內(nèi)江市中心城區(qū)土地利用動態(tài)變化研究

李永平，趙曉燕

（內(nèi)江師范學院 國際教育學院，四川 內(nèi)江 641000）

0 引言

土地是人類賴以生存的基礎(chǔ)，是人類生存和發(fā)展必備的物質(zhì)資源，隨著人類對土地資源屬性的開發(fā)和利用，土地利用類型不斷發(fā)生動態(tài)變化。為了更好地優(yōu)化土地資源，制定科學合理的土地利用總體規(guī)劃，研究多年來土地利用的空間結(jié)構(gòu)變化顯得極為重要和迫切［1-3］。四川省內(nèi)江市位于成渝經(jīng)濟圈，受周邊環(huán)境和交通樞紐的影響，其經(jīng)濟得到快速發(fā)展，尤其是內(nèi)江市中心城區(qū)。本文主要選取2008 年和2018 年兩個時期的Landsat 遙感影像，采用監(jiān)督分類方法分析內(nèi)江市中心城區(qū)近10 年來土地利用類型的變化規(guī)律及特征，主要涉及沱江以西城市聚集發(fā)展區(qū)、沱江以東城市聚集發(fā)展區(qū)、樂賢椑木和白馬等地區(qū)，并揭示其動態(tài)變化的驅(qū)動因素，其研究結(jié)果可為該地區(qū)的土地規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供科學依據(jù)。

1 數(shù)據(jù)處理

1.1 數(shù)據(jù)源及預(yù)處理

2008 年和2018 年的Landsat 遙感影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云，分辨率為30 m，影像云層覆蓋少，質(zhì)量好。采用ENVI 5.1 軟件對遙感影像進行融合、校正和裁剪等影像預(yù)處理，滿足土地利用分類的要求。

1.2 土地利用類型分類

以《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010-2017）為依據(jù)，本研究將土地利用類型劃分為耕地、林地、水域和城市建設(shè)用地。

1.3 遙感影像處理

采用ENVI 5.1 軟件對2008 年和2018 年遙感影像進行訓練樣本的選擇、可分離計算、分類處理和精度驗證。結(jié)果顯示，2008年和2018 年土地利用類型分類精度均達到94%，Kappa 系數(shù)均大于0.92，分類的準確性較高，能夠滿足研究需求。

2 土地利用類型動態(tài)變化的分析方法

本研究通過土地利用總量、動態(tài)度、轉(zhuǎn)移矩陣、土地利用程度綜合指數(shù)等方法分析2008—2018 年內(nèi)江市中心城區(qū)土地利用類型變化情況。

2.1 土地利用動態(tài)度

（1）單一土地利用動態(tài)度。單一土地利用動態(tài)度是反映研究區(qū)某時間段內(nèi)某種土地利用類型數(shù)量變化情況［4］，表達 式為：

式（1）中，Ua表示起始時間某一土地利用類型的數(shù)量，Ub表示截止時間某一土地利用類型的數(shù)量，T表示研究時間范圍，K表示某種土地利用類型年變化率。

（2）綜合土地利用動態(tài)度。綜合土地利用動態(tài)度反映的是研究區(qū)某研究時段內(nèi)綜合土地利用類型年變化率，表達式為：

式（2）中，LIi表示起始時間第i類土地利用類型的面積，ΔLIi-j表示起始時間第i類土地利用類型的面積轉(zhuǎn)為截止時間非i類土地利用類型面積的絕對值，T表示研究的時間范圍，LC表示綜合土地利用年變化率。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是指在研究時間范圍內(nèi)反映各種土地類型之間的轉(zhuǎn)換情況和結(jié)構(gòu)變化，表達式為：

式（3）中，n表示土地利用類型的數(shù)量，Sij表示第i類土地利用類型轉(zhuǎn)移到第j類土地利用類型的面積。

2.3 土地利用程度綜合指數(shù)

土地利用程度綜合指數(shù)反映的是人為因素對土地利用的影響程度，在研究土地利用程度前，需對研究區(qū)的土地利用類型量化分級，主要分為未利用土地、林草土地、農(nóng)業(yè)用地、城市聚落用地4 級，分級指數(shù)越大，代表人為因素影響越強［5-6］。計算公式為：

式（4）中，Ai表示第i種土地利用類型分級指數(shù)，Ci表示第i種土地利用類型面積，H表示研究區(qū)土地總面積，F(xiàn)表示土地利用程度綜合指數(shù)。F的值越大，代表土地利用程度越高。

3 內(nèi)江市中心城區(qū)土地利用類型動態(tài)變化分析

3.1 土地利用總量變化分析

運用ArcGIS 軟件對研究區(qū)2008 年和2018 年兩期土地利用類型面積及其占比進行統(tǒng)計，得出研究區(qū)的土地利用類型以耕地為主。2008—2018 年間，耕地面積由197.1 km2減少到120.83 km2；林地面積由42.62 km2增加到104.79 km2；建設(shè)用地面積增加了18.85 km2，增加到55.14 km2；水域面積減少了 4.75 km2，減至14.88 km2，耕地和林地變化最為明顯。

3.2 土地利用動態(tài)度分析

根據(jù)式（1）和（2）計算研究區(qū)4 類土地利用類型的動態(tài)度，得出10 年間內(nèi)江市中心城區(qū)土地利用動態(tài)度為2.74%。單一土地利用動態(tài)率的絕對值從大到小為林地（14.59%）＞建設(shè)用地（5.19%）＞耕地（3.87%）＞水域（2.42%），其中林地面積增長比例最大，這與經(jīng)濟發(fā)展、城市人口增加的社會經(jīng)濟因素和退耕還林、植被覆蓋率提高的政策等因素緊密相連。

3.3 土地利用面積轉(zhuǎn)移分析

運用ArcGIS 軟件將兩期影像分類結(jié)果進行疊加分析，得出2008—2018 年的土地利用面積轉(zhuǎn)出總量由大到小為耕地（103.53 km2）＞林地（21.46 km2）＞建設(shè)用地（9.89 km2）＞水域（6.55 km2），轉(zhuǎn)入面積總量由大到小為林地（84.06 km2）＞ 建設(shè)用地（28.76 km2）＞耕地（26.81 km2）＞水域（1.80 km2）。其中，耕地主要轉(zhuǎn)化成林地和建設(shè)用地，分別轉(zhuǎn)入78.67 km2和24.03 km2；建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)化成耕地，轉(zhuǎn)移了6.28 km2；林地主要轉(zhuǎn)化成耕地，轉(zhuǎn)移了18.16 km2；水域分別轉(zhuǎn)換成林地、耕地和建設(shè)用地，各自轉(zhuǎn)移了2.41 km2、2.37 km2、1.77 km2，水域轉(zhuǎn)出面積較少，相對穩(wěn)定。數(shù)據(jù)表明各類土地利用類型并非單向轉(zhuǎn)變，而是相互轉(zhuǎn)變，以實現(xiàn)城市土地的高效利用。

3.4 土地利用程度分析

根據(jù)式（4）可得到內(nèi)江市中心城區(qū)土地利用程度指數(shù)。在2008—2018 年間，林地和建設(shè)用地的利用程度增加，耕地和水域減小，土地利用程度綜合指數(shù)從284.58 下降到273.14。城市的發(fā)展推動了城市建設(shè)用地增加，植樹造林和退耕還林使得土地利用綜合指數(shù)下降。

3.5 土地利用變化的驅(qū)動力分析

研究區(qū)優(yōu)越的自然環(huán)境決定了城市用地的宏觀格局，社會經(jīng)濟因素決定了土地利用結(jié)構(gòu)的微觀布局［7］。內(nèi)江市位于成渝經(jīng)濟圈，成渝高鐵和成渝高速的開通帶動了內(nèi)江市經(jīng)濟的發(fā)展，近10 年來，內(nèi)江市國內(nèi)生產(chǎn)總值（Gross Domestic Product，GDP）增長了近1 411.75億元。政府主要開發(fā)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)，推動了交通、教育和經(jīng)濟中心北移，是推動研究區(qū)建設(shè)用地增加的主要驅(qū)動因素。

4 結(jié)語

本文基于地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）技術(shù)平臺，以Landsat 遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，對2008—2018 年間內(nèi)江市中心城區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化進行分析，得出以下結(jié)論。①2018 年內(nèi)江市中心城區(qū)總面積為295.64 km2，土地利用類型以耕地與林地為主，分別占總面積的40.87%和35.45%；其次是建設(shè)用地，占總面積的18.65%；水域面積占總面積的5.03%。②2008—2018 年土地利用結(jié)構(gòu)變化明顯，林地由42.62 km2增加到104.79 km2，耕地由197.1 km2減少到120.83 km2，其中高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)的建設(shè)推動了內(nèi)江市中心城區(qū)建設(shè)用地增加，沱江流域濕地的建設(shè)使水域變成建設(shè)用地。③成渝經(jīng)濟圈的帶動、交通條件的改善以及政府的政策是內(nèi)江市中心城區(qū)土地利用類型變化的主要驅(qū)動因素。