喬擁軍，張?zhí)熘?/p>

（1.甘肅農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，甘肅 蘭州 730070；2.甘肅省國土資源廳，甘肅 蘭州 730000；3.甘肅省國土資源規(guī)劃研究院，甘肅 蘭州 730000）

土地利用是指人類為獲取一定的經(jīng)濟、環(huán)境和政治福利（利益），而對土地進行保護、改造并憑借土地的某些屬性進行生產(chǎn)性或非生產(chǎn)性活動的方式、過程及結果［1］。土地利用變化驅動力是指導致土地利用方式和目的發(fā)生變化的主要生物物理因素和社會經(jīng)濟因素［2］。驅動力一般分為自然驅動力和社會經(jīng)濟驅動力［3-5］。按照作用方式差異，也可分為內部驅動力和外部驅動力［6-7］，外部驅動力是指引發(fā)或促進土地發(fā)生轉變的外部動因，具有動態(tài)性，主要包括人口變動、經(jīng)濟發(fā)展、政策法規(guī)的發(fā)布實施等；內部驅動力則是指決定土地利用發(fā)生變化的內部屬性，一般具有靜態(tài)特征，如氣候、地形、海拔、區(qū)位條件等。外部驅動力是土地利用發(fā)生變化的誘因，可引發(fā)城鎮(zhèn)建設用地擴張、耕地、林地等保護性用地的減少，而內部驅動力則決定了城鎮(zhèn)建設用地發(fā)生擴張與否、擴張的方向及耕地、林地等在空間位置上的變化。正確區(qū)分和把握外部和內部驅動力以及他們之間的相互作用成為驅動力問題分析的關鍵所在。當前對驅動力的定量研究，較為成熟方法有相關關系分析、多因素分析及計量經(jīng)濟學模型等統(tǒng)計分析方法［8-11］，主要是采用縱向的基于時間序列的社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)與土地利用變化進行相關分析［12］。我們綜合蘭州市榆中縣土地利用變化的外部驅動力和內部驅動力，采用主成分分析法對示范區(qū)土地利用驅動因子進行分析。

1 研究區(qū)概況

榆中縣地處黃土高原西部，甘肅省中部地區(qū)，屬省會蘭州市所轄3縣之一，地理位置介于東經(jīng)103?49′15″～ 104?34′40″，北緯 35?34′20″～36?26′30″，西靠蘭州市城關區(qū)、七里河區(qū)、皋蘭縣，東鄰定西市安定區(qū)，南與臨洮縣交界，北隔黃河與白銀市相望，東北與會寧縣、靖遠縣接壤。由石質山地、丘陵、河谷川地三大地貌類型組成，地勢南高北低，中部平坦，呈馬鞍形，由西南、東南、東北三面向西北傾斜，南北兩山之間為中部川塬河谷地帶。是典型的干旱、半干旱大陸性氣候。榆中縣縣域年平均氣溫6.7℃，7月平均氣溫19.0℃，1月平均氣溫-7.9℃。地形復雜，海拔高差大，降水量少，分布不均，年均降水量300～600 mm。根據(jù)第二次全國土地資源調查成果，2009年底，榆中縣土地總面積為329 470 hm2，其中農(nóng)用地174 711 hm2，占土地總面積的53.03%；建設用地16 892 hm2，占土地總面積的5.13%；其余土地面積為137 867 hm2，占土地總面積的41.84%。

2 研究方法

2.1 主成分分析法

主成分分析（Principal Component Analysis）是設法將原來眾多、具有一定相關性的指標（比如P個指標）重新組合成一組新的互相無關的綜合指標來代替原來的指標［13］。通常數(shù)學上的處理就是將原來P個指標作線性組合，作為新的綜合指標。最經(jīng)典的做法就是用F1（選取的第1個線性組合，即第1個綜合指標）的方差來表達，即Var（F1）越大，表示F1包含的信息越多［13］。在所有的線性組合中選取的F1應該是方差最大的，故稱F1為第1主成分。如果第1主成分不足以代表原來P個指標的信息，再考慮選取F2即選第2個線性組合。為了有效地反映原來信息，F(xiàn)1已有的信息就不需要再出現(xiàn)在F2中，用數(shù)學語言表達就是要求Cov（F1，F(xiàn)2）=0，則稱F2為第2主成分，依此類推可以構造出第3、第4，……，第P個主成分。其公式為：

式中：p=1，2……n；x1，x2，……xp指 p 個原變量（均值為0，方差為1）；F1，F(xiàn)2，……Fm指m個公共因子變量，m小于p；apm指因子載荷，是第p個原始變量在第m個公共因子變量上的載荷；ε指特殊因子。影響土地利用變化的因素很多，選擇驅動力影響因素指標時要盡可能的全面，主成分分析法具有比較好的分析結果。

2.2 數(shù)據(jù)源

基礎數(shù)據(jù)為榆中縣第二次全國土地資源調查和2013年土地利用變更數(shù)據(jù)、10 m×10 m分辨率DEM、降水量及2009—2013年統(tǒng)計年鑒等數(shù)據(jù)。其中土地利用數(shù)據(jù)從土地利用2008年二次調查數(shù)據(jù)獲取，高程、坡度由DEM數(shù)據(jù)獲??；降水量數(shù)據(jù)由氣象站點獲??；植被蓋度由ETM遙感影像數(shù)據(jù)獲??；水系、公路等基礎數(shù)據(jù)由榆中縣國土局獲取。

表1 各因子相關矩陣

3 結果與分析

3.1 主成分選取

影響土地資源利用的因素涉及氣候、人口、經(jīng)濟、環(huán)境等方面。遵循數(shù)據(jù)可獲取性、可行性和科學性原則，本研究以2008—2013年土地利用變化圖斑為研究單元，選取高程、坡度、降水、植被覆蓋度等4個自然因素，變化圖斑距水系距離、距公路距離、距鐵路距離、距縣城距離和距鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離等5個距離指標及人口密度共10個指標因子，進行主成分分析。運用SPSS18.0統(tǒng)計軟件計算出相關系數(shù)矩陣、特征值和貢獻率，其中X1為降水；X2為高程；X3為坡度；X4為植被覆蓋度；X5為距公路距離；X6為距水系距離；X7為距縣城距離；X8為距鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離；X9為距鐵路距離；X10為人口密度。從表1可以看出，10個指標之間存在不同程度的相關性。主成分的提取原則是提取主成分特征值大于1，且累計貢獻率是≥75%的前m個主成分。根據(jù)表2可以看出，前3個主成分的累計貢獻率為78.204%，特征值大于1，因此取3個主成分。

3.2 相關性分析

從表3可知，主成分1與X5（距公路距離）、X6（距水系距離）、X7（距縣城距離）、X8（距鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離）、X9（距鐵路距離）存在較強的正相關，與X1（降水）、X10（人口密度）存在較強的負相關。距離公路、鐵路的距離反映了交通便利程度對區(qū)域土地利用變化的影響，說明交通越便利對土地利用變化的影響越大；距離縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心的距離反映了城鎮(zhèn)建設對區(qū)域土地利用尤其是建設用地變化的影響十分突出，正相關說明距離城鎮(zhèn)建設區(qū)越近，土地利用變化越大。與降水呈負相關，說明降水量越大的區(qū)域土地利用變化越小，這主要是與榆中縣土地利用結構和格局有關，榆中縣降水量自南向北逐漸減小，南部山區(qū)為興隆山自然保護區(qū)，土地利用以農(nóng)地和林地為主，近幾年來土地利用變化相對較?。欢胁看▍^(qū)為人口密集區(qū)，建設用地多集中于此，土地利用變化較大，因此造成土地利用變化與降水量呈負相關關系。與人口密度呈負相關，主要是由于人口密度相對較大的城鎮(zhèn)中心地區(qū)土地類型變化相對比較穩(wěn)定，而城鎮(zhèn)周邊土地利用類型重點變化地區(qū)的人口密度相對較低，因而造成人口密度與土地利用呈負相關關系。主成分2與X2（高程）、X4（植被蓋度），主成分3與X3（坡度）呈正相關關系，相關系數(shù)分別為0.865、0.732和0.521說明植被蓋度、高程和坡度的值越大，土地利用類型變化相對較大。

主成分1對土地利用變化的貢獻率高達48.623%，而主成分1主要為X5（距公路距離）、X6（距水系距離）、X7（距縣城距離）、X8（距鄉(xiāng)鎮(zhèn)距離）、X9（距鐵路距離）等區(qū)位因子，特別是X7（距縣城距離）與主成分1的相關系數(shù)高達0.930，說明相對而言，榆中縣土地利用變化受區(qū)位因素等外部驅動力的影響較大，特別是受距離縣城遠近的影響。因為縣城是區(qū)域經(jīng)濟、文化和政治中心，對區(qū)域土地利用變化起到十分重要的作用，尤其是榆中縣作為一個擁有40多萬人口的農(nóng)業(yè)縣，土地利用變化主要集中在縣城周邊地區(qū)。

表3 成份矩陣

4 小結與討論

1）分析發(fā)現(xiàn)，榆中縣土地利用變化主要驅動力有兩個方面，一是土地利用變化斑塊距離公路、鐵路、縣城、鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心的距離，即區(qū)位因素；另一個是降水、植被蓋度、坡度、高程等自然因素，說明榆中縣土地利用變化由外部驅動力和內部驅動力兩方面共同決定。

2）經(jīng)濟發(fā)展是影響土地利用變化的主要驅動力之一，土地利用類型中農(nóng)用地的變化與非農(nóng)業(yè)人口、GDP、農(nóng)民人均純收入關系密切。據(jù)榆中縣統(tǒng)計年鑒，2008—2012年榆中縣工農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值增加5.34倍，其中工業(yè)總產(chǎn)值增加11倍，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值增加74%。經(jīng)濟快速發(fā)展的表現(xiàn)就是非農(nóng)人口數(shù)量的增加和建設用地需求增加，同時也拉動了城鎮(zhèn)化化進程。榆中縣非農(nóng)業(yè)人口從2008年4.5萬人增加到2012年的4.9萬人。大量的農(nóng)業(yè)人口轉化為非農(nóng)業(yè)人口，為了加快城鎮(zhèn)化建設，滿足多樣的建設需求，以耕地為主的用地類型必然會減少，最終導致土地利用結構發(fā)生變化。

3）人口變化是影響土地利用最主要的社會經(jīng)濟因素，也是最具有活力的驅動力之一。據(jù)榆中縣統(tǒng)計年鑒，2008—2012年，榆中縣總人口從42.9萬人增加到43.8萬人。人口的增長會造成居民用地、交通用地等建設用地的增加。同時為了滿足人口的增長，農(nóng)產(chǎn)品需求量及輸出量也會相應增加，從而促進土地利用結構的變化。

4）我國2003年開始實施退耕還林政策，2004年國務院頒布《關于深化改革土地管理的決定》、國土資源部發(fā)布《關于完善農(nóng)用地轉用和土地征收審查報批工作的意見》，2005年國土部《關于規(guī)劃城鎮(zhèn)建設用地增加與農(nóng)村建設用地減少相掛鉤試點工作的意見》的通知引導城鄉(xiāng)用地布局、機構調整；2008年國務院發(fā)的《關于促進節(jié)約集約用地的通知》強化了土地利用總體的控制性，加強基礎設施的同時，并積極使用未利用地和廢棄地。這些政策都對榆中縣土地利用趨勢變化起到一定作用，如基本農(nóng)田保護政策等，在很大程度上降低了耕地減少速率，提高了土地利用率。

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