黃譯萱,繆麗娟,2*，姜文浩，吳海玲，吳靖蕓，敖文瀚，鄢玲艷

(1.南京信息工程大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,江蘇南京 210044;2.德國(guó)萊布尼茨轉(zhuǎn)型經(jīng)濟(jì)體農(nóng)業(yè)發(fā)展研究所，農(nóng)場(chǎng)和農(nóng)村地區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)展部，德國(guó) 06120)

20世紀(jì)90年代以來(lái)，土地利用和土地覆被變化已成為全球環(huán)境變化研究的重點(diǎn)領(lǐng)域之一，同時(shí)也是資源科學(xué)、地理學(xué)、遙感信息科學(xué)等諸多學(xué)科的熱點(diǎn)研究方向[1]。南京有著深厚的文化底蘊(yùn)和強(qiáng)大的城市綜合實(shí)力，但由于城市發(fā)展規(guī)劃和區(qū)位因素，江南、江北在城市建設(shè)等方面存在明顯差距[2]，江北地區(qū)發(fā)展明顯滯后。為了加快寧鎮(zhèn)揚(yáng)同城化建設(shè)的步伐和南京都市圈協(xié)調(diào)發(fā)展[3]，2015年6月，國(guó)務(wù)院正式批復(fù)設(shè)立南京江北新區(qū)(全國(guó)第十三個(gè)國(guó)家級(jí)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，江蘇首個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū))，江北新區(qū)的設(shè)立標(biāo)志著其規(guī)劃建設(shè)上升到一個(gè)國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略問(wèn)題[4]，勢(shì)必推動(dòng)南京整個(gè)江北地區(qū)的快速發(fā)展。江北是我國(guó)近代化學(xué)工業(yè)的搖籃，新區(qū)擁有國(guó)家級(jí)、省級(jí)園區(qū)5個(gè)，2014年工業(yè)總產(chǎn)值超過(guò)3 800億元[5]。江北新區(qū)處于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶與東部沿海經(jīng)濟(jì)帶的交匯處，是長(zhǎng)三角輻射帶動(dòng)長(zhǎng)江中上游地區(qū)發(fā)展的重要節(jié)點(diǎn)[6]，有著得天獨(dú)厚的地理區(qū)位優(yōu)勢(shì)[7]。在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展和新型城鎮(zhèn)化建設(shè)等方面具有的示范引領(lǐng)作用，將推動(dòng)江蘇省南部地區(qū)現(xiàn)代化建設(shè)和長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶更好更快發(fā)展。

自古以來(lái)，耕地是受人類(lèi)活動(dòng)影響最大的土地利用類(lèi)型，也是關(guān)系到我國(guó)耕地安全與糧食安全的重大問(wèn)題[8]。隨著城市人口的不斷增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，人們對(duì)建設(shè)用地的需求急劇增加，導(dǎo)致大量農(nóng)用地資源特別是耕地資源被過(guò)度開(kāi)發(fā)和利用[9]。南京這座城市也不例外，趙彥鋒等[10]研究表明南京市1984—2000年耕地面積減少速度較緩慢,但2000年后減少速度急劇加快(近年的減少速度約為2000年前的15倍，1984—2003年耕地減少總面積的59%被農(nóng)村居民點(diǎn)擴(kuò)張占用，22%被南京市區(qū)擴(kuò)張占用，14%被鄉(xiāng)鎮(zhèn)擴(kuò)張占用，5%被縣城擴(kuò)張占用)；馮效毅等[11]研究報(bào)告也認(rèn)為1986—2002年，南京的土地利用變化總趨勢(shì)是耕地面積迅速減少，林地和水域用地變化不大，開(kāi)發(fā)建設(shè)及居住用地增加，而有重要生態(tài)功能的濕地等類(lèi)型面積急劇減少；佟光臣等[12]研究中同樣表示南京市土地利用格局在1986—1996年變化并不顯著，而1996—2002、2002—2013年變化明顯，居民點(diǎn)及建設(shè)用地的大幅擴(kuò)張與耕地的快速減少是最直觀(guān)變化；荊銳等[13]研究表明2009—2014年江北新區(qū)建設(shè)用地總量持續(xù)上升，增加了4 495 hm2；宋開(kāi)山等[14]認(rèn)為土地利用/覆被變化是相當(dāng)復(fù)雜的過(guò)程，不同土地類(lèi)型間的變化是其空間變化主要特征，在時(shí)間變化上取決于人類(lèi)利用土地方式的改變速度，兩者都涉及變化的內(nèi)容與幅度問(wèn)題。綜上，雖然目前已有相關(guān)文獻(xiàn)以南京市城區(qū)為對(duì)象來(lái)進(jìn)行研究，但當(dāng)前僅針對(duì)2015年新設(shè)立的南京江北新區(qū)的歷史土地利用格局變化研究尚欠缺，影響其變化的因素的研究也較為薄弱。

筆者通過(guò)搜集遙感衛(wèi)星資料，結(jié)合來(lái)自于Landsat的四期遙感影像和相關(guān)資料，運(yùn)用ENVI非監(jiān)督分類(lèi)解譯手段和地理信息系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)分析方法，全面分析近30年來(lái)南京江北新區(qū)土地利用變化的幅度、空間格局及土地利用轉(zhuǎn)化類(lèi)型，并分析其變化的影響因素，以期為南京江北新區(qū)的土地合理利用、未來(lái)開(kāi)發(fā)建設(shè)以及區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)合理的建議。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1研究區(qū)概況南京江北新區(qū)位于長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶和沿海經(jīng)濟(jì)帶的交匯處，是長(zhǎng)三角輻射中西部的門(mén)戶(hù)。其位于南京市長(zhǎng)江以北，由浦口區(qū)、六合區(qū)以及棲霞區(qū)八卦洲街道組成，總面積約2 451 km2，占南京市總面積的37.2%。研究區(qū)屬典型的東亞季風(fēng)氣候區(qū)，春暖夏涼，夏季高溫多雨、冬季溫和少雨，四季分明；全年平均氣溫15.3 ℃，年際最大差值為1.7 ℃；年平均總降水量為1 020 mm，每年的6、7月會(huì)出現(xiàn)梅雨天氣，呈現(xiàn)出持續(xù)陰天有雨的氣候現(xiàn)象[15]。地貌上，浦口和六合區(qū)以丘陵、平原及崗地為主，八卦洲為江中沙洲型平原[16]。

1.2數(shù)據(jù)源及方法簡(jiǎn)介該研究使用的遙感影像數(shù)據(jù)取自地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)Landsat數(shù)據(jù)(http://www.gscloud.cn/sources/?cdataid=263&pdataid=10)，來(lái)源于美國(guó)NASA的陸地衛(wèi)星系列。自1972年起，美國(guó)陸續(xù)發(fā)射8顆衛(wèi)星，Landsat系列衛(wèi)星影像具有較高空間分辨率、波譜分辨率、豐富的光譜信息和精確的空間定位，自20世紀(jì)80年代以來(lái)得到學(xué)術(shù)界的廣泛應(yīng)用[17]。徐涵秋等[18]認(rèn)為在諸多的衛(wèi)星對(duì)地觀(guān)測(cè)系統(tǒng)中，Landsat系列衛(wèi)星以其40多年的觀(guān)測(cè)歷史而成為應(yīng)用最為廣泛的系列衛(wèi)星之一。其最新一代的 Landsat 8以每天550幅的速率向地面?zhèn)骰亓撕Ａ康膶?duì)地觀(guān)測(cè)數(shù)據(jù)，并與Landsat 7 ETM+一起，構(gòu)成了8天間隔的 Landsat重復(fù)觀(guān)測(cè)周期，為地球表面的生態(tài)環(huán)境變化監(jiān)測(cè)提供了極為寶貴的數(shù)據(jù)。

同時(shí)Landsat衛(wèi)星影像被廣泛應(yīng)用于地表覆被類(lèi)型的區(qū)分，利用遙感技術(shù)和高分辨率的TM數(shù)據(jù)能夠客觀(guān)、經(jīng)濟(jì)地獲取植被覆蓋指數(shù)計(jì)算所需的重要生態(tài)要素的面積[19]。余海闊等[20]在研究中提到Landsat TM/ETM+數(shù)據(jù)是巖性識(shí)別、分類(lèi)和相關(guān)地質(zhì)應(yīng)用中運(yùn)用最廣泛的數(shù)據(jù)之一；柴寶惠等[21]認(rèn)為L(zhǎng)andsat 系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)因其較高的空間分辨率(30 m)、較大的空間覆蓋范圍以及豐富的光譜信息和空間信息，適合單個(gè)城市或區(qū)域城市范圍的提取和擴(kuò)展分析。

筆者根據(jù)研究需要、數(shù)據(jù)可獲取性以及影像質(zhì)量，分別選取了1985、1995、2004及2014年4期原始影像數(shù)據(jù)，每期間隔10年左右，經(jīng)過(guò)重采樣后，空間分辨率都為30 m。由于不同年份發(fā)射的衛(wèi)星性能差異，該研究影像數(shù)據(jù)均采用各年衛(wèi)星統(tǒng)一擁有的紅外、紅、綠、藍(lán)、近紅外等波段合成得到。社會(huì)經(jīng)濟(jì)資料來(lái)源于《南京統(tǒng)計(jì)年鑒》1992—2016年的統(tǒng)計(jì)資料。由于部分年份統(tǒng)計(jì)資料并不完全，故該研究主要對(duì)1992年以后的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)的統(tǒng)計(jì)分析。

非監(jiān)督分類(lèi)法是假定遙感影像上的同類(lèi)物體在同樣條件下具有相同的光譜信息特征，依靠影像上不同類(lèi)地物光譜信息或紋理信息進(jìn)行特征提取，再統(tǒng)計(jì)特征的差別來(lái)達(dá)到分類(lèi)目的，最后對(duì)已分出的各個(gè)類(lèi)別的實(shí)際屬性進(jìn)行確認(rèn)[22]。非監(jiān)督分類(lèi)主要有K-means和IsoData 這2種模型，該研究采用IsoData模型。該模型也被稱(chēng)為迭代自組織分析，首先通過(guò)遙感影像的光譜信息計(jì)算出類(lèi)均值，這些類(lèi)均值分布在影像之中，再利用最小距離法將其他像元進(jìn)行迭代聚合，當(dāng)聚類(lèi)中心距離小于閾值時(shí)歸為一類(lèi)，否則進(jìn)行分裂或合并，然后多次迭代重新計(jì)算均值，且根據(jù)所得的新均值，對(duì)像元進(jìn)行再分類(lèi)，綜合多次迭代的成果最終輸出結(jié)果[17]。K-means屬于硬聚類(lèi)算法，該算法簡(jiǎn)單快速，但其最終結(jié)果依賴(lài)于初始中心數(shù)及閾值的設(shè)定。而IsoData作為K-means模型的改良版，有減少人為誤差、能識(shí)別覆蓋量小的地類(lèi)且均質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)。

該研究土地利用數(shù)據(jù)以四期影像為數(shù)據(jù)源，通過(guò)ENVI進(jìn)行圖像預(yù)處理，用研究區(qū)的行政邊界矢量圖對(duì)合成影像進(jìn)行裁剪，通過(guò)非監(jiān)督分類(lèi)與人機(jī)交互式解譯的方法進(jìn)行信息提取[23]。在易混淆區(qū)域，結(jié)合各波段特征，采用多種RGB合成模式，利用標(biāo)準(zhǔn)假彩色圖像、模擬真彩色圖像等地物反射特征明顯的圖像進(jìn)行對(duì)比分析歸類(lèi)。最后借助百度衛(wèi)星地圖對(duì)解譯后的數(shù)據(jù)進(jìn)行核查修正。依據(jù)國(guó)家基本資源與環(huán)境本底動(dòng)態(tài)遙感調(diào)查數(shù)據(jù)庫(kù)的分類(lèi)體系，將土地利用類(lèi)型劃分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地六大類(lèi)[23]。所有圖像均經(jīng)過(guò)ArcGIS空間配準(zhǔn)，以保持?jǐn)?shù)據(jù)的一致性。影像分類(lèi)精度的評(píng)價(jià)主要通過(guò)ENVI的精度驗(yàn)證矩陣。以重復(fù)篩選最優(yōu)化ROI作為驗(yàn)證樣本對(duì)分類(lèi)后結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)指標(biāo)為Kappa系數(shù)和分類(lèi)總體精度。然后導(dǎo)出土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，最后利用Origin軟件將各類(lèi)結(jié)果數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)制成各類(lèi)圖形，以方便研究。分類(lèi)精度評(píng)價(jià)如表1所示，由此可知，精度符合標(biāo)準(zhǔn)。

表1非監(jiān)督分類(lèi)總體精度與Kappa系數(shù)

Table1OverallaccuracyoftheunsupervisedclassificationandKappacoefficient

年份Year總體精度Overall accuracy∥%Kappa系數(shù) Kappa coefficient198591.00.89199592.50.90200491.10.88201489.80.85

2 江北新區(qū)近30年土地利用時(shí)空變化規(guī)律

2.1江北新區(qū)土地利用時(shí)間變化規(guī)律分別提取江北新區(qū)1985、1995、2004及2014年的土地利用分類(lèi)。圖1展示了江北新區(qū)耕地、建設(shè)用地、林地、草地、水域及未利用地這六類(lèi)土地利用變化。就各類(lèi)別土地利用類(lèi)型的時(shí)間變化看，耕地、草地和水域占總面積的比例逐漸減少，建設(shè)用地逐漸成為主要部分。

圖 1 江北新區(qū)土地利用時(shí)間變化Fig.1 Temporal change of land use in Jiangbei New Area

2.1.1耕地面積呈現(xiàn)持續(xù)遞減的趨勢(shì)。1985—2014年耕地總面積減少304.4 km2。其中，1985—1995年耕地面積減少81.3 km2；1995—2004年耕地面積下降速度加快，由1995年的928.9 km2減至797.4 km2，面積減少131.5 km2；2014年，耕地面積繼續(xù)減少至705.8 km2。3個(gè)10年耕地面積減少速率比為0.62∶1.00∶0.70。

2.1.2建設(shè)用地面積保持快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)。建設(shè)用地由1985年的136.7 km2增長(zhǎng)到2014年的442.5 km2，總共增加了305.8 km2，與耕地減少面積幾乎相等。2014年建設(shè)用地面積是1985年的3倍多，增長(zhǎng)幅度是所有地類(lèi)里最明顯的。1985年建設(shè)用地占地面積136.7 km2，1995年的面積為145.2 km2，僅增加了8.5 km2。而在2004年，建設(shè)用地急劇擴(kuò)張，此時(shí)建設(shè)用地為303.2 km2，增長(zhǎng)為1995年的208.8%，呈現(xiàn)很強(qiáng)的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。2014年建設(shè)用地面積442.5 km2，比2004年多了139.3 km2，增長(zhǎng)幅度略有緩和，此時(shí)建設(shè)用地占所有用地面積的19.7%。前10年增長(zhǎng)速度較慢，中間10年最快，后10年速度放緩，與耕地減少趨勢(shì)正好相反。

2.1.3草地面積波動(dòng)十分顯著。過(guò)去30年間，草地面積變化經(jīng)歷了先迅速上升后迅速下降的過(guò)程。1985年占地423.3 km2，1995年面積757.5 km2，增長(zhǎng)了334.2 km2；2004年占地456.4 km2，比前10年下降了301.1 km2，但比1985年面積略大；2014年草地持續(xù)減少，減少到294.3 km2，比1985年減少了129.0 km2，此時(shí)草地占全區(qū)總面積的13.1%。

2.1.4林地面積呈先迅速減少后大幅度增長(zhǎng)的趨勢(shì)。1985年林地303.1 km2，1995年林地192.8 km2，減少量占原來(lái)面積的36.4%。1995—2004年林地總面積變化幅度很小，基本穩(wěn)定；2004—2014年，林地面積大幅度增加，增加速率是前10年減少速率的1.4倍，增加面積大于前10年減少面積，整體表現(xiàn)為面積增大。

2.1.5未利用地面積波動(dòng)整體呈先遞減再增速后緩慢減少。1985年面積226.0 km2，1995年面積102.0 km2，減少了124.0 km2；2004年面積激增至361.6 km2，增加速率為前10年減少速率的2倍；2014年，未利用地面積減少至332.7 km2，但仍比1985年增加了106.7 km2。

2.1.6水域面積穩(wěn)定。30年間水域面積最為穩(wěn)定，但總面積不斷減少。

2.2江北新區(qū)土地利用空間變化規(guī)律圖2展示的是1985、1995、2004及2014年4期江北新區(qū)土地利用空間分布情況。

2.2.1耕地由密度較大的集中分布轉(zhuǎn)變?yōu)閺V泛分散的零星分布。1985年，耕地主要分布在八卦洲街道及其東北部長(zhǎng)江對(duì)岸玉帶鎮(zhèn)片區(qū)，且分布密度最大；浦口區(qū)和六合區(qū)耕地密度隨江北新區(qū)由內(nèi)向外擴(kuò)展逐漸增大。浦口區(qū)西部湯泉農(nóng)場(chǎng)處也有耕地密集分布的區(qū)域。1995年，八卦洲內(nèi)部出現(xiàn)了道路和河網(wǎng)分割耕地，原先東北部區(qū)域耕地密度降低但面積向東部擴(kuò)展，覆蓋了龍袍鎮(zhèn)和玉帶鎮(zhèn)全域；在六合區(qū)東部不完全臨邊的地區(qū)出現(xiàn)了大片耕地與未利用地的混雜區(qū)域；從圖上看出六合和浦口區(qū)的耕地分布范圍縮小，而且在浦口區(qū)西南方向的耕地一部分已變?yōu)槲蠢玫亍Ｔ诒P(pán)城鎮(zhèn)多了一處耕地分布區(qū)。2004年，江北地區(qū)耕地最集中的區(qū)域已成為耕地、草地、建設(shè)用地的混合區(qū)域。與1995年相比，耕地分布范圍雖有所擴(kuò)大，但密度普遍較小，無(wú)集中分布耕地。2014年，耕地分布范圍大幅縮小，僅在浦口區(qū)北側(cè)和南側(cè)邊緣地帶有較明顯的耕地分布，六合區(qū)東南方向與沿著其東側(cè)邊緣不臨邊區(qū)域有間斷的耕地分布。2014年有多地耕地面積密度大于2004年，如浦口區(qū)南北邊界處的條帶狀區(qū)域以及六合區(qū)北部的幾處斑塊狀區(qū)域，但分布范圍減小。

2.2.2建設(shè)用地在近30年時(shí)間內(nèi)快速增長(zhǎng)。1985年，整個(gè)江北地區(qū)建設(shè)用地整體面積很小且分布集中，最明顯屬葛塘、卸甲甸和長(zhǎng)蘆街道以及滁河在六合區(qū)內(nèi)的中段流域。除此之外于遙感圖像辨認(rèn)出浦口區(qū)頂山街道、珠江鎮(zhèn)、永寧鎮(zhèn)和六合區(qū)東北邊緣地區(qū)內(nèi)有小片建筑用地；1995年，較1985年增加了幾處建設(shè)用地分布地區(qū)，如滁河流域、六合區(qū)西南部、浦口區(qū)中西部地及長(zhǎng)江沿岸，但是原先六合區(qū)東北部邊緣地區(qū)小片建筑用地在遙感圖像上已消失；2004年，從圖像上明顯看出各種用地類(lèi)型的分布都趨于破碎化，表現(xiàn)為低密度蔓延式增長(zhǎng)，原先主要分布區(qū)的建筑用地由于蔓延式擴(kuò)展逐漸有所聯(lián)系(區(qū)別以往分離塊狀分布)，在六合區(qū)北部及西部也出現(xiàn)了大片低密度建設(shè)用地。2014年建設(shè)用地密度明顯增強(qiáng)，在浦口區(qū)西南邊界出現(xiàn)明顯的左倒“Y”型高密度分布區(qū)域。

圖2 江北新區(qū)土地利用空間變化Fig.2 Spatial change of land use in Jiangbei New Area

2.2.3森林濕地占比逐步增加。比較4期江北地區(qū)土地利用分布圖，可以發(fā)現(xiàn)30年間浦口區(qū)中部的老山國(guó)家森林公園林地分布范圍逐步擴(kuò)大，除1985—1995年其密度有小幅下降，其余時(shí)間段林地面積逐步增加，2014年其周?chē)霈F(xiàn)了除草地以外的其他地類(lèi)。除此之外，在六合區(qū)最北端及其中偏北部以及浦口區(qū)西部邊緣(除2014年轉(zhuǎn)為“Y”型建設(shè)用地分布區(qū))地區(qū)都保持著穩(wěn)定分布。2014年林地分布范圍擴(kuò)大，尤其在六合區(qū)中部到北部地區(qū)增速明顯。

2.2.4部分水域在過(guò)去30年間逐漸減少。1985—1995年，江北地區(qū)的水系網(wǎng)絡(luò)分布較為固定，水系主要集中在六合北部地區(qū)(浦口僅有零星分布)，呈現(xiàn)明顯的排列整齊的河道，但在八卦洲區(qū)域只有1995年可以辨認(rèn)出河道。隨后近20年期間，該區(qū)域內(nèi)的水系逐漸減少。

2.2.5土地集約化程度逐步提高。1985年難以在圖像上辨識(shí)出未利用地；1995年在浦口西南部以及上文提到的六合區(qū)東部與耕地混雜區(qū)域出現(xiàn)了未利用地；2004年在六合區(qū)北部以及大廠(chǎng)、高新區(qū)沿著邊界向南有眾多零散分布區(qū)域；2014年未利用地分布面積減少，但在老山附近新增了一些分布范圍。

2.2.6草地廣泛分布于各用地類(lèi)型周?chē)?995年在六合區(qū)北部因代替原有耕地面積增加，之后隨著其他用地類(lèi)型面積增大而逐漸減少。

2.3江北新區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移以象元為基本單元，計(jì)算土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(表2為江北新區(qū)1985—2014年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣結(jié)果)，結(jié)果反映土地利用變化在空間上的格局變化。由表2與上述對(duì)江北新區(qū)近30年土地利用時(shí)空分布規(guī)律分析得知，30年間，耕地始終保持占地面積最大的用地類(lèi)型地位。而1985年占地面積位于第二的草地，在2014年已經(jīng)位居第五，取而代之的是擴(kuò)張十分迅速的建設(shè)用地。從轉(zhuǎn)化率來(lái)看，草地和未利用地轉(zhuǎn)化率較高，分別為87.7%和79.6%；水域和建設(shè)用地轉(zhuǎn)化率較低，僅為42.7%和46.1%。1985年與2014年，耕地轉(zhuǎn)化為未利用地最多，其次是轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，分別占轉(zhuǎn)移總量的26.9%與24.4%；建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)為耕地，其次是未利用地，總體轉(zhuǎn)化率不高，轉(zhuǎn)移面積與未轉(zhuǎn)移面積比例為0.86∶1.00；林地多數(shù)轉(zhuǎn)化為耕地和建設(shè)用地，轉(zhuǎn)化率為68.1%，且面積一直保持在各類(lèi)用地類(lèi)型的第3位；草地作為轉(zhuǎn)化率最高的用地類(lèi)型，總轉(zhuǎn)化面積中耕地的貢獻(xiàn)率就達(dá)42.4%；同時(shí)未利用地和水域也大部分轉(zhuǎn)化為耕地，轉(zhuǎn)化的面積分別占2014年兩者總面積的29.0%和24.9%。縱向分析，上述6種地類(lèi)轉(zhuǎn)移變化顯著程度由大到小排序?yàn)椴莸?、未利用地、林地、耕地、建設(shè)用地、水域。橫向分析，1985—2014年，由其他用地類(lèi)型轉(zhuǎn)化為該用地類(lèi)型的面積由大到小排序?yàn)榻ㄔO(shè)用地、耕地、未利用地、林地、草地、水域。因此，耕地和建設(shè)用地是被轉(zhuǎn)化較為顯著的兩類(lèi)用地類(lèi)型。

3 討論

上述分析可知，1985—2014年耕地與建設(shè)用地是被轉(zhuǎn)化較為顯著的2種地類(lèi)。筆者著重對(duì)這2種用地類(lèi)型影響因素進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)土地利用類(lèi)型的變化與人們的生產(chǎn)生活息息相關(guān)，特別是改革開(kāi)放以來(lái)，南京的城市化進(jìn)程加快，土地利用類(lèi)型的變化成為城市化進(jìn)程影響最劇烈的一方面[24]。在30年中，總體呈現(xiàn)耕地持續(xù)減少，建設(shè)用地逐步劇增的現(xiàn)象(1995—2004年變化最劇烈)。過(guò)去很長(zhǎng)時(shí)間南京區(qū)域中心城市對(duì)外圍農(nóng)村地區(qū)的輻射和帶動(dòng)作用并不明顯，當(dāng)長(zhǎng)期滯后的社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平面臨發(fā)展迅猛的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)區(qū)域環(huán)境時(shí)[25]，大量低效占用豐富的土地資源就成為主要表現(xiàn)。有研究指出1986—2002年間，前10年耕地減少速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于后6年，浦口區(qū)耕地面積減少10 178.9 hm2，僅次于市轄區(qū)和江寧區(qū)[11]。劉桂林等[26]在2013年的研究統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果中發(fā)現(xiàn)：1985—2010年六合區(qū)恒定耕地面積896 km2，居全市第一，且較為穩(wěn)定，沒(méi)有發(fā)生變化。但可以從其所得耕地變化軌跡圖和上述4期遙感圖像中看出，沿長(zhǎng)江以北的東北至西南方向有大片區(qū)域轉(zhuǎn)化為非耕地，即江北新區(qū)耕地減少面積主要分布在該片區(qū)域。縱觀(guān)整個(gè)江北的發(fā)展歷程，自新中國(guó)成立后，我國(guó)最早的化工基地在原址上擴(kuò)大發(fā)展為南化(集團(tuán))公司，此后，國(guó)家又相繼投資興建了揚(yáng)子石化公司、南京鋼鐵集團(tuán)有限公司、南京熱電廠(chǎng)、華能南京電廠(chǎng)等一批大型、特大型企業(yè)，石化、冶金、電力等工業(yè)固定資產(chǎn)約占南京市的1/3，2000年后，該區(qū)穩(wěn)定農(nóng)業(yè)，大力發(fā)展工業(yè)，獨(dú)特的區(qū)位優(yōu)勢(shì)也使其成為南京市舉足輕重的沿江工業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)工業(yè)衛(wèi)星城。1988年建立的南京高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開(kāi)發(fā)區(qū)(江蘇省首家國(guó)家級(jí)高新開(kāi)發(fā)區(qū))在其西南側(cè)，10多年的發(fā)展使其成為南京市支柱產(chǎn)業(yè)。2001年10月，位于六合區(qū)的繼上海之后我國(guó)第二家重點(diǎn)石油化工基地南京化學(xué)工業(yè)園區(qū)成立，其與沿江工業(yè)園區(qū)東北部相鄰。三大園區(qū)緊挨并沿江分布，其分布區(qū)域與發(fā)展時(shí)間正是江北新區(qū)耕地面積大幅度減少與建設(shè)用地劇增的主要位置與時(shí)段。從《南京統(tǒng)計(jì)年鑒》中所獲取的數(shù)據(jù)分析得知，1995—2004年，除了2002年浦口區(qū)和江浦縣合并成浦口區(qū)，大廠(chǎng)區(qū)和六合縣合并成六合區(qū)所致的人口驟然增多，浦口、六合以及棲霞區(qū)的總?cè)丝跀?shù)量基本保持穩(wěn)定。人口集聚是區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)高度化差異的反映[13]，而人口總數(shù)的穩(wěn)定說(shuō)明江北新區(qū)農(nóng)業(yè)用地急劇減少不是經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平明顯提升的寫(xiě)照。

表2 1985—2014年江北新區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

1995—2004年10年間江北土地格局發(fā)生巨大變化(耕地面積驟減、建設(shè)用地迅速增加)的主要原因有：①長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)帶的輻射。江北新區(qū)占據(jù)了大量的土地面積來(lái)進(jìn)行工業(yè)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，這部分土地很大程度上會(huì)從經(jīng)濟(jì)學(xué)原理中比較利益較低的耕地資源來(lái)獲得，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動(dòng)下，耕地利用必然朝著邊際效益更高的非農(nóng)用地轉(zhuǎn)變[9]。開(kāi)發(fā)依托工業(yè)園區(qū)建設(shè)，但企業(yè)布局表現(xiàn)出“散、小、亂”的格局，產(chǎn)業(yè)發(fā)展相對(duì)滯后，自然也難以集聚人氣[13]。②第二、三產(chǎn)業(yè)的興起。據(jù)1985—2010 年的南京市產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，在1992年之前，三大產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值相當(dāng)。1993年開(kāi)始，第二、三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值飛速增長(zhǎng)，相反第一產(chǎn)業(yè)增長(zhǎng)極其緩慢，25年間其增長(zhǎng)產(chǎn)值僅為二、三產(chǎn)業(yè)平均增長(zhǎng)產(chǎn)值的5.4%，產(chǎn)值變化反映出農(nóng)業(yè)在整個(gè)產(chǎn)業(yè)體系中地位的下降，其變化也促使從業(yè)人口比例轉(zhuǎn)變。第二、三產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展以及種糧效益較低[26]，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展帶來(lái)的實(shí)際收入和城建投資增加，導(dǎo)致農(nóng)村剩余勞動(dòng)力向城鎮(zhèn)及其他產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，建設(shè)用地增加而耕地減少進(jìn)而也造成耕地的非農(nóng)化進(jìn)程[27]。③土地政策的波動(dòng)。從近年耕地減少情況來(lái)看，生態(tài)退耕是耕地面積減少的原因之一[8]。通過(guò)減少部分低質(zhì)量的土地而保全多數(shù)高質(zhì)量的耕地，其最終目的與耕地保護(hù)一致，即緩解和減少耕地生產(chǎn)能力的大規(guī)模損失[28]。1999—2003年期間為耕地面積急劇減少期，特別是2002—2003年，生態(tài)退耕全面啟動(dòng)，使得耕地面積大量減少[28]。20世紀(jì)90年代以來(lái)，我國(guó)人口數(shù)量持續(xù)增加，生活水平提高，加大了對(duì)糧食的消費(fèi)需求，而耕地資源有限，糧食供求矛盾突出[29]。2006年“18億畝耕地紅線(xiàn)”的指標(biāo)提出，與此同時(shí)南京市政府積極響應(yīng)，江北新區(qū)耕地面積急劇減少的態(tài)勢(shì)有所緩和。在南京市2006—2020年的總體規(guī)劃期內(nèi)，耕地、基本農(nóng)田向農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基礎(chǔ)和潛力較好，包括六合區(qū)在內(nèi)的江寧區(qū)、溧水縣、高淳縣集中。這一點(diǎn)在上述劉桂林等[26]的研究中也有所反映。

有研究表明城市化與工業(yè)化進(jìn)程是土地利用發(fā)生時(shí)空變化的主要原因[11]。建設(shè)用地歷來(lái)是一個(gè)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要載體，其規(guī)模的增加為經(jīng)濟(jì)總量的提升提供了空間，反過(guò)來(lái)經(jīng)濟(jì)總量的增加又會(huì)引致其擴(kuò)張[13]。所以建設(shè)用地增加是城市發(fā)展的必經(jīng)之路。2003年江蘇省提出了大力規(guī)劃建設(shè)以南京市為中心的都市圈，并在2001、2002 連續(xù)2年擴(kuò)張南京市區(qū)的范圍，2005—2014年江北的常住人口年均增長(zhǎng)1.6%，增長(zhǎng)率較低[30]。2009—2014年江北新區(qū)建設(shè)用地總量持續(xù)上升，增加了4 495 hm2，以GDP數(shù)據(jù)增長(zhǎng)為主導(dǎo)的游離發(fā)展目標(biāo)，發(fā)展高能耗、低附加值、科技含量低的產(chǎn)業(yè)，大規(guī)模興辦鎮(zhèn)街工業(yè)產(chǎn)業(yè)集中區(qū)，以重化工業(yè)、機(jī)械加工等典型耗散型產(chǎn)業(yè)為主，且突破規(guī)劃，園區(qū)之間存在重復(fù)建設(shè)現(xiàn)象，資源并沒(méi)有得到合理的優(yōu)化配置[13,25]。最新地理國(guó)情監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，各類(lèi)城市已建成建設(shè)用地中，工業(yè)用地占比最大，其次是居住用地[5]。進(jìn)一步說(shuō)明，江北新區(qū)城市發(fā)展主要依托工業(yè)園區(qū)建設(shè)?？傮w來(lái)講南京市域土地利用方式較為粗放，土地利用效率低下[25]?！笆濉睍r(shí)期，南京城市規(guī)劃發(fā)展重心向江北轉(zhuǎn)移，不斷撤縣并區(qū)，提高城市化水平，進(jìn)入“無(wú)縣時(shí)代”。2011年青奧會(huì)正式進(jìn)入籌備期，貫徹“綠色青奧”的理念，工礦用地?cái)U(kuò)張占據(jù)耕地的態(tài)勢(shì)進(jìn)一步減緩?！笆濉逼陂g，計(jì)劃以浦口為核心的江北新區(qū)將成為城市的副中心，城市化進(jìn)程將超越工業(yè)化成為主導(dǎo)推動(dòng)因素。根據(jù)《南京統(tǒng)計(jì)年鑒》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，1992—2014年，浦口區(qū)、棲霞區(qū)、六合區(qū)三區(qū)人口總數(shù)從128萬(wàn)增長(zhǎng)到194萬(wàn)，三區(qū)城鎮(zhèn)人口比例分別增長(zhǎng)了0.02、0.24和0.33，可以看出浦口區(qū)城市化進(jìn)程較慢，GDP由2004年的178.84億元增長(zhǎng)為2014年的1 907.44億元，有較大增幅。綜上，江北新區(qū)土地利用格局變化的主要原因是工業(yè)化與城市化發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與政策調(diào)控。

4 結(jié)論

該研究利用RS與GIS空間統(tǒng)計(jì)方法，運(yùn)用TM遙感影像數(shù)據(jù)，得出南京江北新區(qū)4個(gè)時(shí)期的土地利用分布，分析近30年南京江北新區(qū)土地利用時(shí)空變化特點(diǎn)及其驅(qū)動(dòng)因素，主要結(jié)論如下。

(1)1985—2014年，建設(shè)用地迅速擴(kuò)張,耕地面積大幅度下降，且二者增減面積幾乎相等。草地與未利用地30年間波動(dòng)較顯著但總量變化不大，總體來(lái)說(shuō)林地及未利用地面積小幅度增加，水域、草地面積小幅度減少。

(2)1985—2014年江北新區(qū)土地利用空間格局發(fā)生了較大變化。耕地始終保持占地面積最大的用地類(lèi)型地位，建設(shè)用地與耕地是被轉(zhuǎn)化最為明顯的用地類(lèi)型，草地和未利用地轉(zhuǎn)化率最高。

(3)諸多因素會(huì)導(dǎo)致土地格局不穩(wěn)定。一方面工業(yè)化進(jìn)程加快會(huì)導(dǎo)致耕地面積減少與建設(shè)用地增多，另一方面生態(tài)建設(shè)占用耕地會(huì)導(dǎo)致耕地面積減少。同時(shí)國(guó)家根據(jù)實(shí)際發(fā)展情況調(diào)控政策也會(huì)帶動(dòng)和鼓勵(lì)建設(shè)用地增多，并且保證耕地面積保持在一個(gè)能保證國(guó)家糧食安全的范圍之內(nèi)。

(4)過(guò)去30年間各類(lèi)用地的空間分布規(guī)律如下：耕地變化最明顯的特征是由密度較大的集中分布變?yōu)閺V泛松散分布；建設(shè)用地由分離小塊分布變得破碎化，表現(xiàn)為低密度蔓延式增長(zhǎng)；林地在浦口區(qū)中部的老山國(guó)家森林公園地區(qū)分布最為明顯且穩(wěn)定；水域在六合區(qū)北部有較多河湖，浦口區(qū)較少；未利用地在1995年后才能較好在遙感圖像上分辨；草地廣泛分布于各用地類(lèi)型周?chē)?，隨著其他用地面積增加而減少。

目前南京江北新區(qū)正處于城市化進(jìn)程加速時(shí)期，人口將持續(xù)增多，耕地資源將會(huì)被進(jìn)一步侵占，保護(hù)耕地資源刻不容緩。政府在土地規(guī)劃政策調(diào)整時(shí)需要對(duì)耕地占用問(wèn)題高度重視，合理配置土地資源。在發(fā)展的同時(shí)也應(yīng)加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧可持續(xù)發(fā)展。