謝向東，林孝松，程 植

(1.重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074；2.重慶交通大學 建筑與城市規(guī)劃學院，重慶 400074)

1 引言

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市化的推進以及人類活動的增加，區(qū)域土地利用方式正發(fā)生著劇烈變化[1～3]。人們對土地的開發(fā)利用程度不斷提高，土地污染、土地荒漠化等問題也接踵而來，因此研究土地利用變化特征對促進區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要意義[4]。土地利用變化是人類社會經(jīng)濟活動行為與自然生態(tài)過程交互和鏈接的紐帶[5]，直接影響地球外部圈層之間的相互關(guān)系以及自然資源環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。許多專家學者借助RS和GIS技術(shù)，通過獲得不同地區(qū)不同時期的遙感影像數(shù)據(jù)，采用空間疊加分析法、監(jiān)督分類法、空間轉(zhuǎn)移矩陣法等多種分析方法對區(qū)域土地利用情況進行了研究和調(diào)查，并取得了重要成果[6～10]。

本文采用土地利用面積變化[11]、單一土地利用動態(tài)度[12]、土地利用轉(zhuǎn)移矩陣[13]等方法研究南岸區(qū)2000～2020 年土地利用變化特征，為南岸區(qū)未來土地資源合理利用和生態(tài)系統(tǒng)保護[14]提供參考。

2 數(shù)據(jù)與方法

南岸區(qū)位于重慶市的長江南岸，依山傍水，全區(qū)幅員面積265 km2，轄7 個街道、7 個鎮(zhèn)，常住總?cè)丝诮?0 萬人；轄區(qū)西部、北部瀕臨長江，與九龍坡、渝中、江北、渝北隔江相望，東部、南部與巴南接壤；屬于川東平行嶺谷區(qū)，背斜、向斜平行分布，構(gòu)成低山、丘陵、平壩、河流的組合地貌特征；地處亞熱帶季風區(qū)，熱量豐富，雨量充沛，春早夏長，秋短冬暖，四季分明，多年年平均氣溫18.5 ℃，降雨量1097.8 mm；河流屬長江水系，平均過境水總量為3447.5 億m3/年，地下水總量為839.3 萬m3。

2000、2010、2020 年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)來源于GlobeLand30：全球地理信息公共產(chǎn)品平臺。利用土地利用面積變化、單一土地利用動態(tài)度以及土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的方法，分析南岸區(qū)近20年的土地利用變化特征[15]。

單一土地利用動態(tài)度：分析研究區(qū)一定時間范圍內(nèi)某種土地利用類型的數(shù)量變化情況，具體公式為：

K=(Ub-Ua)/T×100%

(1)

式(1)中：Ua、Ub為研究初期及研究末期某種土地利用類型的數(shù)量；T為研究時段，當T的單位為年時，K值為該研究區(qū)某種土地利用類型的年變化率。應(yīng)用土地利用動態(tài)度分析土地利用類型的動態(tài)變化，可以真實反映區(qū)域土地利用類型的變化劇烈程度。

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣：當對同一地區(qū)內(nèi)不同時間維度上的土地資源利用情況進行分析時，首先應(yīng)該掌握各土地資源類型的轉(zhuǎn)換趨勢，使用轉(zhuǎn)移矩陣的分析方法，對該地區(qū)土地資源類型之間轉(zhuǎn)化趨勢進行量化，可以將土地資源利用類型的變化直觀準確地表達出來。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用面積變化分析

南岸區(qū)2000、2010、2020 年土地利用現(xiàn)狀如圖1所示。從圖1中可以直觀地看到，研究區(qū)的耕地主要分布在東南、東北和東部；大部分林地、草地、灌木地和濕地都聚集在一起，位于西南和西北部；水域?qū)儆陂L江水系，位于研究區(qū)的邊界上，建設(shè)用地位于西南、西北、東北和中部。

圖1 南岸區(qū)三期土地利用現(xiàn)狀

為了探究20年間研究區(qū)各地類面積的變化情況，利用ArcGIS中字段計算器計算各個時期每種地類的面積(表1)。

表1 南岸區(qū)各時期每種地類的面積及比例

從表1中可以得出：

耕地面積持續(xù)減少，從最初的155.13 km2減少到89.21 km2；占比從59.04%減少到33.95%，說明該時期隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，耕地被大量開發(fā)利用，用來補充其它用地，尤其是建設(shè)用地。

林地、草地、灌木地以及濕地面積變化呈先增加后減少趨勢，其中面積變化較為顯著的是林地，先增加1.52 km2，后減少5.85 km2，說明退耕還林發(fā)生在2000～2010 年，之后隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，區(qū)域?qū)τ谄渌仡惖男枨笾饾u加大。

水域面積變化呈先減少后增加趨勢，2000～2010 年減少4.34 km2，2010～2020 年增加4.49 km2，整個時期內(nèi)增減面積相差不大，從期初的20.11 km2到期末的20.26 km2，說明區(qū)域在2010～2020 年對水域進行了嚴格的保護。

在整個時期內(nèi)建設(shè)用地面積持續(xù)擴張，從31.50 km2增長到106.30 km2，占比從11.99%增加到40.46%，體現(xiàn)了研究區(qū)隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人口的增長，對于建設(shè)用地的需求日益增大。

3.2 單一土地利用動態(tài)變化分析

根據(jù)2000～2020 年三期各類土地利用類型面積，計算得到各個時期每種地類的土地利用動態(tài)度(表2)。

表2 南岸區(qū)各時期每種地類的動態(tài)度

從表2中可以得出：

2000～2020 年南岸區(qū)單一土地利用動態(tài)度最大的是建設(shè)用地和濕地，分別為11.88%和-4.57%，建設(shè)用地面積急劇增加，增加速度呈加快趨勢，濕地面積先緩慢增加后急劇減少。

耕地的動態(tài)度在2010～2020 年最大，為-3.85%，說明耕地在這個時期減少速度呈現(xiàn)加快趨勢，主要被用來開發(fā)轉(zhuǎn)換為其它土地類型。

林地、草地和灌木地的動態(tài)度變化是先增加后減少，先增加的原因是退耕還林政策的實施，后減少是因為隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，對于建設(shè)用地的需求不斷加大。

水域的動態(tài)度是先減少后增加，從-2.16%增加到2.85%，說明三峽水庫等水利工程的修成和蓄水增加了研究區(qū)的水域面積。

3.3 土地利用面積轉(zhuǎn)移分析

為了清楚地了解土地利用類型的轉(zhuǎn)換關(guān)系，基于ArcGIS制作2000～2020年三期的土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表3)。從表3中可以得出：

表3 南岸區(qū)三期土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

(1)2000～2010 年，研究區(qū)草地、耕地、灌木地、林地以及水域的面積主要來源于本身沒變的部分；建設(shè)用地的面積大部分來源于已有的面積和耕地轉(zhuǎn)入的面積，其中建設(shè)用地原有的面積為24.916 km2，耕地轉(zhuǎn)入的面積為17.664 km2；濕地的面積變化明顯，主要來源于水域的轉(zhuǎn)入，為2.468 km2，另有1.647 km2濕地轉(zhuǎn)換為耕地。

(2)2010～2020年，最為明顯的是灌木地，沒有發(fā)生轉(zhuǎn)換；草地、耕地、林地以及水域大部分面積來源于本身的保持不變；0.101 km2的水域面積轉(zhuǎn)出至濕地；建設(shè)用地的面積來源于耕地面積的轉(zhuǎn)換，面積高達53.492 km2，可以看出這個時期耕地面積被大量開發(fā)用來建設(shè)城市用地。

(3)2000～2020 年，從20 年的時間跨度來看，轉(zhuǎn)換關(guān)系最為顯著的地類是耕地和建設(shè)用地，有69.143 km2的耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，這也從側(cè)面說明了區(qū)域主要占用耕地用來作為修建城市建設(shè)用地。

4 結(jié)論

通過分析南岸區(qū)20年來土地利用變化的特征，可以得出以下結(jié)論：

(1)研究區(qū)土地利用類型為耕地、林地、草地、灌木地、濕地、水域和建設(shè)用地，其中耕地、林地和建設(shè)用地面積占88%，2000～2010 年耕地面積是所有地類中面積最多，直到2020 年建設(shè)用地超過耕地，占總面積的40.46%。

(2)在2000～2020 年間，南岸區(qū)各土地利用類型數(shù)量變化較為明顯，水域面積先減少后增加，耕地面積持續(xù)減少，建設(shè)用地面積不斷增加，林地、草地、灌木地以及濕地面積在上升后出現(xiàn)下降趨勢，其中動態(tài)變化最顯著的是建設(shè)用地，動態(tài)度為11.88%。

(3)在研究時段內(nèi)，南岸區(qū)的土地利用轉(zhuǎn)換特征較為明顯，各類土地類型轉(zhuǎn)入面積以建設(shè)用地為主，轉(zhuǎn)出面積以耕地為主。不同土地類型面積的增加或減少主要是因為它們之間的相互轉(zhuǎn)換，其中耕地和建設(shè)用地之間的轉(zhuǎn)換最為頻繁，在2000～2020 年間，耕地轉(zhuǎn)出69.143 km2作為城市建設(shè)用地。