基于GIS與RS的珠江口兩岸耕地流轉(zhuǎn)空間格局分析

張瑞紅　余志超　方元

（摘要：在GIS與RS技術(shù)的支持下，對(duì)珠江口兩岸耕地流轉(zhuǎn)的空間格局進(jìn)行了定量分析。結(jié)果表明，在城市擴(kuò)張壓力下，耕地面積急劇減少，其中1988～1995年是耕地面積減少數(shù)量最主要的時(shí)期；其他的土地利用類(lèi)型也在向耕地轉(zhuǎn)變，水域和林地是轉(zhuǎn)化為耕地的主要土地利用類(lèi)型；珠江口東岸耕地流轉(zhuǎn)更為嚴(yán)重，70%以上耕地流轉(zhuǎn)為建設(shè)用地。

關(guān)鍵詞：耕地流轉(zhuǎn)；空間格局；珠江口兩岸

中圖分類(lèi)號(hào)：F301.24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439-8114（2012）20-4499-04

珠江三角洲土地利用深深打上了人類(lèi)活動(dòng)的烙印，在快速工業(yè)化與城市化進(jìn)程中耕地資源不斷流轉(zhuǎn)，導(dǎo)致建設(shè)用地與耕地之間矛盾突出、人地關(guān)系不能協(xié)調(diào)發(fā)展。為了彌補(bǔ)喪失的寶貴耕地資源，實(shí)現(xiàn)耕地資源總量的占補(bǔ)平衡，人們則把目光轉(zhuǎn)向“四荒”土地，進(jìn)一步加劇了生態(tài)退化的惡性循環(huán)與自然生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性[1]。

人類(lèi)活動(dòng)導(dǎo)致的耕地流轉(zhuǎn)及其過(guò)程近年來(lái)成為景觀生態(tài)學(xué)、LUCC與城市化研究的熱點(diǎn)之一受到廣泛關(guān)注，不少學(xué)者對(duì)珠江三角洲地區(qū)耕地資源持續(xù)利用進(jìn)行了探索與研究。但這些研究更多側(cè)重于對(duì)耕地?cái)?shù)量動(dòng)態(tài)變化及人文驅(qū)動(dòng)機(jī)制的研究，相對(duì)忽視耕地資源的空間組合結(jié)構(gòu)及格局特征變化的研究。選擇珠江三角洲經(jīng)濟(jì)與生態(tài)核心區(qū)珠江口兩岸為研究對(duì)象，以GIS與RS技術(shù)為支撐，采用空間疊加、轉(zhuǎn)移矩陣等方法對(duì)耕地流轉(zhuǎn)量、流轉(zhuǎn)方向以及空間格局等進(jìn)行初步研究，為有限耕地資源的合理保護(hù)、生態(tài)系統(tǒng)協(xié)調(diào)發(fā)展及研究區(qū)可持續(xù)發(fā)展提供決策支持。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)為珠江三角洲核心區(qū)——珠江口兩岸（Coastal Area of Pearl River Estuary，CAPRE），包括珠江口東岸的東莞、深圳與西岸的番禺、中山4個(gè)行政區(qū)域，位于東經(jīng)113°09′-114°22′、北緯 21°09′-22°27′，總面積約6 414 km2，由于遙感影像資料的限制，研究區(qū)域只涉及到中山與深圳兩個(gè)行政區(qū)的大部分區(qū)域，分別占行政區(qū)總面積的71%、79%，但包含了兩個(gè)行政區(qū)主要耕地變化區(qū)域，能在較大程度上反映兩個(gè)行政區(qū)域的耕地流轉(zhuǎn)狀況。

珠江口東西兩岸地貌結(jié)構(gòu)特征差異明顯，東岸地貌結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜多樣，以丘陵臺(tái)地、沖積平原為主，而西岸主要為平原地貌，但水網(wǎng)密布。東岸深圳與東莞東部多山，且山體龐大，地形分割強(qiáng)烈，西岸的中山、番禺大部分為平坦開(kāi)闊的沖積平原與灘涂，是珠江三角洲重要的作物生產(chǎn)基地。研究區(qū)地帶性土壤為赤紅壤，主要分布于丘陵坡地，區(qū)域主要的土壤類(lèi)型為潴育型水稻土的沉積土田。兩岸地區(qū)屬南亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫21.0～22.4 ℃，年降雨量1 600～2 300 mm，氣候溫暖，雨量充沛。

改革開(kāi)放以來(lái)，珠江口兩岸充分利用毗鄰香港、澳門(mén)的區(qū)位優(yōu)勢(shì)和深圳、珠海經(jīng)濟(jì)特區(qū)的政策優(yōu)勢(shì)，在各種自然與人文因素的推動(dòng)下，珠江口兩岸迅速?gòu)膫鹘y(tǒng)的農(nóng)業(yè)用地為主的地區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)樾屡d的高度城市化區(qū)域。

2數(shù)據(jù)來(lái)源與處理方法

研究采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為L(zhǎng)andsat-5 TM（1988、1995、1998年）與Landsat-7 ETM （2002年）遙感影像數(shù)據(jù)，軌道號(hào)為122/044；在ArcGIS 9.0、ERDAS 8.7、ENVI 4.1等GIS與RS軟件支持下，對(duì)多源多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理（配準(zhǔn)、合成、增強(qiáng)、分類(lèi)等），提取不同時(shí)相土地利用信息和珠江口兩岸的耕地資源數(shù)據(jù)（表1）[2-4]，遙感影像分類(lèi)精度評(píng)估如表2。

在GIS技術(shù)支持下，所有數(shù)據(jù)都被統(tǒng)一柵格化為30 m×30 m的GRID數(shù)據(jù)，采用土地利用變化率、空間疊加、轉(zhuǎn)移矩陣等分析方法對(duì)研究區(qū)耕地流轉(zhuǎn)數(shù)量、流轉(zhuǎn)方向、流轉(zhuǎn)發(fā)生的空間格局等進(jìn)行初步研究[5]。

3結(jié)果與分析

3.1耕地總體變化特征分析

根據(jù)表1和土地利用變化率模型計(jì)算出研究區(qū)土地利用面積變化及年平均變化率（表3）。從表3中可以看出，研究區(qū)在1988～2002年城市擴(kuò)張的壓力下，耕地總面積急劇減少了1 397.06 km2，但由于耕地的初始面積較大，年平均變化率僅為-2.87%，其中，珠江口東岸是研究區(qū)耕地面積變化的主要區(qū)域，耕地減少面積和減少速度均大于珠江口西岸，年平均變化率為-3.47%。研究區(qū)1988～1995年耕地的減少面積為1 189.14 km2，是耕地面積減少數(shù)量最主要的時(shí)期，同時(shí)耕地是這個(gè)時(shí)段所有土地利用類(lèi)型中面積變化最大的類(lèi)型，年平均變化率為-5.23%；1995～1998年耕地的面積減少了96.40 km2，變化速度比較平緩，年平均變化率為-1.56%，珠江口西岸在此期間耕地的減少速度快于研究區(qū)的減少速度；1998～2002年研究區(qū)耕地年平均變化率最小，為-1.42%，珠江口東岸同期的減少速度快于珠江口西岸和研究區(qū)的減少速度。

3.2珠江口兩岸耕地流轉(zhuǎn)分析

在獲取4個(gè)時(shí)期土地利用圖后，在ERDAS 8.7的 MODEL MAKER模塊的支持下，利用地圖代數(shù)方法計(jì)算生成1988～2002年的土地利用類(lèi)型變化圖，然后對(duì)土地利用類(lèi)型變化圖進(jìn)行屬性統(tǒng)計(jì)，得到耕地變化的轉(zhuǎn)移矩陣（表4、表5）和不同時(shí)期耕地流轉(zhuǎn)速率（表6）。

從表4、表6中可以看到，在1988～2002年間，城市化、工業(yè)化侵占大量耕地資源，是耕地迅速縮減的主要原因，耕地流轉(zhuǎn)的主要去向是建設(shè)用地。1988～1995年減少的耕地主要是流向了建設(shè)用地和水域，由于建設(shè)占地，有986.684 km2的耕地被建設(shè)用地所占用，水域占用了350.555 km2耕地，耕地流轉(zhuǎn)量達(dá)到169.88 km2/年；1995～1998年減少的耕地面積小于前一階段，水域占用了106.626 km2耕地，是這時(shí)段占用耕地?cái)?shù)量最多的土地利用類(lèi)型，耕地減少的現(xiàn)象較前一時(shí)段明顯好轉(zhuǎn)；1998～2002年減少的耕地面積流向與1995～1998年流向類(lèi)似，耕地面積流轉(zhuǎn)較前兩個(gè)時(shí)段有所緩和，其中草地是侵占耕地最少的類(lèi)型。

對(duì)表5和表6分析發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的珠江口兩岸，有限的耕地資源面臨著來(lái)自城鎮(zhèn)化建設(shè)和糧食生產(chǎn)等多方面的需求壓力，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源保護(hù)之間的矛盾日益突出，為了實(shí)現(xiàn)耕地總量的動(dòng)態(tài)平衡，在耕地轉(zhuǎn)化為其他土地利用類(lèi)型的同時(shí)，其他的土地類(lèi)型也在向耕地轉(zhuǎn)變，水域和園地是轉(zhuǎn)化為耕地的主要土地利用類(lèi)型，但轉(zhuǎn)入耕地的數(shù)量明顯少于耕地轉(zhuǎn)出的數(shù)量[1，6，7]。1988～1995年，其他土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)入耕地的速率為33.56 km2/年，其中122.528 km2水域、28.553 km2林地、34.563 km2草地、43.268 km2園地、5.994 km2未利用地轉(zhuǎn)化為耕地；1995～1998年，水域是轉(zhuǎn)化為耕地的主要土地利用類(lèi)型，其他土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變成耕地的數(shù)量相對(duì)較少；1998～2002年，其他土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)入耕地的速率為28.88 km2/年，水域是轉(zhuǎn)化為耕地?cái)?shù)量最大的土地利用類(lèi)型，為94.703 km2，不過(guò)仍小于同期耕地轉(zhuǎn)化為水域的數(shù)量，林地、園地、草地和未利用地被開(kāi)發(fā)成耕地的數(shù)量比較接近，但都大于同期耕地轉(zhuǎn)出的數(shù)量。

3.3珠江口兩岸耕地流轉(zhuǎn)空間格局

在ArcGIS 9.0支持下，對(duì)不同時(shí)相遙感分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行地圖代數(shù)運(yùn)算得到珠江口兩岸不同時(shí)期耕地流轉(zhuǎn)的空間格局（圖1）。從圖1可以看出，珠江口兩岸在快速城市化、工業(yè)化進(jìn)程中，在開(kāi)發(fā)區(qū)熱、城建熱和房地產(chǎn)熱的強(qiáng)烈刺激下，區(qū)域耕地資源迅速縮減，耕地格局發(fā)生了深刻變化，不斷被建設(shè)用地侵占；與此同時(shí)，其他土地類(lèi)型轉(zhuǎn)化為耕地資源也在一定程度上影響到耕地資源空間組合結(jié)構(gòu)及空間分布格局特征。1988～1995年是耕地空間格局變化最主要的時(shí)期，耕地大量流轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，珠江口東岸的深圳和東莞的耕地流轉(zhuǎn)明顯大于西岸和研究區(qū)的耕地變化水平，表明耕地開(kāi)發(fā)活動(dòng)更集中于經(jīng)濟(jì)更為發(fā)達(dá)的珠江口東岸；在經(jīng)歷1988～1995年略帶盲目性的擴(kuò)張后，耕地調(diào)整為其他土地利用類(lèi)型的數(shù)量在空間上明顯減少，耕地流轉(zhuǎn)格局變化趨于相對(duì)緩和與穩(wěn)定。

4結(jié)論與展望

選擇珠江三角洲經(jīng)濟(jì)發(fā)展典型區(qū)域珠江口兩岸為研究對(duì)象，借助RS與GIS技術(shù)分析了研究區(qū)在快速城市化與工業(yè)化進(jìn)程中耕地格局的時(shí)空演變，初步分析了珠江口兩岸耕地流轉(zhuǎn)的時(shí)空變化，以利于耕地的可持續(xù)利用，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境、社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[8，9]。因此研究具有一定的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。

由于遙感影像資料所限，基于GIS數(shù)據(jù)不完備，研究區(qū)域的中山與深圳只涉及到其中的主要區(qū)域，不可避免地影響到遙感影像分類(lèi)結(jié)果，對(duì)耕地格局時(shí)空變化分析存在一定的影響。因此，遙感分類(lèi)精度在今后研究中亟待提高，有必要收集更為全面的輔助解譯數(shù)據(jù)并加強(qiáng)野外實(shí)地調(diào)查。土地利用系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的社會(huì)經(jīng)濟(jì)生態(tài)系統(tǒng)，影響耕地格局變化的因素復(fù)雜多樣，進(jìn)一步的研究可以考慮在GIS支持下，對(duì)耕地變化的驅(qū)動(dòng)力（如自然氣候因子、地形地貌因子、植被、土壤、經(jīng)濟(jì)政策等）進(jìn)行多源空間信息復(fù)合，探索珠江口兩岸耕地流轉(zhuǎn)變化的自然與人文驅(qū)動(dòng)機(jī)制[6，10]。

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