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基于GIS和RS的北湖公园地区土地利用动态变化及驱动力分析

作者：杨慧琳

来源：《经营管理者·上旬刊》2017年第05期

一、引言

土地利用是指直接与土地相关的，并利用其资源或对其实施影响的人类活动。土地利用变化研究是当前全球环境变化研究的热点和前沿，分析土地利用变化特征和变化的驱动因素是研究的核心问题，不仅为区域土地利用规划提供科学依据，而且也是区域可持续发展的重要决策基础。国内许多学者利用RS与GIS技术进行了大量的资源环境调查工作尤其在土地利用监测作物评估等方面得到广泛应用。陈泽鹏等探讨了单纯利用全色图像和利用多光谱及全色波段快速发现变化区的方法。通过应用不同时期的TM假彩色合成图像对武汉市土地利用动态变化进行了实时快速的监测。利用RS和GIS技术对研究区域2003年、2016年土地利用变化进行动态监测，利用土地利用转移矩阵和动态度模型对土地利用的动态演变过程进行定量分析，讨论土地利用动态变化驱动力因子。 二、研究区概况

成都北湖湿地公园位于成都市成华区龙潭境内。2003 年以前，这里没有湖，也没有公园，只有成片的农田和鱼塘。直到 2004 年，成都市总体规划通过了以大熊猫繁育研究基地为依托的北郊风景区建设工程项目，规划建成面积为 2. 86 平方公里的公园，北湖公园由小鱼塘逐渐变身为集水文化、鸟文化、竹文化、客家文化于一体的人工生态湖泊公园。 三、数据来源及研究方法

本研究的主要数据来源于2003年和2016年6月的TM数据系列。在野外调查统计和参考相关专题图件的基础上，利用ENVI遥感图像处理软件，对两个时相的遥感图像进行几何校正、几何配准、监督分类，从中提取出主要的土地利用类型，提取出土地利用变化信息。在ArcGIS中根据土地管理法一级分类的分类标准将土地利用分为农用地、建设用地和未利用土地三种类型，生成三幅土地分布矢量图，然后进行面积计算与统计。利用空间分析功能分析这些矢量数据，在EXCEL中制作土地利用动态转移矩阵、土地利用动态度等模型，对该区2003～2016年土地利用时空变化进行定量分析。 四、结果与分析

1.土地利用变化幅度和主要类型。通过对表1中土地类型面积的统计与比较得到各土地类型的变化情况。2003-2016年间，北湖土地利用发生了较明显的变化，建设用地和未利用地面

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积增加。这是因为04年以后成都市总体规划通过了以大熊猫繁育研究基地为依托的北郊风景区建设工程项目，规划建成面积为2.86平方公里的公园，大片农用地转为公共管理与公共服务用地，属于建设用地。

2.土地利用动态转移矩阵。由表2可以看出，2003～2016年的土地利用变化主要是农用地主要转变为建设用地和未利用地；大部分建设用地的土地类型没有发生转变，少量建设用地转变为了未利用地，极少数转变为了农用地；未利用地主要转变为建设用地。

3.土地利用动态变化。利用土地利用动态度模型来定量反映区域土地利用变化的速率，对比不同时段土地利用变化差异和预测未来土地利用变化的趋势具有积极意义。土地利用动态度虽能较好地度量土地利用的净变化速度，但由于增减变化的抵消，这种净变化速度往往在一定程度上掩盖了土地利用变化的实际情况。为此，增加土地利用开发度和土地利用耗减度两个指标，可以揭示各类型土地利用实际新开发和实际被耗减的速率。土地利用动态变化分析主要采用土地利用动态度、土地利用开发度和耗减度3个指数的计算模型。

3.1土地利用动态度（LUDI）。土地利用动态度表示单位时间内某一土地利用类型面积的变化程度。其表达式为：

LUDI=（Ub-Ua）/Ua×1/T×100%

式中，Ua、Ub分别表示a时刻和b时刻某种土地利用类型的面积，T为a时刻到b时刻的研究时段长。

3.2土地利用开发度（LUD）。土地利用开发度表达的是单位时间内某类型土地利用实际新开发的程度。其表达式为： LUD=Dab/Ua×1/T×100%

式中， Dab表示从a时刻到b时刻新开发的某类型土地利用的面积。即由其它类型土地利用转变为该类型土地利用的面积的总和。Ua表示a时刻该土地利用类型的面积，T为a时刻到b时刻的研究时段长。

3.3土地利用耗减度（LUC）。土地利用耗减度表达的是单位时间内某类型土地利用被实际消耗的程度。其表达式为： LUC=Cab/Ua×1/T×100%

式中， Cab是指从a时刻到b时刻某种土地利用类型被消耗的面积。即该类型土地利用转变为其它类型土地利用的土地面积的总和。Ua表示a时刻该土地利用型的面积，T为a时刻到b时刻的研究时段长。

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根据上述公式，北湖地区两个时期各类型土地利用动态变化指数计算结果（表3）。 从表3可以看出，3种土地利用类型中建设用地动态度最大，其次为未利用地，再次为农用地。说明由于2003～2016年北湖地区在区域经济发展的带动影响下，建设用地面积呈现出快速增长的趋势，且其他用地的开发利用速度较快。以上数据还表明，2003～2016年研究区域土地利用建设用地开发度为28.53%，说明有很大一部分农用地和未利用地转变为了建设用地， 即研究区在土地利用方面有很大的调整和变化。同时，13年间北湖地区的农用地和未利用土地大量消耗，农用地的耗减度为6.49%，年均减少0.50%；未利用地耗减度为7.69%，年均减少0.59%。而建设用地的耗减度为1.79%，年均减少0.14%，绝大部分的建设用地没有发生变化，表明该区域建设用地的稳定性较强。其它类型的土地都发生了较大变化，说明农用地和未利用地的稳定性较差，可塑性较强。 五、土地利用变化驱动力因子分析

1.政策导向。广义上，政策导向可以归为人文因素的一种，但政策导向对于土地利用变化的作用强度和作用速度是相当可观的，政府的行政决策和干预直接影响社会的生产经济活动，进而影响土地利用的方式和强度。2004 年，成都市总体规划通过了以大熊猫繁育研究基地为依托的北郊风景区建设工程项目，规划建成面积为2. 86平方公里的公园。这一系列的政策和规划，使得北湖地区土地利用空间格局发生了很大变化。

2.经济发展。在政府政策的导向下，北湖地区的产业结构得到了优化调整，实现了该区的经济平稳、快速地增长。2014年成华区地区生产总值达6510000万元（其中建筑业产值958723万元，工业产值1360000万元），全区全口径财政总收入达到1318000亿元；2003年成华区国内生产总值为1473000万元（其中建筑业产值432725万元，工业产值812000万元），全区财政总收入达到125992万元。2014年城镇居民家庭年人均总收入达到35903元，人均可支配收入为33610元。经济的快速发展，在北湖地区尤其是房地产的蓬勃发展，加快了城市化的进程，进一步促进了土地利用类型的变化。

3.人口增长。人口数量的增长、分布、结构、素质以及人口的迁移均影响土地利用的变化。人类通过改变土地利用的类型与结构，加强对土地的开发利用，以满足人类的生存环境的要求。2003 年末成华区人口为581021，非农业人口474663，农业人口106358； 2014年末成华区人口707758，末非农业人口707758人，无农业人口。非农业人口的增加会导致城市规模的扩大，对居住条件的需求增加，同时也会加大各种基础设施的需求。因此，加快了北湖地区的农用地变为城市建设用地的速度。 六、结语

通过对北湖地区2003年和2016年两期的遥感影像进行土地利用信息提取，得出各种地类的变化情况。通过北湖地区土地利用变化驱动力的分析表明，政府的政策导向起主导作用，其次是经济发展。2003～2016年北湖地区耕地面积减少，建设用地面积大量增加已经成为一种