姚梅梅,裴 桐

(山西師范大學(xué) 地理科學(xué)學(xué)院，山西 太原 030031)

1 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口、資源和環(huán)境之間的矛盾日益突出[1]，土地資源作為人類社會發(fā)展不可或缺的一部分，其利用方式及變化對人類社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要影響，其中楊國東、鄭怡鵬等通過遙感影像和GIS對長春市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)和云南呈貢新區(qū)的土地利用變化進(jìn)行分析，揭示了土地利用變化的內(nèi)在機(jī)制[2，3]。同時，土地利用變化研究是國土空間規(guī)劃和社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃的前提和基礎(chǔ)，吳楠、陳鑄等分別以長江上游和株洲城市的土地利用為研究對象，得出城市建設(shè)和不同地形條件下對土地利用的影響因素是不同的[4，5]，在城鎮(zhèn)化高質(zhì)量發(fā)展背景下，土地利用變化研究已成為學(xué)者及社會關(guān)注的熱點問題，學(xué)者分別對阜康綠洲、銅陵縣、太原市和長沙市基于遙感影像對土地利用進(jìn)行研究，證明隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人為因素對土地利用的影響不斷加大[6～9]，尤其是隨著遙感技術(shù)的不斷發(fā)展，利用遙感影像進(jìn)行土地利用/覆蓋變化的研究已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，研究者基于遙感影像對各個城市的土地利用變化進(jìn)行分析研究，認(rèn)為在城市建設(shè)發(fā)展過程中要注意耕地的保護(hù)和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，土地利用跟國家相關(guān)政策密切相關(guān)[10～15]。其中，不同時相下的土地利用遙感檢測研究成果較豐富，相關(guān)學(xué)者通過對研究區(qū)的土地利用變化情況進(jìn)行研究，得出在土地利用過程中要注重耕地、水源和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，遵守國家相關(guān)的可持續(xù)發(fā)展政策，對城市健康發(fā)展做出助力[15～22]。本文以山西省太原市為研究區(qū)，利用遙感影像數(shù)據(jù)，基于ArcGIS平臺對太原市2000年、2005年、2010年、2015年4個時相下的土地利用變化和變化頻度進(jìn)行分析。以期為當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源利用、國土空間規(guī)劃及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃提供一定的參考。

2 研究區(qū)概況

太原位于山西省中央，太原盆地北端，于華北地區(qū)黃河流域中部，西、北、東三面環(huán)山，中、南部為河谷平原，全市整個地形北高南低呈簸箕狀。介于東經(jīng)111°30′～113°09′，北緯37°27′～38°25′之間，東西橫距約144 km，南北縱約107 km。全市面積約6988 km2，以山地、丘陵為主。其中市區(qū)面積約為1460 km2，建成區(qū)面積約438 km2。其土地利用類型多樣、土地利用變化較明顯。

太原地處南北同蒲和石太鐵路線的交匯處。市轄6個區(qū)、3個縣、1個縣級市。2021年末常住人口約539萬人，其中城鎮(zhèn)人口約481萬，約占常住人口的89.23%。城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展、社會經(jīng)濟(jì)水平的穩(wěn)步增長使得太原土地利用類型變化較為明顯。

3 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

3.1 數(shù)據(jù)來源

本文中所運用的數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源與環(huán)境數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)分辨率為1km，基于arcgis10.2對2000年、2005年、2010年和2015年4個時相的LandsatTM影像進(jìn)行處理分析。

3.2 數(shù)據(jù)預(yù)處理

數(shù)據(jù)處理的準(zhǔn)備工作：在全國土地利用矢量數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上裁剪山西省的土地利用數(shù)據(jù)，然后提取出太原市的土地利用數(shù)據(jù)。運用2000年、2005年、2010年、2015年4個時相、6973個相元進(jìn)行分析。最后進(jìn)行土地利用重分類。將4個時相、6973個像元數(shù)據(jù)進(jìn)行重分類，為之后的重編碼做準(zhǔn)備。最后對各個土地利用類型進(jìn)行賦值、重編碼，將耕地土地利用類型賦值為1，林地賦值為2，草地賦值為4，水域賦值為8，城鄉(xiāng)工礦、居民用地賦值為13，未利用土地賦值為21，通過整理得到太原市4個時相下的土地利用類型面積統(tǒng)計表(表1)。

表1 太原4個時相下土地利用類型統(tǒng)計 km2

4 結(jié)果與分析

4.1 土地利用變化

通過對相元值重新賦值，得出3個時段下太原市市土地利用類型變化。

2000～2005年、2005～2010年、2010～2015年太原土地利用變化情況如下。

2000～2005年間，太原土地利用類型由水域變?yōu)楦氐牡貐^(qū)有7 km2，未變化的區(qū)域為6934 km2，草地變?yōu)樗蚝退蜃優(yōu)榻ㄔO(shè)用地的區(qū)域分別為1 km2，耕地變?yōu)樗虻挠? km2，草地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的地區(qū)為2 km2，耕地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的地區(qū)有23 km2。

2005～2010年間，太原土地利用類型由建設(shè)用地變?yōu)槲蠢玫膮^(qū)域有1 km2，6914 km2沒有發(fā)生變化，10 km2耕地變?yōu)榱值兀? km2由林地變?yōu)椴莸兀?1 km2由耕地變?yōu)椴莸?，由草地變?yōu)樗虻牡貐^(qū)有1 km2，耕地變?yōu)樗虻牡貐^(qū)有1 km2，草地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的有2 km2，林地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地有1 km2，耕地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地有31 km2。

2010～2015年間，太原土地利用類型由建設(shè)用地變?yōu)樗虻牡貐^(qū)有2 km2，由草地變?yōu)楦氐膮^(qū)域有2 km2，未變化區(qū)域未6959 km2，耕地變?yōu)樗?、草地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地和林地變?yōu)榻ㄔO(shè)用分別為1 km2，由耕地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的地區(qū)有7 km2。整理得出3個時段里太原市土地利用各類型面積變化情況(表2)。

表2 3個階段太原土地利用類型變化情況 km2

綜上所述，由草地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的土地利用類型共有5 km2，由耕地變?yōu)槌青l(xiāng)建設(shè)用地的土地利用類型共有61 km2，由耕地變?yōu)樗虻挠? km2，由水域變?yōu)楦氐挠? km2，草地變?yōu)樗?、水域變?yōu)榻ㄔO(shè)用地、建設(shè)用地變?yōu)樗?，草地變?yōu)楦氐膮^(qū)域分別為2 km2，耕地變?yōu)椴莸氐挠?1 km2，，耕地變林地的有10 km2，林地變草地的有1 km2。建設(shè)用地得變化最大，耕地減少相對明顯，表明，隨著時間的推移，國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，建設(shè)用地使用不斷增加。

4.2 土地利用頻度變化

通過以上分析，整理得出2000～2015年太原市的土地利用頻度變化(表3)。

表3 2000～2015年太原土地利用頻度變化

原因分析：2000～2005年間，由于城市建設(shè)的發(fā)展，耕地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的土地利用類型變化較為明顯，主要集中在太原城區(qū)的尖草坪區(qū)、杏花嶺區(qū)、迎澤區(qū)和小店區(qū)以及下轄的陽曲和清徐縣。水域變?yōu)楦氐念愋妥兓^大，主要是農(nóng)業(yè)發(fā)展帶動耕地面積的發(fā)展，集中處于晉陽湖段和婁煩縣汾河水庫的相關(guān)區(qū)域。

2005～2010年間，基于相關(guān)政策的變化，城市不斷向南發(fā)展，耕地面積隨之減少，建設(shè)用地不斷增多；主要集中在小店區(qū)，由于退耕還林政策的實施，耕地、林地、草地變化明顯，耕地變?yōu)榱值氐耐恋乩妙愋妥兓饕性跂|部陽曲縣，耕地變?yōu)椴莸氐耐恋乩妙愋蛣t在尖草坪區(qū)和杏花嶺區(qū)相對集中。

2010～2015年間，城市建設(shè)進(jìn)程加快，建設(shè)用地不斷增加，主要集中在太原市區(qū)的尖草坪區(qū)、杏花嶺區(qū)、迎澤區(qū)、小店區(qū)和下轄的清徐縣區(qū)域內(nèi)。太原市內(nèi)晉陽湖和婁煩縣汾河水庫變?yōu)楦仡愋?，主要原因是城市發(fā)展，耕地緊缺。耕地變?yōu)樗虻耐恋乩妙愋图性趭錈┛h城區(qū)和清徐縣。

綜上，太原市土地利用變化主要集中在六大城區(qū)和婁煩縣、陽曲縣。

5 結(jié)論

2000～2015年太原土地利用變化頻度為6865 km2，是未變化區(qū)域，處于低頻變化區(qū)有104 km2，中頻變化區(qū)有4 km2。其中，低頻變化區(qū)主要集中在太原城區(qū)的尖草坪區(qū)、杏花嶺區(qū)、迎澤區(qū)和小店區(qū)，以及下轄的婁煩縣和陽曲縣；中頻變化區(qū)則集中在婁煩縣的城區(qū)和太原城區(qū)的小店區(qū)。由于分辨率較低，部分地區(qū)土地利用類型變化不明顯。

根據(jù)4個時間節(jié)點及3個時段的太原市土地利用變化、土地利用各用地類型轉(zhuǎn)換及相應(yīng)表格分析，得出：①2000～2005年太原市土地利用類型變化中，建設(shè)用地面積增加最多，表明政府大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)建設(shè)；其中主要城區(qū)以及道路沿線的變化特征較明顯，充分說明建設(shè)用地面積的變化和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人口密度等密切相關(guān)；②研究時段內(nèi)，耕地變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的面積占比較大，這是一個不合理現(xiàn)象，城市化進(jìn)程加快導(dǎo)致耕地大量流失，應(yīng)注重糧食安全和城市的健康發(fā)展；③值得注意的是，從2000～2015年水域面積沒有明顯的變化，表明在城市發(fā)展過程中，注重水資源的涵養(yǎng)，沒有盲目占用水域面積。

綜上所述，太原市政府在土地利用規(guī)劃及社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃中要充分保護(hù)耕地和基本農(nóng)田，嚴(yán)守耕地紅線；同時更要堅持綠水青山就是金山銀山的發(fā)展理念，促進(jìn)城市健康發(fā)展乃至黃河流域的高質(zhì)量發(fā)展。在城市化發(fā)展過程中要科學(xué)發(fā)展規(guī)劃，堅持可持續(xù)發(fā)展方針，注重糧食安全，注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)。