重慶山地城市區(qū)1985－2010年土地利用變化特征研究

陳 倩，馬澤忠，鄭 麗，馬 鵬

（重慶工商大學 旅游與國土資源學院，重慶400067）

土地是人類居住、生活的場所，也是人類賴以生存與繁衍的主要物質(zhì)基礎和基本資源，清楚地掌握土地資源動態(tài)情況至關重要［1］。國內(nèi)外許多學者對土地利用變化特征進行了研究［2－5］，但土地利用變化既受自然因素的制約，又受社會、經(jīng)濟、技術和歷史因素的影響，具有很強的綜合性和地域性，因而在實際土地利用變化問題的研究方面仍存在著許多問題［6－8］，有必要對其進行深入研究。

土地利用變化過程研究的目的在于揭示土地利用在一定時期內(nèi)隨時間發(fā)生的變化特征［9－10］，具有顯著的時間和空間特征。近30多年來，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，重慶市成為西部地區(qū)的重要增長極、長江上游地區(qū)的經(jīng)濟中心，西部發(fā)展戰(zhàn)略重點區(qū)域，出現(xiàn)了以城市化為主要特征的大規(guī)模的土地利用變化。本文在RS和GIS相結合的技術支持下，對重慶山地城市區(qū)1985—2010年近26 a的土地利用變化（包括數(shù)量、結構、動態(tài)度和土地利用程度等）進行研究。掌握其時空演變規(guī)律、了解其時空變化特征，以期為土地利用發(fā)展趨勢的預測提供堅實的基礎，為政府的宏觀決策提供依據(jù)［11－12］。

1 研究區(qū)概況

重慶市位于我國西南部、長江上游、四川盆地以東，位 于 東 經(jīng) 105°17′—110°11′、北 緯 28°10′—32°13′，青藏高原與長江中下游平原之間的過渡地帶，是西南地區(qū)和長江上游最大的經(jīng)濟、科技、文化和教育中心，是我國西部地區(qū)重要的水陸交通樞紐和重要的經(jīng)濟增長極之一。其中，山地城市區(qū)包括渝中區(qū)、大渡口區(qū)、江北區(qū)、沙坪壩區(qū)、九龍坡區(qū)、南岸區(qū)、北碚區(qū)、渝北區(qū)、巴南區(qū)9個行政區(qū)。城市區(qū)位于縉云山與明月山之間，區(qū)內(nèi)地形地貌結構較為復雜，地貌類型按其形態(tài)，可劃分為中山、低山、丘陵、臺地、平原（壩）五大類。重慶主城九區(qū)境內(nèi)河流密布。重慶屬亞熱帶季風性濕潤氣候，冬暖夏熱，終年少霜雪，多霧。研究區(qū)總面積為5 465 k m2，占全市總面積的6.63%，截至2011年常駐人口為772.31萬人。

根據(jù) GB-T21010-2007《土地利用現(xiàn)狀分類標準》并結合重慶的實際情況，將重慶山地城市區(qū)的主要土地利用類型劃分為耕地、林地、草地、建設用地、水域及其未利用地六大類。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究分別以Landsat-TM在1985年、1988年、1993年、1996年、2000年、2002年、2007年和2010年8月的遙感影像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，其軌道號分別為127039，127040，128039，128040。所有影像數(shù)據(jù)采用Albers投影，中央經(jīng)線采用東經(jīng)105°，雙標準緯線分別采用北緯25°和47°。其中 T M 影像數(shù)據(jù)1，2，3，4，5，7波段的空間分辨率均為30 m，第六波段的空間分辨率為120 m。同時還收集了其它相關社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)。

2.2 數(shù)據(jù)處理

2.2.1 數(shù)據(jù)預處理 由于原始影像存在幾何畸變，波普特征不明顯以及多個波段分離、融合等問題，因

式中：K——研究時段內(nèi)某一土地利用類型動態(tài)度；ua，ub——研究期初及研究期末某一種土地利用類型的數(shù)量；T——研究時段長度，當T的時段設定為年時，K的值就是該研究區(qū)某土地利用類型年變化率［15］。

2.3.3 土地利用程度指數(shù) 土地利用程度主要反映的是土地利用的廣度和深度［16］。根據(jù)土地利用程度的綜合分析方法，將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會因素影響下的自然平衡狀態(tài)分為若干級，賦予分級指數(shù)（表1），從而給出了土地利用程度綜合指數(shù)及土地利用程度變化模型的定量化表達式［17］。而遙感影像圖的預處理是一個必不可少的步驟，主要包括對影像圖進行輻射校正、大氣校正、幾何校正和波段融合等。

2.2.2 遙感影像解譯方法 遙感圖像解譯的方法主要有：目視解譯法、計算機自動識別法、目視解譯與計算機圖像處理相結合的解譯方法［13］。本研究采用計算機自動識別與人工目視判讀相結合的解譯方法，得到研究區(qū)8期土地利用現(xiàn)狀矢量數(shù)據(jù)。

2.3 研究方法

2.3.1 土地利用的數(shù)量變化 土地利用變化包括土地利用類型的面積變化、空間變化和質(zhì)量變化［14］。土地利用變化首先反映在不同類型的數(shù)量變化上，通過Arc GIS 10.0等數(shù)據(jù)軟件，對研究區(qū)土地利用類型數(shù)量變化的分析，能夠了解土地利用變化的總體趨勢和結構的變化。

2.3.2 土地利用動態(tài)度指數(shù) 單一土地利用類型動態(tài)度，表達的是某研究區(qū)在一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，其表達式為：

式中：L——某區(qū)域土地利用程度指數(shù)；Ai——第i級土地利用程度分級指數(shù)；Ci——第i級土地利用程度分級指數(shù)；n——土地利用程度的分級數(shù)。

表1 土地利用程度分級賦值

式中：CCi——第i級土地利用面積；HJ——土地利用評價范圍內(nèi)土地的總面積。

式中：Ia，Ib——b時間和a時間研究區(qū)域土地利用程度指數(shù)；Ai——第i級土地利用程度分級指數(shù)；Cib，Cia——a時間和b時間第i級土地利用程度面積（%）。

3 結果與分析

3.1 研究區(qū)土地利用數(shù)量變化分析

利用Arc GIS 10.0對1985—2010年研究區(qū)土地利用數(shù)據(jù)進行分類統(tǒng)計，計算出各類土地利用類型的分布面積，結果如表2所示。

表2 1985－2010年重慶山地城市區(qū)各土地利用類型面積統(tǒng)計

從表2可以看出，研究區(qū)1985—2010年各年土地利用類型分布狀況總體上呈現(xiàn)出耕地、草地、水域用地面積減少，林地、建設用地、水域面積增加的趨勢，但各個地類變化的程度和過程各不相同。從面積數(shù)量變化來看，耕地變化的幅度最大，面積從4 113 k m2減少到3 217 k m2且逐年遞減；其次是建設用地，面積逐年增加，從111 k m2增加到637 k m2；第三是林地，林地的面積從1985年到2010年總體上是增加的，但其變化過程可分為3個階段：1985—1996年增加、1996—2000年減少、2000—2010年增加；水域面積總體上也是增加的，其變化過程也可分為3個階段：1985—1988年增加、1988—2000年減少、2000—2010年增加。從三峽水庫蓄水的情況來看，水域面積總體增加的趨勢是合理的；草地和未利用地面積變化數(shù)量很小，是由于這二者在該研究區(qū)所占的面積比例原本就比較小，但草地略有增加，未利用地減少，這是城市的發(fā)展、用地的緊張，人類不斷開發(fā)未利用地的結果。

研究區(qū)1985年—2010年土地利用空間分布特征的變化過程（圖1）表明，該區(qū)域分布有4條相間平行的山脈縉云山、中梁山、銅鑼山和明月山，長江與嘉陵江貫穿整個區(qū)域。耕地較為均勻地分布在幾條山脈周圍；林地的分布主要依附于幾條山脈，將都市區(qū)分為了幾個條帶，其中東南部林地分布較為密集；草地數(shù)量較少，零星地分布在都市區(qū)的北部和東南部；城市建設用地較為集中地分布在長江與嘉陵江的交匯處，并向周圍逐漸擴散，其中向北部和西部兩個方向的擴張較為明顯、快速，農(nóng)村居民點在整個研究區(qū)域范圍內(nèi)的分布比較均勻。

3.2 研究區(qū)土地利用動態(tài)度分析

利用1985—2010年土地利用矢量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出各個地類的面積，通過單一動態(tài)度的公式計算出各個土地利用類型的動態(tài)度，結果見表3。

從表3可以發(fā)現(xiàn)，綜合土地利用動態(tài)度最大的時段是2007—2010年，動態(tài)度為0.068 01。這一時段中，變化最強烈的土地利用類型是未利用地，動態(tài)度達－0.246 11，說明未利用地在這個時段內(nèi)以較快的速度減少；動態(tài)度值比較大，且為正值的是城市建設用地，其增長速度也很快。

1985—1988年和2000—2002年兩個時段內(nèi)的土地利用動態(tài)度處于第二個階段，動態(tài)度值分別為0.013 91，0.013 17。而在這兩個時段中各個類型的動態(tài)度卻不一樣，2000—2002年，變化最為強烈的是草地，動態(tài)度值為0.156 81，面積增加速度最快；建設用地面積也以較快的速度在增加，動態(tài)度為0.038 35；未利用地動態(tài)度值也很大，達－0.026 24，說明未利用地也以較快的速度在減少。1985—1988年，變化最為強烈的是建設用地，動態(tài)度值為0.193 54，面積增加速度最快；草地的動態(tài)值也比較大，為－0.044 41，說明草地也以較快的速度在減少。

圖1 1985－2010年重慶山地城市區(qū)土地利用現(xiàn)狀

表3 重慶山地城市區(qū)1985－2010年各類土地利用動態(tài)度

1993—1996年、1996—2000和2002—2007年3個時段的土地利用動態(tài)度處于第三個階段，動態(tài)度值分別為0.009 39，0.007 37，0.008 38。在這3個時段中，建設用地的動態(tài)度值均為最大，說明在這3個時段中建設用地擴張速度較快。

1988—1993年的動態(tài)度值在整個研究時段中是最小的，說明土地利用變化的劇烈程度最小。但這一時段中，個別土地利用類型變化還是很強烈，如未利用地的動態(tài)度值為－0.029 58，它們?nèi)砸暂^快的速度在減少。

由以上分析可知，在所有時段中未利用地和建設用地變化動態(tài)度一直比較大，但不同的是未利用地持續(xù)減少而建設用地是持續(xù)增加的；在所有時段中，耕地和林地的土地利用動態(tài)度始終不大，主要是因為其本身面積很大，雖然變化數(shù)量一直在所有類型中為最大值，但動態(tài)度卻不是最大的。

3.3 研究區(qū)土地利用程度分析

分析土地的利用程度的變化可以了解土地集約利用變化的情況，明確研究區(qū)土地利用處于發(fā)展期還是衰退期。利用1985—2010年土地利用矢量數(shù)據(jù)，統(tǒng)計出各個地類的面積，通過土地利用程度的公式計算出各個土地利用類型的土地利用程度，結果如表4所示。

表4表明，1985—2010年近25 a來土地利用程度總體增大了，但變化過程有所不同。其中1985—1993年、1996—2000年、2002—2007年的3個時段的ΔIb－a為正值，即土地利用處于發(fā)展期；1993—1996年、2000—2002年、2007—2010年3個時段的 ΔIb－a為負值，即土地利用處于衰退期。

單獨分析各年綜合土地利用程度和各個地類的土地利用情況的結果也不相同。土地綜合利用程度最高的是2007年，最低的是1985年。耕地在1985—2010年中的土地利用程度都是最高的，但耕地的土地利用程度呈逐年下降的趨勢；林地在1985—2010年中的土地利用程度也較高，且呈逐年上升的趨勢；建設用地的土地利用程度在各年中處于第三位，也是呈現(xiàn)出逐年上升的趨勢；水域、草地和未利用地的土地利用程度在各年中都不高，且草地和未利用地的變化時高時低、無方向性，水域的土地利用程度基本呈減小的趨勢，但2010年突然增高且成為各年中土地利用程度的最高值，達到0.062 9。

4 結論

（1）1985—2010年，重慶山地城市總體上呈現(xiàn)耕地、草地、未利用地面積減少，林地、建設用地、水域面積增加的趨勢，但各個地類的變化程度和變化過程有所差異。

（2）1985—2010年，重慶山地城市各個土地利用類型的動態(tài)度變化呈現(xiàn)出差異性。其中未利用地和建設用地的變化動態(tài)度一直比較大，但有所不同的是未利用地持續(xù)呈現(xiàn)出一種“負變化”（即未利用地的數(shù)量持續(xù)減少）趨勢，而建設用卻呈現(xiàn)出正變化。

（3）1985—2010年，重慶山地城市的耕地和林地的變化數(shù)量在所有土地利用類型中一直處于較大值，但由于其自身基數(shù)較大，其土地利用動態(tài)度很小。

（4）從總體來看，1985—2010年近26 a來重慶山地城市的土地利用程度增大了，但變化過程有所不同，呈現(xiàn)出階段性。其中1985—1993年、1996—2000年、2002—2007年土地利用處于發(fā)展期；1993—1996年、2000—2002年、2007—2010年土地利用處于衰退期。單獨的各年綜合土地利用程度和各個地類的土地利用情況也有所不同。

（5）各個土地利用類型在研究區(qū)的分布和利用水平有所不同。從各個地類的面積比例看，未利用地在研究區(qū)中所占比例小以及建設用地的快速擴張說明了重慶市山地城市區(qū)的土地利用程度較高、處于城市快速發(fā)展的階段。

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