保定市土地利用變化及驅(qū)動力分析

孫艷征，丁 超

(1.河北省衡水市國土資源局，河北衡水 053000；2.石家莊師兄弟土地環(huán)境技術(shù)服務(wù)有限公司，河北石家莊 050000)

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保定市土地利用變化及驅(qū)動力分析

孫艷征1，丁 超2*

(1.河北省衡水市國土資源局，河北衡水 053000；2.石家莊師兄弟土地環(huán)境技術(shù)服務(wù)有限公司，河北石家莊 050000)

為探索研究區(qū)土地利用變化及其驅(qū)動因素，根據(jù)保定市區(qū)2008～2013年土地利用現(xiàn)狀、社會經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)，分析了保定市土地利用變化，并運用主成分分析法對影響研究區(qū)土地利用變化的驅(qū)動力因素進行了研究。結(jié)果表明：2008～2013年保定市區(qū)的耕地面積呈現(xiàn)下降趨勢，城鎮(zhèn)村及工礦用地面積呈現(xiàn)逐年遞增趨勢；保定市區(qū)土地利用程度的變化率均小于0，保定市區(qū)土地利用程度正處在調(diào)整期或衰退期；經(jīng)濟發(fā)展、人口增長與農(nóng)業(yè)發(fā)展、城市化進程的不斷加快等社會因子是導(dǎo)致保定市土地利用情況發(fā)生變化的主要驅(qū)動力。

土地利用時空變化；驅(qū)動力；保定市區(qū)

土地作為人類賴以生存的環(huán)境空間，在人類社會生產(chǎn)中扮演重要角色，為人類提供自然資源和生產(chǎn)資料[1]。土地利用變化研究是當(dāng)前土地學(xué)科研究的前沿和熱點[2-3]，而驅(qū)動力研究則為土地利用變化的核心[4-6]。土地利用變化及驅(qū)動力研究，不僅可以掌握土地利用變化規(guī)律，還可以預(yù)測未來土地利用的變化趨勢，為科學(xué)地制定土地可持續(xù)利用對策提供基礎(chǔ)[7-9]。

目前學(xué)者對LUCC的研究主要在沿海發(fā)達地區(qū)和大城市的生態(tài)脆弱區(qū)，而中小城市研究較少。曹跟小以內(nèi)蒙古灤河流域為例，借助地理信息系統(tǒng)、遙感衛(wèi)星技術(shù)和數(shù)理統(tǒng)計相結(jié)合的方法，深入地分析了該地區(qū)2000～2007年土地利用變化情況及特征，并從自然和人文兩個角度分析了引起土地利用變化的原因，最終針對區(qū)域土地利用存在的問題，有針對性地提出了土地利用可持續(xù)發(fā)展的方針對策[10]。詹曉紅結(jié)合“土地利用/覆蓋變化”這一問題，運用區(qū)域性土地利用變化指數(shù)方法模型，探討了寶雞市1985年、1995年、2000年和2007年4個時間段內(nèi)土地利用狀況、利用結(jié)構(gòu)的變化過程以及影響因素土地利用/覆蓋變化情況[11]。筆者根據(jù)2008～2013年河北省及保定市的相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，就6 年來保定市區(qū)的土地利用變化進行分析，并深入分析產(chǎn)生這些變化的驅(qū)動力，為區(qū)域土地利用規(guī)劃與管理提供決策參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況保定市地處河北省中西部，東接冀中平原，西鄰太行山，地處115°19′～115°35′ E、38°46′～38°57′ N。保定市地處中緯度地帶，位于溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨。年均氣溫11.38 ℃，特殊年份最高溫度為43 ℃，最低溫度-20 ℃，平均年降雨量570.35 mm。市區(qū)土地總面積32 710.07 hm2，耕地面積12 289.54 hm2，占市區(qū)土地利用總面積的37.57%。根據(jù)戶籍統(tǒng)計，截至2013年末，保定市區(qū)總?cè)丝?12.32萬。2013年出生人口共1.21萬，出生率為11.98‰，死亡率3.45‰。2013年保定市區(qū)城鎮(zhèn)居民人均可支配收入36 822元，相比上年增長11.1%，農(nóng)民人均收入到達9 000元大關(guān)，相比上年增長20%。

1.2 數(shù)據(jù)來源該研究數(shù)據(jù)主要來源于《河北省土地統(tǒng)計年鑒》、《保定市國民經(jīng)濟統(tǒng)計年鑒》；保定市區(qū)第二次土地調(diào)查成果，包括數(shù)字化圖件、數(shù)據(jù)成果；《保定市土地利用總體規(guī)劃(2010-2020年)》，包括文本、說明；《保定市國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十二個五年計劃綱要》；其他相關(guān)資料和圖件。

2 土地利用變化分析

2.1 單一土地利用類型變化的動態(tài)度土地利用動態(tài)度是定量分析區(qū)域土地利用變化速度的因素，可以分析區(qū)域土地利用變化的差異，并且可以預(yù)測區(qū)域土地利用變化的趨勢。單一土地利用類型動態(tài)度表述的是研究區(qū)域某一時間段內(nèi)特定土地利用類型的變化情況。其表達式為：

式中，K表示研究期內(nèi)某一土地利用類型的動態(tài)度；Ua研究期初某一土地利用類型的數(shù)量；Ub表示研究期末某一土地利用類型的數(shù)量；T表示研究時間跨度，當(dāng)T單位為年時，K則表示某一土地利用類型的年變化率。

根據(jù)以上計算公式計算出保定市區(qū)單一土地利用類型變化的動態(tài)度，其結(jié)果見表1。

表1 保定市區(qū)土地利用年變化率

由表1可知，2008～2013年保定市區(qū)耕地面積總體上呈現(xiàn)下降趨勢，共減少了1 008.84 hm2，耕地利用動態(tài)度為-1.90%，園地、林地、水域及水利設(shè)施用地和未利用地的變化趨勢同耕地一樣呈現(xiàn)下降狀態(tài)，其中未利用地下降速度最快，為3.97%，這主要是由于保定市注重土地綜合整治，使得原來不可被利用的土地得以開發(fā)利用，未利用地面積大幅減少。

城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運輸用地和其他農(nóng)用地面積呈現(xiàn)增長的趨勢，其中城鎮(zhèn)村及工礦用地增長最多，6年內(nèi)增長了832.85 hm2，其他農(nóng)用地動態(tài)度最大，平均年均增長率8.76%，交通運輸用地6年內(nèi)增長了95.46 hm2，年均增長率為2.41%。

從總體上來看，在保定市區(qū)土地利用3大類型中，農(nóng)用地和未利用地中大部分二級地類處于遞減狀態(tài)，建設(shè)用地中城鎮(zhèn)村及工礦用地和交通運輸用地均處于持續(xù)增長趨勢，水域、水利設(shè)施用地表現(xiàn)出緩慢下降的趨勢。2008～2013年保定市所有土地利用類型中變化數(shù)量最多的是耕地和城鎮(zhèn)村及工礦用地，這2種利用類型變化的絕對量為1 841.69 hm2，是其他地類變化絕對量的3.12倍。盡管有些地類的年均變化率較高(如其他農(nóng)用地)，但是由于其基數(shù)較小，其變化量遠遠小于耕地和城鎮(zhèn)村及工礦用地。

2.2 土地利用程度變化土地利用程度可以綜合反映土地利用過程，它反映了土地在對其利用過程中的自然本底特征，也反映了人為、自然2個因素的綜合效應(yīng)，是對土地利用過程中深度和廣度的體現(xiàn)。劉紀(jì)遠從生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，根據(jù)各種土地利用類型的生態(tài)影響度，提出了一種分析土地利用程度的綜合方法，由于在社會因素影響下的土地自然綜合體會形成的自然平衡，所以對其進行分級，分別賦予各種土地利用類型土地利用程度指數(shù)。該研究根據(jù)保定市區(qū)的具體情況，制定特定土地利用分級指數(shù)(表2)，從而給出土地利用程度的定量化表達。

表2 土地利用類型及分級

2.2.1土地利用程度綜合指數(shù)。研究區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù)的表達為：

式中，Li表示某一區(qū)域內(nèi)土地利用程度綜合指數(shù)；Ai表示某一研究區(qū)域內(nèi)第i級土地利用程度分級指數(shù)；Ci表示某一區(qū)域內(nèi)第i級土地利用程度分級面積占土地利用總面積的百分比；n為土地利用面積分級數(shù)。

2.2.2土地利用程度變化。某個研究區(qū)內(nèi)的土地利用程度變化是多種類型土地利用變化共同作用的結(jié)果，研究者常常用土地利用程度變化量和變化率來定量地描述某一特定研究區(qū)域的土地利用水平和變化趨勢。土地利用程度變化量和土地利用程度變化率計算公式為：

式中，La和Lb分別表示時間段a和時間段b某一特定區(qū)域的土地利用程度綜合指數(shù)；Ai表示某一區(qū)域內(nèi)第i級土地利用程度分級指數(shù)；R表示某一區(qū)域內(nèi)土地利用程度變化率；Cib和Cia分別表示b時間和a時間區(qū)域內(nèi)第i級土地利用程度分級面積百分比；Lb-a表示土地利用程度綜合指數(shù)變化量，若Lb-a>0，則該區(qū)域土地利用處于發(fā)展時期，即利用程度不斷提高；否則土地利用正處于調(diào)整期或衰退期，土地利用程度下降。

該研究選取保定市區(qū)2008和2013年土地利用數(shù)據(jù)，計算出保定市各區(qū)土地利用程度指數(shù)級變化率，結(jié)果見表3。

表3 保定市區(qū)土地利用變化量及與變化率

從表3可以看出，保定市區(qū)2008年土地利用程度指數(shù)為347.97，其中土地利用程度指數(shù)最大的為北市區(qū)，其值為350.09，最小的為新市區(qū)，其值為345.81。2013年保定市土地利用程度指數(shù)為344.55，其中土地利用程度指數(shù)最大的區(qū)為北市區(qū)，其值為347.79，高于全市平均水平的區(qū)包括北市區(qū)和南市區(qū)，新市區(qū)的土地利用程度指數(shù)最小，其值為341.36。

2008～2013年保定市區(qū)土地利用程度變化率都未超過0，表明保定市土地利用已經(jīng)到了調(diào)整期或衰退期。從其值空間分布來看，北市區(qū)變化幅度最小，新市區(qū)變化幅度最大。

3 土地利用變化驅(qū)動力分析

土地利用變化是一個十分復(fù)雜的過程，其受到眾多因素的影響，要科學(xué)地把握土地利用變化規(guī)律，必須對導(dǎo)致土地利用變化的驅(qū)動力進行分析。根據(jù)前人對土地利用變化驅(qū)動力的研究，在驅(qū)動力方法研究中，主要包括定性和定量分析，但大部分以定性分析為主；因子選取上，主要分為自然因素和社會經(jīng)濟發(fā)展因素，但大部分以社會經(jīng)濟因素為主。該文采用主成分分析法、用 SPSS軟件對歷年土地利用變化數(shù)據(jù)進行分析[12]，分析土地利用驅(qū)動力。

以主成分分析法做為研究基礎(chǔ)，在遵循主導(dǎo)性原則、科學(xué)性原則、資料可獲取性原則和完備性原則的同時，結(jié)合保定市土地利用變化的特征，從社會經(jīng)濟因素之中選取了13個分析因子，其中包括：X1年末總?cè)丝?人)、X2農(nóng)業(yè)人口比例、X3第一產(chǎn)業(yè)比重、X4第二產(chǎn)業(yè)比重、X5第三產(chǎn)業(yè)比重、X6基本建設(shè)固定投資(萬元)、X7國內(nèi)生產(chǎn)總值(萬元)、X8農(nóng)林漁牧業(yè)總產(chǎn)值(萬元)、X9地方財政收入(萬元)、X10人均GDP、X11農(nóng)民人均純收入(元)、X12糧食產(chǎn)量(t)、X13人均糧食產(chǎn)量(表4)。由于政治經(jīng)濟政策因素難以量化，只能引用能間接反應(yīng)該影響因素的指標(biāo)，在本次分析中不作討論。

該研究運用SPSS19.0統(tǒng)計分析軟件，首先對各自變量因子進行標(biāo)準(zhǔn)化，然后再進行主成分分析，分別得出變量相關(guān)系數(shù)矩陣(表4)，特征值和各主成分的貢獻率、累積貢獻率(表5)。

表4 變量相關(guān)系數(shù)矩陣

從表4可以看出，原始變量數(shù)據(jù)中，X1、X7、X8、X9、X10和X11變量之間的存在著很大的相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)在0.9以上，表明總?cè)丝跀?shù)、農(nóng)林漁牧業(yè)總產(chǎn)值、國內(nèi)生產(chǎn)總值、地方財政收入、農(nóng)民人均純收入與人均GDP之間存在著非常強的正相關(guān)性；但是X12(農(nóng)業(yè)人口比例)、X3(第一產(chǎn)業(yè)比重)與其他的因子都呈現(xiàn)了負相關(guān)性，X12與X13之間的相關(guān)系數(shù)為0.923。這些變量之間有較強的相關(guān)性，表明了主成分分析的可行性。

根據(jù)主成分分析法的原理，只有特征值大于1，累積貢獻率超過85%以上的可作為主成分。如果特征值比1小，則表明該主成分的解釋力度不夠，不能將原始變量發(fā)生的變化說明，這樣一來就不如直接將原始變量的解釋力度引入進來。

表5顯示，第一主成分、第二主成分的特征值分別為9.108、2.218，均超過1，貢獻率為70.064%、17.064%，累計貢獻率已達到87.128%，完全達到分析要求。圖1顯示，前2個公共因子特征值的下降趨勢最為明顯，而第三個公共因子開始，其下降趨勢趨于緩慢態(tài)勢。這也從另一個角度說明這2個公共因子可以充分反映保定市土地利用變化綜合情況。

表5 主成分特征根及貢獻率

主成分載荷是主成分與變量之間的相關(guān)系數(shù)，其載荷系數(shù)越大，表明該因素對變量產(chǎn)生的影響越大。根據(jù)主成分載荷計算公式得到主成分載荷矩陣(表6)。由表6可知，X7(國內(nèi)生產(chǎn)總值)、X11(農(nóng)民人均純收入)、X9(地方財政收入)、X8(農(nóng)林漁牧業(yè)總產(chǎn)值)、X10(人均GDP)、X1(年末總?cè)丝?和X2(農(nóng)業(yè)人口比例)等在第一主成分上有較高的載荷。其中國內(nèi)生產(chǎn)總值的載荷最大，其次為農(nóng)民人均純收入和地方財政收入，這些因子總體上可以概括為城市化、經(jīng)濟發(fā)展和人口發(fā)展等相關(guān)方面，第一主成分是這些方面的代表。X5(第三產(chǎn)業(yè)比重)、X12(糧食產(chǎn)量)、X13(人均糧食產(chǎn)量)這3個因子在第二主成分分析上具有較高的載荷，這可以表明進行的第二主成分分析基本上可以反映這些信息。根據(jù)主成分載荷矩陣可以看出，各因子對保定市的土地利用變化存在著不同程度的驅(qū)動作用，第一主成分可以概括為人口增長、城市化和經(jīng)濟發(fā)展等相關(guān)方面，以上幾個方面可以歸結(jié)為社會經(jīng)濟發(fā)展因子，表明保定市土地利用變化主要受社會經(jīng)濟發(fā)展的驅(qū)動。第二主成分中的糧食產(chǎn)量、人均糧食產(chǎn)量和第三產(chǎn)業(yè)比重主要屬于農(nóng)業(yè)科技進步和第三產(chǎn)業(yè)化因子，說明農(nóng)業(yè)科技進步和服務(wù)業(yè)也是保定市土地利用變化的驅(qū)動力之一。根據(jù)主成分貢獻率表可以看出，人口增長、城市化等社會經(jīng)濟發(fā)展因子構(gòu)成的第一成分貢獻率為70.064%，農(nóng)業(yè)科技進步和第三產(chǎn)業(yè)化因子構(gòu)成的第二主成分貢獻率為17.064%。所以說，人口的不斷增加、城市化進程的不斷加快和經(jīng)濟水平不斷發(fā)展等社會因子是導(dǎo)致保定市土地利用情況發(fā)生變化的主要驅(qū)動力，農(nóng)業(yè)科技的進步水平與第三產(chǎn)業(yè)化的因素屬于次要驅(qū)動力。

表6 主成分載荷矩陣

4 結(jié)論

通過對保定市區(qū)的土地利用變化程度和驅(qū)動力分析，可得出以下結(jié)論：

(1)2008～2013年，保定市區(qū)的耕地面積呈現(xiàn)下降趨勢，6年內(nèi)減少了1 008.84 hm2，呈現(xiàn)下降態(tài)勢的不僅有耕地，還包括園地、林地、水域及水利設(shè)施用地及未利用地等。城鎮(zhèn)村及工礦用地面積呈現(xiàn)逐年遞增趨勢，總量增加了832.85 hm2。

(2)結(jié)合2008～2013年土地利用變化情況可知：保定市區(qū)土地利用程度的變化率均小于0，保定市區(qū)土地利用程度正處在調(diào)整期或衰退期。

(3)經(jīng)濟發(fā)展、人口增長與農(nóng)業(yè)發(fā)展、城市化進程的不斷加快等社會因子是導(dǎo)致保定市土地利用情況發(fā)生變化的主要驅(qū)動力。

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Analysis of Land Use Change and Its Driving Forces in Baoding City

SUN Yan-zheng1, DING Chao2*

(1. Hengshui City Land Resources Bureau, Hengshui, Hebei 053000; 2. Shijiazhuang Brothers Service Land Environment Technology Co. Ltd., Shijiazhuang, Hebei 050000)

To explore the land use change and its driving factors in the study area, according to Baoding City land use status from 2008 to 2013, the social and economic statistical data, the land use change was analyzed. Using the principal component analysis (PCA), the driving force factors affecting land use change in the study area were studied. The results showed that from 2008 to 2013, the cultivated land area indicated a decline trend of Baoding area, urban village and industrial and mining land area showed a trend of increasing year by year; the change rate of land use degree are less than zero, Baoding urban land use degree is in adjustment or recession; economic development, population growth and agricultural development, the urbanization advancement speeding up unceasingly, are the main driving factors that lead to changes in land use situation of Baoding City.

Land use change of time and space; Driving force; Baoding City

孫艷征(1973- )，女，河北衡水人，工程師，從事土地利用研究。*通訊作者，碩士，從事土地利用研究。

2015-02-05

S 28；F 301

A

0517-6611(2015)09-321-04