武漢“1+8”城市圈土地利用動(dòng)態(tài)變化研究

摘要:利用武漢城市圈內(nèi)9個(gè)城市1997—2006年土地利用變化數(shù)據(jù)，采用土地利用動(dòng)態(tài)變化方法中的土地資源數(shù)量變化模型、土地利用程度變化模型、土地利用區(qū)域變化差異模型來分析武漢城市圈1997—2006年土地利用變化的情況。研究表明，土地利用動(dòng)態(tài)分析能夠很好的揭示城市圈土地利用結(jié)構(gòu)特征的變化規(guī)律;武漢城市圈中，武漢市綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為0.76%/年，遠(yuǎn)高于其他八個(gè)地區(qū);土地利用程度變化方面，增加最多的武漢市土地利用程度指數(shù)變化量為0.463，而咸寧市土地利用程度指數(shù)減小了0.609，是減少最多的地區(qū);土地利用類型相對變化方面，耕地變化主要集中在武漢市、黃岡市和咸寧市，園地變化集中在武漢市和孝感市，交通用地變化則集中在武漢市、孝感市和咸寧市。根據(jù)研究結(jié)果，文章提出了對策建議。

關(guān)鍵詞:武漢城市圈;土地結(jié)構(gòu);土地利用動(dòng)態(tài)變化

中圖分類號:F301.23文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A DOI編碼:10.3969/j.issn.1006-6500.2010.03.011

Research on Dynamic Change of Land Use in '1+8' Wuhan Metropolitan Area

YUAN Zhao， DONG Jie

(College of Land Management， Huazhong Agricultural University， Wuhan， Hubei 430070， China)

Abstract:According to the data of land use in nine cities of Wuhan metropolitan from 1997—2006，land use change was analyzed by land resources quantity change model，land use degree change model and land use change regional diversity model. Research showed that analysis of dynamic change of land use specifically revealed the changing regularity of land use structure in metropolitan area; in Wuhan metropolitan area， Wuhan City's dynamic degree of general land use was 0.76% per year， was much higher than other 8 cities; Wuhan City's index of land use increased 0.463， but Xianning's index decreased 0.609， they were the city seeing biggest increase and biggest decrease respectively; farmland change mainly happened in Wuhan City，Huanggang City and Xianning City;garden land change mainly happened in Wuhan City and Xiaogan City;land for traffic change mainly happened in Wuhan City，Xiaogan Cityand Xianning City. Finally， policy suggestion were proposed according to results.

Key words: Wuhan metropolitan area;land structure;dynamic change of land use

國際地圈-生物圈計(jì)劃(IGBP)和全球環(huán)境變化中的人文領(lǐng)域計(jì)劃(IHDP)于1995年聯(lián)合提出的“土地利用/土地覆被變化”(Land use and land cover change， LUCC)研究計(jì)劃是目前全球變化研究的核心主題之一[1，2]。截至目前，國內(nèi)已進(jìn)行了大量的區(qū)域土地利用變化研究，所選取的范圍多側(cè)重于全國、全省、城市或典型地區(qū)的土地利用變化[3]，對于城市群、城市圈的相關(guān)研究較少，城市圈是由大中小城市組成的多層次、功能互補(bǔ)、相對完整的地區(qū)體系，其形態(tài)明顯有別于省、城市及典型地區(qū)，對其土地利用動(dòng)態(tài)分析具有重要意義。筆者以武漢“1+8”城市圈為例，采用土地利用動(dòng)態(tài)變化方法中的土地資源數(shù)量變化模型、土地利用程度變化模型、土地利用區(qū)域變化差異模型進(jìn)行研究，旨在分析武漢城市圈土地利用變化的活躍度、利用強(qiáng)度以及土地利用類型的差異性，從而為城市圈可持續(xù)發(fā)展提供參考和建議。

1武漢城市圈土地利用結(jié)構(gòu)概述

1.1研究區(qū)域概況

武漢城市圈位于湖北省東部，行政區(qū)劃包括湖北省武漢市、黃石市、鄂州市、孝感市、黃岡市、咸寧市、仙桃市、潛江市和天門市共9市，土地總面積為5.78萬km2，擁有3 114.62萬人。圈內(nèi)土地呈多層次環(huán)狀分布，由內(nèi)向外展布有城鎮(zhèn)、耕地、園地、草地和林地等。圈內(nèi)地貌類型多樣，平原、崗地、丘陵和山地兼?zhèn)?，大致為“兩山、兩崗、三丘、三原”的格局?/p>

1.2武漢城市圈內(nèi)各個(gè)城市土地利用結(jié)構(gòu)概況

2007年12月，武漢城市圈被批準(zhǔn)成為“全國資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社會(huì)建設(shè)綜合配套改革實(shí)驗(yàn)區(qū)”，與此同時(shí)，也全面開展了對武漢城市圈的統(tǒng)一規(guī)劃和部署。然而，在此之前城市圈的9個(gè)城市并沒有統(tǒng)一的規(guī)劃，導(dǎo)致每個(gè)城市的用地和發(fā)展情況有很大差別。如表1所示，黃石、黃岡、咸寧的耕地面積占其城市面積的比重低于武漢城市圈的耕地保有量水平;武漢市城鎮(zhèn)工礦用地比例明顯高于城市圈整體水平以及各個(gè)城市的占有量;而在未利用土地的比較中，黃石、孝感、咸寧的未利用土地占有量高于武漢城市圈的總體水平。

1.3武漢城市圈1997—2006年土地利用結(jié)構(gòu)比較

如表2所示，1997—2006年，武漢城市圈農(nóng)業(yè)用地占城市圈總面積的比例由80.35%下降到79.88%，其中耕地面積下降幅度最大，占城市圈面積比例由34.02%下降到31.82%，減少了12.70萬hm2;建設(shè)用地面積持續(xù)擴(kuò)大，占城市圈面積比例由8.39%增加到9.22%，10年共增加了4.8萬hm2;未利用地有一定幅度的減少，面積比例由11.26%降低到10.90%，共減少2.1萬hm2。

2武漢城市圈土地利用動(dòng)態(tài)變化研究方法

2.1土地資源數(shù)量變化模型

土地資源數(shù)量變化可以用土地利用動(dòng)態(tài)度來表示。區(qū)域土地利用綜合動(dòng)態(tài)度的測算和比較可以反映區(qū)域土地利用變化的綜合活躍度[4]。

某一研究區(qū)的綜合土地利用動(dòng)態(tài)度的計(jì)算式為:

式中，(LA(i，t1)-ULAi)為在監(jiān)測期間轉(zhuǎn)移部分面積，即第i種土地利用類型轉(zhuǎn)化為其它非i類土地利用類型的面積總和;LA(i，t1)為監(jiān)測期初第i種土地利用類型的面積;ULAi為監(jiān)測期間第i種土地利用類型未變化部分的面積;t2為監(jiān)測期末;t1為監(jiān)測期初。

2.2土地利用程度變化模型

土地利用程度主要反映土地利用的廣度和深度，它不僅反映了土地利用中土地本身的自然屬性，同時(shí)也反映了人類因素與自然環(huán)境因素的綜合效應(yīng)。根據(jù)土地利用程度的綜合分析方法，將土地利用程度按照土地自然綜合體在社會(huì)因素影響下的自然平衡狀態(tài)分為若干級，并賦予分級指數(shù)，從而給出了土地利用程度綜合指數(shù)及土地利用程度變化模型的定量化表達(dá)式[4]。

(1)土地利用程度綜合指數(shù)模型

某研究區(qū)土地利用程度綜合指數(shù)可表達(dá)為:

式中，Dj為某研究區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù);Ai為研究區(qū)域內(nèi)第i級土地利用程度分級指數(shù);Ci為研究區(qū)域內(nèi)第i級土地利用程度分級面積百分比;n為土地利用程度分級數(shù)。

(2)土地利用程度變化模型

土地利用程度在一個(gè)特定范圍內(nèi)的變化是多種土地利用類型變化的結(jié)果，土地利用程度變化量可定量地揭示該范圍土地利用的綜合水平和變化趨勢。土地利用程度變化量可表達(dá)為:

式中，Lb和La分別為b時(shí)間和a時(shí)間的區(qū)域土地利用程度綜合指數(shù);Ai為第i級的土地利用程度分級指數(shù);Cib和Cia分別為某區(qū)域b時(shí)間和a時(shí)間第i級土地利用程度面積百分比。

如ΔLb-a>0，或Rj>0，則該區(qū)域土地利用處于發(fā)展時(shí)期，否則處于調(diào)整期或衰退期。

在中國資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫中，王思遠(yuǎn)等[5]從生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，提出了土地利用程度分級標(biāo)準(zhǔn)，將土地利用分為4級，如表3所示。

2.3土地利用區(qū)域變化差異模型

土地利用類型的相對變化率建立在變化率指數(shù)的基礎(chǔ)上，將局部地區(qū)的類型變化率與全區(qū)的類型變化率相比較，用以分析研究區(qū)范圍內(nèi)特定土地利用類型變化的區(qū)域差異與特定類型變化的熱點(diǎn)區(qū)域[6]。

區(qū)域某一特定土地利用類型相對變化率可表示為:

R相=|Ub-Ua|×Ca/(|Cb-Ca|×Ua)

式中，Ua、Ub分別為區(qū)域某一特定土地利用類型研究期初及研究期末的面積;Ca、Cb分別代表整個(gè)研究區(qū)某一特定土地利用類型研究期初及研究期末的面積。

若R相>1，表示該局部土地利用變化幅度大于整體變化幅度;若R相<1，則小于整體的變化幅度。由公式可以得出武漢城市圈內(nèi)各城市土地利用變化相對變化率。

3武漢城市圈土地利用動(dòng)態(tài)變化結(jié)果分析

3.1綜合土地利用動(dòng)態(tài)度分析

武漢城市圈9個(gè)城市的土地利用綜合動(dòng)態(tài)度測算結(jié)果(圖1)顯示，武漢市的土地利用綜合動(dòng)態(tài)度最大(0.76%/年)，而天門市最小(0.03%/年)。按照從大到小的順序?qū)⑽錆h城市圈土地利用綜合動(dòng)態(tài)度進(jìn)行排序，為武漢市(0.76%/年)>孝感市(0.28%/年)>仙桃市(0.24%/年)>黃岡市(0.2121%/年)>咸寧市(0.2094%/年)>黃石市(0.18%/年)>鄂州市(0.10%/年)>潛江市(0.09%/年)>天門市(0.03%/年)。這表明武漢市的土地利用最為活躍;孝感市、仙桃市、黃岡市和咸寧市土地利用水平較為接近，但明顯低于武漢市;黃石市、鄂州市土地利用動(dòng)態(tài)度低于上述地區(qū)，而潛江市、天門市土地利用處于較不活躍的狀態(tài)。武漢市作為城市圈中心，土地利用活躍度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其它地區(qū)，應(yīng)考慮如何優(yōu)化用地并帶動(dòng)其它地區(qū);孝感市、黃岡市、咸寧市和仙桃市在城市圈中處于適中水平，應(yīng)進(jìn)一步釋放潛力;黃石市、鄂州市作為資源型城市，應(yīng)在考慮土地利用負(fù)面效應(yīng)的同時(shí)進(jìn)行轉(zhuǎn)型發(fā)展;天門市和潛江市潛力較大，應(yīng)根據(jù)城市圈產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)狀況大力開發(fā)。

3.2土地利用程度指數(shù)及其變化分析

武漢城市圈1997年的土地利用程度綜合指數(shù)(表4)為2.679，2006年的為2.419，土地利用程度變化值為-0.261，說明整個(gè)武漢城市圈這幾年土地利用程度在減弱。各個(gè)城市的情況為，2006年天門市土地利用程度最大，為2.849;咸寧市的土地利用程度指數(shù)最小，為2.177;1997年仙桃市土地利用程度綜合指數(shù)最大，為2.847，黃岡市的土地利用程度指數(shù)最小，為2.178。從土地利用程度變化值來看，10年間，武漢市、鄂州市、孝感市、黃岡市、天門市和潛江市土地利用程度在逐步增加，其中武漢市的土地利用程度增強(qiáng)幅度最大，變化值為0.463;黃石市、咸寧市和仙桃市土地利用程度呈減小趨勢，其中咸寧市的土地利用程度減幅最大，變化值為-0.609。城市圈應(yīng)結(jié)合自然稟賦狀況，適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)各地對土地利用的強(qiáng)度。

3.3土地利用類型相對變化率分析

土地利用類型相對變化率能較好地反映研究區(qū)域的土地利用空間差異，表5中土地利用相對變化率大于1的區(qū)域類型，其土地利用變化幅度大于整個(gè)武漢城市圈該類土地的變化，反之則小于整個(gè)城市圈該類土地的變化[7]。從單一土地利用類型相對變化率計(jì)算結(jié)果來看，各個(gè)城市間土地利用變化的差異明顯。耕地方面，武漢市的耕地相對變化最大，相對變化率為2.334%，其次為黃石、黃岡、咸寧和仙桃，變化最小地區(qū)為天門市，僅0.022%。作為處于用地變化過渡位置的地類，耕地變化率對經(jīng)濟(jì)發(fā)展和政策制定都有較強(qiáng)的指導(dǎo)意義。園地的變化以武漢市和孝感市為大，相對變化率分別為146.504%和103.582%，整個(gè)城市圈內(nèi)只有黃岡市的園地相對變化率小于1，為0.534%，林地相對變化最大的地區(qū)為武漢市4.749%，最小的是潛江市，為0.180%。由于城市圈牧草地總量較小，各地牧草地變化較為一致。園、林牧草地相對變化表明農(nóng)地結(jié)構(gòu)調(diào)整較為活躍的地區(qū)主要是武漢市、孝感市、仙桃市等地，城市圈內(nèi)的園地變化呈現(xiàn)不均勻狀態(tài)。交通用地以武漢市最大，相對變化率為2.919%，孝感市和咸寧市次之，相對變化率均大于1，仙桃市、天門市和潛江市均處于較低水平。這一數(shù)據(jù)表明，天門-仙桃-潛江、孝感-漢川-應(yīng)城、咸寧-赤壁-嘉魚三個(gè)城鎮(zhèn)組團(tuán)中，天門-仙桃-潛江的交通水平仍然提升較慢，需要在城市圈建設(shè)中予以考慮。

4小結(jié)與討論

(1)采用武漢城市圈1997—2006年土地利用現(xiàn)狀用地面積數(shù)據(jù)作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)及材料，運(yùn)用土地利用動(dòng)態(tài)變化方法中的土地資源數(shù)量變化模型、土地利用程度變化模型、土地利用區(qū)域變化差異模型來分析武漢城市圈1997—2006年土地利用變化的情況，能夠很好的揭示武漢城市圈近10年來土地利用結(jié)構(gòu)特征的變化規(guī)律，從而指導(dǎo)城市圈的發(fā)展戰(zhàn)略。

(2)根據(jù)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度的結(jié)果，城市圈綜合土地利用動(dòng)態(tài)度呈現(xiàn)出武漢市遠(yuǎn)高于其它8個(gè)城市的狀況，為0.76%/年，其他城市均低于0.30%/年。運(yùn)用土地利用程度變化模型，得出2006年武漢城市圈土地利用程度與1997年比成減弱趨勢，變化值為-0.261，增加最多的武漢市土地利用程度指數(shù)為0.463，而咸寧市土地利用程度指數(shù)減小了0.609，是減少最多的地區(qū)。根據(jù)土地利用類型相對變化率模型的結(jié)果，城市圈地類的變化均處于不均勻狀態(tài)，耕地變化主要集中在武漢市、黃岡市和咸寧市，園地變化集中在武漢市和孝感市，交通用地變化則集中在武漢市、孝感市和咸寧市。

(3)武漢城市圈中，武漢市與其他地區(qū)差異較為顯著，優(yōu)化武漢市用地并重點(diǎn)帶動(dòng)其他地區(qū)是建設(shè)過程中的首要問題。除此以外，應(yīng)根據(jù)各地區(qū)的特點(diǎn)，有針對性的制定發(fā)展戰(zhàn)略(如明確各地區(qū)耕地保護(hù)責(zé)任，促進(jìn)資源型城市轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)重點(diǎn)開發(fā)地區(qū)的交通設(shè)施建設(shè))，從而優(yōu)化城市圈的土地配置、控制土地利用強(qiáng)度，促進(jìn)武漢城市圈不斷發(fā)展，形成完善、發(fā)達(dá)的城市圈。

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