生態文明建設中沈巷鎮土地利用變化分析

陳晨　曹玉紅　劉崇剛　劉美云　董舜舜

摘要? 將沈巷鎮1995、2000、2005、2010和2015年TM影像圖進行解譯，結合ArcGIS軟件平臺的空間分析能力，并基于生態文明建設的視角對這5個時期的土地利用空間、數量變化進行研究，并分析沈巷鎮土地利用變化的驅動力因素。結果表明：1995—2015年，草地面積在5個時期沒有發生變化，重心也沒有偏移;水域面積先增加后減少，總體變化幅度不大，重心向東北方向偏移，且呈現出向建設用地和耕地轉移的趨勢;建設用地的面積一直在增加，在2010—2015年變化最大，其補充來源多為耕地，重心向東北沿江方向偏移;耕地的面積逐年減少，變化幅度較大，大部分轉為建設用地。皖江承接轉移示范區的成立帶動了沈巷鎮經濟發展，促使各土地利用的轉型。

關鍵詞? 生態文明;土地利用;沈巷鎮

中圖分類號? F301.2??? 文獻標識碼? A

文章編號? 0517-6611（2019）24-0069-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.24.023

Analysis of Land Use Changes in the Construction of Ecological Civilization in Shenxiang Town

CHEN Chen1， CAO Yu-hong1， LIU Chong-gang1，2 et al

（1.College of Environmental Science and Engineering， Anhui Normal University，Wuhu， Anhui 241003;2.Nanjing Institute of Geography & Limnology， Chinese Academy of Sciences，Nanjing， Jiangsu 210008）

Abstract? This article interpreted of TM images Shenxiang Town in 1995， 2000， 2005， 2010 and 2015，combined with spatial analysis capabilities of ArcGIS software platform， and based on the perspective of ecological civilization construction， the land use space and quantity changes in these five periods were studied and the driving forces of land use changes in Shenxiang Town were analyzed. The results showed that from 1995 to 2015， the grassland area did not change during the five periods， and the center of gravity did not shift; the water area increased first and then decreased， the overall change was not significant， the center of gravity shifted to the northeast， the trend of transfer to construction land and cultivated land was presented;the area of construction land has been increasing，

with the greatest change in 2010-2015，and most of its supplementary sources were cultivated lwad.The area of cultivated land reduced year by year， with a wide range of changes， and most of them were converted into construction land.The establishment of the Wanjiang Undertaking Transfer Demonstration Zone has led to the economic development of Shenxiang Town and promoted the transformation of land use.

Key words? Ecological civilization;Land use;Shenxiang Town

基金項目? 國家自然基金項目（41571124）。

作者簡介? 陳晨（1993—），男，安徽六安人，碩士研究生，研究方向：土地利用與生態安全。*通信作者，副教授，碩士生導師，從事環境規劃與管理研究。

收稿日期? 2019-06-04;修回日期? 2019-06-18

黨的十九大報告指出，加快生態文明體制改革，人與自然和諧共生，需要經濟與生態環境協同發展，推進綠色發展，并著力解決突出環境問題。自改革開放以來，經濟發展速度由快速到平穩，人類在享受生態環境帶來紅利的同時，也帶來了諸多環境問題：土地開發空間約束更加凸顯[1]，耕地由數量減少向生態退化轉變，土地資源利用的空間格局不合理[2]，土地供需矛盾突出[3-4]等等。隨著科技的發展，研究的不斷深入，土地利用與生態環境的關系、規劃以及驅動因素受到更多國內外學者的關注。土地利用是人類對土地的不同利用方式總稱，是一個不斷變化與發展的過程[5]，且對不同尺度范圍的生態環境變化都有著重要影響[6]。國外對土地覆蓋/土地利用（LUCC）的研究最早是在20世紀早期[7]，后來隨著遙感技術發展成熟，逐漸進入大范圍土地覆蓋/土地利用調查的新時代[8]，20世紀90年代以來，研究認為土地利用并不僅僅單指某個單一的植被或土地，而是眾多人文與自然結合的綜合體[9]。1995年IGBP和IHBP把土地利用及土地覆蓋一起作為環境變化研究項目的綱領課題[10]。國內則圍繞經濟快速發展、城鎮化水平不斷提高引發的土地利用/覆蓋的快速改變這一主題而展開，且主要集中在土地利用的時空變化研究[11]、土地利用的驅動力研究[12-13]上，繼而應用3S技術、土地變更數據以及各種定量測度模型，實證分析了國內不同城市和區域土地利用變化過程與特征，且利用模糊數學、主成分分析等手段揭示土地利用變化的主要驅動因素[14]。在生態文明發展進程中，土地利用變化的影響因素與歷史階段有所不同，既包括人文因素也有自然因素，若要深入了解土地利用的驅動因素，就要通過細致的案例分析，建立驅動力模型，并針對當前土地利用存在的問題，提出合理的規劃，迎合生態文明建設，給合實際應用提供參考和管理，以造福人類。

1? 研究區概況及數據來源

沈巷鎮位于安徽省蕪湖市鳩江區境內，臨靠長江、青弋江和漳河，為長江三角洲平原腹地，東接杭州，西靠省會合肥，南向黃山，更是連接蕪湖主城區、馬鞍山、南京的經濟重要樞紐，總面積242.648 km2，人口12.1萬。研究區系長江中下游平原一部分，地勢平坦，屬于亞熱帶濕潤性季風氣候，雨量充沛，氣候濕潤，四季分明，年降雨量1 046 mm，且氣候條件優越，氣候資源豐富。

選取1995—2015年沈巷鎮土地利用變化的TM 影像圖，并且把1995、2000、2005、2010、2015這5個時期的影像圖進行校正、拼接、裁剪，使用ArcGIS軟件中的空間統計以及空間疊置分析功能，對1995—2015年沈巷鎮5個不同時段的土地利用數據進行處理，如表1。該研究數據源于中國科學院資源環境與科學數據中心，《蕪湖統計年鑒》（1995—2015年）和國家地球系統科學數據共享平臺[15]。

2? 研究方法

2.1? 土地利用空間變化

土地利用轉移矩陣通過對不同土地類型之間轉移的定量描述，來預測未來一段時間內某一土地利用類型的狀態及動向。它的數學模型如下[16-17]：

A=A11…A1n

An1…Ann（1）

式中，Aij是指t時期的i種土地利用類型轉化為t+1時期j種土地利用類型的面積;A為轉移矩陣。

2.2? 土地數量變化

土地交換變化量[18-19]能夠考慮某類用地轉化為其他類型用地和其他類型用地轉為該類型的面積之和，并反映地類的真實變化情況;土地利用動態度[20-21]可以反映某類型用地在變化前后兩期之間的面積凈變化量，且能夠在不同空間尺度上找出土地利用變化的熱點區域。因此該研究結合兩者的優點，研究沈巷鎮的土地數量變化。公式如下：

U=Sa+ScSi×100%（2）

K單=Ub-UaUa×1T×100%（3）

K綜=ni=1（|Ubi-Uai|）A×1T×100%（4）

式中，Sa與Sc分別代表其他類型轉為某一類型用地的面積和該類轉為其他類型用地的面積;Si為轉移前的面積，U表示值的大小;當交換變量值較大時說明研究區域內的土地利用活躍程度大，土地利用轉移頻繁;K單表示某一時間段內該地區土地利用類型單一動態度;Ua和Ub分別表示某一類土地利用類型初期和末期的面積;K綜表示某一時間段內該地區土地利用類型綜合動態度;Uai和Ubi分別表示第i級地類在初期和末期的面積;A代表研究區面積，單位為km2;T為研究時長，單位為年。

3? 結果與分析

3.1? 土地利用空間變化分析

利用ArcGIS軟件平臺，制作出沈巷鎮1995、2000、2005、2010、2015年5期土地分類圖，如圖1。

由圖1可以看出，草地位于研究區西南靠河岸，且重心并沒有發生改變，一直處于（118.173°E、31.403°N）;耕地的重心在向西南方向轉移，由（118.231°E、31.436°N）轉移到（118.234°E、31.434°N），同時面積在不斷縮減，且未來有持續減少的趨勢;而建設用地的重心轉移變化較大，由（118.241°E、31.471°N）轉移到（118.312°E、31.497°N），逐步向中部平原地區靠近，面積在不斷增加，以2015年尤為突出。將獲取的5個時期的TM影像圖進行矢量化后，利用ArcGIS的空間統計和空間疊置分析方法，得出不同時期的沈巷鎮的土地利用轉移矩陣，見表2。

由表2可以看出，草地的面積為0.058 km2，既沒有轉入，也沒有轉出，說明草地的區域面積并沒有隨著社會經濟的發展而增加或者減少。水域在1995—2000年沒有轉出，補充來源是耕地，為0.176 km2;2000—2005年既沒有轉出，也沒有轉入;2005—2010年水域有0.006 km2的面積轉為耕地，而又有0.004 km2的面積轉為水域;2010—2015年水域主要轉出為建設用地，為0.075 km2，補充來源是耕地，為0.004 km2。建設用地在4個時期分別有0.053、0.006、0.002、0.016 km2的面積轉為耕地，而又有3.153、0.008、0.234和15.288 km2的耕地面積轉為建設用地，每一期的轉入皆大于轉出。1995—2000年耕地有0.176 km2轉為轉為水域，3.153 km2轉為建設用地;2000—2005年變化不大，2005—2010年，耕地的主要補充來源是建設用地，為0.234 km2;2010—2015年耕地主要轉出類型是建設用地，為15.288 km2，極少數建設用地面積轉為耕地。可以看出，在1995—2015年，沈巷鎮的草地面積沒有發生變化，水域面積的轉入和轉出則相較少，建設用地面積變化最為突出，且每一時期都有其他地類面積轉入，其次是耕地，耕地減少的面積大部分轉為建設用地。

3.2? 土地數量變化分析

由圖2可以看出，沈巷鎮土地利用結構以耕地為主，1995—2010年耕地所占比例達到80%以上，分別為86.54%、85.05%、85.05%、84.94%，以農業發展為導向，2015年則低于80%，為77.95%，雖耕地比重仍占主導，但已呈現耕地面積減少的趨勢;建設用地面積在2010年之前變化不大，到了2015年，所占比重由前期的10%上升到17.85%，而草地和水域面積所占比重較小，皆小于10%;從變化幅度來看，沈巷鎮耕地、水域面積在不斷減少，以耕地的減少為主，由1995年的209.991 km2下降到2015年的189.153 km2，減少了20.838 km2，建設用地的面積由1995年22.588 km2上升到43.32 km2，表明隨著經濟的迅猛發展，大量耕地面積被開發，用作建設用地，土地利用率不斷增大，城市化的進程加快，城市圈層擴張的趨勢明顯，大量的勞動力回流，人口的增加需要解決居民住房問題，促使城鎮用地的面積逐年增加。