張玉婷

（中煤航測(cè)遙感集團(tuán)有限公司，陜西 西安 511400）

土地利用是國(guó)土空間的核心主體和實(shí)體形態(tài)，土地利用變化是反映人與環(huán)境之間復(fù)雜的相互作用關(guān)系最直接的表現(xiàn)形式[1-3]，是研究環(huán)境變化的重要領(lǐng)域之一[4-5]。不同地域的土地利用變化的空間格局映射人地關(guān)系在空間上的作用模式與作用強(qiáng)度[6]。監(jiān)測(cè)不同時(shí)期土地利用及空間格局變化，揭示該地區(qū)土地利用變化的特征及原因，可以反映出人類活動(dòng)對(duì)生態(tài)、環(huán)境、資源等方面的影響[7]，有利于發(fā)現(xiàn)該地區(qū)人地關(guān)系及土地利用中的突出問題和主要矛盾，為國(guó)土空間格局確定、生態(tài)環(huán)境修復(fù)、資源優(yōu)化利用提供科學(xué)依據(jù)[6]。

目前已有學(xué)者利用各種模型、方法從各類不同尺度進(jìn)行了土地利用變化與人類活動(dòng)相互作用程度分析[8-10]，劉紀(jì)遠(yuǎn)等運(yùn)用相同技術(shù)方法，利用近30年的衛(wèi)星遙感信息數(shù)據(jù)，通過定期更新中國(guó)土地利用變化數(shù)據(jù)，來研究土地利用變化的時(shí)空特征與空間格局[11]。范業(yè)婷等以江蘇省為例，面向區(qū)域國(guó)土空間發(fā)展，構(gòu)建了土地利用功能分類體系，綜合測(cè)度兩期時(shí)間節(jié)點(diǎn)下，各項(xiàng)土地利用功能及其變化，并研究其變化模式及成因，由此劃分功能變化分區(qū)[12]。馬才學(xué)[13]、龍花樓[14]等從省到區(qū)不同尺度的行政單元出發(fā)，研究土地利用變化及其驅(qū)動(dòng)力。此外，也有學(xué)者針對(duì)單一土地利用功能時(shí)空演變規(guī)律展開研究，張志東探討了2005—2014年博羅縣耕地資源時(shí)空動(dòng)態(tài)變化與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)度，定量研究不同因素對(duì)于耕地?cái)?shù)量變化的影響程度[15]。劉峰[16]、余春雪[17]等分別研究了科爾沁沙地和中國(guó)河湖沼澤系統(tǒng)的時(shí)空變化特征及遷移轉(zhuǎn)換趨勢(shì)，為合理分配利用資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、保障經(jīng)濟(jì)健康可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)。

粵港澳大灣區(qū)建設(shè)為區(qū)域一體化帶來新的重大機(jī)遇。博羅縣位于粵港澳大灣區(qū)內(nèi)，研究其10年土地利用變化特征及空間格局，對(duì)于著力推進(jìn)新型城鎮(zhèn)化，促進(jìn)鄉(xiāng)村振興，加快城鄉(xiāng)融合發(fā)展，具有指導(dǎo)作用。本研究以博羅縣10年土地利用變化為研究對(duì)象，采用ArcGIS空間分析法、轉(zhuǎn)移矩陣法及核密度等方法，探究第二次全國(guó)土地調(diào)查（2009年）以來，到2018年末10年期間，土地利用類型的時(shí)空變化特征及遷移轉(zhuǎn)換趨勢(shì)，定量及定性地對(duì)博羅縣土地利用的整體空間格局進(jìn)行探討，有助于優(yōu)化配置土地資源、有序推進(jìn)全域土地綜合整治與生態(tài)保護(hù)修復(fù)、科學(xué)劃定區(qū)域發(fā)展空間格局、促進(jìn)人與自然協(xié)調(diào)發(fā)展。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

博羅縣地處廣東省中南部，珠江三角洲東北端的東江中下游，全縣面積約2858km2。地勢(shì)東北高西南低，北部山地丘陵中間穿插平原，中部多為丘陵，南部沿東江為沖積平原。

1.2 數(shù)據(jù)來源

本文所涉及數(shù)據(jù)包括博羅縣第二次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)（2009年），由于第三次全國(guó)國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)與以往土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)分類統(tǒng)計(jì)口徑不一致，故選取博羅縣2018年土地調(diào)查更新成果作為末期數(shù)據(jù)。此外，還涉及博羅縣DEM（30m）數(shù)據(jù)、廣東省行政邊界矢量數(shù)據(jù)等。土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)從博羅縣自然資源局獲取，用于國(guó)土空間規(guī)劃相關(guān)研究。人口、經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)從博羅縣人民政府網(wǎng)站獲取，DEM數(shù)據(jù)從地理空間數(shù)據(jù)云下載。

本研究按照中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中的《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2017）劃分博羅縣土地利用類型。其中，計(jì)算土地利用動(dòng)態(tài)變化及轉(zhuǎn)移矩陣使用一級(jí)分類，分析土地利用空間格局變化使用“三大類”。

2 研究方法

2.1 土地利用動(dòng)態(tài)變化分析

2.1.1 動(dòng)態(tài)變化空間分析模型

單一的土地利用變化模型只考慮流出土地面積，未考慮流入土地面積。流出土地即在研究期內(nèi)由i類土地利用類型轉(zhuǎn)移為其他非i類土地部分；流入土地為研究期內(nèi)由其他非i類土地利用類型轉(zhuǎn)變?yōu)閕類土地部分，也稱新增部分。本研究采用劉盛和提出的土地利用動(dòng)態(tài)變化空間分析模型[18]，同時(shí)考慮流入和流出土地面積及變化速率，更加準(zhǔn)確地測(cè)算土地利用在時(shí)空上的演變過程及劇烈程度。公式如下：

式中，LCLi為第i地類的流出速率，LRLi為第i地類的流入速率，BHLi為第i地類的變化速率，F(xiàn)A(i,t1)為第i種地類在研究初期的面積，WBAi為第i種地類在研究期內(nèi)類型和區(qū)位都沒有變化的面積，t1、t2分別為初期和末期監(jiān)測(cè)節(jié)點(diǎn)。

2.1.2 土地利用空間變化率指數(shù)

結(jié)合動(dòng)態(tài)變化空間分析模型，通過土地利用空間變化率指數(shù)反映不同地類在空間上相互轉(zhuǎn)化的程度與速率[19]。公式如下：

式中，Si為第i種地類的空間變化率指數(shù)，ΔVi為研究期內(nèi)第i種地類變化總面積，A為研究區(qū)總面積。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣反映各類土地利用類型互相轉(zhuǎn)化過程，反映土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征[20]。它映射出不同土地利用類型相互轉(zhuǎn)換情況，以及時(shí)空特征變化的驅(qū)動(dòng)力因素。計(jì)算公式如下：

式中，LUij為研究時(shí)間段內(nèi)i類土地利用轉(zhuǎn)換成j類土地利用的面積，i和j分別為轉(zhuǎn)移前、轉(zhuǎn)移后的土地利用類型，n為轉(zhuǎn)移前后土地利用類型個(gè)數(shù)。

2.3 核密度估計(jì)

在空間分析中，核密度估計(jì)法可以用于計(jì)算各元素在其周圍空間中的密度分布。本研究對(duì)2009—2018年博羅縣土地利用圖斑進(jìn)行核密度分析，揭示10年間土地利用在空間上的變化特點(diǎn)和差異，厘清重點(diǎn)變化區(qū)域。計(jì)算公式如下[21]：

式中，k（x）為核密度計(jì)算函數(shù)；d為帶寬；n為與位置x的距離小于或等于d的要素?cái)?shù)量；f函數(shù)為權(quán)重函數(shù)；ci為每個(gè)核心要素的位置，密度值在此處最大，且在遠(yuǎn)離ci的過程中不斷減小，當(dāng)與ci的距離等于d時(shí)，核密度值降為0。

3 土地利用變化分析

3.1 變化數(shù)量分析

根據(jù)土地利用動(dòng)態(tài)變化空間分析模型及土地利用空間變化率指數(shù)計(jì)算公式，分別計(jì)算，并按一級(jí)分類統(tǒng)計(jì)博羅縣2009—2018年各地類土地利用動(dòng)態(tài)變化空間速率（表1），以圖的形式直觀顯示各地類的變化程度（圖1，圖2）。

表1 博羅縣2009—2018年土地利用動(dòng)態(tài)變化空間速率 單位：%

圖1 博羅縣土地利用動(dòng)態(tài)變化空間速率

圖2 博羅縣土地利用空間變化率指數(shù)

通過析10年博羅縣土地變化速率（表1）可知，交通用地的變化速率最快，為3.83%；進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)變化多源自流入速率（3.69%），說明這10年期間博羅縣在交通建設(shè)方面取得了顯著的成果。城鎮(zhèn)村及工礦用地的變化速率位居第二（2.86%），且大部分變化來自流入部分，表明博羅縣在過去10年間城市擴(kuò)張較顯著。草地的變化速率位居第三（2.06%），整體變化表現(xiàn)為草地轉(zhuǎn)移為其他土地利用類型，說明2009—2018年博羅縣草地逐漸衰退；其他土地（1.92%）主要為未利用地轉(zhuǎn)移為其他土地利用類型。耕地的變化中流入和流出都存在，流出相比流入較為顯著，流出速率約為流入速率的2倍；園地、林地和水域及水利設(shè)施用地的變化主要表現(xiàn)為轉(zhuǎn)移為其他地類，且面積較少。

通過分析各地類空間變化劇烈程度—空間變化率指數(shù)可知，2009—2018年，博羅縣空間變化最為劇烈的是城鎮(zhèn)村及工礦用地，變化率指數(shù)0.17%，表明城鎮(zhèn)村及工礦用地與其他土地利用類型相互轉(zhuǎn)化幅度最大，程度最為劇烈；耕地變化率指數(shù)為0.08%。此外，其他土地利用類型的空間變化程度相近，且都處于低速波動(dòng)的狀態(tài)，其中草地變化最弱，為0.02%。

3.2 轉(zhuǎn)移特征分析

將第二次全國(guó)土地調(diào)查數(shù)據(jù)和2018年土地調(diào)查更新成果兩期土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，計(jì)算統(tǒng)計(jì)得到2009—2018年博羅縣土地利用類型的面積轉(zhuǎn)移矩陣（表2，表3）。

表2 2009—2018年博羅縣土地利用三大類轉(zhuǎn)移矩陣 面積：km2

表3 2009—2018年博羅縣土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣 面積：km2

總體來看，2009—2018年，博羅縣土地利用類型變化表現(xiàn)為農(nóng)用地和未利用地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)移，分別為36.77km2、14.50km2。10年間建設(shè)用地凈增加50.79km2，增幅為23.21%；農(nóng)用地凈減少35.63km2，降幅為1.43%；未利用地凈減少15.14km2，降幅為10.29%。

從細(xì)分土地利用類型來看，10年間，博羅縣耕地凈減少7.45km2，其中轉(zhuǎn)入7.03km2，轉(zhuǎn)出14.48km2，轉(zhuǎn)出去向主要為城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通用地，面積分別為11.39km2、2.65km2；園地凈減少11.14km2，減少去向主要為補(bǔ)充耕地（4.96km2）和轉(zhuǎn)為城鎮(zhèn)村及工礦（4.77km2）；林地凈減少11.52km2，主要為城鎮(zhèn)村及工礦（5.71km2）和交通（3.81km2）占用；草地凈減少5.83km2，主要為城鎮(zhèn)村及工礦占用（5.51km2）；交通用地凈增加9.30km2，面積增加來源主要為耕地、林地、園地和水域及水利設(shè)施；水域及水利設(shè)施用地凈減少7.30km2，主要去向?yàn)槌擎?zhèn)村及工礦用地（5.71km2）和交通用地（1.16km2）；城鎮(zhèn)村及工礦用地增加了41.85km2，新增面積來源涉及上述各類土地利用類型（表3）。

3.3 土地利用空間格局變化

3.3.1 總體空間格局變化

通過ArcGIS10.2平臺(tái)，運(yùn)用空間疊加分析識(shí)別出2009—2018年博羅縣土地利用變化圖斑，按照“三大類”分類，并對(duì)變化圖斑進(jìn)行核密度分析，以此研究博羅縣10年間土地利用空間格局總體變化情況。

結(jié)果顯示，博羅縣土地利用變化主要分布在博羅縣西南部和東北部，其中西南部的土地利用變化類型主要為由未利用地和農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，且分布較為集中，重點(diǎn)在石灣鎮(zhèn)、園洲鎮(zhèn)和羅陽(yáng)鎮(zhèn)，即博西片區(qū)以建設(shè)用地成片增加為主；東北部的土地利用變化類型主要為農(nóng)用地內(nèi)部的互相轉(zhuǎn)換，多為種植結(jié)構(gòu)調(diào)整造成的耕地、園地、林地之間的轉(zhuǎn)換，以及博羅縣為響應(yīng)廣東省墾造水田和高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田建設(shè)的政策，實(shí)行的一系列補(bǔ)充、提升耕地質(zhì)量的工作成果。此外，有若干條帶狀的農(nóng)用地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地的變化圖斑，可推知這是農(nóng)用地轉(zhuǎn)為交通用地的變化圖斑，此為博羅縣在2009—2018年期間，修建、擴(kuò)建了武深高速、揭博高速、從莞深高速和部分省道等多條高等級(jí)公路。

綜上所述，博羅縣2009—2018年土地利用類型變化在空間上主要分布在博東和博西片區(qū)，且博西的變化比博東顯著，以建設(shè)用地的新增為主，這也體現(xiàn)了10年間博羅縣的建設(shè)發(fā)展重點(diǎn)位于以縣城所在地羅陽(yáng)鎮(zhèn)為主兼顧發(fā)展周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)的區(qū)域。

3.3.2 建設(shè)用地空間格局變化

本研究分別對(duì)博羅縣2009年、2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中的建設(shè)用地計(jì)算核密度，對(duì)兩期建設(shè)用地核密度分布進(jìn)行對(duì)比，可知10年間博羅縣建設(shè)用地的空間格局變化特征。

2009年，博羅縣建設(shè)用地的密度總體上是東部高于西部，重點(diǎn)分布于博東片區(qū)的楊橋鎮(zhèn)、楊村鎮(zhèn)、石壩鎮(zhèn)、公莊鎮(zhèn)和柏塘鎮(zhèn)，并向周邊均勻過渡，廣泛分布于博東片區(qū)地勢(shì)平坦的區(qū)域；博西片區(qū)的建設(shè)用地密度低于東部，重點(diǎn)分布于長(zhǎng)寧鎮(zhèn)、龍溪鎮(zhèn)，并向周邊過渡。2018年，博羅縣建設(shè)用地的密度總體上是西部高于東部，建設(shè)用地呈現(xiàn)出集中在博西片區(qū)的各個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其中石灣鎮(zhèn)、園洲鎮(zhèn)、龍溪鎮(zhèn)和羅陽(yáng)鎮(zhèn)的聚集最為顯著，而博東片區(qū)的建設(shè)用地密度較2009年有明顯的減弱。

綜上所述，2009—2018年間，博羅縣的建設(shè)用地空間格局呈現(xiàn)由博東向博西轉(zhuǎn)移過渡的趨勢(shì)，建設(shè)用地向博西四鎮(zhèn)的聚集明顯，表明10年間博羅發(fā)展建設(shè)的布局主要在博西，這與博羅縣構(gòu)建沿東江發(fā)展經(jīng)濟(jì)帶的發(fā)展戰(zhàn)略契合，且空間上效果初顯。

3.3.3 農(nóng)用地空間格局變化

本研究分別對(duì)博羅縣2009年、2018年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)中的農(nóng)用地計(jì)算核密度，對(duì)兩期農(nóng)用地核密度分布進(jìn)行對(duì)比，可知10年間博羅縣農(nóng)用地的空間格局變化特征。

對(duì)比2009年和2018年博羅縣農(nóng)用地核密度分布可知，10年間博羅縣農(nóng)用地空間格局總體穩(wěn)定，呈東北高西南低的分布特征；博東片區(qū)主要聚集于地勢(shì)相對(duì)平坦的石壩鎮(zhèn)、麻陂鎮(zhèn)、楊橋鎮(zhèn)、楊村鎮(zhèn)和觀音閣鎮(zhèn)；博西片區(qū)農(nóng)用地在福田鎮(zhèn)南部和石灣鎮(zhèn)、長(zhǎng)寧鎮(zhèn)交界的地區(qū)較為密集。2009—2018年間，農(nóng)用地的聚集程度整體變?nèi)?，這與農(nóng)用地總量減少有關(guān)。

聯(lián)系博羅縣農(nóng)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，博羅縣依托豐富的自然生態(tài)資源和農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，以博東、博西兩大沿東江次生盆地為重點(diǎn)，依托良好的土壤用水條件，成長(zhǎng)為珠三角重要的糧食主產(chǎn)區(qū)和特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。博東片區(qū)主要為集中連片的永久基本農(nóng)田，種植作物以水稻為主，適合發(fā)展成為大規(guī)?，F(xiàn)代化的糧食生產(chǎn)基地；而博西片區(qū)依托便利的交通區(qū)位優(yōu)勢(shì)，結(jié)合本地特色蔬菜品牌，適合發(fā)展為特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過對(duì)10年土地利用變化和空間格局的分析，可以看出博羅縣10年間建設(shè)用地增加迅速，城市及產(chǎn)業(yè)用地重心轉(zhuǎn)移趨勢(shì)明顯，農(nóng)用地?cái)?shù)量和空間格局相對(duì)穩(wěn)定，得出了博羅縣10年間在博東片區(qū)發(fā)展規(guī)模化現(xiàn)代農(nóng)業(yè)，在博西片區(qū)發(fā)展現(xiàn)代工業(yè)及城市建設(shè)的戰(zhàn)略及趨勢(shì)。

博羅縣是惠州市乃至廣東省重要的加工制造業(yè)基地，同時(shí)也是珠三角重要的糧食主產(chǎn)區(qū)和特色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)區(qū)。未來博羅縣應(yīng)依托生態(tài)環(huán)境和區(qū)位交通優(yōu)勢(shì)，在保護(hù)山水林田湖草生態(tài)系統(tǒng)的前提下，以博羅縣城中心區(qū)為核心，加快推進(jìn)惠博深度同城化，提升城區(qū)品質(zhì)，打造惠州市城市副中心同時(shí)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)，強(qiáng)化大灣區(qū)農(nóng)產(chǎn)品供給地優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)沿東江經(jīng)濟(jì)帶、博東鄉(xiāng)村振興示范區(qū)高質(zhì)量發(fā)展。