國土空間規劃視角下縣域土地利用及空間格局變化
——以廣東省博羅縣為例

張玉婷

（中煤航測遙感集團有限公司，陜西 西安 511400）

土地利用是國土空間的核心主體和實體形態，土地利用變化是反映人與環境之間復雜的相互作用關系最直接的表現形式[1-3]，是研究環境變化的重要領域之一[4-5]。不同地域的土地利用變化的空間格局映射人地關系在空間上的作用模式與作用強度[6]。監測不同時期土地利用及空間格局變化，揭示該地區土地利用變化的特征及原因，可以反映出人類活動對生態、環境、資源等方面的影響[7]，有利于發現該地區人地關系及土地利用中的突出問題和主要矛盾，為國土空間格局確定、生態環境修復、資源優化利用提供科學依據[6]。

目前已有學者利用各種模型、方法從各類不同尺度進行了土地利用變化與人類活動相互作用程度分析[8-10]，劉紀遠等運用相同技術方法，利用近30年的衛星遙感信息數據，通過定期更新中國土地利用變化數據，來研究土地利用變化的時空特征與空間格局[11]。范業婷等以江蘇省為例，面向區域國土空間發展，構建了土地利用功能分類體系，綜合測度兩期時間節點下，各項土地利用功能及其變化，并研究其變化模式及成因，由此劃分功能變化分區[12]。馬才學[13]、龍花樓[14]等從省到區不同尺度的行政單元出發，研究土地利用變化及其驅動力。此外，也有學者針對單一土地利用功能時空演變規律展開研究，張志東探討了2005—2014年博羅縣耕地資源時空動態變化與經濟社會發展之間的關聯度，定量研究不同因素對于耕地數量變化的影響程度[15]。劉峰[16]、余春雪[17]等分別研究了科爾沁沙地和中國河湖沼澤系統的時空變化特征及遷移轉換趨勢，為合理分配利用資源、保護生態環境、保障經濟健康可持續發展提供依據。

粵港澳大灣區建設為區域一體化帶來新的重大機遇。博羅縣位于粵港澳大灣區內，研究其10年土地利用變化特征及空間格局，對于著力推進新型城鎮化，促進鄉村振興，加快城鄉融合發展，具有指導作用。本研究以博羅縣10年土地利用變化為研究對象，采用ArcGIS空間分析法、轉移矩陣法及核密度等方法，探究第二次全國土地調查（2009年）以來，到2018年末10年期間，土地利用類型的時空變化特征及遷移轉換趨勢，定量及定性地對博羅縣土地利用的整體空間格局進行探討，有助于優化配置土地資源、有序推進全域土地綜合整治與生態保護修復、科學劃定區域發展空間格局、促進人與自然協調發展。

1 研究區及數據來源

1.1 研究區概況

博羅縣地處廣東省中南部，珠江三角洲東北端的東江中下游，全縣面積約2858km2。地勢東北高西南低，北部山地丘陵中間穿插平原，中部多為丘陵，南部沿東江為沖積平原。

1.2 數據來源

本文所涉及數據包括博羅縣第二次全國土地調查數據（2009年），由于第三次全國國土調查數據與以往土地利用現狀數據分類統計口徑不一致，故選取博羅縣2018年土地調查更新成果作為末期數據。此外，還涉及博羅縣DEM（30m）數據、廣東省行政邊界矢量數據等。土地利用現狀數據從博羅縣自然資源局獲取，用于國土空間規劃相關研究。人口、經濟等數據從博羅縣人民政府網站獲取，DEM數據從地理空間數據云下載。

本研究按照中華人民共和國國家標準中的《土地利用現狀分類》（GB/T 21010-2017）劃分博羅縣土地利用類型。其中，計算土地利用動態變化及轉移矩陣使用一級分類，分析土地利用空間格局變化使用“三大類”。

2 研究方法

2.1 土地利用動態變化分析

2.1.1 動態變化空間分析模型

單一的土地利用變化模型只考慮流出土地面積，未考慮流入土地面積。流出土地即在研究期內由i類土地利用類型轉移為其他非i類土地部分；流入土地為研究期內由其他非i類土地利用類型轉變為i類土地部分，也稱新增部分。本研究采用劉盛和提出的土地利用動態變化空間分析模型[18]，同時考慮流入和流出土地面積及變化速率，更加準確地測算土地利用在時空上的演變過程及劇烈程度。公式如下：

式中，LCLi為第i地類的流出速率，LRLi為第i地類的流入速率，BHLi為第i地類的變化速率，FA(i,t1)為第i種地類在研究初期的面積，WBAi為第i種地類在研究期內類型和區位都沒有變化的面積，t1、t2分別為初期和末期監測節點。

2.1.2 土地利用空間變化率指數

結合動態變化空間分析模型，通過土地利用空間變化率指數反映不同地類在空間上相互轉化的程度與速率[19]。公式如下：

式中，Si為第i種地類的空間變化率指數，ΔVi為研究期內第i種地類變化總面積，A為研究區總面積。

2.2 土地利用轉移矩陣

土地利用轉移矩陣反映各類土地利用類型互相轉化過程，反映土地利用變化的結構特征[20]。它映射出不同土地利用類型相互轉換情況，以及時空特征變化的驅動力因素。計算公式如下：

式中，LUij為研究時間段內i類土地利用轉換成j類土地利用的面積，i和j分別為轉移前、轉移后的土地利用類型，n為轉移前后土地利用類型個數。

2.3 核密度估計

在空間分析中，核密度估計法可以用于計算各元素在其周圍空間中的密度分布。本研究對2009—2018年博羅縣土地利用圖斑進行核密度分析，揭示10年間土地利用在空間上的變化特點和差異，厘清重點變化區域。計算公式如下[21]：

式中，k（x）為核密度計算函數；d為帶寬；n為與位置x的距離小于或等于d的要素數量；f函數為權重函數；ci為每個核心要素的位置，密度值在此處最大，且在遠離ci的過程中不斷減小，當與ci的距離等于d時，核密度值降為0。

3 土地利用變化分析

3.1 變化數量分析

根據土地利用動態變化空間分析模型及土地利用空間變化率指數計算公式，分別計算，并按一級分類統計博羅縣2009—2018年各地類土地利用動態變化空間速率（表1），以圖的形式直觀顯示各地類的變化程度（圖1，圖2）。

表1 博羅縣2009—2018年土地利用動態變化空間速率 單位：%

圖1 博羅縣土地利用動態變化空間速率

圖2 博羅縣土地利用空間變化率指數

通過析10年博羅縣土地變化速率（表1）可知，交通用地的變化速率最快，為3.83%；進一步發現變化多源自流入速率（3.69%），說明這10年期間博羅縣在交通建設方面取得了顯著的成果。城鎮村及工礦用地的變化速率位居第二（2.86%），且大部分變化來自流入部分，表明博羅縣在過去10年間城市擴張較顯著。草地的變化速率位居第三（2.06%），整體變化表現為草地轉移為其他土地利用類型，說明2009—2018年博羅縣草地逐漸衰退；其他土地（1.92%）主要為未利用地轉移為其他土地利用類型。耕地的變化中流入和流出都存在，流出相比流入較為顯著，流出速率約為流入速率的2倍；園地、林地和水域及水利設施用地的變化主要表現為轉移為其他地類，且面積較少。

通過分析各地類空間變化劇烈程度—空間變化率指數可知，2009—2018年，博羅縣空間變化最為劇烈的是城鎮村及工礦用地，變化率指數0.17%，表明城鎮村及工礦用地與其他土地利用類型相互轉化幅度最大，程度最為劇烈；耕地變化率指數為0.08%。此外，其他土地利用類型的空間變化程度相近，且都處于低速波動的狀態，其中草地變化最弱，為0.02%。

3.2 轉移特征分析

將第二次全國土地調查數據和2018年土地調查更新成果兩期土地利用現狀數據進行疊加分析，計算統計得到2009—2018年博羅縣土地利用類型的面積轉移矩陣（表2，表3）。

表2 2009—2018年博羅縣土地利用三大類轉移矩陣 面積：km2

表3 2009—2018年博羅縣土地利用類型轉移矩陣 面積：km2

總體來看，2009—2018年，博羅縣土地利用類型變化表現為農用地和未利用地向建設用地轉移，分別為36.77km2、14.50km2。10年間建設用地凈增加50.79km2，增幅為23.21%；農用地凈減少35.63km2，降幅為1.43%；未利用地凈減少15.14km2，降幅為10.29%。

從細分土地利用類型來看，10年間，博羅縣耕地凈減少7.45km2，其中轉入7.03km2，轉出14.48km2，轉出去向主要為城鎮村及工礦用地、交通用地，面積分別為11.39km2、2.65km2；園地凈減少11.14km2，減少去向主要為補充耕地（4.96km2）和轉為城鎮村及工礦（4.77km2）；林地凈減少11.52km2，主要為城鎮村及工礦（5.71km2）和交通（3.81km2）占用；草地凈減少5.83km2，主要為城鎮村及工礦占用（5.51km2）；交通用地凈增加9.30km2，面積增加來源主要為耕地、林地、園地和水域及水利設施；水域及水利設施用地凈減少7.30km2，主要去向為城鎮村及工礦用地（5.71km2）和交通用地（1.16km2）；城鎮村及工礦用地增加了41.85km2，新增面積來源涉及上述各類土地利用類型（表3）。

3.3 土地利用空間格局變化

3.3.1 總體空間格局變化

通過ArcGIS10.2平臺，運用空間疊加分析識別出2009—2018年博羅縣土地利用變化圖斑，按照“三大類”分類，并對變化圖斑進行核密度分析，以此研究博羅縣10年間土地利用空間格局總體變化情況。

結果顯示，博羅縣土地利用變化主要分布在博羅縣西南部和東北部，其中西南部的土地利用變化類型主要為由未利用地和農用地轉變為建設用地，且分布較為集中，重點在石灣鎮、園洲鎮和羅陽鎮，即博西片區以建設用地成片增加為主；東北部的土地利用變化類型主要為農用地內部的互相轉換，多為種植結構調整造成的耕地、園地、林地之間的轉換，以及博羅縣為響應廣東省墾造水田和高標準農田建設的政策，實行的一系列補充、提升耕地質量的工作成果。此外，有若干條帶狀的農用地轉變為建設用地的變化圖斑，可推知這是農用地轉為交通用地的變化圖斑，此為博羅縣在2009—2018年期間，修建、擴建了武深高速、揭博高速、從莞深高速和部分省道等多條高等級公路。

綜上所述，博羅縣2009—2018年土地利用類型變化在空間上主要分布在博東和博西片區，且博西的變化比博東顯著，以建設用地的新增為主，這也體現了10年間博羅縣的建設發展重點位于以縣城所在地羅陽鎮為主兼顧發展周邊鄉鎮的區域。

3.3.2 建設用地空間格局變化

本研究分別對博羅縣2009年、2018年土地利用現狀數據中的建設用地計算核密度，對兩期建設用地核密度分布進行對比，可知10年間博羅縣建設用地的空間格局變化特征。

2009年，博羅縣建設用地的密度總體上是東部高于西部，重點分布于博東片區的楊橋鎮、楊村鎮、石壩鎮、公莊鎮和柏塘鎮，并向周邊均勻過渡，廣泛分布于博東片區地勢平坦的區域；博西片區的建設用地密度低于東部，重點分布于長寧鎮、龍溪鎮，并向周邊過渡。2018年，博羅縣建設用地的密度總體上是西部高于東部，建設用地呈現出集中在博西片區的各個鄉鎮，其中石灣鎮、園洲鎮、龍溪鎮和羅陽鎮的聚集最為顯著，而博東片區的建設用地密度較2009年有明顯的減弱。

綜上所述，2009—2018年間，博羅縣的建設用地空間格局呈現由博東向博西轉移過渡的趨勢，建設用地向博西四鎮的聚集明顯，表明10年間博羅發展建設的布局主要在博西，這與博羅縣構建沿東江發展經濟帶的發展戰略契合，且空間上效果初顯。

3.3.3 農用地空間格局變化

本研究分別對博羅縣2009年、2018年土地利用現狀數據中的農用地計算核密度，對兩期農用地核密度分布進行對比，可知10年間博羅縣農用地的空間格局變化特征。

對比2009年和2018年博羅縣農用地核密度分布可知，10年間博羅縣農用地空間格局總體穩定，呈東北高西南低的分布特征；博東片區主要聚集于地勢相對平坦的石壩鎮、麻陂鎮、楊橋鎮、楊村鎮和觀音閣鎮；博西片區農用地在福田鎮南部和石灣鎮、長寧鎮交界的地區較為密集。2009—2018年間，農用地的聚集程度整體變弱，這與農用地總量減少有關。

聯系博羅縣農業發展現狀，博羅縣依托豐富的自然生態資源和農業產業基礎，以博東、博西兩大沿東江次生盆地為重點，依托良好的土壤用水條件，成長為珠三角重要的糧食主產區和特色農產品生產區。博東片區主要為集中連片的永久基本農田，種植作物以水稻為主，適合發展成為大規模現代化的糧食生產基地；而博西片區依托便利的交通區位優勢，結合本地特色蔬菜品牌，適合發展為特色農產品生產區。

4 結束語

通過對10年土地利用變化和空間格局的分析，可以看出博羅縣10年間建設用地增加迅速，城市及產業用地重心轉移趨勢明顯，農用地數量和空間格局相對穩定，得出了博羅縣10年間在博東片區發展規模化現代農業，在博西片區發展現代工業及城市建設的戰略及趨勢。

博羅縣是惠州市乃至廣東省重要的加工制造業基地，同時也是珠三角重要的糧食主產區和特色農產品生產區。未來博羅縣應依托生態環境和區位交通優勢，在保護山水林田湖草生態系統的前提下，以博羅縣城中心區為核心，加快推進惠博深度同城化，提升城區品質，打造惠州市城市副中心同時發展生態農業，強化大灣區農產品供給地優勢，推動沿東江經濟帶、博東鄉村振興示范區高質量發展。