變更圖件為基礎,通過土地利用動態度、土地利用轉移矩陣等方法,研究四年來縣域范圍內各地類變化幅度和趨勢,以及各地類之間的轉移變化情況和分布規律.發現縣級尺度下耕地與建設用地的變化依然是土地利用變化的重點內容,同時揭示縣域范圍內土地利用變化的空間分布規律：建設用地主要以城鎮建成區為主向外輻射,耕地的變化主要通過開發遠離城鎮的未利用地取得,它類用地變化在縣域范圍分散均勻.本文為探究縣級尺度下土地利用的問題提供了依據.

土地利用變化；土地利用動態度；轉移矩陣；空間分布

我國土地利用變化為全球環境變化中的重要組成部分[1].近年來,對某些較大時空尺度下的土地利用/覆蓋變化特征、空間分布、驅動因素及生態環境等變化已有具體研究.如在流域土地利用覆蓋變化方面,馬晴等[2]通過對不同時期遙感影像解譯后,利用土地利用變化模型對疏勒河下游20年來土地利用變化情況、趨勢、驅動機制等進行了分析.羅婭等[3-4]基于不同時期遙感數據,通過干濕度劃分、地貌分區及坡度劃分,研究了黃河河口鎮到潼關區間1998-2010年來的土地利用類型變化情況和劇烈程度,以及植被變化程度.周德成等[5]利用GIS/RS工具,系統分析阿克蘇河流域1960-2008年的土地利用變化情況.土地利用變化的空間分布與人類活動具有一定的關聯性,其驅動機制亦與人類社會經濟發展息息相關.劉紀遠等[6-7]利用21世紀初5年遙感影像和土地利用變化速率數學模型,對21世紀初我國土地利用變化空間格局和驅動力進行了大空間尺度下的探究 .韓會然等[8]利用1985、2000、2010三期遙感數據,土地利用轉移矩及數學模型陣研究了北京市土地利用變化類型、速率及空間分布.以多元線性回方程深入分析了土地利用變化的驅動機制[6].趙哲遠等[9]亦利用土地利用轉移矩陣及數學模型等方法分析了浙江省1996-2005年土地利用變化情況.綜合來看,當今研究主要是以大尺度土地利用范圍下,通過遙感圖像解譯判讀,將研究期初、末的圖像進行疊加分析從而得出土地利用類型的變化、各地類間的相互轉移及空間分布.因遙感圖像解譯過程存在一定誤差,而小的時空尺度下圍觀研究范圍的分析尚在少數,故本文將以土地利用變更調查數據為基礎,提高數據分析準確性,研究縣域范圍土地利用變化情況及空間分布規律.

圖1 2015年安?？h土地利用現狀圖Fig.1 Land using map of AnFu county

1 研究區概況

安?？h坐落于江西省西北部,地理位置東經114°～114°47′,北緯27°4′～27°36′.東接吉安縣,南鄰永新縣,西和萍鄉市,北和宜春市接壤.行政區域面積2 793.29 km2.安?？h山地多、林地面積大、耕地少.隨著社會經濟發展,如何限制建設用地擴張,保護耕地,落實城鄉建設用地增減掛鉤和耕地占補平衡的任務十分突出.

2 研究方法

2.1 單一地類土地利用動態度

該方法為傳統的數量分析方法[10],可直觀反映研究區域在研究期內各地類絕對差值及單一地類的變化情況,可為進一步探究土地利用變化背后的驅動機制提供參考[9-11].

式中：K為某種土地利用類型在研究期內的變化率；Ua為某種土地利用類型在研究期初的面積；Ub為某種土地利用類型在研究期末的面積；T為研究時間段.

2.2 綜合土地利用動態度

綜合土地利用動態度是指在一定時間范圍,研究區域內全部土地利用類型的變化速率,是描述土地利用類型變化速度區域差異的定量指標,能夠一定程度上反映研究區域土地利用隨時間變化的強度[6,12],其數學表達式為：

式中：Si為第i類土地在研究期初該土地利用類型的總面積；ΔSi-j為研究期內第i類土地利用類型轉移為其他土地利用類型土地的面積；t為研究時間段；S則反映該類土地在t時間內的變化速率.

2.3 土地利用轉移矩陣

土地利用轉移矩陣可全面描述研究區域的土地利用結構,并可直觀體現研究初、末期不同土地利用類型間數量的轉移情況.該方法來源于系統分析中對系統狀態與狀態轉移的定量描述.含有豐富的信息挖掘價值[6,10,12-14].轉移矩陣的數學形式為：

式中：S為土地面積；n為土地利用類型數；i,j分別代表研究初、末期土地利用類型.

3 土地利用變化實證分析

3.1 土地利用情況分析

目前，我國大部分物流管理企業的成本控制還停留在表層，在各個部門工作環節的成本控制上又太過錯綜復雜，公司根據組織機構的職能、權限、目標和任務來劃分責任中心,導致一些費用無法明確歸屬部門，間接的也導致了工作效率降低，成本控制難以從根本上去進行。而控制作業成本是每個企業都會考慮的，要能從根本上合理的分析企業工作中成本產生的原因，能夠從整體上對成本進行控制。

通過上述土地利用動態度計算公式計算出安?？h4年來地類波動情況(圖2,表1).從該方法計算結果來看,到2015年底,安?？h主要用地類型以林地為主,占到了73%以上.供人類社會經濟活動的用地主要以耕地、園地、城鎮村工礦用地、交通運輸為主,分別為18.1%、0.56%3.5%和0.16%,總共占有全部地類的21.76%.

圖2 安?？h2012-2015年各地類單一土地利用動態度Fig.2 The single dynamic degree of land use in Anfu county of year 2012-2015

3.1.1 減少量描述 園地、林地與水域水利設施用地呈現減少態勢.在面積減少的地類中,園地面積凈減少14.46 hm2,減少幅度達-0.23%為面積減少的地類中變化幅度最大.林地凈減少229.18 hm2,為減少凈值最大,但減少幅度只有0.028%,相對變化量很小.水域及水利設施用地凈減少6.22 hm2,變化幅度為0.022%,變化不顯著.

3.1.2 增加量描述 耕地、草地、城鎮村工礦用地、交通運輸用地、其他土地利用類型均有所增加.其中,其他土地(包括設施農用地、田坎、沙地、裸地等)地類面積增長20.73 hm2,變化增加比例最高,達2.84%.城鎮村及工礦用地面積凈增加113.22 hm2,為所有地類面積增長之最,增長幅度接近0.3%.交通運輸用地凈增長14.02 hm2,變化幅度為0.8%,增幅較城鎮村工礦用地而言,上揚迅速一些.

此兩種地類的增加可直接說明建設用地總體來說有不斷增加的趨勢.相比較而言,草地與耕地的變化浮動較小.耕地凈增加68.69 hm2,說明未利用地開發及城鄉建設用地增加掛鉤制度的實施取得了一定成效.

表1 安?？h2012-2015年各土地利用類型變化情況

3.2 土地利用轉移矩陣分析

借助ArcGIS的疊置分析功能與Excel軟件的矩陣處理[15],將2012年與2015年兩期的土地利用數據自動生成該縣在研究期內的轉移矩陣(表2).根據上文對安?？h土地利用情況的分析,參照土地利用轉移矩陣,可直觀解讀各地類之間相互轉移的流量.

表2 安?？h2012-2015年土地利用轉移矩陣

3.2.1 各地類轉移方向及流量分析

1)林地共計減少229.18 hm2,其中變為草地167.68 hm2,占減少量的73.2%.剩余部分主要變更為城鎮村工礦交通運輸等建設用地,占變更面積的21%.變為其他土地利用類型的則占0.06%.園地和水域水利設施用地主要變更為建設用地,少量變更為其他土地面積.

2)耕地凈增加68.69 hm2,其中建設用地占用草地共70.87 hm2,另有5.18 hm2耕地變為其他土地.草地開墾為耕地的面積為129.57 hm2,城鎮村工礦用地有15.18 hm2復墾為耕地.增減相抵,耕地凈增68.69 hm2.167.68 hm2林地退化為草地,另加上述129.57 hm2草地開墾為耕地導致草地面積凈增33.2 hm2.城鎮村工礦用地面積增加最多,為113.22 hm2,其中占用耕地63.15 hm2,園地13.55 hm2,林地43.57 hm2,草地3.17 hm2,水域水利設施用地4.56 hm2,其他土地0.41 hm2.占用耕地最多,為增加量的55.8%.幾戶所有地類都有所占用.交通運輸用地凈增長14.02 hm2,其中占用耕地7.72 hm2,林地4.64 hm2,草地0.26 hm2,水域及水利設施用地1.41 hm2.占用耕地量占增加量比例亦為最多,為55.1%.另有20.73 hm2各類土地利用類型變為其他土地.

3.2.2 原因分析 根據上述各地類轉移方向及流量分析,城鎮村及工礦用地、交通運輸用地等建設用地占用耕地情況比較嚴重,占用耕地面積超增長面積50%以上.而耕地面積在總體數量上不減反增,應得益于耕地占補平衡制度的實施與鼓勵未利用地(此處主要是草地)的開發.值得注意的是,有少量城鎮村及工礦用地復墾為耕地,一定程度上說明了實施城鄉建設用地增減掛鉤制度具有一定效果.然而通過拆舊建新或廢棄工礦用地復墾來補充耕地,耗時長,花費多,見效慢.故而應在保證現有制度基礎上,大力推行未利用地開發,彌補耕地不足,緩解人地矛盾.

其他土地(包括設施農用地、田坎、沙地、裸地等)增長幅度最大,根據實地調研,該縣發展特色農業,煙草加工設施新增較多,此部分設施農用地面積有所增加；田坎面積的增加與興建高標準基本農田,提高改善耕地的灌溉條件有關.另外,該縣部分土地因遭遇滑坡泥石流等地質災害影響,林地退化成草地的面積多達167.68 hm2,另有少量耕地、林地和草地退化為沙地或裸地.因此以這四種地類為代表的“其他”土地利用類型的土地利用變化幅度最大.

總體而言,從人類社會經濟活動角度來看,城鎮村工礦、交通運輸等建設用地增長最多,占用各類土地數量最大.耕地保有量亦有所增加.

表3 安?？h2012-2015年各鄉鎮建設用地及耕地變化情況

4 土地利用變化的空間分布

通過以上對縣域范圍土地利用變化情況的描述與分析,可知與人類生產生活息息相關的耕地與城鎮村工礦用地、交通運輸用地數量有所增長.針對此種變化情況,為了統一分析,下文將城鎮村及工礦用地、交通運輸用地統稱為建設用地,凸顯各地類中,建設用地與耕地在人類生產生活中的重要性.鑒于各類因素可能影響土地利用變化[16],故本文對于耕地增長和建設用地增長,探究其變化的空間分布規律,分析具體原因及提出建議.

4.1 各行政區域內建設用地及耕地的數量變化

在縣域范圍內,各鄉(鎮)的耕地及建設用地變化量具有明顯分異.建設用地的增長具體為城鎮建成區等區域的擴張.耕地的增長具體體現為因生產生活需要,建設用地占用導致耕地減少.另一方面,因實施未利用地開發、廢棄工礦用地復墾、耕地占補平衡、城鄉建設用地增減掛鉤等而導致耕地數量有所增加.建設用地與耕地變化的空間分布具有顯著差異[17].

根據安?？h各鄉鎮2012-2015年建設用地與耕地的數量變化情況(表3),從建設用地變化角度來看：楓田鎮建設用地增長量最多,為86.37 hm2,占全縣研究期內建設用地增長量的69.52%.其次為平都鎮,建設用地增長23.06 hm2,占全縣研究期內建設用地增長量的18.56%.此兩鎮建設用地增長量占到總增長量的近九成.此外其他鄉(鎮)建設用地均有零星增長.山莊鄉及寮塘鄉因廢棄工礦用地復墾因素,建設用地不增反減.從耕地變化角度來看：建設用地數量增長最多的楓田鎮及平都鎮耕地減少量亦為最多,分別減少23.35 hm2和19.7 hm2.洲湖鎮耕地增長量最多,增長73.41 hm2,比例占研究期內耕地增長量的106.87%,其次洋溪鎮、嚴田鎮、金田鄉耕地增長量均超過10 hm2,占比例相較其他鄉鎮高.其他鄉鎮耕地數量均有零星增減.對于所增加的耕地,超過100 hm2補充為旱地,而水田增量較少,補充耕地質量情況值得探究.

4.2 建設用地及耕地數量變化的空間分布

縣域范圍建設用地變化主要體現在以城鎮建成區或工業園區等為基礎向四周輻射.而耕地的增長主要由遠離城鎮建成區等地區的未利用地開發及零星分布的廢棄工礦用地復墾.其中建設用地增長量最大的地區為縣城(平都鎮)所在地(圖2)及工業園區所在地(楓田鎮)(圖3).其他建設用地分布零散,主要分布在各鄉鎮零星分布(圖4).

圖3 平都鎮 圖4 楓田鎮 Fig.3 The PingDu town Fig.4 The FengTian town

圖5 安?？h建設用地與耕地變化空間分布圖Fig.5 The distribution of spatial variation of construction land arable land in Anfu county

耕地的增加主要表現為遠離城鎮建成區的一些偏遠地區未利用地開發及零星廢棄工礦用地復墾.以洲湖鎮開發耕地為最,其他鄉鎮有不同程度的增加或減少.總體而言,縣域范圍內,城鎮建成區周圍建設用地增加較多,占用耕地也相應更多.補充耕地來源主要為未利用地開發、城鄉建設用地增減掛鉤和廢棄工礦用地復墾.

5 結論

1)以安?？h為例,在研究期內縣域范圍各地類變化幅度總體來說相對平緩,不如大城市圈內各地類變化劇烈.因縣域范圍土地利用方式存在一定局限性,建設用地和耕地的變化主要被社會經濟的發展和相應國家政策(如耕地占補平衡、土地復墾等)所影響.

2)“其他土地”包括沙地、裸地、設施農用地等,此種地類雖然在縣域范圍內總面積最小,但變化幅度最大.該地類面積增長的主要因素為農田災毀及各類設施農用地的修建.從側面表明縣域范圍農民對農業的投入相應增加,改善農村生產生活條件.

3)從影響生產生活的耕地和建設用地變化的空間分布來看,建設用地的增長主要體現為為城鎮建成區周圍的增長.另外各鄉村因農村農民建房等因素的影響,建設用地具有少量零星增長.耕地的減少亦因為建設用地占用等因素.為了實現耕地占補平衡的需要,在遠離城鎮的地區開發未利用地補充耕地.但耕地補償存在的問題是占用質量好的水田而補充質量較低的旱地,如何實現耕地數量和質量的雙重平衡依然是需要關注的重點.

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責任編輯：高 山

Land Use Change and Spatial Distribution Analysis in Counties′ Area——A Study of Anfu County of Jiangxi Province

ZHU Zhenwen,CHEN Rongqing

(Faculty of Geomatics,East China Institute of Technology,Nanchang 330002,China)

This paper is a study of Anfu county,based on the land use change maps in four years,through the method of Dynamic degree of land using and Transferable Matrix of land use,to study the changing extent and changing trend of land types in four years,and the transfer of land types as well asregularities of distribution inn county scale.Find the change of cultivated land and construction land under the county scale is still the main content of land use change,and reveals the county within the scope of spatial distribution of land use change at the same time:Construction land mainly outward urban built up area,and the change of the cultivated land mainly through the development of unused land away from the town.Other kinds of land types changing evenly in the scope of the county.This paper provide the basis of land use problems under the county scale.

land use change;dynamic degree of land using;transferable matrix;spatial distribution

2016-08-26.

國家自然科學基金項目(41261041).

朱朕文(1992- )，男，碩士生，主要從事土地利用規劃研究.

1008-8423(2016)03-0347-06

10.13501/j.cnki.42-1569/n.2016.09.027

P236

A