基于GIS/RS的近15年廣州南沙區土地利用變化研究

宮廣宇

摘 要：土地資源是人類生存與發展的物質基礎，是人類創造財富的基本源泉。因此，“土地利用/土地覆被變化”研究計劃于1995年由國際地圈——生物圈計劃和全球環境變化中的人文領域計劃聯合提出，讓土地利用變化研究出現在人們視野，變成全球變化研究的前沿和熱點。南沙區是國家級經濟技術開發區，其土地利用變化研究具有鮮明的特色和研究意義。研究發現，南沙區城鎮化進程較快，變化最為劇烈，耕地面積較少較為明顯，在經濟發展過程中應該注重耕地的保護政策，確保南沙區經濟社會的持續健康發展。

關鍵詞：RS;GIS;土地利用變化分析;南沙區

中圖分類號：F2 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.11.021

0 引言

土地作為客觀存在并且目前稀缺的自然資源之一，具有承載和養育各種生物及非生物的能力。隨著全球經濟快速發展，土地資源緊缺，土地生態環境惡化等問題日益突出。土地利用變化、土地利用變化效應和驅動機制的相關研究已成為各國科學家研究的核心和熱點。利用RS/GIS研究土地利用變化能夠較好地分析出區域的經濟發展過程中所凸顯的土地利用問題，形成一個比較客觀的認識。

近年來，關于土地利用變化的研究主要是利用RS和GIS技術，如閆江虹運用了遙感技術研究了河南省開封市西北部四個鄉1990年、2000年、2010年本區域的土地利用/土地覆蓋概況，分析了研究區三個時期的土地利用/土地覆蓋特征，分析開封市西北部四個鄉，研究了城市化進程中的土地利用變化及驅動力因素。徐國偉運用在Arcgis和其他軟件的支持下，得到興文縣土地利用數據，在此基礎上分別描述興文縣石海鎮1995年和2010年土地利用現狀，概括其兩期土地利用特點，從土地利用變化幅度、土地利用變化速度、土地利用相對變化率等多個角度詳細分析了1995-2010年這15年間石海鎮土地利用的時空變化特征。蒲蕾運用了遙感影像數據獲取了榆林市1985、1996、2000、2010年土地利用/覆被狀況，并分析了研究區土地利用/覆被時空變化和土地結構的變化。劉紀遠等運用了RS和GIS技術分析了全國32個省、市、自治區獲取土地利用變化地塊，并進一步分析了2000-2005年全國土地利用變化的總體特征與分布格局，最主要的特征是耕地面積減少，城鎮用地增加。葛晶晶以RS和GIS為主要技術手段，對無錫市2001年和2006年兩期遙感影像進行監督分類，獲得兩期土地利用數據。在此基礎上，利用土地利用動態度模型、土地利用程度變化模型、土地利用類型轉移矩陣模型，對該地區 2001 年～2006 年間的土地利用變化進行分析。

1 數據的獲取

本文通過最大似然法對2期TM遙感影像進行計算機監督分類處理，利用人機交互解譯，再結合南沙區土地利用現狀圖，獲取城鄉、交通及工礦等用地、耕地、林地及草地、河渠、水庫坑塘等需要的空間信息。在選取訓練區時，樣本都是在各類地物面積較大的中心部分選擇的，這樣使得選取的數據擁有一定程度的典型性和代表性，從而可以更加精確的進行分類，獲得2期遙感影像監督分類圖。同時，利用GIS空間分析技術，對遙感柵格數據進行矢量化處理，得到不同土地利用類型的矢量化數據，通過空間疊置分析技術對2000年和2014年土地利用類型進行疊加處理，最后對各土地利用類型地進行區域面積計算，得出各種土地利用類型的面積變化數據。

2 近15年南沙區土地利用面積整體變化分析

2.1 土地利用面積變化差異較大

根據得到的兩期土地利用變化數據分析，（1）城鎮面積增加十分明顯，2000年城鄉、工礦、交通等用地面積為4620.09 hm2，2014年為10163.57 hm2，增加了5543.48 hm2，增加的百分比為119.99%;（2）林地、草地及坑塘水庫變化幅度較大，2000年林地及草地面積為4871.14 hm2，2014年為5587.61 hm2，增加了71647 hm2，增加的百分比為14.71%;2000年水庫坑塘面積為8495.80 hm2，2014年為10141.33 hm2，增加了1645.53 hm2，增加的百分比為19.37%;2014年為5587.61 hm2，增加了716.47 hm2，增加的百分比為1471%;（3）河渠面積有所減少，2000年河渠面積為13535.62 hm2，2014年為11703.64 hm2，減少了183198 hm2，減少的百分比為13.53%;（4）耕地面積減少明顯，2000年耕地面積為14982.98 hm2，2014年為8849.91 hm2，減少了6133.07 hm2，減少的百分比為40.93%。

2.2 土地利用轉移矩陣

根據土地利用轉移矩陣分析得出：（1）城鄉、工礦、交通等用地變化最為劇烈，其中有3337.16 hm2耕地轉化城鄉、工礦、交通等用地，有973.74 hm2河渠轉化城鄉、工礦、交通等用地，有1124.80 hm2林地及草地轉化城鄉、工礦、交通等用地，有1783.52 hm2水庫坑塘轉化城鄉、工礦、交通等用地;（2）耕地減少最為明顯，減少了6120.84 hm2，這說明隨著社會經濟的發展，城市化進程不斷擴大，城鎮用地面積不斷擴大，同時由于產業結構的變化，第二、第三產業的發展，農業在國民經濟比重中不斷下降，農業產值不斷下降，耕地不斷轉化其他用地，尤其向城鄉、工礦、交通等用地轉化最多，同時耕地作為后備的戰略資源，不斷被作為城鎮備用地使用，這一定程度上使耕地面積不斷減少。

3 土地利用類型流失分析

3.1 城鄉、工礦、交通等用地面積變化分析

在增加的南沙區城鎮面積來源中，耕地占了4623%，河渠占了13.49%，林地及草地占了1558%，水庫坑塘占了24.71%，可以看出，耕地的轉化是城鄉、工礦、交通等用地增加的主要來源，也說明了南沙區城市地域的擴大是以犧牲耕地為主的。

3.2 林地及草地面積變化分析

在增加的南沙區林地及草地面積來源中，城鄉、工礦、交通等用地占了22.70%，耕地占了57.71%，河渠占了2.81%，水庫坑塘占了16.77%，可以看出，在經濟發展的過程中，當地遵循了保護生態的基本原則，進行退耕還林，保護當地的生態環境。

3.3 水庫坑塘面積變化分析

在增加的南沙區水庫坑塘面積來源中，城鄉、工礦、交通等用地占了5.48%，耕地占了65.74%，河渠占了22.80%，林地及草地占了5.98%，南沙區近15年魚塘面積發展較快，主要是部分耕地轉化為魚塘用地，南沙區位于入海口處，大部分土地并不適宜發展種植業，由于水域面積較大，對發展漁業資源最為有利，因此很多河渠及耕地向水庫坑塘轉化。

3.4 河渠面積變化分析

在減少的南沙區河渠面積去向中，城鄉、工礦、交通等用地占了41.42%，耕地占了3.98%，水庫坑塘占了51.00%，林地及草地占了3.60%，河渠主要轉化為城鎮用地及水庫坑塘，主要是因為填海造陸的進行，南沙港碼頭的建立使部分水域轉化為港口用地，經濟的進一步發展，農業結構進一步優化，水庫坑塘用地增加，漁業不斷發展。

3.5 耕地面積變化分析

在減少的南沙區耕地面積去向中，城鄉、工礦、交通等用地占了38.51%，河渠占了1.52%，水庫坑塘占了39.90%，林地及草地占了20.07%，主要是因為南沙作為國家級的經濟技術開發區，根據經濟的發展要求、政府規劃，及經濟結構的進一步優化南沙用地逐步向城鎮用地擴展。

4 土地利用變化驅動因素分析

4.1 自然因素

氣候資源是土地利用的基本條件之一，也是決定條件之一。氣候資源決定了農業、林業的生產布局和結構，影響了土地的使用。任何氣候變化都將對土地利用、農業生產產生一定意義的影響。南沙區位于珠江樓，受亞熱帶季風的影響，氣候變化影響明顯，因此研究區氣候變化對土地利用變化的影響對于因地制宜的調整土地利用結構具有十分重要的意義。南沙地區河道水域縱橫交錯，水塘湖泊數不勝數，北部地區以為農田為主，圍墾填地集中在南部的入海口地區，整體的自然環境和生態系統保持的非常良好。悠久的歷史底蘊和山清水秀的自然風光也讓南沙變成了一個廣州人心中旅游寶地，使得南沙區擁有一大批旅游景點和旅游設施。

4.2 人口因素

土地利用變化動力學研究的主題其中之一是人口增長變化與土地利用變化之間的關系。在人口增長變化與土地利用變化的關系上學術界持有兩種不同的觀點：一是土地利用在區域中變化的最主要和最直接的因素就是人口增長，是導致土地利用發展直接的變化。二是土地利用面積的變化與人口的增長在某種意義上不存在密切的關系，耕地面積的變化亦是如此。

今天，農業科技遠遠比過去要好，單位面積產量高，交通便利，而且各地區內產品運輸便捷。因此，某一地區人口增長帶來的農產品需求增長并不一定會導致耕地面積增加。因此，地區內人口的增加不是耕地減少的主要原因。但是人口增加對居住、工作、生活場所產生的壓力增大將導致建筑用地的擴張，這說明人口增加是建設用地增長的一個因素。由于南沙區的經濟高速增長，大量勞動力的進入導致了城鎮用地的增加，農業勞動力向第二產業和第三產業的轉化也引起了城鎮人口的重大變化。

4.3 城市化因素

區域環境質量的改善、區域綜合效益以及地區平衡發展等都是政府行為考慮的角度，通過政策引導及管理措施對這些進行約束和干預。社會經濟的發展和區域土地利用變化都受到政府各種管理措施和政策的影響。

1993年5月12日，廣州南沙經濟技術開發區得到了國務院批準正式成立。2002年，為加快南沙開發區的建設和發展，廣州市委、市政府設立了廣州南沙開發區建設指揮部，全面統籌開發區范圍內的規劃、建設、管理以及招商引資等工作，具有廣州市市級審批管理權限。政府政策在很大程度影響了南沙區的城市化進程，推動了進程的不斷加快，這也是南沙區城鎮用地不斷增加的一個重要因素。

4.4 社會經濟因素

隨著城市化進程的不斷加速、居民生活水平迅速提高，基礎設施得到完善，生活方式和價值觀念受到城市化的影響，這導致城市用地面積的大量增加，原來的土地利用結構發生轉變，農耕地向非農業化用途轉變。在我們國家大力發展中小城鎮政策的推動下，小縣城的建設步伐加快，非農人口迅速增長，城鎮面積逐年增大，交通用地不斷增加，以及大量資源被開發利用，這些因素都對土地利用變化起到了推動作用。

2015年整個南沙區實現地區生產總值1139.19億元，比上年（下同）增長13.3%。其中，第一產業增加值為51.28億元，增長4.8%;第二產業增加值為795.34億元，增長11%;第三產業增加值為292.57億元，增長23.5%。三次產業增加值的比例為4.5：69.82：25.68。2015年，整個南沙區工業總產值2933.85億元，增長8.5%;工業增加值744.36億元，增長9%。從中可以看出，南沙區經濟取得了巨大的成就，隨著經濟的進一步發展，各種用地類型的不斷開發，南沙土地利用類型必將發生更加顯著的變化。

5 對策與建議

南沙區在社會經濟發展中最為突出的變化是城鎮用地的大幅度增加，耕地急劇減少，因此應注重在此方面的所突出的問題。耕地空間不僅僅是保障糧食生產的重要條件，也具有承載人類活動、物質生產和生態服務等基本功能，因此，保護耕地對保障國家安全、維護國家內部穩定、加速經濟發展具有十分重要的意義。我國正在經濟高速發展的一個重要的階段，我國耕地資源數量逐步變化，人口的高速增加、城市化進程的加快等使得耕地資源數量急劇減少，人口與土地之間的矛盾愈演愈烈。南沙區土地利用變化中耕地的數量急劇變化，且大部分主要轉化為城鎮用地，因此需要處理城鎮化過程中耕地保護的問題，這樣才能為南沙區經濟社會的有序健康發展保存好戰略儲備資源。

參考文獻

[1]蒲蕾.區域土地利用變化效應與動力機制分析[D].西安：陜西師范大學，2013.

[2]閆江虹.城市化進程中土地利用變化及驅動力研究[D].開封：河南大學，2013.

[3]徐國偉.旅游開發背景下喀斯特地區土地利用變化特征及驅動力研究[D].成都：四川農業大學，2012.

[4]劉紀遠，張增祥，徐新良等.21世紀初中國土地利用變化的空間格局與驅動力分析[J].地理學報，2009，（12）：1411-1420.

[5]葛晶晶.無錫市土地利用變化及驅動力研究[D].南京：南京林業大學，2012.