基于GIS的土地利用動態變化及其驅動力分析

孫曉莉，張順安，劉應芳，趙 然，田淑靜，和萬榮

（1.云南國土資源職業學院 國土空間信息學院，云南 昆明 652501；2.中國水利水電第十四工程局有限公司， 云南 昆明 650000；3.云南經貿外事職業學院，云南 昆明 650000；4.徐州工程學院 管理學院，江蘇 徐州 221000）

土地不僅是人類賴以生存和發展的物質基礎，也是聯結城市人口、生態環境、社會經濟、資源等諸多要素的 核心[1-2]。隨著經濟發展和城鄉一體化進程的不斷加快，土地利用在時間和空間尺度上都發生了巨大變化[3]， 因此如何快速準確地獲取各類土地資源的動態變化情況以及影響變化的驅動力因素顯得尤為重要[4-5]。本文以彌勒市為例，基于2009年、2017年兩期數據，通過轉移矩陣、土地利用動態度等從不同角度分析了研究區2009－2017年的土地利用動態變化情況，并利用區域總人口、城鎮化發展水平等13個驅動力影響因子[6]分析了其對研究區農用地、建設用地、其他土地的影響程度，以期為彌勒市土地資源優化配置提供參考依據。

1 數據來源與研究方法

1.1 研究區概況

彌勒市位于云南省東南部、紅河州北部，地理范圍為103e04′～103e49′E 、23e50′～24e39′N （圖1）；素有紅河州“北大門”之稱，與國家級開放口岸河口相距316 km，市內交通縱橫交錯，昆河公路貫穿全境93 km；下轄10個鎮、2個鄉，2016年常住總人口為529 470人。

圖1 研究區位置示意圖

1.2 數據來源與預處理

本文選取2009年和2017年兩期數據進行土地利用動態變化分析，其中2009年數據來源于第二次全國土地調查矢量數據庫成果，2017年數據來源于土地利用變更調查矢量數據庫成果，社會經濟數據來源于統計年鑒。本文主要利用ArcGIS10.0、DPS和SPSS軟件對數據進行預處理。

1.3 研究方法

1.3.1 土地利用動態度

土地利用動態度是指在一定時期內各種土地利用類型在其利用方式上產生的變化量大小，即土地利用變化幅度的大小。本文利用單一土地利用動態 度[7]來研究彌勒市2009－2017年土地利用類型的變化情況。

式中，LC1為單一土地利用動態度，表示T時段內研究區某種土地類型的動態度（變化度的大小）；Ua為研究區某種土地類型的基期量（初期量）；Ub為研究區某種土地類型的末期量；T為時間間隔，在一般情況下，將T的單位設置為a，即計算的是研究區某種土地類型的年動態度。

1.3.2 土地利用動態變化驅動力分析方法

根據驅動力因子選取的客觀性、全面性、可確定性、實用性以及公正性原則，本文共選取13個影響因子作為驅動力因子進行分析。本文選取的影響因子涵蓋了人口、經濟發展水平、收入水平、產業發展分布、農業技術力量等方面，并利用SPSS、DPS軟件進行土地利用動態變化驅動力分析。

2 研究結果與分析

2.1 土地利用動態變化數量分析

2.1.1 土地利用類型與數量結構分布

研究區土地總面積為391 434.35 hm2，2009年和2017年各二級地類面積如表1所示。

表1 研究區2009年和2017年土地利用現狀面積分類統計表/hm2

2.1.2 土地利用動態變化轉移矩陣分析

2009－2017年土地利用變化轉移矩陣如表2所示，可以看出，研究區面積減少最多的為林地，增加最多的為城鎮村與工礦用地；農用地整體呈減少趨勢、建設用地呈增加趨勢，二者增減基本持平。農用地減少主要是由于彌勒市在交通和城鎮方面的用地需求較大，特別是2013年以后，彌勒市城鎮化進程進一步加快，使得一部分農用地轉移為建設用地；此外，由于彌勒市第三產業的加速發展使得更多的農業人口向城市轉移，而彌勒市工業園區的發展勢必占據一部分農用地。彌勒市縱橫發展的交通區域網和中心城區的不斷擴大是建設用地面積增加的主要原因，特別是公路和鐵路的用地需求，主要來源于耕地。從整體分析來看，彌勒市的土地資源需求矛盾日漸突出，特殊的地理位置和獨特的發展優勢使其在土地資源方面的需求不斷增加，而后備土地資源又相對有限。

表2 彌勒市2009－2017年土地利用變化轉移矩陣/hm2

2.1.3 土地利用動態度分析

彌勒市二級、三級地類的土地利用動態度如 表3所示，可以看出，2009－2017年彌勒市耕地、園地、林地、草地的動態度均有所下降，其中園地下降幅度最大、耕地和林地下降幅度最小；在農用地三級地類中，上升幅度最快的為水澆地，雖然水田和旱地出現了小幅下降，但耕地整體幅度下降較慢；農用地整體呈下降趨勢，尤其是林地面積的減少，將給當地生態環境保護帶來一定壓力。2009－2017年建設用地各二級地類的動態度有增有減，但整體呈上升趨勢；增幅較大的為交通運輸用地，主要是由于彌勒市境內修建彌蒙鐵路、高鐵等使得鐵路用地出現較大幅度的增加。在住宅用地方面，建制鎮和村莊動態度均有所上升，原因在于人民生活水平的不斷提高以及國家扶貧政策的支持和影響，也是經濟發展的必然趨勢和結果。由鐵路用地、設施農用地等地類的動態度上升可知，研究區的基礎設施建設不斷完善，經濟發展水平得到進一步提高。2009－2017年其他土地動態度有小幅上升，但變化不大，可有效緩解彌勒市用地需求緊張的矛盾，使其土地資源配置和土地利用結構更加合理。

表3 彌勒市二級地類和三級地類土地利用動態度/%

2.2 土地利用動態變化驅動力分析

本文利用DPS軟件進行灰色關聯度分析，主要是通過計算兩個及以上的影響因子（子序列）與某一個母序列（定量）之間關聯性的大小，以及驅動力因子與各地類關聯度的大小來衡量驅動力因子的影響程度。本文將農用地面積、建設用地面積、其他土地面積作為母序列，將選取的13個驅動力影響因子作為子序列，分別計算母序列與子序列之間的關聯度，結果如表4所示，可以看出：①農用地與其驅動力因子的 關聯度由大到小依次為區域總人口＞第三產業所占比重＞農業機械化水平＞第二產業所占比重＞城鎮化發展水平＞城鎮居民人均可支配收入＞農村居民人均可支配收入＞第一產業所占比重＞地區生產總值（GDP）＞ 第三產業總產值（旅游業產值）＞地區工業總產值＞農林牧漁業總產值＞區域固定社會資產投資，區域總人口與第三產業所占比重是彌勒市農用地發生變化的主導因素和最顯著因子，其關聯度均達到0.7以上； ②與彌勒市建設用地關聯度較大的影響因子為城鎮化發展水平、第二產業所占比重，其關聯度分別達到了0.90、0.76，關聯度最小的為區域固定社會資產投資，僅為0.19，因此城鎮化發展水平和第二產業所占比重是影響建設用地變化最主要的因素；③與彌勒市其他土地關聯度較大的影響因子為區域總人口、第一產業所占比重，分別為0.89、0.77，關聯度最小的為區域固定社會資產投資，僅為0.18，因此區域總人口和第一 產業所占比重是影響其他土地發生變化的主要因素。

表4 彌勒市三大地類與驅動力因子的關聯度

為了進一步驗證DPS軟件計算結果的可靠性，本文分別選取與農用地、建設用地、其他土地關聯度較大的兩個影響因子，利用SPSS軟件進行相關性分析，結果如表5～7所示，可以看出，農用地與區域總人口、第三產業所占比重；建設用地與城鎮化發展水平、第二產業所占比重；其他土地與區域總人口、第一產業所占比重具有較強的相關性。

表5 農用地與區域總人口、第三產業所占比重相關性分析

表6 建設用地與城鎮化發展水平、第二產業所占比重相關性分析

表7 其他土地與區域總人口、第一產業所占比重相關性分析

3 結 語

1）2009－2017年彌勒市土地利用類型由24種 增加至26種，土地利用類型更加豐富。從數量上來看，農用地和建設用地變化較大、其他土地變化較小，農用地中僅有水澆地面積呈增加趨勢，整體上農用地的減少與建設用地的增加基本持平。從土地利用變化轉移矩陣和土地利用動態度來看，隨著彌勒市經濟的不斷發展，城鎮村與工礦用地、交通運輸用地面積增加較大，主要來源于農用地；林地面積減少較大，主要流向耕地、城鎮村與工礦用地以及交通運輸用地。

2）在本文選取的區域總人口、城鎮化發展水平等13個驅動力影響因子中，對農用地影響較大的為區域總人口和第三產業所占比重；對建設用地影響較大的為城鎮化發展水平和第二產業所占比重，且影響因子與建設用地之間呈正向發展關系；對其他土地影響較大的為區域總人口和第一產業所占比重，且影響因子與其他土地之間呈反向發展關系。總體來看，區域總人口變化對土地資源的影響力是最大的。