2000-2018年上海市土地利用類型的時(shí)空演進(jìn)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(shí)空演進(jìn)及影響因素，對(duì)于調(diào)整、優(yōu)化土地利用格局，促進(jìn)、協(xié)調(diào)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。本研究根據(jù)上海市2000-2018年土地利用變化數(shù)據(jù)，運(yùn)用土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣方法和土地利用類型動(dòng)態(tài)度分析方法，對(duì)上海市各土地利用類型的構(gòu)成、變化和轉(zhuǎn)換情況進(jìn)行全面定量分析。研究結(jié)果表明：2000-2018年期間，上海市土地利用變化強(qiáng)度較大，特別體現(xiàn)在動(dòng)態(tài)度為負(fù)值的耕地、林地和河渠湖泊的土地面積不斷減少，相應(yīng)的建設(shè)用地面積的增加。在未來(lái)的土地利用中，需要盡可能防止城市建設(shè)和開發(fā)對(duì)耕地、林地和河渠湖泊面積的擠壓，城鎮(zhèn)化發(fā)展也要與生態(tài)建設(shè)相協(xié)調(diào)。

一、引言

隨著當(dāng)前我國(guó)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷深化，快速增長(zhǎng)的城市人口使城市生態(tài)環(huán)境面臨著越來(lái)越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn);與此同時(shí)，城市經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背后是城市生態(tài)環(huán)境的逐步惡化和城市發(fā)展方式的不可持續(xù)性。城市規(guī)模的擴(kuò)大刺激了城市經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，但也導(dǎo)致了諸如資源、環(huán)境、交通和社會(huì)等多方面的問(wèn)題。因此，如何在充分考慮資源環(huán)境承載能力的前提下，引導(dǎo)城市城市空間資源的合理利用、實(shí)現(xiàn)城市土地利用與經(jīng)濟(jì)社會(huì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，將是改善城市綜合發(fā)展水平、促進(jìn)區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的必然要求。當(dāng)前，城市生態(tài)環(huán)境在現(xiàn)代化大都市發(fā)展中占據(jù)著基礎(chǔ)性的地位。土地利用和土地覆蓋變化（Land-Use and Land-Cover Change， LUCC）是當(dāng)前全球環(huán)境變化相關(guān)研究的重要內(nèi)容，研究土地利用類型的時(shí)空演進(jìn)及影響因素，對(duì)于調(diào)整、優(yōu)化土地利用格局，促進(jìn)、協(xié)調(diào)地區(qū)可持續(xù)發(fā)展都具有重要意義。特別地，城市具有生態(tài)環(huán)境脆弱和人類擾動(dòng)密集的特點(diǎn)，因此城市土地利用類型的發(fā)展和演變情況可以通過(guò)土地利用方式的變化加以體現(xiàn)。上海作為開放最早的中國(guó)城市和當(dāng)前中國(guó)的經(jīng)濟(jì)中心城市，其城市化發(fā)展迅速，在全國(guó)處于領(lǐng)先地位。與此同時(shí)，上海市城市土地利用方式在近年來(lái)呈現(xiàn)出更加合理化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，近年來(lái)陸續(xù)出臺(tái)了《上海市城市總體規(guī)劃（2017-2035）》和《上海市土地利用總體規(guī)劃（2010-2030）》等規(guī)劃文件。但是，上海市在城市土地資源利用和社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的問(wèn)題仍然存在。本研究選擇上海市為研究區(qū)，進(jìn)行土地利用格局的時(shí)空演進(jìn)相關(guān)研究，根據(jù)2000、2005、2010、2015和2018年5期土地利用空間數(shù)據(jù)，定量描述了近18年以來(lái)上海市土地利用和覆被變化情況，以期獲得對(duì)上海市的土地利用變化的更加深入和全面的認(rèn)識(shí)，為促進(jìn)上海市土地資源利用和城市健康發(fā)展提供參考和依據(jù)。

二、土地利用類型變化分析結(jié)果

（一）上海市土地利用構(gòu)成分析

本研究的土地利用類型數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)數(shù)據(jù)中心。在原始數(shù)據(jù)的類型劃分標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)上，本研究構(gòu)建了上海市土地利用類型分類體系，通過(guò)引進(jìn)土地利用轉(zhuǎn)移矩陣和動(dòng)態(tài)度測(cè)量方法來(lái)分析城市土地利用的變化及演進(jìn)情況（表1）?？芍?000-2018年間，耕地、水庫(kù)坑塘、建設(shè)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(shè)用地三種土地利用類型的面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)外，其他土地利用類型的面積都在減少?？芍?，建設(shè)用地的面積在十幾年內(nèi)迅速增長(zhǎng)，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(tài)?？偠灾?，建設(shè)用地的面積占比未超過(guò)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(dá)到11.82萬(wàn)hm2;與此同時(shí)，建設(shè)用地的凈增加量最大，達(dá)到14.12萬(wàn)hm2。建設(shè)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(yè)化進(jìn)程較快，人類活動(dòng)對(duì)土地利用變化的影響加強(qiáng)，體現(xiàn)在城市擴(kuò)張過(guò)程中增加的建設(shè)用地對(duì)耕地、林地和河渠湖泊等產(chǎn)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(dòng)態(tài)度（Land Use Dynamic Degree， LUDD）是用于表示某地類在一定時(shí)間內(nèi)的變化速度。有研究給出了動(dòng)態(tài)度的計(jì)算方式，即研究期內(nèi)某一地類的轉(zhuǎn)換總面積與該地類初始面積的比值。經(jīng)計(jì)算，得到上海市土地利用變化的動(dòng)態(tài)度（表2）?？芍?，上海市在2000-2018年間各土地利用類型動(dòng)態(tài)度變化較大。其中，建設(shè)用地和草地的動(dòng)態(tài)度為正值，表明建設(shè)用地和草地的面積增速較大;耕地、林地的動(dòng)態(tài)度為負(fù)數(shù)，表明其土地面積在減少。

（三）上海市土地利用轉(zhuǎn)換分析

在此基礎(chǔ)上，對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)在各個(gè)時(shí)期的轉(zhuǎn)換情況進(jìn)行計(jì)算，得到上海市土地利用轉(zhuǎn)換矩陣結(jié)果（表3）。從2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年生態(tài)系統(tǒng)主要的轉(zhuǎn)換類型情況可以看出，這四個(gè)時(shí)期內(nèi)耕地、林地轉(zhuǎn)換為城鄉(xiāng)、工礦、居民用地的變化最為明顯?？傮w上，2000-2018年間城鄉(xiāng)、工礦、居民用地共增加15.91hm2，其中耕地和林地向城鄉(xiāng)、工礦、居民用地轉(zhuǎn)換的面積最多，共有15.12萬(wàn)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(zhèn)化的不斷發(fā)展，城市用地的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，因此一部分耕地和林地就轉(zhuǎn)換為了各類人工表面。

四、結(jié)論與討論

在進(jìn)入21世紀(jì)后的18年來(lái)，人類活動(dòng)對(duì)土地利用變化的影響不斷加強(qiáng)，上海市在城市擴(kuò)張的過(guò)程中，其土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的改變，表現(xiàn)新增加的建設(shè)用地對(duì)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(gòu)成方面，2000-2018年間耕地、水庫(kù)坑塘、建設(shè)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(shè)用地三種土地利用類型的面積呈增長(zhǎng)趨勢(shì)外，其他土地利用類型的面積都在減少。作為區(qū)域性的大都市，上海的土地利用類型有自身的特點(diǎn)，如建設(shè)用地占比較大，本研究經(jīng)過(guò)計(jì)算驗(yàn)證了這一客觀事實(shí)。對(duì)于土地利用類型的優(yōu)化討論需要在此基礎(chǔ)之上進(jìn)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(shí)，建設(shè)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(yè)化進(jìn)程較快，人類活動(dòng)對(duì)土地利用變化的影響加強(qiáng)，體現(xiàn)在城市擴(kuò)張過(guò)程中增加的建設(shè)用地對(duì)耕地、林地和河渠湖泊等產(chǎn)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(dòng)態(tài)度變化較大，建設(shè)用地和草地的面積增速較大，且草地的單一動(dòng)態(tài)度最大;相比之下，耕地、林地的動(dòng)態(tài)度為負(fù)數(shù)，表明三者的土地面積在減少。這是城市發(fā)展進(jìn)程中所無(wú)法避免的現(xiàn)象，但是需要充分認(rèn)識(shí)到這種現(xiàn)象所帶來(lái)的后果，并將建設(shè)用地的擴(kuò)張控制在合理范圍。最后，在上海市土地利用轉(zhuǎn)換方面，2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年四個(gè)時(shí)期內(nèi)耕地、林地轉(zhuǎn)換為城鄉(xiāng)、工礦、居民用地的變化最為明顯。造成這種現(xiàn)象的原因是：隨著上海城鎮(zhèn)化的不斷發(fā)展，城市用地的需求越來(lái)越強(qiáng)烈，部分耕地和林地轉(zhuǎn)換為人工表面。在未來(lái)土地利用中，需要盡可能防止城市建設(shè)和開發(fā)對(duì)耕地、林地和河渠湖泊面積的擠占，且城鎮(zhèn)化發(fā)展要與城市生態(tài)建設(shè)相協(xié)調(diào)。

（作者單位：1.上海師范大學(xué)旅游學(xué)院;2.上海旅游高等?？茖W(xué)校）

2021年國(guó)家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃：上海城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)對(duì)土地利用變化的響應(yīng)研究（項(xiàng)目編號(hào)：202110270048）。

上海師范大學(xué)一般科研項(xiàng)目：上海城市林業(yè)與城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)耦合協(xié)調(diào)發(fā)展研究（項(xiàng)目編號(hào)：SK202025）。