重慶市南岸區土地利用變化特征分析

謝向東，林孝松，程 植

(1.重慶交通大學 土木工程學院，重慶 400074；2.重慶交通大學 建筑與城市規劃學院，重慶 400074)

1 引言

隨著經濟的快速發展，城市化的推進以及人類活動的增加，區域土地利用方式正發生著劇烈變化[1～3]。人們對土地的開發利用程度不斷提高，土地污染、土地荒漠化等問題也接踵而來，因此研究土地利用變化特征對促進區域生態經濟協調發展具有重要意義[4]。土地利用變化是人類社會經濟活動行為與自然生態過程交互和鏈接的紐帶[5]，直接影響地球外部圈層之間的相互關系以及自然資源環境的可持續發展。許多專家學者借助RS和GIS技術，通過獲得不同地區不同時期的遙感影像數據，采用空間疊加分析法、監督分類法、空間轉移矩陣法等多種分析方法對區域土地利用情況進行了研究和調查，并取得了重要成果[6～10]。

本文采用土地利用面積變化[11]、單一土地利用動態度[12]、土地利用轉移矩陣[13]等方法研究南岸區2000～2020 年土地利用變化特征，為南岸區未來土地資源合理利用和生態系統保護[14]提供參考。

2 數據與方法

南岸區位于重慶市的長江南岸，依山傍水，全區幅員面積265 km2，轄7 個街道、7 個鎮，常住總人口近60 萬人；轄區西部、北部瀕臨長江，與九龍坡、渝中、江北、渝北隔江相望，東部、南部與巴南接壤；屬于川東平行嶺谷區，背斜、向斜平行分布，構成低山、丘陵、平壩、河流的組合地貌特征；地處亞熱帶季風區，熱量豐富，雨量充沛，春早夏長，秋短冬暖，四季分明，多年年平均氣溫18.5 ℃，降雨量1097.8 mm；河流屬長江水系，平均過境水總量為3447.5 億m3/年，地下水總量為839.3 萬m3。

2000、2010、2020 年土地利用現狀數據來源于GlobeLand30：全球地理信息公共產品平臺。利用土地利用面積變化、單一土地利用動態度以及土地利用轉移矩陣的方法，分析南岸區近20年的土地利用變化特征[15]。

單一土地利用動態度：分析研究區一定時間范圍內某種土地利用類型的數量變化情況，具體公式為：

K=(Ub-Ua)/T×100%

(1)

式(1)中：Ua、Ub為研究初期及研究末期某種土地利用類型的數量；T為研究時段，當T的單位為年時，K值為該研究區某種土地利用類型的年變化率。應用土地利用動態度分析土地利用類型的動態變化，可以真實反映區域土地利用類型的變化劇烈程度。

土地利用轉移矩陣：當對同一地區內不同時間維度上的土地資源利用情況進行分析時，首先應該掌握各土地資源類型的轉換趨勢，使用轉移矩陣的分析方法，對該地區土地資源類型之間轉化趨勢進行量化，可以將土地資源利用類型的變化直觀準確地表達出來。

3 結果與分析

3.1 土地利用面積變化分析

南岸區2000、2010、2020 年土地利用現狀如圖1所示。從圖1中可以直觀地看到，研究區的耕地主要分布在東南、東北和東部；大部分林地、草地、灌木地和濕地都聚集在一起，位于西南和西北部；水域屬于長江水系，位于研究區的邊界上，建設用地位于西南、西北、東北和中部。

圖1 南岸區三期土地利用現狀

為了探究20年間研究區各地類面積的變化情況，利用ArcGIS中字段計算器計算各個時期每種地類的面積(表1)。

表1 南岸區各時期每種地類的面積及比例

從表1中可以得出：

耕地面積持續減少，從最初的155.13 km2減少到89.21 km2；占比從59.04%減少到33.95%，說明該時期隨著社會經濟發展，耕地被大量開發利用，用來補充其它用地，尤其是建設用地。

林地、草地、灌木地以及濕地面積變化呈先增加后減少趨勢，其中面積變化較為顯著的是林地，先增加1.52 km2，后減少5.85 km2，說明退耕還林發生在2000～2010 年，之后隨著社會經濟的發展，區域對于其它地類的需求逐漸加大。

水域面積變化呈先減少后增加趨勢，2000～2010 年減少4.34 km2，2010～2020 年增加4.49 km2，整個時期內增減面積相差不大，從期初的20.11 km2到期末的20.26 km2，說明區域在2010～2020 年對水域進行了嚴格的保護。

在整個時期內建設用地面積持續擴張，從31.50 km2增長到106.30 km2，占比從11.99%增加到40.46%，體現了研究區隨著社會經濟的發展和人口的增長，對于建設用地的需求日益增大。

3.2 單一土地利用動態變化分析

根據2000～2020 年三期各類土地利用類型面積，計算得到各個時期每種地類的土地利用動態度(表2)。

表2 南岸區各時期每種地類的動態度

從表2中可以得出：

2000～2020 年南岸區單一土地利用動態度最大的是建設用地和濕地，分別為11.88%和-4.57%，建設用地面積急劇增加，增加速度呈加快趨勢，濕地面積先緩慢增加后急劇減少。

耕地的動態度在2010～2020 年最大，為-3.85%，說明耕地在這個時期減少速度呈現加快趨勢，主要被用來開發轉換為其它土地類型。

林地、草地和灌木地的動態度變化是先增加后減少，先增加的原因是退耕還林政策的實施，后減少是因為隨著社會經濟的發展，對于建設用地的需求不斷加大。

水域的動態度是先減少后增加，從-2.16%增加到2.85%，說明三峽水庫等水利工程的修成和蓄水增加了研究區的水域面積。

3.3 土地利用面積轉移分析

為了清楚地了解土地利用類型的轉換關系，基于ArcGIS制作2000～2020年三期的土地利用轉移矩陣(表3)。從表3中可以得出：

表3 南岸區三期土地利用轉移矩陣 km2

(1)2000～2010 年，研究區草地、耕地、灌木地、林地以及水域的面積主要來源于本身沒變的部分；建設用地的面積大部分來源于已有的面積和耕地轉入的面積，其中建設用地原有的面積為24.916 km2，耕地轉入的面積為17.664 km2；濕地的面積變化明顯，主要來源于水域的轉入，為2.468 km2，另有1.647 km2濕地轉換為耕地。

(2)2010～2020年，最為明顯的是灌木地，沒有發生轉換；草地、耕地、林地以及水域大部分面積來源于本身的保持不變；0.101 km2的水域面積轉出至濕地；建設用地的面積來源于耕地面積的轉換，面積高達53.492 km2，可以看出這個時期耕地面積被大量開發用來建設城市用地。

(3)2000～2020 年，從20 年的時間跨度來看，轉換關系最為顯著的地類是耕地和建設用地，有69.143 km2的耕地轉換為建設用地，這也從側面說明了區域主要占用耕地用來作為修建城市建設用地。

4 結論

通過分析南岸區20年來土地利用變化的特征，可以得出以下結論：

(1)研究區土地利用類型為耕地、林地、草地、灌木地、濕地、水域和建設用地，其中耕地、林地和建設用地面積占88%，2000～2010 年耕地面積是所有地類中面積最多，直到2020 年建設用地超過耕地，占總面積的40.46%。

(2)在2000～2020 年間，南岸區各土地利用類型數量變化較為明顯，水域面積先減少后增加，耕地面積持續減少，建設用地面積不斷增加，林地、草地、灌木地以及濕地面積在上升后出現下降趨勢，其中動態變化最顯著的是建設用地，動態度為11.88%。

(3)在研究時段內，南岸區的土地利用轉換特征較為明顯，各類土地類型轉入面積以建設用地為主，轉出面積以耕地為主。不同土地類型面積的增加或減少主要是因為它們之間的相互轉換，其中耕地和建設用地之間的轉換最為頻繁，在2000～2020 年間，耕地轉出69.143 km2作為城市建設用地。