紹興市土地利用動態變化及城市可持續發展力研究

劉常瑜，陳新宇，解婉穎，解華明

(1.安徽建筑大學 環境與能源工程學院，安徽 合肥 230601；2.住房和城鄉建設部規劃管理中心，北京 100835)

0 引言

隨著經濟的日益發達，城市化趨勢越發的成熟，我國土地利用類型發生了翻天覆地的變化，實時掌握土地利用類型及其變化特征和根源，對人們的生活和國家的調控起著重要的作用。紹興市作為國家可持續發展重點實驗區，對中心城市開展土地利用變化特征和驅動因子綜合研究，不僅具有代表性和借鑒性，同時，對于其他區域的土地利用變化調控和管理都具有理論指導意義。[1]土地的變化多表現為景觀格局的變化，加強城市發展的可持續性，對于保持合理的城市景觀布局具有重要的意義。[2]因此，利用景觀元素的聚散及流動來揭示城市可持續發展的潛力及方向極具科學意義。

1 研究數據

本文以SPOT5、ZY3等多源、不同時相的高分辨率影像數據為數據源，通過相關地物信息的提取，對紹興中心城市土地利用動態變化進行分析，結合研究區相關統計數據，建立紹興市景觀格局評價指標庫。本研究所用到的影像數據如表1。

表1 研究區遙感影像類型

2 研究內容

利用紹興中心城區2009～2016年的八期遙感影像及其他輔助信息，采用目視解譯法提取研究區土地利用空間信息；根據提取的土地利用信息，分別對研究區土地利用數據和時空變化、土地利用動態變化度、土地利用轉換模型三個方面進行分析紹興市土地利用變化特殊；運用景觀格局指數分析法，從景觀水平、特定類型水平、城市綠地建設水平等方面構建基于景觀格局與功能的城市可持續發展能力評價指標體系，通過主成分分析法，分別確定 2009、2013、2016 年間的斑塊密度(PD)、景觀粒度(MESH)、多樣性指數(SHDI)、景觀分離度指數(DIVISION)、農林用地最大斑塊指數(LPI)、城市建設用地斑塊分維度(FRAC_MN)、非建設用地景觀優勢度(SHEI)等指標指數[3]，從定性和定量兩個角度對浙江紹興市進行城市可持續發展能力評價。

從研究流程(圖1)可以看出，本研究分為三個部分，分別為研究區土地利用信息提取、土地利用動態變化分析以及區域內景觀格局分析下的城市發展可持續性研究。

圖1 技術路線圖

2.1 影像預處理

下載到的各年份的影像已經經過了輻射校正，因此，對所獲得的各遙感影像進行數據預處理，預處理過程有幾何校正、影像的融合、拼接和裁剪、定義投影等，得到研究區影像數據圖，如下圖2:

2.2 研究區地物信息提取

本文結合研究區實際情況，參照《城市用地分類與規劃建設用地標準(GB50137-2011)》和《紹興市城市總體規劃(2011～2020)——城市用地布局規劃圖》，結合遙感數據的特點，將研究區土地利用類型分為城市建設用地、村鎮用地、變通用地、特殊用地、水域、農林用地及其他非建設用地七類[4]，分類結果如圖3，其中對城市建設用地細化為九類。

圖2 研究區2009-2016年不同數據源遙感影像圖

3 結果與分析

3.1 土地利用變化分析

3.1.1 土地利用數量變化分析

由表2可得，紹興中心城市的土地利用類型主要以城市建設用地為主，其次為農林用地和水域。城市建設用地在該地區所占的比例逐年增加，而農林用地在該地區的比例逐年減少，特殊用地不變，水域變化不算明顯，這種非常小的變化亦有可能是由于影像時相不同因降水量不同引起的水域面積的輕微變化。城市建設用地的快速增，與研究時段內研究區的發展政策及社會驅動力有重要的關系。而從上表反映的現狀來看，人口增長，建設用地快速增加，而農林用地減少，雖然可以緩解人地矛盾，但使得農林用地減少，因此，需要在盡量減少農業用地占有量的情況下，通過中心城市外擴等方法解決建設用地需求量增加的總量。

表2 紹興中心城市2009-2016年土地利用現狀

表3 紹興中心城市2009-2016年城市建設用地現狀

從表3可知，紹興市的土地利用中，以居住用地和工業用地為主。其中居住用地所占比例最大，其增長速度也較快。2009～2016年，研究區城市建設用地的九類土地利用類型都發生了不同程度的變化，且逐年呈增長趨勢，面積增加最大的是居住用地，最小的為公共設施用地。城市綠地和廣場用地較其他建設用地來說增長速度慢，隨著人們對于生活環境的要求日益增加，需要進一步規劃好城市綠地與廣場用地，以提高研究區人民生活環境的舒適性。

3.1.2 土地利用時空變化分析

由表4可以總結出2009-2016七年間紹興中心城市土地利用的轉移趨勢。減少的農林用地和其他非建設用地多轉移為城市建設用地；其他非建設用地轉出較多，除自身的轉移外，大部分轉為城市建設用地。

3.2 土地利用動態度分析

從表5中可以看到，其他非建設用地、區域交通設施用地、農林用地的變化幅度較大。其中2010～2011年間，其他非建設用地減少了-18.82%，區域交通設施用地增加了15.53%，變化最為明顯。城市建設用地、交通用地基本上逐年增加，而村鎮用地、水域、農林用地、其他非建設用地則基本呈減少的趨勢。

3.3 土地利用空間格局分析

根據紹興市中心城區規劃區域，結合圖3可以看出，紹興市中心城市建設用地逐年增加，尤其是中心城區的東北區域，農林用地快速減少，城市建設用地增加；由于影像獲得時間季節不同，水域在空間分布上也存在較小的變化；紹興中心城區西北區域村鎮建設用地逐年減少，而整體空間來看，交通用地則增加；研究區西北區域城市未建設用地面積減少較多，也主要是用來發展城市建設用地，其中，居住用地增加最多。

3.4 城市可持續發展力分析

3.4.1 定性分析

本研究以城市景觀整體結構、城市景觀生態連通與控制能為、城市上地保障及用地集約水平3個領域為目標層，選取斑塊密度(PD)、景觀粒度(MESH)、多樣性指數(SHDI)、景觀分離度指數(DIVISION)、農林用地最大斑塊指數(LPI)、城市建設用地斑塊分維度(FRAC_MN)、非建設用地景觀優勢度(SHEI)等指標指數，對浙江紹興市進行城市可持續發展能力評價，各指標計算結果如表6。

表4 紹興中心城市2009-2016年土地利用轉移矩陣

表5 紹興中心城市2009-2016年土地利用變化動態度

表6 紹興中心城市區景觀格局指數值

從紹興規劃區景觀格局分析看，從2009年到2016年，該地區100 hm2而積的斑塊數量為7.9～8.3之間，并且總體呈現增加趨勢，說明城市景觀破碎化程度在加劇，在2013年達到最大，但是到了2016年又降低，由于城市開發程度等原因，規劃區土地利用斑塊變化不規律。MESH值逐年降低，說明紹興市景觀斑塊向著聚集和大規模方向發展，城市景觀中優勢斑塊更加突出。在紹興市發展過程中，景觀格局呈現多樣性，這種景觀多樣性水平的提高可能主要歸因于建設用地變化的多樣性，而這種格局從某種程度上來說，并不利于城市生態系統的穩定。在城市地區，衡量城市綠色空間連通程度關鍵指標就是景觀用地分離度[5]，從表6可知，紹興市的景觀分離度較大，斑塊數多，優勢斑又少，景觀破碎化也較為明顯，說明在近幾年隨著城市建設與發展速度的加快，農林用地景觀有空間分化趨勢。紹興市非建設用地斑塊分維度從2.01增加到2.11，說明分割度呈增加趨勢，同時非建設用地的景觀優勢度呈降低趨勢，這表明紹興市非建設用地的破碎性增強，土地流轉概率持續增加。

3.4.2 定量分析

文章先采用極值標準化法將原始數據無量綱化，使得評價指標體系標準化，然后通過對數據的標準差與平均值進行求比，選用精度較高的變異系數法來確定權重，指標的變異系數越大，在評價中的分布變異性也就越大，因此，這項指標可以對各評價對象進行區分，在權重賦值中，也就賦予較大的權重；反之，則應賦予較小的權重。[6]紹興市中心城區可持續發展能評價指標權重如表7:

表7 指標權重表

根據各個指數的重值及其量化值，可計算出紹興市可持續發展能力評價的綜合指數，如表8。

表8 2009、2013、2016年紹興市可持續發展綜合能力指數表

根據可持續發展能力評價的綜合指數的計算公式算出，紹興市可持續發展綜合指數在0.65-0.85之間，根據Batty M在1995年建立的可持續發展指標評價值衡量標準，紹興市中心城區屬于快速可持續發展水平。

4 結論

(1)紹興中心城區的土地類型主要以城市建設用地和農林用地為主，城市建設用地在該地區所占的比例逐年增加，而農林用地在該地區的比例逐年減少。居住用地所占面積的比重最大，增速也相對較快，城市建設用地的增加主要來自于農林用地和其他非建設用地的減少，城市建設用地多為自身轉移方式，其他非建設用地轉出量較大，除了自身轉移之外，大部分轉為城市建設用地。城市建設用地的快速增加，占用了農林用地，為了從根本上解決人地矛盾，需要通過對城市外沿擴張式規劃來滿足城市的發展。

(2)紹興市中心城區的七大土地利用類型中，其他非建設用地、交通用地、農林用地的變化幅度較大，8年間的變化度分別為-6.98%、3.84%、-3.37%。城市建設用地、村鎮建設用地、水域8年間的變化度分別為 1.95%、-1.34%、-0.29%。2009-2010年與2012至2013年間綜合土地利用動態變化度最高。

(3)建立紹興市城市景觀格局評價指標體系，結合定性描述和定量分析結果，對紹興市景觀生態特征進行分析，發現研究區城市景觀分離度較大，斑塊數多，優勢斑又少，景觀破碎化也較為明顯，這與前期城市建設時，規劃不及時，空間布局合理性低有一定的關系，因此，在后續城市外沿擴張規劃時，建議采用最優線性規劃、灰色模型等數學方法進行定量規劃[7]，以達到城市發展的最適宜性。