董秀春，李宗南，蔣 怡，劉忠友，郭 濤，李源洪

（四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院遙感應(yīng)用研究所，成都610066）

0 引言

隨著城市化水平提高、農(nóng)村勞動(dòng)力數(shù)量和結(jié)構(gòu)變化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，都市郊區(qū)鄉(xiāng)村地區(qū)土地利用發(fā)生明顯變化［1-3］。使用土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分析不同地區(qū)鄉(xiāng)村土地利用變化特征和驅(qū)動(dòng)因素［4-5］，對區(qū)域生產(chǎn)布局調(diào)整、鄉(xiāng)村空間規(guī)劃和促進(jìn)鄉(xiāng)村振興有重要意義［6-7］。已有研究結(jié)果顯示京津冀［8］、長三角［9］、珠三角［10］等地的郊區(qū)土地利用變化明顯，總體趨勢大致相同，主要表現(xiàn)為耕地面積減少，建設(shè)用地增加。受地理位置、資源稟賦、地方政策引導(dǎo)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展差異，郊區(qū)土地利用類型變化存在區(qū)域性差異。如北京郊區(qū)昌平三鎮(zhèn)因城市綠化和兩道環(huán)城綠化隔離帶的建設(shè)，林地和草地面積大幅增加［11］；南京市郊區(qū)在社會經(jīng)濟(jì)和人口因素的驅(qū)動(dòng)下，林地面積不斷減少，園地和草地面積持續(xù)增加［12］；洛陽市南郊因旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，風(fēng)景點(diǎn)游賞用地、商服用地、林草地等土地利用類型占比上升［13］。

成都市作為西南地區(qū)的中心城市，地處成都平原，具有優(yōu)越的地理位置、交通條件和經(jīng)濟(jì)發(fā)展等區(qū)位優(yōu)勢。在人口規(guī)模的增加、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及城市發(fā)展政策的變化等因素影響下，成都市土地利用發(fā)生明顯變化［14］。隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，成都市通過科學(xué)規(guī)劃帶動(dòng)郊區(qū)農(nóng)業(yè)為主導(dǎo)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)積極發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，形成以優(yōu)質(zhì)糧油、蔬菜、水果、花木、茶葉等特色產(chǎn)業(yè)為支撐的多個(gè)農(nóng)業(yè)功能區(qū)［15-16］，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出產(chǎn)業(yè)空間聚集化、結(jié)構(gòu)多元化的新特征，進(jìn)一步改變郊區(qū)農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用格局。因此，對成都郊區(qū)農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用變化特征進(jìn)行研究，使用高分辨率遙感調(diào)查方法，獲取成都農(nóng)業(yè)主導(dǎo)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)土地利用空間信息，分析農(nóng)業(yè)土地利用變化特征，為該地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展、結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整、鄉(xiāng)村振興等提供參考。

1 研究數(shù)據(jù)與方法

1.1 研究區(qū)概況

文章選擇原牟禮鎮(zhèn)為研究區(qū)，該區(qū)位于邛崍市東南面，距邛崍市城區(qū)25 km、成都市中心約60 km，交通便利，是典型的城市郊區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，研究區(qū)位置見圖1。該區(qū)域?qū)賮啛釒駶櫄夂?，四季分明，平均氣?7.8℃，年均降雨量約1300 mm；區(qū)域內(nèi)地勢平坦，平壩、淺丘相間，以平壩為主。該區(qū)耕地面積約23.33 km2，田間道路布局合理，排灌設(shè)施配套，隨著都市農(nóng)業(yè)發(fā)展，逐步形成了糧油、水果、蔬菜以及水產(chǎn)養(yǎng)殖等多種農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，是成都郊區(qū)農(nóng)業(yè)功能主導(dǎo)發(fā)展的鄉(xiāng)鎮(zhèn)。

由圖1 可知，研究區(qū)地形類型包括平壩區(qū)和淺丘，其中，西部為淺丘區(qū)，東部為河流沖擊平壩。調(diào)查顯示該區(qū)域在不同地形類型上發(fā)展不同的農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，因此在平壩、淺丘區(qū)域分別隨機(jī)建立2 個(gè)調(diào)查樣區(qū)，樣區(qū)范圍以道路進(jìn)行劃分，總覆蓋面積約10 km2，具體樣區(qū)對應(yīng)覆蓋區(qū)域見圖1。

圖1 研究區(qū)位置及調(diào)查樣方Fig.1 The location of study area and investigation samples area

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源包括高分辨率遙感影像和地面調(diào)查數(shù)據(jù)。收集研究區(qū)分辨率優(yōu)于1 m 的高分辨率遙感影像，通過Google Earth 平臺獲取到2013 年1 月24 日RGB 合成影像，通過購買數(shù)據(jù)獲取2018 年2 月28 日WorldView-2 影像。使用2 期影像進(jìn)行遙感調(diào)查，獲取調(diào)查區(qū)內(nèi)各類土地利用類型的空間信息。2018 年2 月5 日，在研究區(qū)內(nèi)開展外業(yè)調(diào)查，采集典型地物解譯標(biāo)志，調(diào)查樣方內(nèi)土地利用現(xiàn)狀。

1.3 研究方法

在ENVI 5.5 中對收集的WorldView-2 遙感影像進(jìn)行數(shù)據(jù)融合、幾何配準(zhǔn)等預(yù)處理，得到調(diào)查樣區(qū)所需的空間分辨率為0.5 m 的遙感影像。結(jié)合地面調(diào)查數(shù)據(jù)，調(diào)查樣區(qū)內(nèi)土地利用類型包括農(nóng)業(yè)用地和建設(shè)用地，其中，農(nóng)業(yè)用地包括耕地（糧油作物、蔬菜和其他作物等）、林地、園地（以獼猴桃、葡萄、李子、柑橘等為主的果園用地）、設(shè)施大棚、坑塘水面（除天然河流外的人工坑塘、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及灌溉蓄水池等），建設(shè)用地為建筑物和主要道路。分別對兩個(gè)時(shí)期的遙感影像進(jìn)行目視解譯，獲取4 個(gè)調(diào)查樣區(qū)內(nèi)各土地利用類型空間信息。

根據(jù)2013 年和2018 年兩期遙感解譯結(jié)果，通過地理空間信息技術(shù)和土地利用轉(zhuǎn)移矩陣方法［17］分析該地區(qū)近幾年各類土地利用類型之間的轉(zhuǎn)移變化情況；將兩期土地利用類型數(shù)據(jù)按淺丘、平壩進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析不同地形的土地利用變化特征。由此得出該農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的土地利用變化以及轉(zhuǎn)移情況。

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是對土地利用狀態(tài)以及各土地利用類型之間轉(zhuǎn)移情況的定量描述，研究采用百分比替代面積，直觀反映該地區(qū)期初、期末土地利用類型結(jié)構(gòu)和研究期內(nèi)轉(zhuǎn)移變化情況，見式（1）。矩陣的行表示研究期初土地利用類型，列表示研究期末土地利用類型；Sij表示研究期內(nèi)第i類轉(zhuǎn)化為第j類的面積占調(diào)查土地總面積的百分比；對角線上Sii表示研究期內(nèi)第i類保持不變的面積所占百分比。

式（1）中，n為土地利用類型的數(shù)量。根據(jù)Sij，按照式（2）計(jì)算各土地利用類型轉(zhuǎn)出（Oi）和轉(zhuǎn)入（Ij）的總面積所占百分比。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用類型轉(zhuǎn)移及分析

根據(jù)圖2 兩個(gè)時(shí)期遙感解譯結(jié)果可知，2013—2018 年研究區(qū)土地利用發(fā)生明顯變化，表1 顯示了2013—2018 年土地利用類型轉(zhuǎn)移情況，樣區(qū)內(nèi)土地利用總體結(jié)構(gòu)以農(nóng)業(yè)用地為主，面積比例均超過83%；農(nóng)業(yè)用地結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化。2013 年耕地、園地、設(shè)施大棚、坑塘水面和林地在農(nóng)業(yè)用地的占比分別為70.2%、22.0%、0.5%、1.8%和5.6%，到2018 年變?yōu)?5.4%、43.1%、4.7%、3.6%和3.0%；園地、設(shè)施大棚和坑塘水面用地占比上升，耕地和林地用地占比下降。該地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，糧油、水果、蔬菜產(chǎn)業(yè)為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)用地結(jié)構(gòu)相應(yīng)發(fā)生變化。

圖2 不同時(shí)期的土地利用類型遙感解譯結(jié)果Fig.2 Land use types of remote sensing interpreted results in 2013 and 2018

2013—2018 年樣區(qū)內(nèi)各土地利用類型均發(fā)生了轉(zhuǎn)入和轉(zhuǎn)出，其中最為突出的是耕地轉(zhuǎn)為園地，占調(diào)查總面積的15.9%。從土地利用類型轉(zhuǎn)出來看，耕地轉(zhuǎn)出24.8%，主要轉(zhuǎn)為園地、設(shè)施大棚和建設(shè)用地，分別占耕地轉(zhuǎn)出面積的64.1%、15.3%和12.5%；林地主要轉(zhuǎn)為園地，占轉(zhuǎn)出面積的64.5%；建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)為耕地，占轉(zhuǎn)出面積的47.2%；其余地類轉(zhuǎn)出較少。從土地利用類型轉(zhuǎn)入來看，園地轉(zhuǎn)入19.1%，主要來源于耕地和林地兩大類，分別占轉(zhuǎn)入面積的83.2%和11.5%；建設(shè)用地轉(zhuǎn)入4.1%，主要來源于耕地，占轉(zhuǎn)入面積的75.5%；設(shè)施大棚轉(zhuǎn)入3.9%，主要來源于耕地，占轉(zhuǎn)入面積的97.4%；耕地轉(zhuǎn)入3.5%，主要來源于園地和建設(shè)用地，分別占轉(zhuǎn)入面積的37.1%和40.0%。根據(jù)土地利用轉(zhuǎn)移情況，該地區(qū)土地利用類型之間發(fā)生明顯的相互轉(zhuǎn)換，主要表現(xiàn)為部分耕地被園地、設(shè)施大棚、建設(shè)用地占用，部分林地變?yōu)閳@地，部分居民點(diǎn)、建設(shè)用地和園地又改為耕地；對比建設(shè)用地轉(zhuǎn)移和變化情況，該地區(qū)農(nóng)業(yè)用地的類型結(jié)構(gòu)變化較大，表明影響農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地區(qū)土地利用變化的主要因素是農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)變化。

根據(jù)走訪調(diào)查，除了城市化水平提高、農(nóng)村勞動(dòng)力數(shù)量和結(jié)構(gòu)變化、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素之外，認(rèn)為影響該地區(qū)土地利用發(fā)生變化的原因主要包括：（1）政府引導(dǎo)，該地區(qū)充分發(fā)揮資源優(yōu)勢，積極發(fā)展都市現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)布局、推進(jìn)土地流轉(zhuǎn)和適度規(guī)模經(jīng)營，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)由傳統(tǒng)單一化逐漸演變多元化，產(chǎn)業(yè)規(guī)模化趨勢加強(qiáng)，改變了該地區(qū)農(nóng)業(yè)土地利用格局。（2）郊區(qū)農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)涉農(nóng)投入增加，隨著城市化發(fā)展，居民生活水平提高、農(nóng)產(chǎn)品消費(fèi)結(jié)構(gòu)改變［18］，為滿足市場需求，服務(wù)城市市民休閑，該地區(qū)設(shè)施農(nóng)業(yè)、觀光休閑農(nóng)業(yè)投入增加，進(jìn)一步影響該地區(qū)土地利用。

表1 2013—2018 年各土地利用類型轉(zhuǎn)移Table 1 Transition matrix of the land use types in study area from 2013 to 2018 %

2.2 不同地形類型土地利用變化分析

表2 顯示了不同地形條件下土地利用及變化情況，研究區(qū)各土地利用類型在不同時(shí)期、不同地形下所占比例不同，其變化趨勢在空間上表現(xiàn)出明顯差異。從空間分布來看，2013—2018 年耕地和園地在平壩區(qū)和淺丘區(qū)均有不同程度變化，設(shè)施大棚、坑塘水面、林地和建設(shè)用地僅在一個(gè)區(qū)域表現(xiàn)出明顯的變化；從變化量來看，耕地、園地和林地是淺丘區(qū)大于平壩區(qū)，設(shè)施大棚則相反。最明顯土地利用轉(zhuǎn)換在不同地形所占比例結(jié)果（表3），進(jìn)一步顯示了主要發(fā)生變化的土地利用類型之間轉(zhuǎn)移方向在空間上的差異。淺丘區(qū)以耕地和林地轉(zhuǎn)為園地為主，分別占調(diào)查區(qū)總面積的12.8%和2.2%；平壩區(qū)以耕地轉(zhuǎn)為設(shè)施大棚和果園為主，分別占3.4%和3.1%。該空間變化特征表明：平壩區(qū)果園分布較為零散、有增長趨勢，但高度集約化的蔬菜種植更具規(guī)模優(yōu)勢，同時(shí)，該區(qū)域設(shè)施農(nóng)業(yè)投入增加，蔬菜產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，形成優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)；淺丘區(qū)果園擴(kuò)張明顯，趨向于規(guī)模化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，水果種植逐漸成為該區(qū)域的農(nóng)業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。

表2 2013—2018 年不同地形類型土地利用及變化Table 2 Land use changes in different terrain during from 2013 to 2018%

表3 不同地形類型中最明顯土地利用類型轉(zhuǎn)換Table 3 Results of the most obvious conversion between land use types in different terrain

3 結(jié)論與討論

以2013 年1 月24 日的Google Earth 和2018 年2 月28 日WorldView-2 高分辨率遙感影像為數(shù)據(jù)源，結(jié)合地面調(diào)查，在成都郊區(qū)農(nóng)業(yè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)以遙感抽樣調(diào)查方式隨機(jī)建立平壩、淺丘共4 個(gè)樣區(qū)，通過人工目視解譯，獲取調(diào)查樣區(qū)兩個(gè)時(shí)期的土地利用類型空間信息，采用GIS 技術(shù)和轉(zhuǎn)移矩陣分析其變化特征，得出以下結(jié)論：（1）該地區(qū)農(nóng)業(yè)用地結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯變化，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)類型發(fā)展是影響土地利用變化的主要因素；（2）該地區(qū)農(nóng)業(yè)土地利用變化特征明顯，具體表現(xiàn)耕地轉(zhuǎn)為果園、設(shè)施大棚、坑塘水面和建設(shè)用地，少量的居民點(diǎn)、建設(shè)用地和園地轉(zhuǎn)為耕地；（3）淺丘、平壩不同地形農(nóng)區(qū)因發(fā)展的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)不同，農(nóng)業(yè)土地利用變化特征存在差異。其中，淺丘區(qū)以耕地和林地轉(zhuǎn)為園地為主；平壩區(qū)以耕地變?yōu)樵O(shè)施大棚和果園為主。

成都郊區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，由早期單一的糧油功能主導(dǎo)，演變?yōu)榧Z油、蔬菜、水果、特色作物、養(yǎng)殖等多元結(jié)構(gòu)，在一定程度上保證成都城市瓜果、蔬菜、肉類等農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)。近年來，成都市郊區(qū)農(nóng)業(yè)在土地流轉(zhuǎn)、適度規(guī)模經(jīng)營的推動(dòng)下，農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；⒕奂厔菁訌?qiáng)，形成新的、以蔬菜、水果、花木、茶葉等為主的勞動(dòng)密集型的郊區(qū)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)。密集型農(nóng)業(yè)因高度集約耕種和大量施用化肥農(nóng)藥對土地利用及干預(yù)上升，從而引發(fā)土壤退化、環(huán)境污染等一系列農(nóng)業(yè)生態(tài)問題［19-20］。為保障城市郊區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展，有待進(jìn)一步通過遙感、大數(shù)據(jù)及GIS 技術(shù)進(jìn)一步分析郊區(qū)農(nóng)業(yè)土地利用時(shí)空格局、監(jiān)測作物種植類型變化，評價(jià)農(nóng)業(yè)土地利用綜合效應(yīng)。