丁 婷，盧清超

(1.江蘇省基礎(chǔ)地理信息中心，江蘇 南京 210013;2.江蘇省測(cè)繪市場(chǎng)管理中心，江蘇 南京 210013)

0 引 言

海岸帶是臨海國(guó)家寶貴的國(guó)土資源，是海洋開(kāi)發(fā)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基地以及對(duì)外貿(mào)易和文化交流的紐帶，地位十分重要。我國(guó)海岸帶地區(qū)面臨著嚴(yán)重的土地資源匱乏和人口迅猛增長(zhǎng)的狀況，沿海城市海岸帶資源的開(kāi)發(fā)和利用大大加速了海岸帶土地利用的變化。LUCC(土地利用/土地覆被變化)客觀記錄了人類(lèi)改變地球表面特征空間格局的活動(dòng)，再現(xiàn)了地球表面景觀的時(shí)空動(dòng)態(tài)過(guò)程，與全球氣候變化、生物多樣性的減少、生態(tài)環(huán)境演變、生態(tài)安全水平以及人類(lèi)與環(huán)境之間相互作用的可持續(xù)性等密切相關(guān)。

1 研究區(qū)域概況

由于鹽城市海岸線向陸地方向延伸10 km的地區(qū)內(nèi)土地利用類(lèi)型絕大部分都是濕地、養(yǎng)殖坑塘和鹽田，不利于體現(xiàn)多種土地利用類(lèi)型的變化和作出相應(yīng)的分析，因此本文結(jié)合實(shí)際研究的需要，選取研究區(qū)范圍為：北至連云港市與鹽城市交界的灌河，南至南通市與鹽城市交界的北凌河附近，并以最新海岸線為基準(zhǔn)，向內(nèi)陸方向延伸15 km左右，向海面延伸6 km左右。以上研究區(qū)范圍總面積約5 784.46 km2。

2 研究區(qū)域遙感影像預(yù)處理

本文選擇了1986年(MSS影像)、2004年、2010年和2016年(ETM+影像)4期8幅影像(因?yàn)辂}城市海岸帶范圍跨了軌道號(hào)為120-036和119-037的兩幅)為參考進(jìn)行土地利用目視解譯分類(lèi)。本文在配準(zhǔn)時(shí)，均以2016年的影像為基準(zhǔn)，對(duì)其余所有的影像使用軟件進(jìn)行幾何配準(zhǔn)。以最新的海岸線為軸，在ArcGIS軟件支持下向內(nèi)陸方向做出寬度為15 km、向黃海方向做出寬度為6 km的緩沖區(qū)，并使用此緩沖區(qū)shp文件為掩膜(mask)對(duì)4幅鑲嵌好的影像進(jìn)行柵格提取操作。提取后生成的文件，就是研究區(qū)范圍的遙感影像(圖1)。

3 海岸帶土地利用信息提取

本文以基于遙感的全國(guó)LUCC分類(lèi)體系為標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)合鹽城市海岸帶的實(shí)際情況來(lái)建立分類(lèi)體系。最后確定的分類(lèi)體系為：耕地，鹽田，濕地，河流水面，坑塘水面，海域，其他土地。為了提高土地利用變化信息提取的精度，本文采用目視解譯的方法，以4個(gè)時(shí)期研究區(qū)遙感影像為參照，按文中已建立的分類(lèi)體系，在ArcGIS軟件支持下對(duì)研究區(qū)進(jìn)行土地利用分類(lèi)。分類(lèi)完成后的4個(gè)shp文件有如下特點(diǎn)：不同類(lèi)型的要素互不重疊，各個(gè)要素之間沒(méi)有縫隙(即沒(méi)有任何一塊區(qū)域同時(shí)屬于兩種類(lèi)型或不屬于任何一種類(lèi)型)；4幅影像的總面積相同。

4 GIS下的海岸帶土地利用變化分析

4.1 土地利用變化速率

在GIS軟件支持下分類(lèi)完成后的矢量圖帶有空間和屬性信息，因此可以使用“計(jì)算幾何”工具計(jì)算出所有要素的面積(單位：km2)，然后按照土地利用的類(lèi)別分別求和得到各類(lèi)土地利用類(lèi)型的面積，從而得到研究區(qū)內(nèi)各類(lèi)土地利用的構(gòu)成情況。由于統(tǒng)計(jì)4年的總量值，其時(shí)間序列不均勻，因此對(duì)于變化的表征只是總體上的，并不能表現(xiàn)變化的平均狀況，這樣的分析具有一定程度的盲目性。故本文基于之前得到的數(shù)據(jù)和下述公式做了土地利用年變化速率表(表1)，以此分析各土地利用類(lèi)型在這期間的變化速度。

通過(guò)計(jì)算研究區(qū)某一種土地利用類(lèi)型在研究時(shí)段的期末(t2)與初期(t1)之間的數(shù)量年均變化速率可以分析土地利用數(shù)量的變化的速度，一般也稱(chēng)為年變化速率，即利用公式：

式中，Ki為研究區(qū)域內(nèi)某種土地利用類(lèi)型i在研究期間的年均變化速率；LA(i,t1)和LA(i,t2)分別為該種土地利用類(lèi)型在監(jiān)測(cè)期初和期末的面積[1]。

由表1的數(shù)據(jù)可以看出，1986-2004年的其他土地類(lèi)型、2004-2010年的坑塘和濕地增加速度最快，尤其是2004年后的許多土地開(kāi)發(fā)為坑塘，可見(jiàn)人類(lèi)活動(dòng)強(qiáng)度較大；其他幾種土地利用類(lèi)型的年均變化速率都不大，變化速度趨于平穩(wěn)。

表1 土地利用年變化速率(%)

4.2 土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣

計(jì)算土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)移矩陣，能夠分析土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)換情況，有助于正確掌握LUCC的規(guī)律[2]。土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)移矩陣能直觀地說(shuō)明了各種土地利用類(lèi)型的流向和轉(zhuǎn)移數(shù)量，揭示各種類(lèi)型轉(zhuǎn)換的概率(表2-表4)[3]。

表2 1986-2004年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(%)

表3 2004-2010年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(%)

表4 2010-2016年土地利用變化轉(zhuǎn)移矩陣(%)

由轉(zhuǎn)移矩陣可以看出，3個(gè)時(shí)間段內(nèi)，耕地的變化都是最小的，其保持率均在95%以上；河流的變化也較小，除了1986-2004年間有一條河流被填作坑塘引起了較大變化外，其他的基本不變。

1986-2004年，鹽田的增量較大，很多的土地轉(zhuǎn)變?yōu)辂}田；有許多的鹽田轉(zhuǎn)變?yōu)榭犹梁推渌恋仡?lèi)型；坑塘有部分填為耕地；最明顯的是濕地的保持率較小，大部分轉(zhuǎn)移為其他幾種土地利用類(lèi)型，可見(jiàn)這段時(shí)間濕地受到了較大破壞。

2004-2010年，有部分鹽田轉(zhuǎn)變?yōu)榭犹?，但是坑塘的變化不大，除了部分被填為耕地；另外有很大面積的濕地轉(zhuǎn)變?yōu)辂}田和其他土地，可以看出，人類(lèi)的開(kāi)發(fā)和改造導(dǎo)致濕地的變遷，但總量上濕地并沒(méi)有過(guò)大程度的減少，因?yàn)榧s有1/3的海域變?yōu)榱藵竦兀詽竦卦诓粩嗟叵蚝Ｓ虻姆较蜻w移和延伸。

2010-2016年，仍有部分鹽田轉(zhuǎn)化為坑塘，還有部分變?yōu)槠渌恋兀豢犹劣胁糠直惶顬楦?；濕地有部分轉(zhuǎn)變?yōu)辂}田和其他土地類(lèi)型。但總體上這一時(shí)期變化不大，可見(jiàn)到這一階段土地利用變化趨于緩慢，結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定。

5 海岸帶土地利用變化驅(qū)動(dòng)力分析

驅(qū)動(dòng)力是指導(dǎo)致土地利用方式和目的發(fā)生變化的主要生物因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素，是土地利用變化的動(dòng)力因素[4]。LUCC的影響因素主要包括自然因素和人文因素，其中自然因素包括自然條件的差異和變化以及對(duì)生態(tài)的影響，人文因素的內(nèi)容包括人口、政策、城市化、價(jià)值觀念、市場(chǎng)需求、科技進(jìn)步等[5]。

5.1 自然驅(qū)動(dòng)因子

以本研究區(qū)為例，濕地在1986-2004年之間面積銳減，這多半是由于人類(lèi)急于尋求更大的經(jīng)濟(jì)利益而大肆開(kāi)發(fā)海岸帶土地的結(jié)果。然而鹽城市擁有我國(guó)最大的海岸濕地，這對(duì)區(qū)域的生態(tài)調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用，濕地的驟然減少必然引發(fā)生態(tài)的嚴(yán)重失衡，再加上因?yàn)槿祟?lèi)的破壞帶來(lái)全球自然狀況的惡化，導(dǎo)致氣候的改變，這是自然在尋求新的平衡時(shí)引發(fā)的一系列現(xiàn)象。這些現(xiàn)象是一種自然的反饋，人們?cè)谑艿剿挠绊懞?，又逐漸建立起了生態(tài)保護(hù)區(qū)，使?jié)竦刂两竦玫搅艘欢ǖ幕謴?fù)。

5.2 人文驅(qū)動(dòng)因子

從人口方面為入口分析，1985年后鹽城市進(jìn)入持續(xù)婚育高峰期，2000年前人口的增長(zhǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)的需求是迫切的，且在政策上正是改革開(kāi)放后進(jìn)行快速建設(shè)的時(shí)期，市場(chǎng)需求也不斷增加，再加上當(dāng)時(shí)人們相對(duì)缺乏生態(tài)保護(hù)的觀念，因此對(duì)海岸帶的開(kāi)發(fā)力度不斷加大，但可能限于科學(xué)技術(shù)的欠發(fā)達(dá)，其平均變化速率并不快。2000年后，常住人口減少，使得開(kāi)發(fā)的壓力有所緩解，再加上科技的進(jìn)步和人們觀念的不斷改變以及政策上的不斷扶持，海岸帶土地開(kāi)發(fā)利用在增強(qiáng)的同時(shí)，其利用方式也趨于合理化和科學(xué)化了，例如鹽田在相對(duì)地減少，而經(jīng)濟(jì)效益好的養(yǎng)殖坑塘在增加，最重要的是濕地不僅沒(méi)有大幅的減少，還得到了一定程度的恢復(fù)，這對(duì)修復(fù)脆弱的海岸帶生態(tài)環(huán)境有著非同尋常的意義。

6 結(jié) 語(yǔ)

本研究獲取了鹽城市海岸帶1986、2004、2010和2016年的LUCC信息，計(jì)算分析了鹽城市海岸帶土地利用的變化速率、轉(zhuǎn)換情況，揭示了該地區(qū)30年來(lái)LUCC的特征和過(guò)程。鹽城市海岸帶作為資源環(huán)境條件最為優(yōu)越的人文活動(dòng)區(qū)域，其土地利用開(kāi)發(fā)力度不斷增大，但隨著國(guó)家政策的改變以及人們生態(tài)保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，海岸帶的利用開(kāi)發(fā)更加科學(xué)合理化，這將對(duì)鹽城市海岸帶地區(qū)土地集約利用和近海資源可持續(xù)利用具有一定的借鑒意義。