管敦頤，馮 雨，雷 磊

（遼寧師范大學(xué)，自然地理與空間信息科學(xué)遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116029）

大連金石灘土地利用時(shí)空分異研究

管敦頤，馮 雨，雷 磊

（遼寧師范大學(xué)，自然地理與空間信息科學(xué)遼寧省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧大連116029）

以1992、1998、2004、2009年的金石灘地區(qū)土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，運(yùn)用GIS軟件的疊置分析，空間分析對(duì)研究區(qū)土地變化時(shí)空分異研究。本文通過單一土地利用動(dòng)態(tài)度和綜合土地動(dòng)態(tài)度分析研究區(qū)內(nèi)圖地類型變化的速度和趨勢(shì)，同時(shí)將土地利用擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)帶入分析土地利用規(guī)模的變化，以此探究其土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素。研究表明，土地利用數(shù)量變化模式呈現(xiàn)耕地面積大量減少，建設(shè)用地迅速增加：1992-2013年各土地利用類型單一動(dòng)態(tài)度中耕地和未利用地減少速度相對(duì)較快，分別為-4.36%和-4.37%；城鄉(xiāng)建設(shè)用地增加最快，為21.37%，其次為交通水利用地，為17.99%；1998-2004年綜合土地利用動(dòng)態(tài)度最大，為3.63%，這期間土地利用變化最為迅速，旅游開發(fā)活動(dòng)劇烈。擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算各土地類型得出，耕地的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)最低，為-1.48，城鄉(xiāng)建設(shè)用地的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)最高，為1.42%。研究結(jié)果可信。

土地利用變化；時(shí)空分異；金石灘；GIS

1 引言

土地是十分重要的自然資源，是人類生存和發(fā)展的最基本物質(zhì)基礎(chǔ)之一[1]。由于自然因素與人文社會(huì)經(jīng)濟(jì)的影響，土地利用以及土地資源的質(zhì)量不斷發(fā)生變化，進(jìn)而影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展[2]。因此，區(qū)域土地利用變化過程、規(guī)律以及驅(qū)動(dòng)因素的分析研究在國(guó)內(nèi)外也是調(diào)控人類活動(dòng)的科學(xué)決策依據(jù)。日本國(guó)立科學(xué)院全球環(huán)境研究中心的“為全球環(huán)境保護(hù)的土地利用變化研究（UJ/GEC）”項(xiàng)目，著眼于亞太地區(qū)可持續(xù)的土地利用，并采用遙感和地理信息系統(tǒng)監(jiān)測(cè)以及空間模型分析方法來研究土地利用的空間結(jié)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)機(jī)制[3]。國(guó)內(nèi)目前的研究?jī)?nèi)容主要著重于土地利用—土地覆蓋的分類系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和驅(qū)動(dòng)機(jī)制—環(huán)境影響評(píng)價(jià)等3個(gè)方面[4]。土地利用變化存在明顯地區(qū)差異的主要原因是人類活動(dòng)的區(qū)域差異和土地位置的空間性[5]。通過對(duì)金石灘地區(qū)土地利用空間分異變化的處理，本文將對(duì)影響研究區(qū)內(nèi)土地利用類型變動(dòng)的驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行概括分析，為今后金石灘的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的決策和生態(tài)環(huán)境的管理提供了科學(xué)依據(jù)。

2 研究區(qū)概況

研究區(qū)域金石灘地處遼東半島南端、大連東北端的黃海之濱，海岸線全長(zhǎng)30km，擁有海域面積58km2，陸地面積62km2。2005年1月25日正式更名為金石灘街道，轄滿家灘、廟上、陳家、什字街、龍山、葡萄溝、河咀七個(gè)行政村，是典型的沿海旅游小鎮(zhèn)（圖1）。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)來源及處理

土地利用研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)信息源為金石灘地區(qū)1992、1998、2004、2009和2013年的土地利用現(xiàn)狀圖。根據(jù)收集信息，創(chuàng)建圖形數(shù)據(jù)庫(kù)和屬性數(shù)據(jù)庫(kù)，將圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)確定1992、、1998、2004、2009和2013年五個(gè)時(shí)期的土地利用現(xiàn)狀，對(duì)土地利用現(xiàn)狀矢量圖層疊加建立轉(zhuǎn)移矩陣。通過利用ArcGIS軟件技術(shù)對(duì)各土地類型進(jìn)行重分類統(tǒng)計(jì)處理，得到13年間五年土地類型占地面積的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。

3.2 土地變化時(shí)空分異研究

3.2.1 土地類型確定和歸類統(tǒng)計(jì)

在參考《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2007）標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，并結(jié)合研究區(qū)域土地利用特點(diǎn)，將研究區(qū)土地類型分為耕地、園地、林地、其他農(nóng)用地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、交通水利用地、水域及灘涂沼澤和未利用土地9類。

圖1 研究區(qū)地理位置圖

利用GIS軟件對(duì)金石灘地區(qū)1992、1998、2004、2009和2013年的土地利用現(xiàn)狀圖進(jìn)行重分類和疊置分析，統(tǒng)計(jì)出這五年研究區(qū)各土地類型占地面積的數(shù)據(jù)，詳見表1。

3.2.2 土地利用動(dòng)態(tài)度研究

單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度表達(dá)了研究區(qū)某一時(shí)間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況。它能夠從微觀的角度，具體的反映出每一種土地利用類型的變化狀況，進(jìn)而使得不同土地利用類型之間具有了可比性[6]。單一土地利用類型動(dòng)態(tài)度可以從不同方面定量地表達(dá)某研究區(qū)一定時(shí)間內(nèi)的土地利用類型的變化速度，其表達(dá)式為：

式（1）中，K為研究時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型動(dòng)態(tài)度；Ua和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(shí)段長(zhǎng)，當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K的值就是該研究區(qū)某種土地利用類型年變化率。

綜合土地利用動(dòng)態(tài)度[7]描述研究區(qū)域內(nèi)所有土地利用類型在某一特定時(shí)間段內(nèi)總體變化情況：

式（2）中，LC表示研究區(qū)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度；LUi為研究期初至期末時(shí)段內(nèi)第i類土地利用類型面積；△LUi-j為研究時(shí)段內(nèi)第i類土地利用類型轉(zhuǎn)為非i類土地利用類型面積的絕對(duì)值；T為研究時(shí)段長(zhǎng)度。當(dāng)T設(shè)定為年時(shí)，LC的值就表示該研究區(qū)的土地利用年變化率。

表1 研究區(qū)土地利用分類體系和統(tǒng)計(jì)面積

3.2.3 土地利用規(guī)模變化評(píng)價(jià)

對(duì)于土地利用規(guī)模變化的表征指標(biāo)，采取擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)（M），用以表征不同研究時(shí)期各用地?cái)U(kuò)展的強(qiáng)弱、快慢和速度[8，9]。公式：

式（3）中，M為某土地利用類型在一段時(shí)期內(nèi)的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)；U為某土地利用類型轉(zhuǎn)化為其他用地的面積；A為研究區(qū)總面積；T為變化時(shí)間。

4 結(jié)果與分析

4.1 土地利用動(dòng)態(tài)度研究

在GIS軟件支持下，對(duì)研究區(qū)1992、1998、2004、2009年這四個(gè)時(shí)間點(diǎn)的耕地、園地、林地、其他農(nóng)用地、城鄉(xiāng)建設(shè)用地、交通水利用地、水域及灘涂沼澤和未利用土地九類土地利用類型進(jìn)行土地利用動(dòng)態(tài)度計(jì)算，得到1998-2013年金石灘地區(qū)單一土地利用動(dòng)態(tài)圖以便參考研究，如圖2所示。

通過公式1的帶入計(jì)算，由圖2可知：1992-2013年各土地利用類型單一動(dòng)態(tài)度中耕地和未利用地減少速度相對(duì)較快，分別為-4.36%和-4.37%，其次為園地，單一動(dòng)態(tài)度為-2.21%；水域、灘涂沼澤和林地的年變化率分別為-1.33%、-0.53%和0.38%；城鄉(xiāng)建設(shè)用地增加最快，為21.37%，其次為交通水利用地和其他農(nóng)用地，其年變化率分別為17.99%、11.80%。

選取表1中研究區(qū)一級(jí)分類標(biāo)準(zhǔn)分析金石灘綜合土地利用動(dòng)態(tài)度。根據(jù)公式2得到金石灘綜合土地利用動(dòng)態(tài)度（見圖3），以此研究該區(qū)域土地利用變化劇烈程度。研究區(qū)1992-2013年綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為2.31%；其中，1992-1998年為1.27%，1998-2004年為3.63%，2004-2009年為1.76%，2009-2013年為2.09%。通過數(shù)理比較可知，1998-2004年綜合土地利用動(dòng)態(tài)度最大，其次為2009-2013年。

4.2 土地利用規(guī)模變化評(píng)價(jià)

將金石灘1992-2013年土地類型的數(shù)據(jù)導(dǎo)入空間數(shù)據(jù)庫(kù)中，進(jìn)行疊置分析，帶入公式3計(jì)算可得金石灘地區(qū)1992-2013年土地利用類型的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)（表2）。由表可知，耕地的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)最低，為-1.48，城鄉(xiāng)建設(shè)用地的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)最高，為1.42%；園地、林地、其他農(nóng)用地、交通水利用地、未利用地、水域和灘涂沼澤的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)分別為-0.07、-0.15、0.47、0.12、-0.13、-0.01、-0.03，處于緩慢擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。

圖2 金石灘1998-2013年單一土地利用動(dòng)態(tài)

圖3 金石灘地區(qū)1992-2013年綜合土地利用動(dòng)態(tài)

4.3 土地利用變化驅(qū)動(dòng)因素分析

就土地利用類型面積變化的幅度和速率來看，耕地和城鄉(xiāng)建設(shè)用地變化最為劇烈。金石灘作為典型的沿海旅游小鎮(zhèn)，根據(jù)總體規(guī)劃政策，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和旅游用地建設(shè)的需要促使城鄉(xiāng)建設(shè)用地在這十幾年的擴(kuò)展速度和強(qiáng)度不斷加大；而耕地面積的急劇減少，通過轉(zhuǎn)移矩陣的數(shù)理分析，耕地減少面積大部分轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)建設(shè)用地，占耕地減少面積的67.52%，分析居民區(qū)占地位置和農(nóng)耕占地位置的區(qū)域關(guān)系，可以看出，農(nóng)耕區(qū)域遠(yuǎn)離居住區(qū)域，這也是導(dǎo)致棄耕的一個(gè)因素。結(jié)果表明：經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展、城鎮(zhèn)化的推進(jìn)、人口的持續(xù)增長(zhǎng)、大量基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以及旅游建設(shè)用地開發(fā)是該地區(qū)土地利用變化的主要原因；地形因素是這一轉(zhuǎn)變的最主要內(nèi)在因素。

表2 金石灘地區(qū)1992-2013年土地利用類型的擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)

5 結(jié)語

為了加快金石灘旅游業(yè)為代表的第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，建設(shè)大量的基礎(chǔ)設(shè)施和旅游用地以滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的迫切需要，促使城鄉(xiāng)建設(shè)用地的占地面積和耕地的減少面積急劇上升，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及生態(tài)建設(shè)的政策改變導(dǎo)致土地類型在1998-2004年間變化劇烈，反應(yīng)出該區(qū)域土地利用受到人類活動(dòng)影響強(qiáng)烈。本文借助GIS技術(shù)，利用土地利用動(dòng)態(tài)度和擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)分析了金石灘地區(qū)1992、1998、2004、2009和2013年的土地利用狀況，并從多角度概括解釋了土地利用變化的驅(qū)動(dòng)因素，為今后金石灘地區(qū)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略的決策和生態(tài)環(huán)境的管理提供了科學(xué)依據(jù)，以便當(dāng)局科學(xué)合理地開發(fā)使用土地資源。

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Analyzing spatio-temporal differentiation of land use in Jinshitan,Dalian

GUAN Dun-yi et al
(Liaoning Key Laboratory of Physical Geography and Geomatics, Liaoning Normal University,Dalian 116029,China)

Using land use data in 1992,1998,2004 and 2009 Jinshitan area as the basis,using GIS software overlay analysis, spatial analysis of land in the study area of different spatial temporal changes of points.In this paper,we study the dynamics and trend of land use change by analyzing the dynamic degree of single land use and the comprehensive land dynamic degree.At the same time,the land use expansion intensity index is taken into the analysis of the change of land use scale to explore its land use change driving factor.The results showed that the land use change pattern showed that the area of cultivated land was decreased and the land used for construction increased rapidly. Thelandusetypein1992-2013showedarelativelyfast decrease rate of-4.36%and-4.37%respectively.The most rapid increase was in urban and rural construction land,which was 21.37%,followed by 17.99%.The most dynamic land usewas 3.63%during 1998-2004,during which the land use change was the most rapid and the tourism development was violent.The expansive intensity index of cultivated land was the lowest,which was-1.48,and the expansion intensity index of urban and rural construction land was the highest,which was 1.42%.The results are credible.

Land use changes;Spatio-temporal differentiation;Jinshitan District;GIS

F301.24

A

管敦頤（1992-），女，主要從事人文地理研究。

（2016-10-26收稿S編輯）

1003-7853（2016）06-0033-04

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41471140）；遼寧省高等學(xué)校杰出青年學(xué)者成長(zhǎng)計(jì)劃（LJQ2015058）資助