王躍，李廣斌，伍燕南

（蘇州科技學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇蘇州215009）

基于遙感影像的蘇州市郊區(qū)土地利用變化研究

王躍，李廣斌，伍燕南

（蘇州科技學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇蘇州215009）

在新型城鎮(zhèn)化過程中，如何合理規(guī)劃郊區(qū)未來的土地利用，是蘇州等許多快速城鎮(zhèn)化地區(qū)政府必須決斷的問題。只有充分了解過去，才能科學(xué)把握未來。利用遙感和GIS技術(shù)，對蘇州市郊區(qū)過去45年來土地利用變化進(jìn)行時(shí)空特征研究，發(fā)現(xiàn)變化存在著方向性和階段性。在研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合新型城鎮(zhèn)化所強(qiáng)調(diào)的生態(tài)文明理念，提出了蘇州市郊區(qū)未來土地合理利用的一些建議。

土地利用；郊區(qū)；遙感影像；時(shí)空分析

緊鄰建成區(qū)的郊區(qū)土地，處于城鎮(zhèn)與農(nóng)村過渡帶，是各地城鎮(zhèn)化首先關(guān)注的區(qū)域。郊區(qū)土地利用強(qiáng)度大，土地利用變化影響因素多，生態(tài)系統(tǒng)又比較脆弱。這一特殊地區(qū)因此也成為許多地理、生態(tài)、環(huán)境等學(xué)者的研究熱區(qū)。

《爾雅》中說“邑外曰郊”，《說文》認(rèn)為“距國百里為郊”，這些郊區(qū)概念一直沿用至今。城市郊區(qū)如同房屋周邊的庭院，庭院空間布局、保養(yǎng)的精致、合理與否反映房屋主人的文明程度和治家態(tài)度。在新型城鎮(zhèn)化建設(shè)中，寸土寸金的蘇州地區(qū)土地利用強(qiáng)度會(huì)進(jìn)一步加大，郊區(qū)土地成為城市官員、規(guī)劃部門、房地產(chǎn)商、企業(yè)家、旅游開發(fā)商特別關(guān)注的地帶。對過去和當(dāng)前蘇州市郊區(qū)土地利用變化特點(diǎn)的研究，是蘇州市未來土地、空間及生態(tài)環(huán)境稀缺資源精心合理利用的基礎(chǔ)，是決定蘇州新型城鎮(zhèn)化成敗的基石。只有了解過去和當(dāng)前，才能科學(xué)規(guī)劃未來，無論是市民還是官員，要當(dāng)好蘇州這個(gè)家的主人，必須對城市周邊過去和當(dāng)前土地利用情況有所了解。但要想了解廣闊土地上過去幾十年發(fā)生的變化，并將其特點(diǎn)歸納出來供人們參考，必須要借助一系列的地理學(xué)方法。為此筆者選取蘇州市近郊一塊63.5 km2土地作為樣區(qū)，主要采用遙感與GIS技術(shù)和空間分析方法，對該區(qū)1970年至今的土地利用變化特點(diǎn)開展了時(shí)空對比研究。

1 研究區(qū)特點(diǎn)與研究方法

1.1 研究區(qū)的選擇

對城鎮(zhèn)近郊土地利用變化的研究，是國內(nèi)外許多地理、生態(tài)、環(huán)境、規(guī)劃等學(xué)者長期關(guān)注的課題[1-8]。對研究區(qū)的選擇有三種方法：一是針對城市外圍環(huán)帶整體進(jìn)行研究；二是在近郊環(huán)帶中選取數(shù)個(gè)典型區(qū)進(jìn)行研究；三是在近郊環(huán)帶選取一個(gè)典型區(qū)進(jìn)行研究。從研究條件考慮，該研究從蘇州近郊區(qū)域選擇一個(gè)典型地塊進(jìn)行研究。這種方法雖不能囊括整個(gè)蘇州市近郊區(qū)域，但只要區(qū)域選擇有一定代表性，其研究區(qū)就是整個(gè)郊區(qū)的縮影。另外，因研究區(qū)小，便于多時(shí)段比較和成圖統(tǒng)計(jì)分析，這在提高土地利用變化研究時(shí)間與空間分辨率方面有一定優(yōu)勢。

研究區(qū)選在蘇州市南部吳中區(qū)，含吳中區(qū)臨湖鎮(zhèn)、胥口鎮(zhèn)及橫涇街道的20個(gè)行政村與社區(qū)，戶籍人口約5萬，現(xiàn)住人口約10萬。研究區(qū)東西長9 km，南北長7 km，總面積63.5 km2，中心位置120°30′10.9″E，31°9′30.2″N，樣區(qū)中心距蘇州市中心20 km。蘇州市中心城區(qū)邊界在研究區(qū)東北角通過，南面與東山島風(fēng)景區(qū)相連，西面和東南面與太湖相鄰（圖1），地理單元界線比較清晰，地理環(huán)境相對簡單，便于進(jìn)行多時(shí)相土地利用變化研究。研究區(qū)行政管理上街道與鎮(zhèn)，社區(qū)與村相連；土地利用類型上城建用地與農(nóng)業(yè)用地毗鄰，城鎮(zhèn)人口與農(nóng)業(yè)人口交織分布，屬典型城鄉(xiāng)過渡帶，在自然、人文、經(jīng)濟(jì)等方面與蘇州市環(huán)帶狀郊區(qū)其他區(qū)域有著同質(zhì)性[9-10]，適宜作為郊區(qū)研究樣區(qū)。

圖1 研究區(qū)位置圖

研究區(qū)地貌類型為太湖湖濱平原，平均海拔4 m，土壤以水稻土、沼澤土為主，由于地勢低平，區(qū)內(nèi)水網(wǎng)密布，河網(wǎng)密度達(dá)3.4 km·km-2。年平均溫度15.7℃，降水量1 088 mm，中亞熱帶季風(fēng)氣候?yàn)檗r(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了良好水、熱條件，屬于魚、米、桑蠶及油菜傳統(tǒng)產(chǎn)區(qū)。20世紀(jì)80年代以來該區(qū)以羊毛衫生產(chǎn)為龍頭的鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展迅速，至今仍有120余家羊毛衫企業(yè)。

1.2 研究方法選擇

土地利用類型變化研究需同一空間，多時(shí)段土地利用信息進(jìn)行對比，此類信息可來自政府部門年鑒或土地類型圖[2-4]，亦可來自遙感影像[5-7]。因政府部門土地類型數(shù)據(jù)多為表格和文本形式，缺少準(zhǔn)確空間位置信息，而以往土地類型圖因分類指標(biāo)和比例尺不一，也難以拿來進(jìn)行對比，由此筆者采用從高分辨率遙感影像提取研究所需土地利用信息。

在設(shè)法獲取了研究區(qū)1970、2000、2012和2015年四個(gè)時(shí)期全色高分辨遙感影像后（圖2），利用GIS對數(shù)字影像統(tǒng)一坐標(biāo)配準(zhǔn)，進(jìn)行目視判讀。將各類土地邊界矢量化，然后對四個(gè)時(shí)期土地利用類型圖進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和對比分析，從而歸納出這一區(qū)域45年來土地利用變化特點(diǎn)。由遙感影像判讀所確定的該區(qū)土地利用基本類型見表1。以實(shí)地考察和航空照片抽樣判讀為對照樣本，保證了衛(wèi)星影像判讀的可靠性。

圖2 研究用影像遙感衛(wèi)星與成像時(shí)間

表1 研究區(qū)土地利用類型及判別特征

2 研究區(qū)土地利用變化及特點(diǎn)

2.1 類型與面積變化

通過對遙感影像判讀獲得研究區(qū)四個(gè)時(shí)期土地利用類型圖，各時(shí)期所占面積比例最大的土地利用類型均是農(nóng)業(yè)用地（圖3白色部分），土地類型變化最明顯特征是農(nóng)業(yè)用地不斷縮小和非農(nóng)用地（圖3黑色部分）不斷增加。

圖3 研究區(qū)四個(gè)時(shí)期非農(nóng)地塊分布圖

非農(nóng)地塊統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)見表2，表中各項(xiàng)統(tǒng)計(jì)值均隨時(shí)間不斷增大。表3為2015年研究區(qū)非農(nóng)用地主要類型面積，以工業(yè)用地面積最大。計(jì)入道路面積的非農(nóng)用地統(tǒng)計(jì)結(jié)果見圖4，農(nóng)業(yè)用地呈逐漸減少趨勢。

2.2 土地利用類型變化特點(diǎn)

由上分析可知，1970年該區(qū)土地利用類型為簡單的兩類即農(nóng)業(yè)用地和村鎮(zhèn)建設(shè)用地，缺少工業(yè)用地，村鎮(zhèn)建設(shè)用地分布較均勻，地塊面積變化不大。至2000年，村鎮(zhèn)建設(shè)用地增加，并出現(xiàn)了工業(yè)及農(nóng)業(yè)觀光兩類土地利用新類型，農(nóng)業(yè)用地相對減少，非農(nóng)地塊出現(xiàn)聚團(tuán)現(xiàn)象，浦莊村和涇苑村擴(kuò)張最為明顯，成為區(qū)域城鎮(zhèn)化的凝結(jié)核或增長極，地塊面積標(biāo)準(zhǔn)差增大。至2012年工業(yè)和城鎮(zhèn)建設(shè)用地比例繼續(xù)增加，并有更多土地利用類型出現(xiàn)，如房地產(chǎn)用地、旅游景觀用地以及公路旁綠化用地等。土地利用類型趨于多樣化，農(nóng)業(yè)用地繼續(xù)減少，城鎮(zhèn)化圍繞上述兩個(gè)凝結(jié)核急速擴(kuò)大，在距蘇州市較遠(yuǎn)的西南部渡村出現(xiàn)一個(gè)新凝結(jié)核。2015年非農(nóng)用地中工業(yè)用地繼續(xù)增加，非農(nóng)地塊面積標(biāo)準(zhǔn)差進(jìn)一步擴(kuò)大，反映地塊規(guī)模趨于無序，全區(qū)整體規(guī)劃建設(shè)還未上路。四個(gè)時(shí)期土地利用變化體現(xiàn)該區(qū)不斷向土地城鎮(zhèn)化發(fā)展的總趨勢（圖5），預(yù)計(jì)未來數(shù)年該區(qū)農(nóng)業(yè)用地仍將進(jìn)一步減少（圖6）。

表2 研究區(qū)非農(nóng)地塊統(tǒng)計(jì)值

表3 研究區(qū)2015年非農(nóng)用地主要類型面積

圖4 研究區(qū)四年土地利用主要類型面積對比

南京農(nóng)大仇恒佳等人綜合統(tǒng)計(jì)部門1984-2002年的耕地?cái)?shù)據(jù)，對包括該研究區(qū)在內(nèi)的整個(gè)吳中區(qū)農(nóng)業(yè)用地面積變化做過詳細(xì)研究[11]。所獲研究結(jié)果是1984-2002年期間，吳中區(qū)農(nóng)用地面積年遞減率為1.60%。而利用筆者所做圖6曲線計(jì)算，同樣時(shí)段研究區(qū)內(nèi)的耕地面積年遞減率為0.66%。因文中研究區(qū)位于吳中區(qū)的偏南部，距市中心20 km，而吳中區(qū)大部土地處于距蘇州市中心更近的位置，所以全吳中區(qū)耕地面積減少速率會(huì)高于該區(qū)。相比同期全國耕地遞減率0.3%，長三角遞減率0.49%，研究區(qū)0.66%這一速率也是不低的。這幾個(gè)遞減率佐證了筆者用遙感方法獲取研究區(qū)農(nóng)業(yè)用地面積的合理性和可靠性。

圖5 研究區(qū)四年土地利用類型占地比例柱狀圖

圖6 研究區(qū)農(nóng)業(yè)用地面積隨時(shí)間變化趨勢及預(yù)測圖

在以上分析基礎(chǔ)上，對比不同時(shí)期出臺(tái)的土地相關(guān)政策，可對該區(qū)土地利用變化驅(qū)動(dòng)力進(jìn)行一些探討。1970年該區(qū)處于有悠久歷史的純農(nóng)業(yè)區(qū)穩(wěn)定狀態(tài)，1979年進(jìn)入改革開放階段，農(nóng)村土地承包制以及稍后吳縣改吳縣市激活了該區(qū)工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程，土地利用方式逐漸發(fā)生變化，鄉(xiāng)鎮(zhèn)小企業(yè)數(shù)量增加，但因企業(yè)小，占地并不多。2000年該區(qū)劃為蘇州市吳中區(qū)，納入城市管轄后城鎮(zhèn)化出現(xiàn)加劇，同時(shí)開始實(shí)行農(nóng)村股份合作制，人口和土地農(nóng)轉(zhuǎn)非加速，土地利用開始集約化。在國家2001對沿海8個(gè)省市不再下達(dá)糧食生產(chǎn)量指標(biāo)政策刺激下，農(nóng)業(yè)土地利用方式也出現(xiàn)明顯轉(zhuǎn)型[11]，農(nóng)作物由糧食生產(chǎn)為主向經(jīng)濟(jì)作物生產(chǎn)為主轉(zhuǎn)型，同時(shí)工業(yè)園區(qū)面積不斷擴(kuò)大，農(nóng)用地面積相應(yīng)迅速減少。2010年前后開始的太湖流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)、基本農(nóng)田保護(hù)以及生態(tài)補(bǔ)償政策等，在一定程度減緩了區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)用地下降速率。當(dāng)前在新型城鎮(zhèn)化的促進(jìn)下，蘇州南部新城即太湖灣建設(shè)以及蘇州輕軌延伸工程等，則又使該區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)處于一個(gè)新的變化階段，農(nóng)業(yè)用地將繼續(xù)減少。這些分析說明該區(qū)土地利用變化是以政府政策驅(qū)動(dòng)為主，而人口、農(nóng)業(yè)新技術(shù)以及農(nóng)民對城鎮(zhèn)化生活的追求則是促使政策出臺(tái)的潛在動(dòng)力。

3 研究區(qū)土地合理利用分析

研究該區(qū)土地利用變化，目的在于揭示變化原因、評價(jià)變化合理性，并探討未來土地利用合理方案。

3.1 過去土地利用變化合理性分析

一些專家認(rèn)為，現(xiàn)代郊區(qū)土地利用的目標(biāo)為：（1）為城市提供蔬菜和乳品等不宜長距離運(yùn)輸和不易貯存的農(nóng)產(chǎn)品。（2）安置占地面積大或有特殊要求而不宜布置在市區(qū)的工礦企業(yè)和其他設(shè)施，如鐵路編組站、飛機(jī)場、污水處理廠等。（3）郊區(qū)住宅區(qū)。（4）風(fēng)景區(qū)、公園、森林、療養(yǎng)地、水源保護(hù)區(qū)、防護(hù)林帶等，改善城市生態(tài)系統(tǒng)、提高環(huán)境質(zhì)量、提供城市居民游憩場所。（5）分布科學(xué)研究機(jī)構(gòu)和高等教育院校[2，4]。

45年來該區(qū)用地變化體現(xiàn)了向這五個(gè)服務(wù)逐漸靠攏的意圖，如今近一半人口為非本地戶籍，說明該區(qū)的發(fā)展為其他地區(qū)的城鎮(zhèn)化也做出了很大貢獻(xiàn)。該區(qū)土地利用變化帶來的問題主要為農(nóng)業(yè)及池塘、河流用地減少，硬化地塊增多，農(nóng)業(yè)地塊與非農(nóng)地塊犬牙交錯(cuò)，破碎度不斷增加，這將會(huì)影響郊區(qū)土地上述（1）、（3）、（4）目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，使生態(tài)環(huán)境服務(wù)質(zhì)量下降，并可能危及相鄰太湖水質(zhì)安全。

3.2 未來土地利用變化合理性考慮

在規(guī)劃該區(qū)未來土地利用時(shí)，應(yīng)將江南水鄉(xiāng)特色保留和生態(tài)環(huán)境保護(hù)作為用地開發(fā)底線。蘇州郊區(qū)都具江南水鄉(xiāng)特色，若用以往攤大餅式的城鎮(zhèn)擴(kuò)張形式，將這些特色蕩平，雖然城鎮(zhèn)能獲得足夠的發(fā)展空間，但這將使為城市提供農(nóng)副產(chǎn)品和游憩地的功能喪失，城市生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步失去保護(hù)屏障。而江南水鄉(xiāng)還賦存著城鎮(zhèn)市民無盡的鄉(xiāng)愁，田園般的郊區(qū)景色使這種鄉(xiāng)愁得以永遠(yuǎn)銘記，使江南水鄉(xiāng)傳統(tǒng)文化得以永久持續(xù)。在郊區(qū)土地利用規(guī)劃時(shí)應(yīng)做好城鎮(zhèn)用地與地方農(nóng)業(yè)、生態(tài)、景觀保護(hù)的平衡，劃出城鎮(zhèn)與工業(yè)用地?cái)U(kuò)張止步的空間界限。該區(qū)又處于太湖東山半島的特殊地理位置，無論是從太湖水質(zhì)保護(hù)，還是東山自然與人文旅游資源保護(hù)考慮，都應(yīng)使城鎮(zhèn)擴(kuò)張?jiān)诳臻g上有一個(gè)明確止步界限。蘇州未來無論擴(kuò)建為何等規(guī)模的城市，都應(yīng)在生態(tài)文明理念引領(lǐng)下，擯棄陳舊的攤大餅闊城模式，走分片組團(tuán)與衛(wèi)星城的城鎮(zhèn)空間有限發(fā)展之路，使農(nóng)業(yè)和生態(tài)用地與城鎮(zhèn)用地交錯(cuò)布局，使市民能在任何時(shí)候回歸田園。

在未來用地規(guī)劃中，首先應(yīng)在該區(qū)東西兩側(cè)劃出一定寬度的湖濱生態(tài)保護(hù)帶，這是保護(hù)太湖水質(zhì)和沿岸濕地生態(tài)環(huán)境的需要。有學(xué)者建議應(yīng)沿太湖岸線構(gòu)筑50-200 m寬的防護(hù)林帶，帶外側(cè)再向陸地?cái)U(kuò)展200-2 000 m為限制開發(fā)帶，內(nèi)外兩帶共同組成太湖沿岸生態(tài)緩沖帶，以對太湖水質(zhì)和濕地生態(tài)起到保護(hù)作用[12]。有學(xué)者從濱岸水鳥生境保護(hù)出發(fā)，認(rèn)為應(yīng)從岸線起，向陸地推2 000 m的寬度設(shè)為生態(tài)緩沖帶[13]。參考這些觀點(diǎn)，筆者建議該研究區(qū)湖濱生態(tài)保護(hù)帶寬度在1 400 m左右（圖7），在此帶內(nèi)不應(yīng)有工業(yè)地塊和大型城鎮(zhèn)建設(shè)地塊，只能用于綠化、農(nóng)業(yè)及生態(tài)旅游。還應(yīng)在研究區(qū)保留一部分連片的，而不是零星的農(nóng)田，主要生產(chǎn)供給城鎮(zhèn)的瓜果、蔬菜與糧食，尤其是“水八仙”之類的蘇州當(dāng)?shù)靥赜修r(nóng)產(chǎn)品，其間分布一些乳、蛋品生產(chǎn)基地和小規(guī)模村莊，也可布局一些農(nóng)業(yè)生態(tài)旅游活動(dòng)場地及市民健身場地與道路，使江南水鄉(xiāng)景觀得以保留，使城鎮(zhèn)居民的鄉(xiāng)愁得以尋覓和銘記。

圖7 研究區(qū)未來土地利用方案

在如今基本成型的三大塊城鎮(zhèn)和工業(yè)建設(shè)用地基礎(chǔ)上，明確各塊的界限，通過精致規(guī)劃提升地塊內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)水平，城鎮(zhèn)建設(shè)也應(yīng)突出江南水鄉(xiāng)特點(diǎn)，而非歐美異域城鎮(zhèn)風(fēng)格。三個(gè)城鎮(zhèn)建設(shè)地塊不應(yīng)連接，其間應(yīng)保留一定間距，以形成生態(tài)與氣流廊道，對城鎮(zhèn)化造成的局部溫室效應(yīng)起抑制作用。由此考慮基于生態(tài)環(huán)境理念的該區(qū)未來土地利用方案如圖7，區(qū)內(nèi)城鎮(zhèn)建設(shè)用地占地0.36，農(nóng)業(yè)與生態(tài)用地占地0.64，二者之比接近黃金分割比0.382∶0.618，因此，這種用地方案還具有一定美學(xué)含義。

4 結(jié)語

利用遙感和GIS技術(shù)，對蘇州近郊1970年以來的土地利用變化，從時(shí)間和空間兩方面進(jìn)行了研究。發(fā)現(xiàn)該區(qū)土地利用類型變化存在著方向性，即農(nóng)業(yè)用地不斷減少，城鎮(zhèn)建設(shè)用地持續(xù)增加，地塊越來越破碎化，非農(nóng)地塊不斷向三個(gè)凝結(jié)核方向聚集；土地利用類型變化還存在著階段性，土地利用類型產(chǎn)生明顯變化的拐點(diǎn)往往與政府某項(xiàng)政策的出臺(tái)合拍。

在當(dāng)前新型城鎮(zhèn)化階段，蘇州市近郊土地利用方案及其他地區(qū)，特別是與該區(qū)地理?xiàng)l件相近的江南地區(qū)近郊新型城鎮(zhèn)化方案的確定，都應(yīng)以生態(tài)文明理念、城鎮(zhèn)發(fā)展適度空間理念、體恤市民鄉(xiāng)愁記憶理念以及地域文化保護(hù)理念為基石，這樣才能打造出有新意的新型城鎮(zhèn)化。否則一些特大城市目前的霧霾、熱島、噪音、水災(zāi)、地面塌陷、自然物種缺乏、交通擁擠等一系列城市病將會(huì)在蘇州凸顯。

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A study on land use change in Suzhou suburbs based on remote sensing images

WANG Yue，LI Guangbin，WU Yannan
（School of Environmental Science and Engineering，SUST，Suzhou 215009，China）

In the current new urbanization process,rational planning of land use in the suburbs is a crucial issue for the government of Suzhou to consider.Only through understanding the past can we grasp the future.Using remote sensing and GIS technology,we studied the changes of land use in the suburbs of Suzhou in the past 45 years.With the spatiotemporal change analysis,we have found that land use changes in this area have directional and phase characteristics.Based on the idea of ecological civilization specially emphasized in the new urbanization,some suggestions for the utilization of land in the suburbs of Suzhou are put forward.

land use；suburb；remote sensing image；spatio-temporal analysis

P962

A

1672－0687（2015）04－0067－06

責(zé)任編輯：謝金春

2015－08－13

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（51278319）

王躍（1957-），男，寧夏固原人，副教授，研究方向：環(huán)境遙感。