基于遙感與GIS的城鎮用地擴展研究

戴 梁，劉明超

（華東師范大學資源與環境科學學院地理學系，上海 200062）

基于遙感與GIS的城鎮用地擴展研究

戴 梁，劉明超

（華東師范大學資源與環境科學學院地理學系，上海 200062）

利用1990年土地詳查變更調查數據和2006年的SPOT遙感影像，借助GIS空間分析能力，通過計算土地利用類型動態度、轉移矩陣、擴展強度指數分析了慈溪市的城鎮用地利用變化的時空特征。研究結果表明：1）慈溪市城市、建制鎮、交通運輸用地擴展的大部分來源于耕地；2）滸山街道城鎮、交通建設用地擴展強度指數大于其他鎮；3）建設用地擴展以城區周邊的街道鎮為主。

遙感；地理信息系統；城鎮用地；擴展分析；慈溪市

土地利用/覆蓋變化研究是推動全球變化綜合研究的前沿和熱點領域[1-2]。隨著城市化進程不斷加快，城市所在的區域土地利用變化更是迅速。城鎮是區域經濟發展的核心與載體，城鎮用地的空間擴展日益成為現在乃至將來的土地利用變化的主要特征。新城鎮和經濟開發區的建設、交通網絡設施的建設等造成優質耕地資源銳減[3]。本文擬在這些研究的基礎上，借助GIS空間分析技術對慈溪市城鎮用地擴展進行分析研究，對解決維護該地區糧食安全和推進城市化進程之間、保護耕地總量動態平衡與生態環境建設之間的矛盾具有重要現實意義。

1 研究區域與研究方法

1.1 研究區域概況

慈溪市地處浙東杭州灣南岸，位于北緯30°02′～30° 24＇和東經121°02′～121°42＇之間。市境總面積1154 km2（不含海域，未計入1954年后新成陸土地）。下轄3個街道、17個鎮，2006年底總人口101萬人。全境地勢南高北低，呈丘陵、平原、灘涂三級臺階狀朝杭州灣展開。海岸線北凸成弧形，并繼續向北推移，土地資源在不斷增加中。

1.2 數據與處理

本文采用了2006年的SPOT遙感影像，經過幾何配準預處理后,在ArcGIS9.2里進行人機交互解譯,最后得到2006年土地利用矢量數據（Geodatabase格式），土地利用分類參考國土資源部過渡分類標準分為：耕地、園地、林地、城市用地、建制鎮用地、農村居民點、交通運輸用地、未利用地、其他土地。1990年土地利用數據采用土地詳查變更調查數據，其他輔助數據有慈溪市1∶100 000地形圖、2006年慈溪市行政區劃圖，采用的主要分析軟件有ArcGIS9.2、ENVI4.4和Excel。

2 研究的實施步驟

2.1 慈溪市城市用地變化的幅度與速度

本文通過引入單一土地利用類型動態度來定量地描述慈溪市土地利用的變化速度[4]。

式中，K為研究時段內某一土地利用類型動態度；Ua，Ub分別為研究期初及研究期末某一種土地利用類型的數量；T為研究時段長，當T的時段設定為年時，K的值就是研究區某種土地利用類型年變化率。單一土地利用類型動態度表達的是某研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況。利用2002-2007年慈溪市土地利用面積數據經計算得到以下數據(見表1)。

表1 2002-2004年、2005-2007年慈溪市土地利用動態度表

2002-2007年慈溪市土地利用面積的變化，表現為城市用地、建制鎮用地、公路用地面積不斷擴大與耕地、園地、未利用地面積的下降并存。

2.2 土地利用類型轉移分析

對于土地利用類型之間的相互轉化情況，可采用轉移矩陣模型來進一步描述[5-6]。利用ArcGIS9.2/Spatial Analyst Tool/Zonal/Tabulate Area，計算出1990～2006年的土地利用變化原始轉移矩陣。

從轉移矩陣得出，耕地轉移成建設用地的數量最多，2006年慈溪市城市用地、建制鎮用地、交通運輸用地面積中由1990年耕地轉變的比例分別為55.48%、49.88%、73.91%，面積相加為5455hm2，占1990年耕地面積的9.9%。

2.3 慈溪市城鎮用地空間變化分析

通過ArcGIS軟件統計出各鎮的建設用地數量，并利用其生成專題圖可以反映出城鎮用地變化中存在著明顯的空間差異[7]。本文利用土地利用類型的相對變化率來反映土地利用變化的區域差異；利用城鎮建設用地擴展強度指數表征城鎮用地擴展的差異[8]，其計算公式為

上述各式中，R為某鎮單一土地利用類型相對變化率，ka、kb為某鎮某一特定土地利用類型研究期初及研究期末的面積；Ca、Cb為全研究區某一特定土地利用類型研究期初及研究期末的面積；Ei為i鎮單一土地利用類型擴展強度指數，Ui為i鎮前一基年至后一基年某類土地利用擴展面積，Ai為i鎮土地總面積，t為以年為單位的變化時間。

慈溪市各鎮耕地相對變化率空間分布格局 (見圖1)為：滸山街道為 3.718，宗漢、匡堰、橫河均大于1.926，表明這些街道、鎮的耕地減少速度高于全區；庵東、逍林、龍山鎮農場的耕地面積未計入，庵東鎮為-2.498，耕地面積增加。

圖1 慈溪市1990-2006年耕地相對變化率空間分布圖

通過對建設用地擴展強度的分析，滸山和宗漢城鎮擴展強度遠遠高于其他鎮；交通用地擴展指數相對較小，滸山、崇壽、逍林高于其他鎮（見圖2）。

圖2 慈溪市1990-2006年城鎮用地、交通運輸用地擴展強度指數空間分布圖

3 結 語

本文以RS和GIS技術，對慈溪市1990-2006年城鎮用地擴展進行了分析研究，得出如下結論：隨著城市化的不斷進行，土地利用結構發生了較大的變化，耕地面積減少，以開墾杭州灣沿岸灘涂方式補償耕地，城市、建制鎮、交通運輸用地擴展的大部分來源于耕地。城鎮用地擴展數量大，速度快，但地區差異較明顯。滸山街道的城鎮用地擴展強度大于其他鎮，交通用地擴展指數相對較小。

[1] 劉紀遠，張增祥，莊大方，等.20世紀90年代中國土地利用變化時空特征及其成因分析[J].地理研究，2003，22(1):1-12

[2] 劉盛和，吳傳鈞，沈洪泉.基于GIS的北京城市土地利用擴展模式[J].地理學報，2000，55(4):407-416

[3] 張國平，劉紀遠，張增祥.近10年來中國耕地資源的時空變化分析[J].地理學報，2003，58(3)323-332

[4] 王秀蘭，包玉海.土地利用動態變化研究方法探討[J].地理科學進展，1999，18(1):81-87

[5] 徐建華.現代地理學中的數學方法[M].北京:高等教育出版社，2002

[6] 黃賢金，濮勵杰，彭補.城市土地利用變化及其響應:模型構建與實研究[M].北京:科學出版社

[7] 黨安榮，賈海峰，易善楨，等，ArcGIS 8 Desktop地理信息系統應用指南[M].北京:清華大學出版社

[8] 馬榮華，陳雯，陳小卉，等.常熟市城鎮用地擴展分析[J].地理學報，2004，59(3):419-426

Analyzing Expansion of Urban Land Area Based on RSand GIS

by Dai Liang

Based on the SPOT image of Cixi city in 2006 and the data of land alter-surveying in 1990,spatial patterns and temporal variation of land use change were analyzed.Some analytical indexes such as the land-use dynamic degree model,transfer matrix,grow th intensity index were introduced to describe the spatial differentiation of urban land expansion.The research showed that there was a rapid grow th of urban land use while significant differences in land use among regions.The urban construction land was increasingly expanding by massively occupying arable land.Centers of grow th are concentrated on the central city as well as regions adjacent to the city.

remote sensing,GIS,urban land use,extended analysis,Cixi city（Page:112）

P208

B

1672-4623(2011)01-0112-02

2009-05-31

戴梁，碩士，研究方向為全球變化與人類響應。