賴小霞，溫家洪*

（1.上海師范大學(xué)環(huán)境與地理科學(xué)學(xué)院，上海 200030）

在城市化不斷推動(dòng)發(fā)展的背景下，對(duì)土地利用變化的研究已成為全球變化研究中的熱點(diǎn)[1-3]。土地利用變化研究對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展[3]、生態(tài)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展[4]、土地可持續(xù)性利用[5]等方面具有重要意義。同時(shí)，土地利用規(guī)劃作為城市總體規(guī)劃的核心，研究土地利用的時(shí)空變化特征，對(duì)城市的總體規(guī)劃具有重要的參考作用。國內(nèi)外學(xué)者分別在土地利用覆被變化（LUCC）驅(qū)動(dòng)力機(jī)制[6-8]、LUCC趨勢[9-11]及LUCC動(dòng)態(tài)演變[12-14]等眾多領(lǐng)域進(jìn)行了研究，并取得顯著成果。

城市化過程表現(xiàn)最為直接的是非建設(shè)用地向建設(shè)用地的轉(zhuǎn)變[15]，南昌市是中國城市化浪潮中的典型代表。因此，研究南昌市的土地利用時(shí)空動(dòng)態(tài)變化，對(duì)更好地進(jìn)行城市規(guī)劃具有重要的參考作用?；诖?，本研究以南昌市1995—2017年6期遙感影像為數(shù)據(jù)源，借助RS、ArcGIS軟件得到了各期土地利用數(shù)據(jù)與各階段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，并初步探討了其變化的驅(qū)動(dòng)因素。

1 研究區(qū)概況

南昌市（如圖1），總面積為7 400 km2（含水域），地處江西省的中部偏北，屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候。境內(nèi)東南地勢較平，而西北多丘陵，起伏較大。水網(wǎng)密布、湖泊眾多。

圖1 研究區(qū)示意圖

從社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件方面看，一方面，南昌不僅是長江經(jīng)濟(jì)帶、長江中游城市群中的重要成員之一，而且處在“一帶一路”倡議節(jié)點(diǎn)上，還是聯(lián)系中西部地區(qū)與東南沿海地區(qū)的重要交通走廊；另一方面，還是長江中下游、鄱陽湖西南部重要的綜合生態(tài)保護(hù)區(qū)。隨著鄱陽湖生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)、昌九一體化、長江中游城市群、贛江新區(qū)等系列政策措施相繼落實(shí)。紅谷灘新區(qū)、瑤湖片區(qū)、九龍湖片區(qū)等新城大規(guī)模開發(fā)，城市化步伐顯著加速，城鎮(zhèn)建設(shè)用地持續(xù)擴(kuò)張，土地利用變化明顯。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

1995年、2000年、2005年、2010年、2014年、2017年6期遙感影像均來自地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn），空間分辨率為30 m，含云量均小于10%，具有良好的質(zhì)量。

利用ENVI軟件對(duì)影像進(jìn)行輻射定標(biāo)與大氣校正等預(yù)處理后，導(dǎo)入ArcGIS中進(jìn)行目視解譯。參照GB/T21010-2007《土地利用現(xiàn)狀分類》[16]，并結(jié)合研究區(qū)土地實(shí)際利用條件和動(dòng)態(tài)監(jiān)測需求，將其共分為耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地和未利用地等大土地利用方式。經(jīng)檢驗(yàn)Kappa系數(shù)均在0.8以上，滿足要求。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用動(dòng)態(tài)度

土地利用動(dòng)態(tài)度用來描述某一區(qū)域內(nèi)土地利用變化的劇烈程度，同時(shí)反映區(qū)域內(nèi)不同土地利用類型變化速率的差異[17]。該指標(biāo)不僅可以反映地類的變化幅度與變化速率，而且能夠用于未來變化趨勢的預(yù)測，計(jì)算單一土地利用動(dòng)態(tài)度的公式[18]為:

式中，D為分析時(shí)段內(nèi)某一土地利用類型的動(dòng)態(tài)度；Ua、Ub分別代表分析期初、末某一土地利用類型的面積；T為分析時(shí)段長。

2.2.2 土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

轉(zhuǎn)移矩陣主要用來表示不同地類間的相互轉(zhuǎn)換面積，從中能夠得到一種地類在一定時(shí)期內(nèi)轉(zhuǎn)化為其他地類的數(shù)量，幫助了解研究初期各地類的去向以及末期各土地利用類型的來源與構(gòu)成[19]。將檢驗(yàn)后的土地分類矢量圖層導(dǎo)入ArcGIS，借助Tabulate Areas工具獲得土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。

2.2.3 一元線性回歸模型

回歸分析主要用于解釋變量之間相關(guān)關(guān)系，一般分為一元和多元回歸模型。本文主要選取一元回歸模型，公式為：

式中，x、y分別為自變量、因變量；a、b為回歸系數(shù)；ε為誤差項(xiàng)的隨機(jī)變量。

該模型中首先要利用P值判斷x與y是否存在一元回歸關(guān)系，P值越小越好。進(jìn)而要對(duì)兩變量之間的線性相關(guān)的緊密程度進(jìn)行判斷，其中相關(guān)系數(shù)R2是一個(gè)重要判斷指標(biāo)，取值范圍為[0,1]，其值越接近于1，表示兩變量之間的線性相關(guān)性越強(qiáng)。

3 結(jié)果分析

3.1 土地利用變化分析

如表1與圖2所示，在時(shí)間尺度上，區(qū)內(nèi)不同地類的面積、比重均發(fā)生了變化。耕地減少最明顯，建設(shè)用地不斷增加，其余地類變化幅度小。1995年耕地面積為4 102 km2，占總面積的55.32%；建設(shè)用地為385 km2，占比5.1%；水域、林地、未利用地、草地則各占總面積的19.03%、16.03%、3.56%、0.88%。到2017年，耕地面積變?yōu)? 294 km2，占總面積的44.42%；建設(shè)用地變?yōu)? 130 km2，占比15.24%；其余地類則分別占總面積的19.74%、13.52%、6.28%、0.79%。

圖2 1995—2017年不同地類比重

表1 1995—2017年研究區(qū)不同地類面積及比重

如表2所示，南昌市1995—2017年期間土地利用變化特征主要體現(xiàn)為：

表2 1995—2017年南昌市不同地類面積變化與單一動(dòng)態(tài)度

1）耕地總面積下降明顯，動(dòng)態(tài)度在波動(dòng)中呈現(xiàn)變大趨勢。1995—2017年區(qū)內(nèi)耕地面積減少了808 km2，減少幅度在所有地類中最大，達(dá)10.9%。盡管其比例在下降，但在所有的用地類型中仍占據(jù)首位。

2）建設(shè)用地面積增加顯著，變化程度較劇烈。22 a間區(qū)內(nèi)建設(shè)用地面積共增加了745 km2，增加幅度達(dá)10.05%，僅次于耕地。同時(shí)，其面積比重也在不斷增加，由1995年的5.19%增加到2017年15.24%，由此看出建設(shè)用地越來越成為研究區(qū)土地利用中的一個(gè)重要類型。

3）林地面積先減少后增加，但整體上還是減少了185 km2，降幅約為2.51%。這表明在城市化進(jìn)程中，出現(xiàn)了早期破壞植被以擴(kuò)展耕地、建設(shè)用地面積的做法，后期人們逐漸意識(shí)到林地對(duì)于環(huán)境質(zhì)量的重要性，人工綠化面積開始增大。

4）水域面積略微增加，22 a僅增加了53 km2，增幅為0.71%。很大程度上，水域面積的變化主要與降雨量變化導(dǎo)致的水面升降有關(guān)。

5）草地和未利用土地的面積波動(dòng)變化。綜合看草地減少6 km2，未利用地增加202 km2。兩者對(duì)比，未利用地的動(dòng)態(tài)變化幅度遠(yuǎn)大于草地。

圖3是南昌市6期土地空間分布圖，由此可看出其土地利用在空間分布上的特征：

圖3 1995—2017年南昌市不同地類的空間分布

1）耕地分布于除大面積水域外的各地，并表現(xiàn)出逐年減少的趨勢。

2）建設(shè)用地主要集中分布于市中心及各河道兩側(cè)，隨著時(shí)間的推移，其空間分布由中心向四周擴(kuò)展，但總體保持組團(tuán)狀，市中心建設(shè)用地集聚現(xiàn)象最為突出。

3）水域主要分布于東、北部（鄱陽湖）以及中部（贛江），鄱陽湖區(qū)域內(nèi)水域轉(zhuǎn)化為未利用地的變化較明顯。

4）林地、草地集中分布于市區(qū)的西北和東南，兩種土地利用類型在空間分布上的變化表現(xiàn)均不明顯。

5）未利用地在水域分布區(qū)附近分布較為集中，其變化位置主要體現(xiàn)在水域附近，由此說明未利用地變化的主要原因?yàn)樗虻闹芷谛詽q落。

總體來看，1995年南昌市主要土地利用類型為耕地、水域及建設(shè)用地。22 a間，盡管耕地比例下降，但它在所有的用地類型中仍占主體地位；建設(shè)用地明顯增加，同時(shí)林地比例也有所下降，未利用地在波動(dòng)中有所增加，水域面積變化較小。另外，除耕地在各處均有分布外，其余地類都在不同程度上表現(xiàn)為相對(duì)的集中。

3.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣特征

結(jié)合表3以及表4數(shù)據(jù)，南昌市的土地利用類型表現(xiàn)出以下變化特征：

表3 1995—2017年南昌市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2

表4 南昌市不同階段土地利用轉(zhuǎn)移矩陣/km2

1）建設(shè)用地持續(xù)快速增加，增加面積主要源自于耕地，城市化過程表現(xiàn)明顯。在這22 a中，建設(shè)用地面積由初期的385 km2增加到期末的1 130 km2，年平均增加達(dá)33.86 km2，所占比例由5.19%增加到15.24%，年平均增加0.46%。從新增建設(shè)用地來源上看，期間有696 km2的耕地轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，占建設(shè)用地新增面積的93.42%，由此可認(rèn)為耕地是建設(shè)用地面積增加的主要來源，也進(jìn)一步說明區(qū)內(nèi)發(fā)生著顯著的城市化過程。

2）非建設(shè)用地類型之間表現(xiàn)為明顯的結(jié)構(gòu)性調(diào)整。主要體現(xiàn)在耕地、林地、草地面積的下降以及水域和未利用土地的上升。林地及草地向耕地轉(zhuǎn)化，水域與未利用地相互轉(zhuǎn)化。

3）水域總面積變化較和緩。近20 a僅增加了53 km2，主要來自耕地。

4）未利用地增加的面積絕大部分來源于水域。即由于河湖的季節(jié)性的漲落，在枯水期水平面下降，河湖較低平處出露水面，形成裸地；同時(shí)人為毀林造成林地內(nèi)水土流失加劇，從而形成未利用地，其面積從初期的264 km2增加到末期的466 km2。

4 驅(qū)動(dòng)因素分析

大規(guī)模土地利用變化已成為一種典型的人地系統(tǒng)相互作用過程[20-21]。研究表明，由于社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平提升與城鎮(zhèn)化步伐加快，人類活動(dòng)對(duì)于土地利用的影響已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了自然因素，尤其在中國快速發(fā)展的城市中特別明顯[22]。城市土地利用變化主要受人口、經(jīng)濟(jì)、政策等因素驅(qū)動(dòng)[23-24]?；诖耍饕ㄟ^數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、一元線性回歸模型、政策收集等方法對(duì)上述因素進(jìn)行了分析?？紤]到耕地、建設(shè)用地變化最大，主要對(duì)兩者進(jìn)行了回歸分析。

4.1 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素

高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)是城市區(qū)域向外延展的最大、最為直接的動(dòng)力，也是土地利用變化中主要驅(qū)動(dòng)因素[25-26]。經(jīng)濟(jì)發(fā)展一方面促使城市化進(jìn)程的推進(jìn)，非城市人口大量涌向城市；另一方面，則使得建設(shè)用地加快擴(kuò)張以及大面積侵占耕地、林地、水域等。在最近的20 a，南昌市在GDP（如圖4）、房地產(chǎn)開發(fā)投資方面均有不同程度上的增長。圖5所示，說明GDP增長分別與耕地、建設(shè)用地間存在顯著線性關(guān)系，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展對(duì)于土地利用變化影響巨大。同時(shí)，區(qū)內(nèi)房價(jià)在這十年間不斷上漲。雖然在2008年國際金融危機(jī)、2011年南昌市地方版“限購限貸令”出臺(tái)后，房價(jià)有2次回落趨勢，但都在短時(shí)間內(nèi)反彈。目前上漲勢頭仍存在，另外從2015年末地鐵一號(hào)線投入運(yùn)營到目前多條地鐵投入運(yùn)營及新的地鐵線路相繼建設(shè)對(duì)區(qū)內(nèi)的房地產(chǎn)價(jià)格也產(chǎn)生了積極影響[27]。伴隨房地產(chǎn)的蓬勃發(fā)展，城區(qū)建設(shè)用地的面積也將急劇增加，從而使得城市邊界也不斷外延。

圖4 1995—2017年南昌市不同時(shí)期國民生產(chǎn)總值

圖5 1995—2017年南昌市GDP與耕地、建設(shè)用地比重的線性關(guān)系

4.2 人口因素

如圖6、7所示，大致與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素分析結(jié)果一致，但值得注意的是P、R2值更大，即與GDP相比，人口對(duì)于耕地、建設(shè)用地的影響程度更大。

圖6 1995—2017年南昌市不同時(shí)期常住人口數(shù)

近年來，南昌人才政策持續(xù)推進(jìn)，政府出臺(tái)了諸多落戶優(yōu)惠政策。如在助力新型城鎮(zhèn)化進(jìn)程中，降低城市落戶門檻，從而使得城市人口機(jī)械增長速度加快。新增人口需要更多的生活、休閑場所，從而導(dǎo)致建設(shè)用地需求旺盛，建成區(qū)面積快速擴(kuò)展[28]。應(yīng)該關(guān)注的是，建設(shè)用地的迅速擴(kuò)展對(duì)于耕地、林地等面積的萎縮具有極大影響，大量人口的進(jìn)入給區(qū)內(nèi)耕地、林地等的保持及建設(shè)用地空間的延展提出了一個(gè)亟待解決的難題。

4.3 政策因素

在《南昌市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十個(gè)五年計(jì)劃》（以下簡稱：南昌“十一五”計(jì)劃）中，明確提出了以一江兩岸、兩區(qū)拓展、三綠輝映、三城啟動(dòng)、兩線延伸為總體布局的城區(qū)建設(shè)方案?！笆濉庇?jì)劃提出強(qiáng)化南昌的集聚和輻射功能、構(gòu)建一小時(shí)經(jīng)濟(jì)圈、助推昌九一體化發(fā)展，打造“雙核三圈五組團(tuán)”的城市發(fā)展新格局。

隨著兩個(gè)五年計(jì)劃的相繼實(shí)現(xiàn)，“十三五”計(jì)劃又提升到了一個(gè)新的高度：將九龍湖、國家級(jí)昌九新區(qū)列為重點(diǎn)開發(fā)對(duì)象，逐步實(shí)現(xiàn)贛江兩岸總體統(tǒng)籌開發(fā)；確立了“一主兩輔、兩城多極”的城鎮(zhèn)布局體系，努力促進(jìn)城鄉(xiāng)一體化協(xié)同發(fā)展；積極做強(qiáng)南昌大都市區(qū)，將南昌經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、桑海經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、臨空經(jīng)濟(jì)區(qū)整合為“大昌北”區(qū)域，對(duì)接九江，實(shí)現(xiàn)昌九一體；同時(shí)明確劃定城市生態(tài)紅線，要求國家風(fēng)景名勝區(qū)和國家森林公園以及鄱陽湖岸3 km范圍限制開發(fā)；執(zhí)行最嚴(yán)格的耕地保護(hù)政策等等。

一系列“計(jì)劃”的出臺(tái)與逐步實(shí)現(xiàn)，使得區(qū)內(nèi)土地利用格局在二十多年里發(fā)生了巨大變化。放眼未來，政策計(jì)劃也將繼續(xù)助推該區(qū)的土地利用變化。

5 結(jié)論

利用RS、GIS技術(shù)，得到了南昌市6期各個(gè)地類的面積與所占比重以及不同時(shí)期各地類相互轉(zhuǎn)換的矩陣。并初步探討了該變化的驅(qū)動(dòng)因素。分析結(jié)果如下：

圖7 1995—2017年南昌市常住人口與耕地、建設(shè)用地比重的線性關(guān)系

1）2017年南昌市六大利用土地類型中，耕地占據(jù)主導(dǎo)地位，其次為水域，而建設(shè)用地逐漸成為市內(nèi)土地利用中的一個(gè)重要類型，其余地類按面積大小排列依次為未利用地、林地、草地。

2）1995—2017年，南昌市土地利用變化明顯。耕地逐年減少，期間共減少808 km2，但始終占據(jù)所有地類的首位；而建設(shè)用地不斷增加，共增加745 km2；其余地類波動(dòng)變化，且六大地類中以耕地和建設(shè)用地面積變化最大。

3）不同地類在不同階段的轉(zhuǎn)移幅度不一。表現(xiàn)為研究中期（2000—2010年）各地類之間轉(zhuǎn)換的幅度最為劇烈，初、末期（1995—2000年、2010—2017年）各地類之間轉(zhuǎn)換的幅度較?。桓刂饕D(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，占建設(shè)用地新增面積的93.42%，可認(rèn)為耕地是建設(shè)用地面積增加的主要來源；非建設(shè)用地類型之間表現(xiàn)為明顯的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，主要體現(xiàn)在林地及草地向耕地轉(zhuǎn)化，水域與未利用地相互轉(zhuǎn)化。

4）社會(huì)經(jīng)濟(jì)與房地產(chǎn)業(yè)持續(xù)較快發(fā)展、市區(qū)人口機(jī)械增長速度加快以及一系列政策的推動(dòng)是南昌市土地利用變化的主要驅(qū)動(dòng)因素。

南昌市建設(shè)用地面積不斷擴(kuò)大，耕地及林地保護(hù)將面臨較大挑戰(zhàn)。守住耕地紅線，構(gòu)建山水林田湖草生命共同體，是建設(shè)生態(tài)城市的戰(zhàn)略支撐。因此，在聚焦社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，需樹立可持續(xù)發(fā)展的土地利用戰(zhàn)略，因地制宜，合理規(guī)劃布局。