2000-2018年上海市土地利用類型的時空演進及影響因素研究

桂逸群　蔡蒙蒙　熊詠琦　楊金麗

研究土地利用類型的時空演進及影響因素，對于調整、優化土地利用格局，促進、協調地區可持續發展都具有重要意義。本研究根據上海市2000-2018年土地利用變化數據，運用土地利用類型轉移矩陣方法和土地利用類型動態度分析方法，對上海市各土地利用類型的構成、變化和轉換情況進行全面定量分析。研究結果表明：2000-2018年期間，上海市土地利用變化強度較大，特別體現在動態度為負值的耕地、林地和河渠湖泊的土地面積不斷減少，相應的建設用地面積的增加。在未來的土地利用中，需要盡可能防止城市建設和開發對耕地、林地和河渠湖泊面積的擠壓，城鎮化發展也要與生態建設相協調。

一、引言

隨著當前我國城鎮化進程的不斷深化，快速增長的城市人口使城市生態環境面臨著越來越嚴峻的挑戰;與此同時，城市經濟快速發展的背后是城市生態環境的逐步惡化和城市發展方式的不可持續性。城市規模的擴大刺激了城市經濟的增長，但也導致了諸如資源、環境、交通和社會等多方面的問題。因此，如何在充分考慮資源環境承載能力的前提下，引導城市城市空間資源的合理利用、實現城市土地利用與經濟社會的協調發展，將是改善城市綜合發展水平、促進區域協調發展的必然要求。當前，城市生態環境在現代化大都市發展中占據著基礎性的地位。土地利用和土地覆蓋變化（Land-Use and Land-Cover Change， LUCC）是當前全球環境變化相關研究的重要內容，研究土地利用類型的時空演進及影響因素，對于調整、優化土地利用格局，促進、協調地區可持續發展都具有重要意義。特別地，城市具有生態環境脆弱和人類擾動密集的特點，因此城市土地利用類型的發展和演變情況可以通過土地利用方式的變化加以體現。上海作為開放最早的中國城市和當前中國的經濟中心城市，其城市化發展迅速，在全國處于領先地位。與此同時，上海市城市土地利用方式在近年來呈現出更加合理化的發展態勢，近年來陸續出臺了《上海市城市總體規劃（2017-2035）》和《上海市土地利用總體規劃（2010-2030）》等規劃文件。但是，上海市在城市土地資源利用和社會經濟可持續發展的問題仍然存在。本研究選擇上海市為研究區，進行土地利用格局的時空演進相關研究，根據2000、2005、2010、2015和2018年5期土地利用空間數據，定量描述了近18年以來上海市土地利用和覆被變化情況，以期獲得對上海市的土地利用變化的更加深入和全面的認識，為促進上海市土地資源利用和城市健康發展提供參考和依據。

二、土地利用類型變化分析結果

（一）上海市土地利用構成分析

本研究的土地利用類型數據來源于中國科學院資源環境科學數據中心。在原始數據的類型劃分標準基礎上，本研究構建了上海市土地利用類型分類體系，通過引進土地利用轉移矩陣和動態度測量方法來分析城市土地利用的變化及演進情況（表1）。可知2000-2018年間，耕地、水庫坑塘、建設用地一直是上海市主要的土地利用類型，且除草地、湖泊、建設用地三種土地利用類型的面積呈增長趨勢外，其他土地利用類型的面積都在減少。可知，建設用地的面積在十幾年內迅速增長，而耕地面積則一直在減少，盡管如此，其面積占比始終保持接近上海市總面積一半的狀態。總而言之，建設用地的面積占比未超過耕地的面積。2000-2018年間，上海市耕地和河渠湖泊的土地利用面積明顯減少，其中耕地的凈減少量較大，達到11.82萬hm2;與此同時，建設用地的凈增加量最大，達到14.12萬hm2。建設用地的增加量與耕地、林地和河渠湖泊面積的減少量基本持平，表明在這期間上海市的城市化、工業化進程較快，人類活動對土地利用變化的影響加強，體現在城市擴張過程中增加的建設用地對耕地、林地和河渠湖泊等產生了較大的擠壓作用。

（二）上海市土地利用變化分析

土地利用動態度（Land Use Dynamic Degree， LUDD）是用于表示某地類在一定時間內的變化速度。有研究給出了動態度的計算方式，即研究期內某一地類的轉換總面積與該地類初始面積的比值。經計算，得到上海市土地利用變化的動態度（表2）。可知，上海市在2000-2018年間各土地利用類型動態度變化較大。其中，建設用地和草地的動態度為正值，表明建設用地和草地的面積增速較大;耕地、林地的動態度為負數，表明其土地面積在減少。

（三）上海市土地利用轉換分析

在此基礎上，對城市生態系統在各個時期的轉換情況進行計算，得到上海市土地利用轉換矩陣結果（表3）。從2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年生態系統主要的轉換類型情況可以看出，這四個時期內耕地、林地轉換為城鄉、工礦、居民用地的變化最為明顯。總體上，2000-2018年間城鄉、工礦、居民用地共增加15.91hm2，其中耕地和林地向城鄉、工礦、居民用地轉換的面積最多，共有15.12萬hm2，占95.03%以上，其余土地利用類型變化均不是很大。可能的原因是：一方面隨著上海城鎮化的不斷發展，城市用地的需求越來越強烈，因此一部分耕地和林地就轉換為了各類人工表面。

四、結論與討論

在進入21世紀后的18年來，人類活動對土地利用變化的影響不斷加強，上海市在城市擴張的過程中，其土地利用結構發生了明顯的改變，表現新增加的建設用地對耕地、林地和河渠湖泊等土地類型的擠壓。在上海市土地利用構成方面，2000-2018年間耕地、水庫坑塘、建設用地一直是上海市主要的土地利用類型，且除草地、湖泊、建設用地三種土地利用類型的面積呈增長趨勢外，其他土地利用類型的面積都在減少。作為區域性的大都市，上海的土地利用類型有自身的特點，如建設用地占比較大，本研究經過計算驗證了這一客觀事實。對于土地利用類型的優化討論需要在此基礎之上進行。其次，在上海市土地利用變化方面，2000-2018年間上海市耕地和河渠湖泊的土地利用面積明顯減少，其中耕地的凈減少量較大;與此同時，建設用地的凈增加量最大，該類用地的增加量與耕地、林地和河渠湖泊面積的減少量基本持平，表明在這期間上海市的城市化、工業化進程較快，人類活動對土地利用變化的影響加強，體現在城市擴張過程中增加的建設用地對耕地、林地和河渠湖泊等產生了較大的擠壓作用。此外，上海市在2000-2018年間各土地利用類型動態度變化較大，建設用地和草地的面積增速較大，且草地的單一動態度最大;相比之下，耕地、林地的動態度為負數，表明三者的土地面積在減少。這是城市發展進程中所無法避免的現象，但是需要充分認識到這種現象所帶來的后果，并將建設用地的擴張控制在合理范圍。最后，在上海市土地利用轉換方面，2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年四個時期內耕地、林地轉換為城鄉、工礦、居民用地的變化最為明顯。造成這種現象的原因是：隨著上海城鎮化的不斷發展，城市用地的需求越來越強烈，部分耕地和林地轉換為人工表面。在未來土地利用中，需要盡可能防止城市建設和開發對耕地、林地和河渠湖泊面積的擠占，且城鎮化發展要與城市生態建設相協調。

（作者單位：1.上海師范大學旅游學院;2.上海旅游高等專科學校）

2021年國家級大學生創新創業訓練計劃：上海城市生態系統服務對土地利用變化的響應研究（項目編號：202110270048）。

上海師范大學一般科研項目：上海城市林業與城市復合生態系統耦合協調發展研究（項目編號：SK202025）。