羅蘭，宋沛之，劉芳，廖漢雄

摘 要：研究南岸區(qū)近年來(lái)土地利用變化，為南岸區(qū)未來(lái)土地利用以及土地利用的可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)提供依據(jù)?；?001年、2007年的土地資源調(diào)查數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，求得南岸區(qū)各類(lèi)用地面積轉(zhuǎn)移概率矩陣，預(yù)測(cè)南岸區(qū)2020年的土地利用類(lèi)型。結(jié)果表明：影響南岸區(qū)土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力是社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。南岸區(qū)未來(lái)土地利用變化的趨勢(shì)是耕地與林地逐年減少，分別減少了13.83%，1.37%；建設(shè)用地逐年增加，增加了16.03%；而水域與未利用地的變化不明顯。表明了農(nóng)用地和建設(shè)用地之間的關(guān)系，是南岸區(qū)未來(lái)土地利用規(guī)劃的重要基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：土地利用；馬爾科夫模型；動(dòng)態(tài)變化；南岸區(qū)

土地利用變化研究一直是當(dāng)前緩解生態(tài)環(huán)境脆弱性研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)話(huà)題[1]。在土地利用變化研究領(lǐng)域中，每一次土地利用變化過(guò)程，均會(huì)受到許多社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素影響[2]，而且這些驅(qū)動(dòng)因素之間又存在著錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系，驅(qū)動(dòng)力數(shù)據(jù)之間的這種相互依存關(guān)系恰恰是研究對(duì)象最重要和最有用的特性，這時(shí)根據(jù)其自身的變動(dòng)規(guī)律建立時(shí)間序列的動(dòng)態(tài)模型則是一種行之有效的方法[3]，本文建立基于土地利用驅(qū)動(dòng)力的馬爾科夫模型，以重慶市南岸區(qū)為例，利用2001、2007年的土地資源調(diào)查數(shù)據(jù)和遙感數(shù)據(jù)，揭示各土地類(lèi)型的動(dòng)態(tài)演變過(guò)程并對(duì)之加以預(yù)測(cè)，以及影響土地變化的主要因素。

一、研究方法

（一）研究區(qū)概況

南岸區(qū)地處重慶市西南部，區(qū)境西部、北部頻臨長(zhǎng)江，與九龍坡區(qū)、渝中區(qū)、江北區(qū)、渝北區(qū)隔江相望，東部、南部與巴南區(qū)接壤，多年年平均氣溫18.5C°。其戶(hù)籍人口為65.1萬(wàn)，管理8個(gè)街道、7個(gè)鎮(zhèn)，幅員面積263.09k㎡。南岸區(qū)是以城市為主的都市工業(yè)區(qū)、中央商務(wù)區(qū)、國(guó)際會(huì)展區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)，是重慶典型的城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)。

（二）數(shù)據(jù)來(lái)源

一期的land-satTM5影像（來(lái)源于Global Land Cover Facility）和兩期的中巴地球資源衛(wèi)星CBERS影像（來(lái)源于中國(guó)資源衛(wèi)星應(yīng)用中心），空間分辨率分別為28.5，19.5，19.5 m ，獲取時(shí)間分別為2001年8月4日和2007年8月15日[4]。

二、加權(quán)馬爾科夫鏈預(yù)測(cè)模型研究

（一）馬爾科夫模型

馬爾科夫預(yù)測(cè)是一種具有“無(wú)后效應(yīng)”的隨機(jī)過(guò)程，其特點(diǎn)為無(wú)后效性和穩(wěn)定性，它是根據(jù)事件的當(dāng)前狀況來(lái)預(yù)測(cè)未來(lái)各個(gè)時(shí)刻或（時(shí)期）變動(dòng)狀況的一種預(yù)測(cè)方法[5]。

①運(yùn)用馬爾科夫模型，首先應(yīng)確立土地利用類(lèi)型變化轉(zhuǎn)移概率矩陣。

②假定土地利用系統(tǒng)中n=0是所處的初始狀態(tài)A0=（A01，A02，…，A0m）為已知，經(jīng)過(guò)n次轉(zhuǎn)以后所處的狀態(tài)An=（An1，An2，…，Anm）。

（二）基于土地利用驅(qū)動(dòng)力的加權(quán)馬爾科夫模型

影響南岸區(qū)土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)力是社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。加權(quán)馬爾科夫鏈對(duì)于未來(lái)土地利用的預(yù)測(cè)，是對(duì)前面若干時(shí)段的土地利用結(jié)構(gòu)與土地利用驅(qū)動(dòng)力關(guān)系綜合分析的基礎(chǔ)上展開(kāi)的。基于土地利用驅(qū)動(dòng)力的加權(quán)馬爾科夫模型步驟：

①利用馬爾科夫模型公式建立各用地面積轉(zhuǎn)移矩陣，對(duì)未來(lái)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)。

②結(jié)合土地利用驅(qū)動(dòng)力數(shù)據(jù)并利用公式計(jì)算出各項(xiàng)指標(biāo)各階自相關(guān)系數(shù)。

③確定不同階各單項(xiàng)土地驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)權(quán)重。

④根據(jù)驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)，利用加權(quán)方法，得出轉(zhuǎn)移矩陣權(quán)重。由于南岸區(qū)是重慶主城典型的商務(wù)與旅游開(kāi)發(fā)區(qū)，對(duì)于南岸區(qū)的土地利用變化影響因素本文選取GDP、非農(nóng)人口數(shù)量、二三產(chǎn)業(yè)比重，根據(jù)土地驅(qū)動(dòng)力指標(biāo)確定k階轉(zhuǎn)移矩陣的權(quán)重。

⑤建立轉(zhuǎn)移到相同時(shí)段的加權(quán)求和模型。

（三）馬爾科夫預(yù)測(cè)及加權(quán)馬爾科夫預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比分析

1.南岸區(qū)2001-2007年各類(lèi)用地面積情況：（km2，%）

①2001年：耕地170.35、林地32.55、水域20.22、建設(shè)用地41.6、未利用地0.19。分別占總面積的百分比為64.3、12.3、7.6、15.7、0.1。

②2007年：耕地146.99、林地32.77、水域22.44、建設(shè)用地62.7、未利用地0.13。分別占總面積的百分比為55.5、12.4、8.5、23.6、0.1。

③2001年-2007年土地動(dòng)態(tài)變化：變化值-23.45、0.22、2.22、21.07、-0.06；變化率-2.29、0.11、1.83、8.44、-5.26。

2.根據(jù)南岸區(qū)2001-2007年GDP、非農(nóng)業(yè)人口、二三產(chǎn)業(yè)比重計(jì)算出轉(zhuǎn)移矩陣的權(quán)重分別為0.21、0.24、0.54、0.32。平均權(quán)重為0.3275

3.南岸區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)結(jié)果與現(xiàn)狀對(duì)比：（km2，%）

①馬爾科夫模型（2020年）：耕地138.7、林地32.28、水域23.61、建設(shè)用地70.28、未利用地0.13。分別占總面積的百分比為52.34、12.18、8.91、26.52、0.05。

②加權(quán)馬爾科夫模型（2020年）：耕地110.43、林地27.69、水域21.81、建設(shè)用地105.02、未利用地0.05。分別占總面積的百分比為41.67、10.45、8.23、39.63、0.02。

從馬爾科夫模型所得數(shù)據(jù)來(lái)看，各類(lèi)用地面積變化相對(duì)均勻，然而結(jié)合近幾年實(shí)際，南岸區(qū)的二三產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，建設(shè)用地的面積必然會(huì)增加，農(nóng)用地的面積就會(huì)相對(duì)減少。加權(quán)馬爾科夫模型結(jié)合驅(qū)動(dòng)因素的權(quán)重對(duì)土地利用結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，相對(duì)于單一的馬爾科夫模型來(lái)說(shuō)更加準(zhǔn)確。從預(yù)測(cè)結(jié)果可以看出：耕地與林地面積減少明顯，相比于2007年分別減少了13.83%，1.95%；而建設(shè)用地面積明顯大幅上升，增加了16.03%。

三、結(jié)論

從得出的數(shù)據(jù)可以看出，2001-2007年，南岸區(qū)的土地利用類(lèi)型變化顯著，其中最為明顯的是耕地與林地的大量減少，而建設(shè)用地的大幅增加。在更為精確的加權(quán)馬爾科夫模型的預(yù)測(cè)下，其2020年的預(yù)測(cè)結(jié)果為：耕地110.43km?，林地27.63 km?，水域21.81 km?，建設(shè)用地105.02 km?。

從土地利用變化驅(qū)動(dòng)力分析可以看出，社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是主要的驅(qū)動(dòng)力。隨著南岸區(qū)人口的增多，經(jīng)濟(jì)以及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，政府制定的相關(guān)措施，當(dāng)?shù)氐姆寝r(nóng)用地的面積逐年下降。土地對(duì)一個(gè)地區(qū)，以及這個(gè)地區(qū)的居民有著重大的影響，想要經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展以及人民生活水平的提高，就要做到對(duì)土地的合理利用以及土地的可持續(xù)利用，協(xié)調(diào)各類(lèi)用地在城市中的比例，而不是一味地去發(fā)展商業(yè)，工業(yè)，導(dǎo)致地區(qū)用地失衡，用地緊張。在今后的發(fā)展中，希望政府制定合理的用地措施，編制土地利用規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)土地價(jià)值最大化。

參考文獻(xiàn)：

[1]柴淵，謝俊奇.全國(guó)重點(diǎn)城市和重點(diǎn)區(qū)域土地利用動(dòng)態(tài)遙感監(jiān)測(cè)[J].中國(guó)建設(shè)信息，2007，20（16）：37-42.

[2]丁健. 現(xiàn)代城市經(jīng)濟(jì). 上海： 同濟(jì)大學(xué)出版社， 2001： 154

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[4]夏小梅，陳阿林，楊華.基于遙感與GIS的LUCC及馬爾科夫模型過(guò)程趨勢(shì)預(yù)測(cè).水土保持研究， ：1005-3409（2009）05-0019-06.