基于遙感的市域土地利用變化及驅(qū)動力研究

郭 鼎

（河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學院，河南 南陽 473000）

土地利用變化一直是國內(nèi)外學術(shù)界關(guān)注的科學研究課題。國外對于該課題的研究有著比較悠久的歷史，主要的研究方向包括：土地利用變化規(guī)律、驅(qū)動力因素、國家或者地區(qū)相關(guān)土地政策。國內(nèi)對于土地利用變化和驅(qū)動力因素自20世紀90 年代以來也展開了深入的研究，主要集中在全國、區(qū)域的土地利用變化的監(jiān)測和研究。在研究方法上不僅有單純的理論研究，還有個案的深入研究。

1 基于遙感技術(shù)的土地利用分類

研究首先對LANDSAT8 衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)進行預(yù)處理，基于光譜的遙感圖像計算機對南陽市中心城區(qū)的3 個不同時相下的影像數(shù)據(jù)進行自動分類，接著提取土地利用特征分類標準，選擇基于像元光譜特征的的監(jiān)督分類方法，選取不同地類的感興趣區(qū)作為訓(xùn)練根本，利用SVM 分類器對影像進行分類。最后采用混淆矩陣方法對整體分類結(jié)果進行精度驗證，并結(jié)合野外實地數(shù)據(jù)進行判斷。通過對南陽市中心城區(qū)的不同時相的監(jiān)督分類結(jié)果進行基于像元的統(tǒng)計分析制作得到表1。通過分析可以觀察到在4 個基本地類的區(qū)分原則下，2013 年—2018 年南陽市中心城區(qū)的土地利用狀況沒有發(fā)生非常顯著的變化，基本是以農(nóng)用地和建設(shè)用地為主。其中耕地和綠地面積逐年減少，建設(shè)用地面積逐年增加，水域基本沒有改變。

2 土地利用變化驅(qū)動力分析

2.1 城鎮(zhèn)化

城鎮(zhèn)化是城市向農(nóng)村擴張以及非農(nóng)產(chǎn)業(yè)、人口向城市集聚的過程，它是土地利用變化中耕地向城鄉(xiāng)居民工礦用地轉(zhuǎn)化的直接驅(qū)動因素。隨著我國經(jīng)濟水平高速增長，工廠廠房建設(shè)、城市空間建設(shè)和公共設(shè)施等建設(shè)用地需求量急劇增加。非農(nóng)產(chǎn)業(yè)和人口向城市集聚，促使經(jīng)濟發(fā)展方式逐漸由第一產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)向二、三產(chǎn)業(yè)。區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級改造得到進一步推動，從而發(fā)揮產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對土地利用變化的影響。南陽市城鎮(zhèn)化率在近十年發(fā)展迅速，特別是繞城高速公路全線貫通后，南陽市中心城區(qū)的城市框架得以拉大，中心城區(qū)面積由80 km2增加到400 km2，相關(guān)城鎮(zhèn)化舉措，對南陽市土地利用產(chǎn)生了深遠影響。

表1 南陽市中心城區(qū)不同年份土地利用類型面積表Tab.1 The area of land use types in different years in central of Nanyang City

2.2 經(jīng)濟發(fā)展

經(jīng)濟的快速增長加快了南陽市土地利用變化的速度。有關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，隨著南陽市經(jīng)濟的快速增長，土地利用變化表現(xiàn)為耕地減少、城鄉(xiāng)工礦居民地增加。南陽市2019 年比2013 年GDP 增加了1 068.11×108元，增幅約30%。而南陽市中心城區(qū)耕地面積減少了35.21 km2，城鄉(xiāng)工礦居民地增加70.94 km2。南陽市社會固定資產(chǎn)投資總額自2013 年以來每年保持9%～10%的年均增長率，其中城鎮(zhèn)投資約為80%以上，該舉措一方面拓展了城市空間，提高了土地利用強度，另一方面實現(xiàn)了耕地轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)居民工礦用地。此外，經(jīng)濟的快速發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境遭到破壞，對人們的居住環(huán)境產(chǎn)生了不良影響，同時也制約了南陽地方經(jīng)濟的發(fā)展。因此，改變經(jīng)濟增長方式、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，對城市擴張進行科學合理的規(guī)劃，使土地利用強度變化減弱對南陽市的發(fā)展具有重要的意義。

2.3 人口增長與政策推動

人口增長對城市空間的需求產(chǎn)生了巨大的壓力，隨著帶來住房、道路、市政工程、環(huán)境建設(shè)等用地需求的不斷增加，這些需求會主動干預(yù)其他土地利用方式。南陽市2013 年人口總量為1 170.9×104人，到2018 年增加到1 198.07×104人。2015 年南陽市中心城區(qū)分設(shè)高新區(qū)和示范區(qū)，總?cè)丝跒?76.97×104人，2018 年為179.50×104人，增速較快。

政府指導(dǎo)和制定的相關(guān)法規(guī)、政策直接作用于土地利用，引導(dǎo)土地利用的有序進行。為了保障經(jīng)濟發(fā)展和土地的合理有序利用，實現(xiàn)耕地的占比平衡，南陽市積極響應(yīng)河南省的政策號召《河南省土地利用總體規(guī)劃（2006 年—2020年）》，制定南陽市土地利用規(guī)劃總體目標。這些政策對南陽城市發(fā)展、經(jīng)濟發(fā)展、土地利用變化起到了重要的激勵作用。

3 結(jié)論

本研究以LANDSAT8 的2013 年、2016 年和2019 年的南陽市中心城區(qū)影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用基于光譜的支持向量機分類器對該研究區(qū)的土地利用變化進行動態(tài)分析， 得到以下結(jié)論：①南陽市土地利用類型主要為耕地、林地和城鄉(xiāng)工礦居民地。城市規(guī)模多為中小城鎮(zhèn)，農(nóng)村居民點分散，數(shù)量大，造成城鄉(xiāng)用地規(guī)劃布局和內(nèi)部結(jié)構(gòu)不合理的現(xiàn)狀。②研究時段內(nèi)，耕地在南陽市中心土地總面積中的比重下降6%，林、草地降幅為7%，工礦居民地增幅為12%，水域面積增幅為1.03%，未利用地在5 年間面積變化幅度不大。③土地利用變化速度依次為建設(shè)用地＞林草地＞耕地＞水系＞未利用地，主要取決于人口增加和城市規(guī)模的擴張程度。④影響土地利用變化的主要驅(qū)動力因素有：人口總數(shù)、城鎮(zhèn)化、經(jīng)濟發(fā)展以及政策因素。