陳怡君，劉小波，周寶同

(1.內(nèi)江師范學院，四川 內(nèi)江 641100； 2.西南大學 地理科學學院，重慶 北碚 400715)

引言

人類活動在自然基礎上的直接反映表現(xiàn)為土地利用方式[1]，已有的土地利用方式和正在發(fā)生的地表土地利用覆被變化，已經(jīng)對環(huán)境產(chǎn)生了十分深遠的影響[2][3]，土地利用變化的結果就是土地利用/覆被變化(LUCC)[4][5]。LUCC不僅再現(xiàn)了地表景觀時空變化，而且記錄了其空間格局變化過程。1995年IHDP和IGBP將土地利用變化機制、土地覆蓋的變化機制、區(qū)域和全球綜合模型作為LUCC研究的三個重點領域[6]。上世紀30年代我國開始對LUCC進行研究，金陵大學卜凱等對我國土地利用進行調(diào)查，揭示了1929～1936年間我國土地利用客觀情況和存在的問題，為后期學者對我國土地利用問題的研究提供了依據(jù)[7]；1978年在進行騰沖縣土地利用調(diào)查工作時，借助遙感技術獲取了豐富的影像資料，并以此為基礎取得了大量研究成果[8]；葉篤正等認為應該特別重視由于土地利用變化所帶來的全球環(huán)境問題，該觀點促進了LUCC計劃的形成發(fā)展[9]；1990年以后，我國對LUCC的研究熱點主要是土地生態(tài)問題、區(qū)域土地利用變化與社會經(jīng)濟發(fā)展關系[10][11]。

過去對LUCC的研究大多運用各類統(tǒng)計數(shù)據(jù)作為研究區(qū)基礎數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)本身的人為差異性較大，因此不能有效研究區(qū)域LUCC動態(tài)變化和時空分布特點。隨著遙感技術的快速發(fā)展，能夠通過分析多光譜、多分辨率信息，提供大范圍、多時相的土地利用覆被的時空變化特點[12]。因此，在土地利用動態(tài)監(jiān)測中運用RS和GIS相結合的技術手段，能夠及時準確了解區(qū)域LUCC變化情況。目前我國學者運用遙感技術對LUCC的研究主要是經(jīng)濟較為發(fā)達的大城市或沿海城市，對小城市的研究較少。

渝北區(qū)是重慶市都市功能拓展區(qū)的重要部分，是城市人口增加的宜居區(qū)。隨著江北機場近年來客貨吞吐量的增加，大量與航空聯(lián)系緊密的產(chǎn)業(yè)被吸引，在機場周圍聚集成了臨空經(jīng)濟區(qū)。但是隨著人口快速增長、土地強度利用提高，經(jīng)濟發(fā)展對區(qū)內(nèi)環(huán)境造成的影響非常明顯[12]，實時動態(tài)監(jiān)測渝北區(qū)土地利用情況，及時調(diào)整土地利用方式，對促進區(qū)內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展提高土地利用率，保護生態(tài)環(huán)境有至關重要的作用。

一、 研究區(qū)概況

渝北區(qū)地處重慶市中心城區(qū)東北方向，區(qū)內(nèi)面積1452km2，整體地勢東南低西北高，地貌以淺丘、低山和中山為主。2015年底，全區(qū)GDP總產(chǎn)值1193.34億元，戶籍人口121.01萬人，農(nóng)業(yè)人口占比31.6%，非農(nóng)業(yè)人口占比68.4%。

二、 研究方法

(一) 數(shù)據(jù)來源與處理

運用ENVI軟件對渝北區(qū)1988年、2002年、2010年和2014年遙感影像數(shù)據(jù)進行解譯，參考2007年頒布的《土地利用分類》的國家標準[13]，在研究區(qū)內(nèi)，將地類劃分為耕地、草地、林地、建設用地、水域以及未利用地。在ARCGIS中對四期土地利用/覆被類型圖進行疊加，運用Excel的數(shù)據(jù)透視表功能計算圖層數(shù)據(jù)，從而得到土地利用動態(tài)的轉移矩陣，定量反映區(qū)內(nèi)各用地類型轉化方向和面積。

(二)研究模型

借助土地利用動態(tài)度的運算模型，定量反映區(qū)域內(nèi)地類變化的速度和數(shù)量，從而反映不同時期用地的變化，進而預測未來一段時期內(nèi)區(qū)域土地利用的趨勢。

1.單 一土地利用類型動態(tài)度

指研究區(qū)某地類在某一時段內(nèi)數(shù)量變化情況[14]，公式如下：

(式1)

公式中，Di為第i種土地利用類型的單一土地利用動態(tài)度，面積增加為正值，減少則為負值，Sa、Sb分別為某地類在研究初期、末期的面積，T為研究時段。

2.單一土地利用類型開發(fā)度

描述的是某種地類在某時段內(nèi)的實際新開發(fā)程度，用單位時間內(nèi)該地類新開發(fā)的面積，占初期面積的百分比來表示[15]，公式如下：

(式2)

公式中，Dab為某土地利用類型從a到b時段的新開發(fā)面積，Sa為該地類研究初期的面積，T為研究時段。

3.單一土地利用類型耗減度

表示某時段內(nèi)某地類實際被消耗的程度[16]，用單位時間內(nèi)該地類耗減的面積，占初期面積的百分比來表示，公式如下：

(式3)

公式中，Cab為某土地利用類型從a到b時段的耗減面積，Sa為該地類研究初期的面積，T為研究時段。

4.綜合土地利用動態(tài)度

指研究期內(nèi)區(qū)域各種地類的總體變化情況[17]，公式如下：

(式4)

公式中，E為綜合利用動態(tài)度，Sa為研究區(qū)某地類的初期面積。

三、 結果與分析

(一)總體格局與類型轉換

將解譯后的四期土地利用/覆被變化影像圖，在ARCGIS中轉化為土地利用面狀圖，如圖1所示。

1988年 2002年 2010年 2014年

圖1 1988-2014年渝北區(qū)LUCC分類圖

通過地類疊加和圖層數(shù)據(jù)計算，得到區(qū)域內(nèi)LUCC動態(tài)轉移矩陣，如表1、表2所示。

表1 1988～2014年渝北區(qū)LUCC變化轉移矩陣(hm2)

注:地類1為耕地，地類2為林地，地類3為草地，地類4為水域，地類5為建設用地，地類6為未利用地

表2 渝北區(qū)1988 ～2014年LUCC變化轉移特征(hm2)

從表1、2可知， 1988～2014年間，渝北區(qū)耕地主要轉出為林地和建設用地，轉出率為25.33%；耕地的主要轉入來源是林地，轉入率6.97%。說明耕地在研究期內(nèi)處于萎縮的趨勢，主要由于城鎮(zhèn)化進程加快帶來建設用地不斷擴張，耕地數(shù)量不斷減少。耕地既是林地的主要轉入來源，也是主要轉出對象,轉入率24.45%，轉出率8.49%，說明27年間林地不斷減少。草地的主要轉出、轉入對象均為耕地,轉出率67.57%大于轉入率55.04%，說明草地逐漸減少。水域的轉入來源為林地，轉出對象為耕地,轉入率5.53%，轉出率3.86%，說明水域面積緩慢增加。耕地和林地既是建設用地主要轉出對象，又是主要轉入來源,轉出率2%，轉入率13.42%，說明建設用地增加幅度較大。未利用地轉出率為15.89%，轉入率7.06%,耕地既是主要轉出對象，又是主要轉入來源。

(二) LUCC動態(tài)度分析

根據(jù)計算出的土地利用數(shù)據(jù)，運用上述公式模型，獲得龍泉驛區(qū)1988～2014年的LUCC動態(tài)度，如表3所示。

由表3可知，耕地的動態(tài)度為-0.73%，開發(fā)度和耗減度分別為0.21%、0.94%，主要由于國家基本農(nóng)田保護政策的落實，耕地變化逐漸趨于平穩(wěn)。

表3 渝北區(qū)1988～2014年土地利用/覆被類型動態(tài)度(單位：%)

林地開發(fā)度為1.1%、耗減度為0.31%、動態(tài)度為0.78%，主要由于重慶市森林城市戰(zhàn)略的提出，城市化進程中退耕還林政策實施下，林地面積明顯增加。

草地開發(fā)度和耗減度分別為1.36%、2.41%，動態(tài)度為-1.04%，說明草地轉為其他地類的面積，遠遠超過其他地類轉為草地的面積。

水域的開發(fā)度和耗減度均較小，動態(tài)度最小為0.07，水域的減少主要是河道干涸、灘涂減少，以及水利設施修建。

建設用地開發(fā)度為0.56%，耗減度為0.07%、動態(tài)度為0.49%，說明隨著重慶市設立直轄市以來，大規(guī)模的城市開發(fā)建設過程中，土地整治、增減掛鉤等措施下，土地利用后備資源增加。

未利用地的動態(tài)度-0.35%，開發(fā)度和耗減度分別為0.24%、0.59%，其基數(shù)面積較小，減少的面積也較小，但如果長期減少甚至消失，也會對渝北區(qū)的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。

綜合土地利用動態(tài)度在0.3%～0.5%之間將不會對區(qū)域土地性質(zhì)產(chǎn)生較大的影響，渝北區(qū)土地利用/覆被綜合動態(tài)度為0.55%，表明27年間，渝北區(qū)土地利用類型變化雖然較為明顯，但是整體上對區(qū)域內(nèi)土地性質(zhì)產(chǎn)生的影響還較為合理。

四、 結論

(1)1988～2014年，渝北區(qū)建設用地和林地的增長量最大，由于退耕還林、森林城市戰(zhàn)略的實施，林地面積27年間共增加了9064.57hm2，占比由29.45%上升至35.68%；隨著 “一圈兩翼”的實施，渝北區(qū)經(jīng)濟得以迅速發(fā)展，加速了城市化的進程，建設用地累計增加3906.61hm2，所占比重由20.32%上升至23%。

(2)1988～2014年，渝北區(qū)土地利用覆被在數(shù)量和空間分布上發(fā)生了較明顯的變化，區(qū)內(nèi)林地、水域和建設用地的面積有所增加；耕地、草地和未利用地面積減少，主要是由于渝北區(qū)在區(qū)域規(guī)劃中的重要作用，帶來區(qū)域城市化進程加快，而森林城市戰(zhàn)略定位的提出，使得該區(qū)在建設用地增加的過程中更加注重退耕還林政策的落實。

(3)渝北區(qū)土地利用/覆被綜合動態(tài)度為 0.55%，說明27年間渝北區(qū)土地利用類型覆被變化對區(qū)域土地性質(zhì)或環(huán)境產(chǎn)生的影響還處于較為合理的區(qū)間范圍內(nèi)。雖然研究期間區(qū)內(nèi)主要用地類型變化較大，但在新型城鎮(zhèn)化概念和森林重慶的戰(zhàn)略目標下，合理的城市規(guī)劃使得土地利用類型的變化對區(qū)域的影響還較為合理。

五、建議

從1988～2014年的遙感解譯影像圖中可以看出，區(qū)內(nèi)耕地的變化主要是通過田塊合并逐漸集中成片分布，原有的地貌形態(tài)和天然的植被狀態(tài)受到人為改變，對地表地下徑流和局部小氣候有所影響，雖然現(xiàn)階段區(qū)域土地利用變化對區(qū)域土地環(huán)境和性質(zhì)的影響還處于較為合理的范圍內(nèi)，但在未來區(qū)域土地利用的規(guī)劃中，仍應在保證糧食產(chǎn)量和土地利用后備資源充足的基礎上，努力提高區(qū)域內(nèi)環(huán)境、生態(tài)和景觀功能，提高鄉(xiāng)村生態(tài)景觀服務功能，促進鄉(xiāng)村經(jīng)濟發(fā)展，實現(xiàn)不同層次的土地管理。