彭先國(guó) 許歆

(湖北省水利水電規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)院 湖北武漢 430070)

土地利用（Land Use）是指人類對(duì)土地的開發(fā)利用，如耕地、工業(yè)用地和商業(yè)用地等；土地覆蓋（Land Cover）是指被自然營(yíng)造物和人工建筑物所覆蓋的地表諸要素的綜合體，如冰川積雪、裸巖裸土及道路等。土地利用、土地覆蓋和生態(tài)系統(tǒng)這3 個(gè)部分構(gòu)成的土地系統(tǒng)（Land System）是地球表層系統(tǒng)的基本組成部分。土地利用/覆蓋變化（Land Use/Cover Change，LUCC）不僅再現(xiàn)了地球表層景觀的時(shí)空動(dòng)態(tài)過程，而且客觀記錄了人類活動(dòng)對(duì)地球表層的改造歷程，是揭示人類活動(dòng)與自然環(huán)境相互作用機(jī)理的有效途徑，也是地理學(xué)進(jìn)行地表綜合集成研究的學(xué)科基礎(chǔ)和前沿領(lǐng)域。自20世紀(jì)90年代以來(lái)，LUCC研究已走過了近30年的歷程，是當(dāng)前國(guó)際全球變化研究計(jì)劃中的重要組成部分[1]，主要研究土地利用和土地覆蓋變化的機(jī)制以及區(qū)域和全球尺度的綜合模型。

該文通過應(yīng)用遙感技術(shù)（Remote Sensing，RS）和地理信息系統(tǒng)（Geographic Information Systems，GIS）及LUCC方法，對(duì)安徽省涇縣旅游區(qū)土地利用動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行分析，總結(jié)旅游開發(fā)對(duì)土地利用的影響，并提出旅游資源開發(fā)兼顧生態(tài)環(huán)境保護(hù)的相關(guān)建議。

1 研究區(qū)特征

涇縣位于安徽省東南部，區(qū)域內(nèi)以丘陵低山為主，高山與平原所占比例較小，境內(nèi)最高峰海拔1 174.8 m，海拔最低20 m 左右。丘陵山地的走向與區(qū)域構(gòu)造線吻合，大多為北東走向。區(qū)域內(nèi)氣候溫和，雨量充沛，光照資源豐富，春、夏、秋、冬四季分明，年平均溫度為15.7 ℃。

2009 年，涇縣被安徽省人民政府正式命名為“安徽省紅色旅游縣”。歷經(jīng)10 年，涇縣依托豐富的紅色旅游資源，積極發(fā)展紅色旅游，并加強(qiáng)紅色旅游與其他旅游的融合發(fā)展，區(qū)域內(nèi)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況發(fā)生明顯變化。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

該研究以Landsat 系列衛(wèi)星數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，采用2009年和2018年兩期的Landsat衛(wèi)星的TM影像，時(shí)相選取云層較薄的5月和6月，影像資料的分辨率TM 為30 m。選取的經(jīng)濟(jì)社會(huì)資料包括涇縣行政界線矢量圖；涇縣土地利用總體規(guī)劃（2006—2020）；涇縣文化旅游產(chǎn)業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃；涇縣經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)年鑒（2009—2018 年）等。利用奧維地圖選取樣本點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)內(nèi)植被覆蓋變化，明確難以確定的地類，以提高土地利用分類數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。表1 為2009 年和2018 年兩期遙感圖像的信息表。

表1 2009和2018年涇縣兩期遙感數(shù)據(jù)信息表

2.2 技術(shù)路線

根據(jù)各類土地在空間上的光譜特征建立遙感影像解譯系統(tǒng)，運(yùn)用ERDAS 9.2 軟件進(jìn)行預(yù)處理[2]，按照涇縣區(qū)域邊界進(jìn)行影像分割，采用目視解譯法和野外調(diào)研相結(jié)合的方式對(duì)影像中的土地類型進(jìn)行分類，獲得區(qū)域兩期（2009年、2018年）土地利用現(xiàn)狀圖。然后運(yùn)用ArcGIS10.5 對(duì)兩期數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加和對(duì)比分析，得到兩期LUCC 的轉(zhuǎn)移矩陣，從而對(duì)區(qū)域內(nèi)土地利用變化及相應(yīng)的自然及社會(huì)驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行分析，得出保護(hù)區(qū)域內(nèi)土地利用變化的技術(shù)成果。

2.3 土地利用/土地覆被信息提取

利用遙感影像的分類方法，建立對(duì)遙感影像解譯的標(biāo)記。運(yùn)用Erdas 軟件，進(jìn)行人機(jī)互動(dòng)以解譯圖像；在Erdas 中對(duì)分類結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，計(jì)算土地分類精度；利用Erdas 軟件對(duì)兩時(shí)相的遙感影像進(jìn)行多波段影像合成和幾何校正[3]。

根據(jù)地區(qū)特點(diǎn)，按照《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2017）的規(guī)定，確定土地利用分為耕地、林地、水域和建筑用地4類。采用軟件ArcGIS 10.5制圖并輸出結(jié)果，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)定量分析[4]。

3 土地利用/土地覆被信息動(dòng)態(tài)變化分析

3.1 土地利用類型的變化分析

土地利用類型的動(dòng)態(tài)度指標(biāo)是土地利用類型變化最常用的指標(biāo)，可量化出區(qū)域內(nèi)各類土地利用類型在研究時(shí)間段內(nèi)的變化，并可用來(lái)預(yù)測(cè)區(qū)域土地利用變化趨勢(shì)[5]。土地利用類型的動(dòng)態(tài)度指標(biāo)計(jì)算公式為

式（1）中，k為時(shí)段內(nèi)特定土地利用類型動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub分別為2009 年和2018 年該類型土地的數(shù)量；T為研究時(shí)間段（10年）。在ArcView軟件中根據(jù)土地利用分類圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)生成分析成果表（如表2 所示），計(jì)算得出2009—2018年涇縣各類土地面積數(shù)據(jù)。

表2 涇縣主要土地利用類型變化分析表（2009—2018年）

由表2 數(shù)據(jù)可知，涇縣的土地利用以林地與耕地為主，耕地主要集中在青弋江流域兩側(cè)，林地則集中在除了河流平原外的丘陵地帶。

從變化速率上看，各類土地的動(dòng)態(tài)度由強(qiáng)到弱依次為：建設(shè)用地＞耕地＞水域＞林地。其中，建設(shè)用地動(dòng)態(tài)度達(dá)到0.058 7，明顯高于其他土地類型的動(dòng)態(tài)變化度。從空間上來(lái)看，建設(shè)用地的擴(kuò)張主要表現(xiàn)在東北部城區(qū)以及旅游區(qū)擴(kuò)張，呈現(xiàn)帶狀發(fā)展，并不斷向丘陵深處延伸，而這些區(qū)域內(nèi)有灌溉條件最好的優(yōu)質(zhì)耕地。

3.2 土地利用變化的轉(zhuǎn)移矩陣分析

運(yùn)用ArcGIS 對(duì)兩期土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和疊加分析，得到過去10年涇縣土地利用/土地覆被變化的轉(zhuǎn)移矩陣，從而對(duì)土地內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化及地類轉(zhuǎn)換情況進(jìn)行分析，具體見表3。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的計(jì)算公式為

式（2）中：Pij為2009—2018 年i型土地轉(zhuǎn)移為j型土地的轉(zhuǎn)移概率；Aij為i型轉(zhuǎn)為j型的面積；Ai為i型土地在10年內(nèi)轉(zhuǎn)換的總面積。

根據(jù)表3數(shù)據(jù)可以看出，第一，新增的建設(shè)用地主要是占用耕地和林地轉(zhuǎn)換而來(lái)的，轉(zhuǎn)換量分別為149.92 km2和36.71 km2，可見，新增建設(shè)用地占用了大量的耕地資源，且占用耕地的比重明顯高于林地；第二，耕地的轉(zhuǎn)移矩陣中，主要轉(zhuǎn)向建設(shè)用地和林地，這是導(dǎo)致研究時(shí)段內(nèi)耕地減少的兩方面原因；第三，林地的新增來(lái)源主要是耕地，轉(zhuǎn)換量為200.92 km2，這得益于安徽省的退耕還林政策，說(shuō)明退耕還林取得了較大成效；第四，水域變化的主要方向是建設(shè)用地，河道兩側(cè)的濕地面積縮小。

表3 2009—2018年涇縣土地利用變化的轉(zhuǎn)移矩陣表（單位：km2）

4 土地利用/土地覆被變化的驅(qū)動(dòng)力分析

土地利用驅(qū)動(dòng)力是指影響土地利用方式與目的的各種直接和間接因素，可分為自然驅(qū)動(dòng)力和社會(huì)經(jīng)濟(jì)驅(qū)動(dòng)力兩方面[6]。

4.1 自然驅(qū)動(dòng)因子

在自然條件特殊的地區(qū)（如丘陵、礦區(qū)等），自然因素對(duì)土地利用變化發(fā)揮著較為重要的作用。涇縣位于長(zhǎng)江中下游與皖南山區(qū)交界地帶，區(qū)域內(nèi)青弋江沿線的沖積平原為主要的平原地區(qū)，平原地區(qū)沿河流走向自西北至東南呈線狀分布；區(qū)域內(nèi)其他區(qū)域?yàn)榈湫偷那鹆甑貛?，東部與南部低山連綿起伏。青弋江平原的耕地及丘陵地帶零散分布的耕地，成為過去10年間涇縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的建設(shè)區(qū)，城市建設(shè)不斷向外部擴(kuò)張，西北部旅游景區(qū)建設(shè)則不斷占用耕地區(qū)域，且呈現(xiàn)片狀分布的特點(diǎn)。

4.2 社會(huì)驅(qū)動(dòng)因子

4.2.1 旅游開發(fā)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)

在旅游景點(diǎn)的建設(shè)發(fā)展中，開發(fā)單位優(yōu)先選擇占用周邊的耕地與水域土地。過去10 年，涇縣旅游產(chǎn)業(yè)的大幅發(fā)展帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)效益，也導(dǎo)致涇縣過去10 年耕地減少275.16 km2，減少比例高達(dá)41.58%。同時(shí)，旅游業(yè)的發(fā)展必須完善區(qū)域交通基礎(chǔ)設(shè)施，導(dǎo)致交通建設(shè)用地增加，也間接對(duì)土地利用變化產(chǎn)生影響。

4.2.2 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)

經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然需要相關(guān)要素的投入，而不同產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)體在其發(fā)展過程中對(duì)各類土地的需求與影響也不相同。研究分析產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)與土地利用變化關(guān)系，使產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與發(fā)展盡量對(duì)土地利用現(xiàn)狀產(chǎn)生較大負(fù)面擾動(dòng)，2009—2018年10年間涇縣第三產(chǎn)業(yè)比重增加了8.4%，農(nóng)業(yè)比重下降10.3%?？梢?，涇縣的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)是“三、二、一型”。

4.2.3 人口因素

人口變化是經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主要因素之一，與土地利用變化聯(lián)系緊密。2009—2018 年這10 年間涇縣人口總量基本未發(fā)生變化。但城鎮(zhèn)化率大幅提升及居民住房條件的改善，人口城鎮(zhèn)化率從41.7%增長(zhǎng)到78.7%，10年間約10萬(wàn)人口實(shí)現(xiàn)農(nóng)村向城集鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，對(duì)城集鎮(zhèn)交通、住房、商服、公用設(shè)施等用地需求加大，從而推動(dòng)了城區(qū)及集鎮(zhèn)區(qū)的擴(kuò)張，造成擴(kuò)張地帶的農(nóng)村土地被占用。

5 結(jié)論與建議

通過對(duì)遙感影像土地利用/土地覆被信息的提取和分析，得出如下結(jié)論。

（1）旅游資源開發(fā)，土地利用發(fā)生了明顯變化。土地利用類型動(dòng)態(tài)度由強(qiáng)到弱為建設(shè)用地＞耕地＞水域＞林地，遠(yuǎn)高于其他土地。從土地地類轉(zhuǎn)移來(lái)看，建設(shè)用地的擴(kuò)張是通過較大幅度占用耕地來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

（2）旅游開發(fā)、城市擴(kuò)張、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是區(qū)域土地利用變化的主要影響因素?；诖耍岢隽烁纳茀^(qū)域土地利用/土地覆被發(fā)展趨勢(shì)的幾點(diǎn)建議：第一，加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，合理規(guī)劃旅游業(yè)發(fā)展，注重集約節(jié)約用地；第二，重視水域保護(hù)，加強(qiáng)濕地建設(shè)，保護(hù)好生態(tài)環(huán)境；第三，嚴(yán)格控制建設(shè)用地占用耕地。

（3）RS 和GIS 技術(shù)對(duì)土地利用/土地覆被變化，可用于各類工程建設(shè)土地利用和影響分析。