南昌市土地利用變化及其驅動因素分析

賴小霞，溫家洪*

（1.上海師范大學環境與地理科學學院，上海 200030）

在城市化不斷推動發展的背景下，對土地利用變化的研究已成為全球變化研究中的熱點[1-3]。土地利用變化研究對地區經濟可持續發展[3]、生態經濟協調發展[4]、土地可持續性利用[5]等方面具有重要意義。同時，土地利用規劃作為城市總體規劃的核心，研究土地利用的時空變化特征，對城市的總體規劃具有重要的參考作用。國內外學者分別在土地利用覆被變化（LUCC）驅動力機制[6-8]、LUCC趨勢[9-11]及LUCC動態演變[12-14]等眾多領域進行了研究，并取得顯著成果。

城市化過程表現最為直接的是非建設用地向建設用地的轉變[15]，南昌市是中國城市化浪潮中的典型代表。因此，研究南昌市的土地利用時空動態變化，對更好地進行城市規劃具有重要的參考作用。基于此，本研究以南昌市1995—2017年6期遙感影像為數據源，借助RS、ArcGIS軟件得到了各期土地利用數據與各階段土地利用轉移矩陣，并初步探討了其變化的驅動因素。

1 研究區概況

南昌市（如圖1），總面積為7 400 km2（含水域），地處江西省的中部偏北，屬亞熱帶季風濕潤氣候。境內東南地勢較平，而西北多丘陵，起伏較大。水網密布、湖泊眾多。

圖1 研究區示意圖

從社會經濟條件方面看，一方面，南昌不僅是長江經濟帶、長江中游城市群中的重要成員之一，而且處在“一帶一路”倡議節點上，還是聯系中西部地區與東南沿海地區的重要交通走廊；另一方面，還是長江中下游、鄱陽湖西南部重要的綜合生態保護區。隨著鄱陽湖生態經濟區、昌九一體化、長江中游城市群、贛江新區等系列政策措施相繼落實。紅谷灘新區、瑤湖片區、九龍湖片區等新城大規模開發，城市化步伐顯著加速，城鎮建設用地持續擴張，土地利用變化明顯。

2 數據與方法

2.1 數據來源與處理

1995年、2000年、2005年、2010年、2014年、2017年6期遙感影像均來自地理空間數據云（http://www.gscloud.cn），空間分辨率為30 m，含云量均小于10%，具有良好的質量。

利用ENVI軟件對影像進行輻射定標與大氣校正等預處理后，導入ArcGIS中進行目視解譯。參照GB/T21010-2007《土地利用現狀分類》[16]，并結合研究區土地實際利用條件和動態監測需求，將其共分為耕地、林地、草地、水域、建設用地和未利用地等大土地利用方式。經檢驗Kappa系數均在0.8以上，滿足要求。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用動態度

土地利用動態度用來描述某一區域內土地利用變化的劇烈程度，同時反映區域內不同土地利用類型變化速率的差異[17]。該指標不僅可以反映地類的變化幅度與變化速率，而且能夠用于未來變化趨勢的預測，計算單一土地利用動態度的公式[18]為:

式中，D為分析時段內某一土地利用類型的動態度；Ua、Ub分別代表分析期初、末某一土地利用類型的面積；T為分析時段長。

2.2.2 土地利用類型轉移矩陣

轉移矩陣主要用來表示不同地類間的相互轉換面積，從中能夠得到一種地類在一定時期內轉化為其他地類的數量，幫助了解研究初期各地類的去向以及末期各土地利用類型的來源與構成[19]。將檢驗后的土地分類矢量圖層導入ArcGIS，借助Tabulate Areas工具獲得土地利用轉移矩陣。

2.2.3 一元線性回歸模型

回歸分析主要用于解釋變量之間相關關系，一般分為一元和多元回歸模型。本文主要選取一元回歸模型，公式為：

式中，x、y分別為自變量、因變量；a、b為回歸系數；ε為誤差項的隨機變量。

該模型中首先要利用P值判斷x與y是否存在一元回歸關系，P值越小越好。進而要對兩變量之間的線性相關的緊密程度進行判斷，其中相關系數R2是一個重要判斷指標，取值范圍為[0,1]，其值越接近于1，表示兩變量之間的線性相關性越強。

3 結果分析

3.1 土地利用變化分析

如表1與圖2所示，在時間尺度上，區內不同地類的面積、比重均發生了變化。耕地減少最明顯，建設用地不斷增加，其余地類變化幅度小。1995年耕地面積為4 102 km2，占總面積的55.32%；建設用地為385 km2，占比5.1%；水域、林地、未利用地、草地則各占總面積的19.03%、16.03%、3.56%、0.88%。到2017年，耕地面積變為3 294 km2，占總面積的44.42%；建設用地變為1 130 km2，占比15.24%；其余地類則分別占總面積的19.74%、13.52%、6.28%、0.79%。

圖2 1995—2017年不同地類比重

表1 1995—2017年研究區不同地類面積及比重

如表2所示，南昌市1995—2017年期間土地利用變化特征主要體現為：

表2 1995—2017年南昌市不同地類面積變化與單一動態度

1）耕地總面積下降明顯，動態度在波動中呈現變大趨勢。1995—2017年區內耕地面積減少了808 km2，減少幅度在所有地類中最大，達10.9%。盡管其比例在下降，但在所有的用地類型中仍占據首位。

2）建設用地面積增加顯著，變化程度較劇烈。22 a間區內建設用地面積共增加了745 km2，增加幅度達10.05%，僅次于耕地。同時，其面積比重也在不斷增加，由1995年的5.19%增加到2017年15.24%，由此看出建設用地越來越成為研究區土地利用中的一個重要類型。

3）林地面積先減少后增加，但整體上還是減少了185 km2，降幅約為2.51%。這表明在城市化進程中，出現了早期破壞植被以擴展耕地、建設用地面積的做法，后期人們逐漸意識到林地對于環境質量的重要性，人工綠化面積開始增大。

4）水域面積略微增加，22 a僅增加了53 km2，增幅為0.71%。很大程度上，水域面積的變化主要與降雨量變化導致的水面升降有關。

5）草地和未利用土地的面積波動變化。綜合看草地減少6 km2，未利用地增加202 km2。兩者對比，未利用地的動態變化幅度遠大于草地。

圖3是南昌市6期土地空間分布圖，由此可看出其土地利用在空間分布上的特征：

圖3 1995—2017年南昌市不同地類的空間分布

1）耕地分布于除大面積水域外的各地，并表現出逐年減少的趨勢。

2）建設用地主要集中分布于市中心及各河道兩側，隨著時間的推移，其空間分布由中心向四周擴展，但總體保持組團狀，市中心建設用地集聚現象最為突出。

3）水域主要分布于東、北部（鄱陽湖）以及中部（贛江），鄱陽湖區域內水域轉化為未利用地的變化較明顯。

4）林地、草地集中分布于市區的西北和東南，兩種土地利用類型在空間分布上的變化表現均不明顯。

5）未利用地在水域分布區附近分布較為集中，其變化位置主要體現在水域附近，由此說明未利用地變化的主要原因為水域的周期性漲落。

總體來看，1995年南昌市主要土地利用類型為耕地、水域及建設用地。22 a間，盡管耕地比例下降，但它在所有的用地類型中仍占主體地位；建設用地明顯增加，同時林地比例也有所下降，未利用地在波動中有所增加，水域面積變化較小。另外，除耕地在各處均有分布外，其余地類都在不同程度上表現為相對的集中。

3.3 土地利用轉移矩陣特征

結合表3以及表4數據，南昌市的土地利用類型表現出以下變化特征：

表3 1995—2017年南昌市土地利用轉移矩陣/km2

表4 南昌市不同階段土地利用轉移矩陣/km2

1）建設用地持續快速增加，增加面積主要源自于耕地，城市化過程表現明顯。在這22 a中，建設用地面積由初期的385 km2增加到期末的1 130 km2，年平均增加達33.86 km2，所占比例由5.19%增加到15.24%，年平均增加0.46%。從新增建設用地來源上看，期間有696 km2的耕地轉移為建設用地，占建設用地新增面積的93.42%，由此可認為耕地是建設用地面積增加的主要來源，也進一步說明區內發生著顯著的城市化過程。

2）非建設用地類型之間表現為明顯的結構性調整。主要體現在耕地、林地、草地面積的下降以及水域和未利用土地的上升。林地及草地向耕地轉化，水域與未利用地相互轉化。

3）水域總面積變化較和緩。近20 a僅增加了53 km2，主要來自耕地。

4）未利用地增加的面積絕大部分來源于水域。即由于河湖的季節性的漲落，在枯水期水平面下降，河湖較低平處出露水面，形成裸地；同時人為毀林造成林地內水土流失加劇，從而形成未利用地，其面積從初期的264 km2增加到末期的466 km2。

4 驅動因素分析

大規模土地利用變化已成為一種典型的人地系統相互作用過程[20-21]。研究表明，由于社會經濟水平提升與城鎮化步伐加快，人類活動對于土地利用的影響已遠遠超過了自然因素，尤其在中國快速發展的城市中特別明顯[22]。城市土地利用變化主要受人口、經濟、政策等因素驅動[23-24]。基于此，主要通過數據統計、一元線性回歸模型、政策收集等方法對上述因素進行了分析。考慮到耕地、建設用地變化最大，主要對兩者進行了回歸分析。

4.1 社會經濟因素

高速發展的經濟是城市區域向外延展的最大、最為直接的動力，也是土地利用變化中主要驅動因素[25-26]。經濟發展一方面促使城市化進程的推進，非城市人口大量涌向城市；另一方面，則使得建設用地加快擴張以及大面積侵占耕地、林地、水域等。在最近的20 a，南昌市在GDP（如圖4）、房地產開發投資方面均有不同程度上的增長。圖5所示，說明GDP增長分別與耕地、建設用地間存在顯著線性關系，經濟的發展對于土地利用變化影響巨大。同時，區內房價在這十年間不斷上漲。雖然在2008年國際金融危機、2011年南昌市地方版“限購限貸令”出臺后，房價有2次回落趨勢，但都在短時間內反彈。目前上漲勢頭仍存在，另外從2015年末地鐵一號線投入運營到目前多條地鐵投入運營及新的地鐵線路相繼建設對區內的房地產價格也產生了積極影響[27]。伴隨房地產的蓬勃發展，城區建設用地的面積也將急劇增加，從而使得城市邊界也不斷外延。

圖4 1995—2017年南昌市不同時期國民生產總值

圖5 1995—2017年南昌市GDP與耕地、建設用地比重的線性關系

4.2 人口因素

如圖6、7所示，大致與社會經濟因素分析結果一致，但值得注意的是P、R2值更大，即與GDP相比，人口對于耕地、建設用地的影響程度更大。

圖6 1995—2017年南昌市不同時期常住人口數

近年來，南昌人才政策持續推進，政府出臺了諸多落戶優惠政策。如在助力新型城鎮化進程中，降低城市落戶門檻，從而使得城市人口機械增長速度加快。新增人口需要更多的生活、休閑場所，從而導致建設用地需求旺盛，建成區面積快速擴展[28]。應該關注的是，建設用地的迅速擴展對于耕地、林地等面積的萎縮具有極大影響，大量人口的進入給區內耕地、林地等的保持及建設用地空間的延展提出了一個亟待解決的難題。

4.3 政策因素

在《南昌市國民經濟和社會發展第十個五年計劃》（以下簡稱：南昌“十一五”計劃）中，明確提出了以一江兩岸、兩區拓展、三綠輝映、三城啟動、兩線延伸為總體布局的城區建設方案。“十二五”計劃提出強化南昌的集聚和輻射功能、構建一小時經濟圈、助推昌九一體化發展，打造“雙核三圈五組團”的城市發展新格局。

隨著兩個五年計劃的相繼實現，“十三五”計劃又提升到了一個新的高度：將九龍湖、國家級昌九新區列為重點開發對象，逐步實現贛江兩岸總體統籌開發；確立了“一主兩輔、兩城多極”的城鎮布局體系，努力促進城鄉一體化協同發展；積極做強南昌大都市區，將南昌經濟技術開發區、桑海經濟技術開發區、臨空經濟區整合為“大昌北”區域，對接九江，實現昌九一體；同時明確劃定城市生態紅線，要求國家風景名勝區和國家森林公園以及鄱陽湖岸3 km范圍限制開發；執行最嚴格的耕地保護政策等等。

一系列“計劃”的出臺與逐步實現，使得區內土地利用格局在二十多年里發生了巨大變化。放眼未來，政策計劃也將繼續助推該區的土地利用變化。

5 結論

利用RS、GIS技術，得到了南昌市6期各個地類的面積與所占比重以及不同時期各地類相互轉換的矩陣。并初步探討了該變化的驅動因素。分析結果如下：

圖7 1995—2017年南昌市常住人口與耕地、建設用地比重的線性關系

1）2017年南昌市六大利用土地類型中，耕地占據主導地位，其次為水域，而建設用地逐漸成為市內土地利用中的一個重要類型，其余地類按面積大小排列依次為未利用地、林地、草地。

2）1995—2017年，南昌市土地利用變化明顯。耕地逐年減少，期間共減少808 km2，但始終占據所有地類的首位；而建設用地不斷增加，共增加745 km2；其余地類波動變化，且六大地類中以耕地和建設用地面積變化最大。

3）不同地類在不同階段的轉移幅度不一。表現為研究中期（2000—2010年）各地類之間轉換的幅度最為劇烈，初、末期（1995—2000年、2010—2017年）各地類之間轉換的幅度較小；耕地主要轉變為建設用地，占建設用地新增面積的93.42%，可認為耕地是建設用地面積增加的主要來源；非建設用地類型之間表現為明顯的結構性調整，主要體現在林地及草地向耕地轉化，水域與未利用地相互轉化。

4）社會經濟與房地產業持續較快發展、市區人口機械增長速度加快以及一系列政策的推動是南昌市土地利用變化的主要驅動因素。

南昌市建設用地面積不斷擴大，耕地及林地保護將面臨較大挑戰。守住耕地紅線，構建山水林田湖草生命共同體，是建設生態城市的戰略支撐。因此，在聚焦社會經濟發展的同時，需樹立可持續發展的土地利用戰略，因地制宜，合理規劃布局。