戴 梁，劉明超

（華東師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理學(xué)系，上海 200062）

基于遙感與GIS的城鎮(zhèn)用地擴展研究

戴 梁，劉明超

（華東師范大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)學(xué)院地理學(xué)系，上海 200062）

利用1990年土地詳查變更調(diào)查數(shù)據(jù)和2006年的SPOT遙感影像，借助GIS空間分析能力，通過計算土地利用類型動態(tài)度、轉(zhuǎn)移矩陣、擴展強度指數(shù)分析了慈溪市的城鎮(zhèn)用地利用變化的時空特征。研究結(jié)果表明：1）慈溪市城市、建制鎮(zhèn)、交通運輸用地擴展的大部分來源于耕地；2）滸山街道城鎮(zhèn)、交通建設(shè)用地擴展強度指數(shù)大于其他鎮(zhèn)；3）建設(shè)用地擴展以城區(qū)周邊的街道鎮(zhèn)為主。

遙感；地理信息系統(tǒng)；城鎮(zhèn)用地；擴展分析；慈溪市

土地利用/覆蓋變化研究是推動全球變化綜合研究的前沿和熱點領(lǐng)域[1-2]。隨著城市化進程不斷加快，城市所在的區(qū)域土地利用變化更是迅速。城鎮(zhèn)是區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展的核心與載體，城鎮(zhèn)用地的空間擴展日益成為現(xiàn)在乃至將來的土地利用變化的主要特征。新城鎮(zhèn)和經(jīng)濟開發(fā)區(qū)的建設(shè)、交通網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的建設(shè)等造成優(yōu)質(zhì)耕地資源銳減[3]。本文擬在這些研究的基礎(chǔ)上，借助GIS空間分析技術(shù)對慈溪市城鎮(zhèn)用地擴展進行分析研究，對解決維護該地區(qū)糧食安全和推進城市化進程之間、保護耕地總量動態(tài)平衡與生態(tài)環(huán)境建設(shè)之間的矛盾具有重要現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)域與研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

慈溪市地處浙東杭州灣南岸，位于北緯30°02′～30° 24＇和東經(jīng)121°02′～121°42＇之間。市境總面積1154 km2（不含海域，未計入1954年后新成陸土地）。下轄3個街道、17個鎮(zhèn)，2006年底總?cè)丝?01萬人。全境地勢南高北低，呈丘陵、平原、灘涂三級臺階狀朝杭州灣展開。海岸線北凸成弧形，并繼續(xù)向北推移，土地資源在不斷增加中。

1.2 數(shù)據(jù)與處理

本文采用了2006年的SPOT遙感影像，經(jīng)過幾何配準預(yù)處理后,在ArcGIS9.2里進行人機交互解譯,最后得到2006年土地利用矢量數(shù)據(jù)（Geodatabase格式），土地利用分類參考國土資源部過渡分類標準分為：耕地、園地、林地、城市用地、建制鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點、交通運輸用地、未利用地、其他土地。1990年土地利用數(shù)據(jù)采用土地詳查變更調(diào)查數(shù)據(jù)，其他輔助數(shù)據(jù)有慈溪市1∶100 000地形圖、2006年慈溪市行政區(qū)劃圖，采用的主要分析軟件有ArcGIS9.2、ENVI4.4和Excel。

2 研究的實施步驟

2.1 慈溪市城市用地變化的幅度與速度

本文通過引入單一土地利用類型動態(tài)度來定量地描述慈溪市土地利用的變化速度[4]。

式中，K為研究時段內(nèi)某一土地利用類型動態(tài)度；Ua，Ub分別為研究期初及研究期末某一種土地利用類型的數(shù)量；T為研究時段長，當(dāng)T的時段設(shè)定為年時，K的值就是研究區(qū)某種土地利用類型年變化率。單一土地利用類型動態(tài)度表達的是某研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況。利用2002-2007年慈溪市土地利用面積數(shù)據(jù)經(jīng)計算得到以下數(shù)據(jù)(見表1)。

表1 2002-2004年、2005-2007年慈溪市土地利用動態(tài)度表

2002-2007年慈溪市土地利用面積的變化，表現(xiàn)為城市用地、建制鎮(zhèn)用地、公路用地面積不斷擴大與耕地、園地、未利用地面積的下降并存。

2.2 土地利用類型轉(zhuǎn)移分析

對于土地利用類型之間的相互轉(zhuǎn)化情況，可采用轉(zhuǎn)移矩陣模型來進一步描述[5-6]。利用ArcGIS9.2/Spatial Analyst Tool/Zonal/Tabulate Area，計算出1990～2006年的土地利用變化原始轉(zhuǎn)移矩陣。

從轉(zhuǎn)移矩陣得出，耕地轉(zhuǎn)移成建設(shè)用地的數(shù)量最多，2006年慈溪市城市用地、建制鎮(zhèn)用地、交通運輸用地面積中由1990年耕地轉(zhuǎn)變的比例分別為55.48%、49.88%、73.91%，面積相加為5455hm2，占1990年耕地面積的9.9%。

2.3 慈溪市城鎮(zhèn)用地空間變化分析

通過ArcGIS軟件統(tǒng)計出各鎮(zhèn)的建設(shè)用地數(shù)量，并利用其生成專題圖可以反映出城鎮(zhèn)用地變化中存在著明顯的空間差異[7]。本文利用土地利用類型的相對變化率來反映土地利用變化的區(qū)域差異；利用城鎮(zhèn)建設(shè)用地擴展強度指數(shù)表征城鎮(zhèn)用地擴展的差異[8]，其計算公式為

上述各式中，R為某鎮(zhèn)單一土地利用類型相對變化率，ka、kb為某鎮(zhèn)某一特定土地利用類型研究期初及研究期末的面積；Ca、Cb為全研究區(qū)某一特定土地利用類型研究期初及研究期末的面積；Ei為i鎮(zhèn)單一土地利用類型擴展強度指數(shù)，Ui為i鎮(zhèn)前一基年至后一基年某類土地利用擴展面積，Ai為i鎮(zhèn)土地總面積，t為以年為單位的變化時間。

慈溪市各鎮(zhèn)耕地相對變化率空間分布格局 (見圖1)為：滸山街道為 3.718，宗漢、匡堰、橫河均大于1.926，表明這些街道、鎮(zhèn)的耕地減少速度高于全區(qū)；庵東、逍林、龍山鎮(zhèn)農(nóng)場的耕地面積未計入，庵東鎮(zhèn)為-2.498，耕地面積增加。

圖1 慈溪市1990-2006年耕地相對變化率空間分布圖

通過對建設(shè)用地擴展強度的分析，滸山和宗漢城鎮(zhèn)擴展強度遠遠高于其他鎮(zhèn)；交通用地擴展指數(shù)相對較小，滸山、崇壽、逍林高于其他鎮(zhèn)（見圖2）。

圖2 慈溪市1990-2006年城鎮(zhèn)用地、交通運輸用地擴展強度指數(shù)空間分布圖

3 結(jié) 語

本文以RS和GIS技術(shù)，對慈溪市1990-2006年城鎮(zhèn)用地擴展進行了分析研究，得出如下結(jié)論：隨著城市化的不斷進行，土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了較大的變化，耕地面積減少，以開墾杭州灣沿岸灘涂方式補償耕地，城市、建制鎮(zhèn)、交通運輸用地擴展的大部分來源于耕地。城鎮(zhèn)用地擴展數(shù)量大，速度快，但地區(qū)差異較明顯。滸山街道的城鎮(zhèn)用地擴展強度大于其他鎮(zhèn)，交通用地擴展指數(shù)相對較小。

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Analyzing Expansion of Urban Land Area Based on RSand GIS

by Dai Liang

Based on the SPOT image of Cixi city in 2006 and the data of land alter-surveying in 1990,spatial patterns and temporal variation of land use change were analyzed.Some analytical indexes such as the land-use dynamic degree model,transfer matrix,grow th intensity index were introduced to describe the spatial differentiation of urban land expansion.The research showed that there was a rapid grow th of urban land use while significant differences in land use among regions.The urban construction land was increasingly expanding by massively occupying arable land.Centers of grow th are concentrated on the central city as well as regions adjacent to the city.

remote sensing,GIS,urban land use,extended analysis,Cixi city（Page:112）

P208

B

1672-4623(2011)01-0112-02

2009-05-31

戴梁，碩士，研究方向為全球變化與人類響應(yīng)。