基于GIS的達州市土地利用變化及其驅(qū)動力分析

胡文婷，魏新祎

(阿壩師范學院 資源與環(huán)境學院，四川 汶川 623002)

近年來，大批學者對土地利用變化開展了研究工作。從土地利用類型上看，草地是農(nóng)牧生產(chǎn)的重要場所，朱曉昱等對呼倫貝爾草原地區(qū)1990—2015年的土地利用變化進行特征及驅(qū)動力分析，指出該區(qū)草地面積總體上有減少，主要受經(jīng)濟和農(nóng)畜因素影響[1]；而人類活動的增加會進一步造成景觀干擾度的增加，邸曉慧等以重慶市江津區(qū)為樣本，分析其不同類型用地景觀干擾的時空變化，據(jù)此得出2007—2018年景觀干擾度先增后減，其中2015年為轉(zhuǎn)折點[2]；董瑩根據(jù)淮安市1998—2006年、2006—2018年以及1998—2018年三個時間段的Landsat 遙感影像的處理來分析土地利用的變化，分別得到淮安市這三個時期的土地呈“兩增四減”“三增三減”以及“四增兩減”等趨勢，得出運用遙感技術(shù)方法有助于土地利用分類的研究的結(jié)論[3]；吳旭影以長春市2009—2018年的城市用地為研究對象，以土地利用動態(tài)度和土地利用結(jié)構(gòu)信息熵的方法為研究手段，分析土地利用類型變化和土地利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。據(jù)研究結(jié)果表明：長春市城市用地增長緩慢，土地利用類型結(jié)構(gòu)漸趨于穩(wěn)定[4]；李宗怡等結(jié)合南京市1995年、2000年和2010年的相關(guān)數(shù)據(jù)分析土地利用變化和驅(qū)動力，最后得出人口增長、經(jīng)濟發(fā)展、技術(shù)進步、政策和城市規(guī)劃為影響南京市土地利用變化的主要因素[5]。本文將借助GIS技術(shù)[6]，選取土地利用動態(tài)度和主成分分析的方法分析達州市土地利用變化和其驅(qū)動力，研究達州市土地利用現(xiàn)狀并分析其驅(qū)動因素。

1 研究區(qū)域概況

圖1 達州市行政區(qū)劃圖

達州市屬川中丘陵區(qū)，位于四川省東北部，地理位置介于北緯 30°19′40″～32°20′15″，東經(jīng) 106°39′45″～108°32′11″，地處川渝鄂陜四個省市的接合部和長江上游成渝經(jīng)濟帶，是四川省重要的交通樞紐站和工業(yè)重地以及能源基地。截至2020 年，全市實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值 2118 億元，增長 4.1%，其中，第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增長 5.5%，第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增長4.8%，第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值增長2.9%[7]。達州市全市共7個區(qū)縣，包含通川、達川、大竹、開江、宣漢、渠縣、萬源，市境所處的地形比較復雜，山地和丘陵地面積多，平原面積少[8]。

1.1 數(shù)據(jù)來源

從地理空間數(shù)據(jù)云中獲取達州市2013年和2020年Landsat 8.OLI遙感影像數(shù)據(jù)；從四川省統(tǒng)計年鑒、達州市政府公開數(shù)據(jù)中獲取達州市人口、經(jīng)濟等統(tǒng)計數(shù)據(jù)；《達州市土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》。利用MapInfo11制作達州市行政區(qū)劃地圖，利用ENVI5.2軟件進行數(shù)據(jù)預處理，通過監(jiān)督分類的方法提取達州市2013年和2020年的建設用地分布圖，其Kappa系數(shù)均在99%以上，分類精度高[9]。

圖2 技術(shù)路線

圖3 2013年與2020年達州市建設用地分布圖

1.2 研究方法

土地利用動態(tài)度。

達州市2005—2020年農(nóng)用地與建設用地的土地利用動態(tài)度都為正，表明這類用地在2005—2020年期間都呈增長趨勢，而未利用地動態(tài)度在這段時期內(nèi)呈減少趨勢。其中，建設用地動態(tài)度值較高，2005—2010年為0.76%，2010—2020年為0.67%，表明建設用地增長速度較快?？偟膩碚f，達州市這段時期處于城市擴張階段，城市用地和規(guī)模都在增加。據(jù)達州市土地利用總體規(guī)劃土地利用結(jié)構(gòu)調(diào)整表，2005—2020年耕地、園地計劃將減少 4 818 hm2、6 765 hm2，城鄉(xiāng)建設用地增加約 8 280 hm2。據(jù)分析統(tǒng)計，達州市實際用地變化與規(guī)劃用地調(diào)整趨勢大體上一致。

表1 達州市2005—2020年土地利用類型及動態(tài)度

2 結(jié)果

2.1 土地利用變化

據(jù)圖，達州市2013—2020年建設用地總面積呈增加的趨勢；空間上，達州市城鎮(zhèn)建設用地多沿河流分布，達州市西南地區(qū)建設用地分布較廣。下表為ENVI監(jiān)督分類后統(tǒng)計得到的各類地物數(shù)據(jù)：

表2 土地利用動態(tài)監(jiān)測計算結(jié)果

2.2 土地利用變化驅(qū)動力分析

2.2.1 社會經(jīng)濟因素

根據(jù)達州市相關(guān)數(shù)據(jù)，選取達州市年末總?cè)丝?、區(qū)域人均GDP、公共財政收入、社會固定投資、人均可支配收入、城鎮(zhèn)居民人均可支配收入與農(nóng)村居民人均城鎮(zhèn)化率等7個因素，借助SPSS26采用主成分分析的進一步深入分析達州市土地利用變化的主要驅(qū)動因素[11]。

截至2020年，達州市近年地區(qū)生產(chǎn)總值都呈增長態(tài)勢，第一、二、三產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭強勁，結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化調(diào)整[12]。這為達州市的建設提供了豐厚的物質(zhì)支持[13]。此外，城市的擴張與社會經(jīng)濟的發(fā)展有著密切的聯(lián)系，城鎮(zhèn)建設用地規(guī)模擴大是城鎮(zhèn)化的重要標志之一。2020年達州市城市化水平達47%以上，仍在持續(xù)增長。此外，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整也對推動著土地利用的變化起著不可缺少的作用。且達州市交通便捷，陸空交通線密集，是連接西部地區(qū)的重要交通樞紐站?；诖?，達州市城市用地也在不斷的規(guī)劃調(diào)整，包括交通道路建設、新建水利、能源開發(fā)等大型項目，都會占用大量土地，導致城市土地的變化。

表3 總方差解釋成分總計初始特征值方差百分比累積(%)總計提取載荷平方和方差百分比累積(%)15.96185.16085.1605.96185.16085.16021.00414.34999.5091.00414.34999.50930.0230.33299.84140.0070.09999.94050.0030.04899.98960.0010.01099.99977.971E-50.001100.00提取方法:主成分分析法。表4 旋轉(zhuǎn)成分矩陣a成分12年末總?cè)丝?萬人)0.2690.963人均GDP0.9790.157社會固定資產(chǎn)投資0.985-0.161公共財政收入0.9980.025城鎮(zhèn)居民人均可支配收入0.996-0.079農(nóng)村居民人均可支配收入0.992-0.103城鎮(zhèn)化率0.994-0.099提取方法:主成分分析法。a.提取了2個成分。

2.2.2 人口數(shù)量的增多

近十年以來，達州市總?cè)丝?、城?zhèn)人口以及城市化率都在增加，推動著城市建設用地的擴張[14]。據(jù)第七次全國人口普查統(tǒng)計，達州市常住人口已超538萬，位居四川第三，人口總數(shù)大。人口的快速增加使得人口與土地資源的壓力進一步增大，推動著城市基礎設施等的建設力度加大，擴張城市用地。

2.2.3 政策

達州市國土資源局《土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)》從宏觀上對土地進行了長期的規(guī)劃和布局，對于集中解決土地利用的突出問題，提高城市土地資源的利用效率，優(yōu)化城市土地空間利用結(jié)構(gòu)具有重要意義[15]。此外，政府在城市的發(fā)展與建設中起著指導性作用，推動城市的科學規(guī)劃與建設[16]。

達州市在“十四五”發(fā)展目標中指出短期發(fā)展的核心任務仍是加快發(fā)展，以全面建設社會主義現(xiàn)代化達州。針對城鄉(xiāng)規(guī)劃建設，達州市政府強調(diào)要突出主城區(qū)建設和管理，統(tǒng)籌推進城鄉(xiāng)建設和治理，加強城鄉(xiāng)規(guī)劃和建設，促進區(qū)域協(xié)同發(fā)展，同時堅持以人為本，優(yōu)化布局，調(diào)整用地結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)城鄉(xiāng)一體化發(fā)展，加快形成城市發(fā)展新格局[17]。

3 結(jié)論

根據(jù)達州市2013年和2020年的遙感影像數(shù)據(jù)進行監(jiān)督分類處理后，得到達州市兩個時期的建設用地與非建設用地分布圖，運用土地利用動態(tài)度的研究方法分析了2005—2020年的土地利用類型的變化，利用獲得的監(jiān)督分類影像圖分析了達州市土地利用類型的空間變化特征。結(jié)合所得數(shù)據(jù)和相關(guān)資料，從社會經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和政策三方面分析達州市土地利用變化的驅(qū)動因素。最終結(jié)論如下：

①通過2005—2020年的土地利用動態(tài)度分析可知，這段時期內(nèi)增長速度最快的土地利用類型是建設用地，而非利用土地類型呈負增長，表明城市建設用地在擴張。通過監(jiān)督分類影像圖分析可知，達州市建設用地空間上在西南分布密集，且多沿河分布。

②從達州市土地利用變化我們可以發(fā)現(xiàn)其主要的影響因素是社會經(jīng)濟發(fā)展、人口增長和政策等方面。而隨建設用地的逐年擴張，對土地利用做出可持續(xù)發(fā)展規(guī)劃，提高土地資源的的利用效率。

隨城市化進程的加快，城市人口增長，人們對城市用地需求增加，推動城市進一步擴張，而經(jīng)濟是城市擴張的基礎，生態(tài)環(huán)境也是人類生存的重要條件，因此，在尊重社會發(fā)展規(guī)律的前提下，倡導可持續(xù)發(fā)展，經(jīng)濟與生態(tài)并重；合理控制人口增長，維持一個合理的人口容量，對經(jīng)濟發(fā)展、城市建設、生態(tài)環(huán)境保護都有重要意義；此外，政府作為決策主體，要對城市建設以及各土地類型的利用做一個科學的規(guī)劃，及時管理，促進土地資源合理分配利用。