熊迭狗

（江西理工大學，江西 贛州341000）

目前，中國正處于土地利用變化劇烈，快速城鎮(zhèn)化的階段。快速城鎮(zhèn)化區(qū)域已成為土地利用變化的研究熱點[1]，許多學者利用空間分析技術刻畫快速城鎮(zhèn)化區(qū)域土地利用變化過程及城鎮(zhèn)用地擴張?zhí)卣??？焖俪擎?zhèn)化區(qū)域土地利用空間變化較復雜，需要進一步深入刻畫、認識快速城鎮(zhèn)化區(qū)域土地利用演變過程和城鎮(zhèn)土地演變特征。由于北京處于快速城鎮(zhèn)化階段，遠遠走在其它城市前面，因此選取北京東部地區(qū)作為研究區(qū)域，基于遙感技術和地理信息系統(tǒng)空間分析技術，運用土地利用轉移矩陣和土地利用動態(tài)度分析北京東部近30 年來土地利用類型的空間分布以及變化特征，從空間格局視角研究北京東部土地利用變化的基本特征和規(guī)律，測算城鎮(zhèn)土地利用變化特征，加深快速城鎮(zhèn)化區(qū)域土地利用變化和城鎮(zhèn)化規(guī)律的理解，合理規(guī)劃快速城鎮(zhèn)化區(qū)域土地利用，促進快速城鎮(zhèn)化地區(qū)土地利用可持續(xù)發(fā)展和提供科學的土地利用政策參考。

1 研究區(qū)概況

北京是全國政治中心和經(jīng)濟發(fā)達城市，地處華北大平原的北部，背靠燕山山脈[2]。本文把北京東部地區(qū)定為通州區(qū)和順義區(qū)，大部分是平原地區(qū)，其它是山地區(qū)域。

2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文的研究時間范圍是1990-2018 年，平均每隔四年選取1 個年份，共有8 期遙感影像數(shù)據(jù)。本文的數(shù)據(jù)來源是中國科學院計算機網(wǎng)絡信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺的Landsat 30m 精度遙感數(shù)據(jù)。

3 研究方法

3.1 土地利用轉移矩陣。土地利用轉移矩陣[3]可以全面具體地分析區(qū)域土地利用變化的數(shù)量結構特征與各用地類型變化的方向，可以反映研究期初、研究期末的土地利用類型結構，掌握研究期初各利用類型土地的流失和去向以及研究期末各土地利用類型的來源與構成，因而在土地利用變化和模擬分析中具有重要意義。因此運用土地利用轉移矩陣來反映不同土地利用類型在1990-2018 年的變化信息。土地利用轉移矩陣表見文獻[3]。

3.2 土地利用動態(tài)度。為了反映某時段內(nèi)土地利用類型的數(shù)量變化特征，采用土地利用動態(tài)度[4]刻畫數(shù)量特征，刻畫研究區(qū)域內(nèi)某一土地利用類型數(shù)量變化特征，采用單一土地利用動態(tài)度計算變化程度，計算公式見文獻[4]。

4 結果分析

4.1 土地利用數(shù)量變化特征。土地利用類型的變化主要是觀察土地利用類型的面積變化，通過分析面積變化來掌握土地利用變化特征，統(tǒng)計了8 個年份水體、耕地、林地、草地、裸地和居民地的面積，結果如表1 所示。土地利用變化轉移矩陣表，如表2 所示。從表中可知，1990 年北京市東部區(qū)域土地利用類型主要結構是耕地、居民地和草地，分別占據(jù)了39%、28%和27%；而2018 年居民地占比40%，草地占比15%，耕地占比大幅度降至16%，林地急劇增長到23%。和1990 年比較，土地利用類型結構發(fā)生了巨大的改變，2018 年土地利用類型以林地和居民地為主導，居民用地從1990 年554km2增加到2018 年784km2，一直在持續(xù)增加，28 年時間共增加了230km2，比例從28%增長到40.8%，增加了12%，這意味著2018 年土地用地將近41%是居民用地，即城鎮(zhèn)土地空間快速擴大，這增加的12%，即230 平方千米居民用地有29%是從耕地演變而來的，表明居民用地擴張占用了大量的耕地，大約66.7km2，這是城鎮(zhèn)化的一個具體表現(xiàn)；其次大約有21%來自草地類型轉移，面積48km2；林地面積從1990 年33km2增加到2018 年432km2，大約增加了12 倍，增加了大約400km2，比例從1.7%增長到23%，比例增加了21.3%，是增長幅度最大的一個土地利用類型，這其中增加的土地面積大約有50%，即200km2由耕地演變而來，這其中應當屬于退耕還林的結果，另外大約有29%，即116km2的林地由草地演變而來，由于大規(guī)模植樹造林導致林地面積大幅度增加；耕地很明顯大量地減少，從1990 年749km2降到了2018 年的318km2，是變化量最大的一個土地利用類型，大約減少了430km2，比例減少了23%，其中46%耕地演變成了林地，28%演變成居民用地，表明消失的耕地將近一半用來退耕還林了；草地面積在大量地減少，減少了12%，大約232km2，其減少的面積50%演變成了林地，27%演變成了居民地，其中草地向林地的轉化是北京治理荒山的結果。裸地屬于荒地類型，從40km2增加到51km2，共增加了大約11km2，增長了27%，其中，大約有42%是耕地轉化而來，大約27%是草地轉化成裸地，耕地到裸地的轉化是耕地撂荒導致的，撂荒地大約4.6km2。把草地和裸地都屬于未利用地，未利用地從566km2減少到349km2，大約有83km2用來開發(fā)成居民用地，比例大約38%，而用來植樹造林的部分大約126km2，比例大約58%，表明北京東部區(qū)域對未利用地的處理主要用于植樹造林和開發(fā)擴大城鎮(zhèn)范圍。從結構上來看，1990 年耕地占地最多，大約是39%，其次是建筑用地和草地，到了2018 年，林地和居民用地最多，分別是38%和40%。因此北京東部土地利用結構變化十分明顯，城鎮(zhèn)用地擴張十分明顯，北京東部大造林工程取得了很明顯的效果。

表1 不同地物在不同時期的面積/km2

表2 1990 年至2018 年土地利用變化轉移矩陣/%

4.2土地利用動態(tài)度分析。為了進一步探討土地利用結構變化特征，計算土地利用動態(tài)度，結果見表3 所示。從表中可知，北京東部綜合土地利用變化速度總體上是在增加，表明人類經(jīng)濟社會活動對該區(qū)域的土地利用影響越來越大，從1990-1994 年的8.2%增加到2013-2018 年的13%，最大值是在2006-2009 年時間段，達到15%，幾乎是1990-1994 年時段的兩倍，表明人類活動對土地利用變化影響增加了大約一倍。從1990-2002 年，土地利用綜合動態(tài)度呈現(xiàn)加速趨勢，2002-2018 年土地利用綜合變化速度比較穩(wěn)定。從單一土地利用類型看，在1990-2018 年，水體類型變化速度差異比較大，這是由于河流汛期和北京河流工程整治的影響；居民地在1990-1994 年和2006-2009 年變化速度不大，表明這段時期人類對城鎮(zhèn)用地沒有太多的活動，而在1994-1998 年和2002-2006 年的土地利用動態(tài)度達到4.9 和4.7，表明在這兩個時段內(nèi)北京東部城鎮(zhèn)建設十分劇烈，城鎮(zhèn)空間大大擴張，具體表現(xiàn)在土地被大量地開發(fā)，成為居民地；裸地在1994-2013 年土地利用變化速度在減少，說明這種未利用地開發(fā)活動劇烈程度在降低，而在1994-1998 年裸地變化最劇烈；耕地整體上變化速度在降低，耕地在1998-2002 年變化劇烈，結合同時期裸地變化速度，表明耕地在這時期被大量地撂荒，表明這段時期農(nóng)業(yè)活動在大量地減少，2009-2018 年，由于基本農(nóng)田政策耕地變化幅度開始減少；由于造林工程，林地在2006-2018 年變化速率比較大，相對來講變化比較突出。

表3 北京東部土地利用動態(tài)度/%

5 結論

通過運用土地利用轉移矩陣、土地利用動態(tài)度方法分析了快速城鎮(zhèn)化地區(qū)北京東部土地利用變化特征，得到以下結論：

1990 年土地利用類型主體結構是耕地、居民地和草地，而隨著北京東部城鎮(zhèn)建設、城鎮(zhèn)擴張以及生態(tài)建設和大規(guī)模造林工程，2018 年主體結構演變成居民用地和林地，分別增長了46%和12 倍，在此過程中林地增長極其突出，耕地在后期減少非常劇烈，主要向居民地和林地轉化，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結構發(fā)生巨大的變化，未利用地開發(fā)度不高，大約只有38%被用來開發(fā)成居民地；北京東部綜合動態(tài)度總體上增加，人類活動對快速城鎮(zhèn)化地區(qū)的土地利用活動越來越劇烈；城鎮(zhèn)用地動態(tài)度總體上在擴大，在1994-1998 年和2002-2006 年達到了最大的擴張速度，在這兩個時期城鎮(zhèn)建設最劇烈，這是快速城鎮(zhèn)化區(qū)域的一個明顯的特點；林地動態(tài)度比較突出，達到了15%；生態(tài)建設十分突出，耕地在1998-2002 年大量演變成撂荒地，落后的農(nóng)業(yè)活動大量減少，這也是落后的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式逐漸消失的一個過程時期。

本文研究結果驗證快速城鎮(zhèn)化地區(qū)土地利用變化許多明顯的特征，尤其是選擇北京東部這樣具有代表性的快速城鎮(zhèn)化區(qū)域，這些特征更加明顯，更具有代表性，也是中國許多大城市必然要經(jīng)歷的一個過程。