王天驕 金晶 劉吉平

(吉林師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院，吉林 四平 136000)

引言

土地利用變化是全球生態(tài)系統(tǒng)變化、生物化學(xué)過(guò)程變化、氣候變化和人類脆弱性變化的主要驅(qū)動(dòng)因素之一，反映了國(guó)土空間格局的變化和自然、人文系統(tǒng)的相互作用[1]。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程不斷加快，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)矛盾愈演愈烈，在一定程度上制約了區(qū)域空間的發(fā)展，加劇了自然環(huán)境的破壞，三生空間沖突矛盾日益加劇[2]。黨的十八大報(bào)告提出，構(gòu)建國(guó)土“生產(chǎn)空間集約高效、生活空間宜居適度、生態(tài)空間山清水秀”的三生空間，建設(shè)新型的人地和諧文明形態(tài)，表明了國(guó)土空間優(yōu)化的目標(biāo)和方針。因此，研究城市生產(chǎn)-生活-生態(tài)空間的國(guó)土空間格局的變化規(guī)律，對(duì)城市實(shí)體空間布局、協(xié)調(diào)空間秩序、引導(dǎo)人口資源環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。長(zhǎng)白山地區(qū)作為歐亞大陸北半部山地生態(tài)系統(tǒng)的典型代表，承載了大量區(qū)域競(jìng)爭(zhēng)力的運(yùn)作，人地關(guān)系十分緊張[3]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，生產(chǎn)空間、生活空間、生態(tài)空間之間的競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激勵(lì)，伴隨著國(guó)土空間利用不平衡不充分等問(wèn)題的出現(xiàn)，長(zhǎng)白山地區(qū)的生產(chǎn)空間-生活空間-生態(tài)空間面臨著更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。探索其三生空間演變及優(yōu)化的區(qū)域資源整合、規(guī)劃與布局至關(guān)重要[4]。

鑒于此，定量研究長(zhǎng)白山地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展過(guò)程中2000—2020年各時(shí)段國(guó)土空間格局演變的時(shí)空特征及其驅(qū)動(dòng)因子，以期從生產(chǎn)、生活、生態(tài)3方面為評(píng)價(jià)該地區(qū)國(guó)土空間功能定位和發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)，為長(zhǎng)白山地區(qū)土地利用總體規(guī)劃、管理和生態(tài)文明建設(shè)提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

長(zhǎng)白山是歐亞大陸東緣的最高山系，地處吉林省東南部，生態(tài)環(huán)境優(yōu)良，境內(nèi)森林密布，資源環(huán)境承載能力較強(qiáng)，是同緯度地帶上原始森林狀況保存的最完整的地區(qū)。地處N40°40′～44°30′，E125°20′～131°20′，總面積約75626km2。氣候?qū)儆跍貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候，地勢(shì)較高且地形復(fù)雜，其主要包括山地、丘陵、臺(tái)地、谷地以及長(zhǎng)白山所特有的火山群等。行政區(qū)劃主要指延邊州、白山市和通化市的19個(gè)縣市[5]，見圖1。

圖1 長(zhǎng)白山地區(qū)研究區(qū)示意圖

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

長(zhǎng)白山地區(qū)2000年、2010年、2020年3期土地利用數(shù)據(jù)來(lái)源于Landsat衛(wèi)星系列OLI/TM/ETM+影像，分辨率為30m×30m。依據(jù)《全國(guó)生態(tài)遙感監(jiān)測(cè)土地利用/覆蓋分類體系》，結(jié)合第二次全國(guó)土地調(diào)查現(xiàn)狀圖與中國(guó)科學(xué)院土地分類方式等參考資料，通過(guò)eCognition提取長(zhǎng)白山地區(qū)3期土地利用數(shù)據(jù)。得到長(zhǎng)白山地區(qū)包括耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地6個(gè)一級(jí)類和水田、旱地等21個(gè)二級(jí)類的土地利用數(shù)據(jù)。隨機(jī)均勻選取300個(gè)點(diǎn)，通過(guò)野外調(diào)查情況進(jìn)行實(shí)地驗(yàn)證，精度可達(dá)92.3%，可用于分析研究。

2.2 研究方法

2.2.1 三生空間分類體系

本文依據(jù)國(guó)家現(xiàn)有的土地利用分類體系并結(jié)合基于三生功能的國(guó)土空間分類體系，同時(shí)參考已有研究成果的基礎(chǔ)上[6]，建立基于三生功能的長(zhǎng)白山地區(qū)國(guó)土空間分類體系，見表1。

表1 長(zhǎng)白山地區(qū)國(guó)土空間分類體系

2.2.2 轉(zhuǎn)移矩陣

轉(zhuǎn)移矩陣是系統(tǒng)分析中系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)轉(zhuǎn)移的定量描述，是將各地類土地利用變化的轉(zhuǎn)移面積按矩陣形式排列,利用ArcGIS 10.2對(duì)任意2期三生空間格局分布圖進(jìn)行空間疊加運(yùn)算，獲取2000—2010年、2010—2020年以及2000—2020年3期國(guó)土空間利用類型轉(zhuǎn)移矩陣，從而更好地分析長(zhǎng)白山地區(qū)國(guó)土空間結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變過(guò)程。表達(dá)式：

式中，S為面積；i、j分別為研究期初和末的國(guó)土空間利用類型；n為國(guó)土空間利用類型數(shù)。通過(guò)對(duì)2000年、2010年和2020年國(guó)土空間利用類型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，建立2000—2010年、2010—2020年以及2000—2020年3期國(guó)土空間利用類型轉(zhuǎn)移矩陣。

3 結(jié)果分析

3.1 長(zhǎng)白山地區(qū)國(guó)土空間面積變化特征

依據(jù)2000年、2010年和2020年3期長(zhǎng)白山區(qū)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)，參考前文三生空間的用地長(zhǎng)白山區(qū)分類體系表格，利用ArcGIS將土地利用類型分為8個(gè)二級(jí)用地類型，得到三期國(guó)土空間利用現(xiàn)狀圖，如圖2所示。

圖2 長(zhǎng)白山地區(qū)2000—2020年國(guó)土空間現(xiàn)狀圖

從3期國(guó)土空間利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)提取各類國(guó)土空間的面積，其數(shù)據(jù)結(jié)果如表2所示。研究表明，長(zhǎng)白山地區(qū)國(guó)土空間類型中，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和林地生態(tài)用地占據(jù)主要空間分布，2000—2020年農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地呈現(xiàn)“V字”型變化趨勢(shì)，林地生態(tài)系統(tǒng)則呈現(xiàn)“倒V字”型變化趨勢(shì)。另外，2000—2020年，長(zhǎng)白山地區(qū)土地利用類型變化強(qiáng)度從大到小依次為林地生態(tài)用地>農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地>草地生態(tài)用地>城鎮(zhèn)生活用地>水域生態(tài)用地>農(nóng)村生活用地>其它生態(tài)用地>其它生產(chǎn)用地。20a間除去林地生態(tài)用地、草地生態(tài)用地、其它生態(tài)用地總體上是下降趨勢(shì)以外，其余類型的國(guó)土空間都呈現(xiàn)上升趨勢(shì)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地與林地生態(tài)用地變幅較大，分別增加691.60km2和減少了744.30km2，說(shuō)明這期間長(zhǎng)白山地區(qū)林地大面積轉(zhuǎn)出，轉(zhuǎn)而開墾耕地，其保護(hù)形勢(shì)不容樂(lè)觀；而城鎮(zhèn)生活用地、農(nóng)村生活用地面積持續(xù)增加，證明長(zhǎng)白山地區(qū)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化發(fā)展十分迅速。草地生態(tài)用地面積從2000年的1789.32km2減少至1211.84km2，共減少了578km2。水域生態(tài)用地面積從1124.61km2增加到1316.36km2，共增加了192km2。其它生態(tài)用地從115.98km2減少到24.16km2,共減少了91km2。

表2 長(zhǎng)白山地區(qū)2000—2020年國(guó)土空間面積

3.2 長(zhǎng)白山地區(qū)三生空間轉(zhuǎn)移特征分析

2000—2010年，林地生態(tài)用地、草地生態(tài)用地、水域生態(tài)用地大面積轉(zhuǎn)出，均轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地，其中林地生態(tài)用地轉(zhuǎn)化率最高，達(dá)1.8%。2010—2020年，林地轉(zhuǎn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地現(xiàn)象明顯，且農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和城鎮(zhèn)生活用地持續(xù)增多。

表3 2000—2010年長(zhǎng)白山地區(qū)國(guó)土空間轉(zhuǎn)移矩陣

表4 2010—2020年長(zhǎng)白山地區(qū)國(guó)土空間轉(zhuǎn)移矩陣

4 結(jié)論

研究區(qū)主要土地利用類型為生產(chǎn)用地和生態(tài)用地，占整個(gè)研究區(qū)的98.3%～98.9%。生活空間占比極少，僅為1.1%～1.7%。2000—2010年，生產(chǎn)空間和生態(tài)空間面積略有減少；2010—2020年，生態(tài)空間面積持續(xù)減少，生產(chǎn)空間面積反而大幅上升。長(zhǎng)白山地區(qū)的生活空間面積相對(duì)最小，于2000—2020年持續(xù)增長(zhǎng)。以國(guó)土空間視角看，研究區(qū)土地利用類型變化主要表現(xiàn)為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地和城鎮(zhèn)生活用地的變化，變化區(qū)域主要分布在西北、西南和中部地區(qū)，且有逐步擴(kuò)張的趨勢(shì)，南北增幅較大。農(nóng)村生活用地和水域用地分布相對(duì)穩(wěn)定，空間上呈西南、中部集聚，四周分散分布的特點(diǎn)。