渭南市土地利用/覆被時空變化及驅動力分析

摘 要：【目的】分析渭南市土地利用/覆被變化情況，為科學規劃、節約集約利用土地提供依據。【方法】基于2000—2020年5期土地利用數據，通過動態度計算與轉移矩陣等方法得出渭南市土地利用時空變化特征，并利用地理探測器明確影響其變化的驅動力。【結果】①渭南市以耕地、草地、建設用地為主，占比達全域面積的86.54%，呈現“南北林、中間耕”的地域分異特征。②土地利用動態度總體呈增加態勢，其中建設用地增幅最為明顯，耕地、草地呈減少趨勢。2015年后，土地開發利用明顯加快。③坡度、年均氣溫和DEM對渭南市土地利用覆被變化的解釋力均超過65%。【結論】渭南市受地形地貌影響，土地利用以林草地主導山區，耕地主導平原，建設用地呈現擴張趨勢。土地利用覆被變化受自然與社會因素共同影響且自然因素是影響土地利用變化的主要因素。

關鍵詞：渭南市；LUCC；動態度；轉移矩陣；地理探測器

中圖分類號：F301.2" " 文獻標志碼：A" " "文章編號：1003-5168（2025）05-0121-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.05.023

Analysis of Spatial and Temporal Changes and Driving Forces of Land Use / Cover in Weinan City

WANG Jingyi

（School of Land Engineering， Chang 'an University， Xi'an 710000， China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to master the land use / cover change in Weinan City， and provide basis for scientific planning and economical and intensive land use. [Methods] Based on the land use data of five periods from 2000 to 2020， the spatial and temporal variation characteristics of land use in Weinan City were obtained by means of dynamic degree calculation and transfer matrix， and the driving force of the change was determined by using the geographic detector. [Findings] ① Weinan City is dominated by cultivated land， grassland and construction land， accounting for 86.54 % of the total area， showing the regional differentiation characteristics of \"north-south areas are characterized by the" forest and intermediate areas by the tillage\". ② The dynamic degree of land use generally showed an increasing trend， among which the increase of construction land was the most obvious， and the cultivated land and grassland showed a decreasing trend. After 2015， land development and utilization have accelerated significantly.③ The explanatory power of slope， annual average temperature and DEM for land use and land cover change in Weinan City was more than 65%. [Conclusions] Due to the influence of topography and geomorphology， the land use in Weinan City is dominated by forest and grassland， and the cultivated land dominates the plain， and the construction land shows an expansion trend. The change of land use and cover is affected by both natural and social factors， and natural factors become the main factors affecting land use change.

Keywords： Weinan City; LUCC; dynamic attitude; transfer matrix; geographical detector

0 引言

生態文明建設是我國現代化建設的重大戰略之一，是人類社會發展的必然選擇［1］。面對資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化的嚴峻形勢，為推動形成人與自然和諧發展現代化建設新格局，促進區域的可持續發展，必須樹立尊重自然、順應自然、保護自然的生態理念［2］。全球環境變化的重要研究內容為土地利用/覆被變化（LUCC）［3］。隨著我國經濟快速發展，城鎮化進程加快，土地利用模式正在發生巨大變化。

渭南市位于關中平原東部，是絲綢之路經濟帶起點段的重要組成部分。近年來隨著人口增長與城鎮化發展，渭南市耕地“非農化”現象嚴重，用地性質發生改變，糧食保護與區域經濟發展間用地矛盾日益激烈。耕地保護、經濟發展和生態保護間的“爭地”現象日益突出［4］。基于此，研究渭南市土地利用/覆被變化對地區植被覆蓋保持、土地利用結構優化、協調生態環境保護具有重要意義［5］，同時可為渭南市生態安全格局構建、可持續發展決策提供理論支持和科學依據。

1 研究區概況

渭南市（108°50′～110°38′E，34°13′～35°52′N）地處黃河中段，關中東部，總面積為1.3萬km2， 轄區內共11個縣市。海拔在330～2 645 m，南北山脈鼓起較高，林草地占比達50%，中部一馬平川，東西視野開闊，氣候宜人，是構成生產生活的主要區域。境內流淌黃河、渭河、洛河3大河流，水資源共20億m3。

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源與處理

本研究使用的遙感數據來自中國科學院地理科學與資源研究所（http：//www.resdc.cn）（2000—2020年共5期）；GDP、人口、DEM、夜間燈光數據分別來自中國GDP、人口空間分布公里格網數據集、中國夜間燈光年度數據集。氣溫和降水數據來自國家青藏高原科學數據中心 （http：//data. tpdc.ac.cn）；經濟數據來自《渭南市統計年鑒》《渭南市國民經濟和社會發展統計公報》。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用/覆被動態度。單一的土地利用動態度能夠定量描述土地利用/覆被變化速度，預測土地利用/覆被變化的區域差異和趨勢［6］。計算公式為式（1）。

[K=Ub?UaUa×1T×100%] （1）

式中：K為研究區某種土地利用類型的單一動態度；Ua，Ub分別為研究初期和末期某種土地利用/覆被類型的面積；T為研究時段。

2.2.2 綜合土地利用/覆被動態度。綜合動態度可分析研究區土地利用整體數量變化［7］。計算公式為式（2）。

[L=i=1n?MUi?j2i=1n?MUi×1T×100%] （2）

式中：L為研究區某一研究時段土地利用/覆被類型的綜合動態度； DMUi-j為第i類土地利用/覆被面積轉化為非i類土地利用類型面積的絕對值；DMUi為初期土地利用類型的面積；n為土地類型數；T為研究時段。

2.2.3 土地利用轉移矩陣。土地利用轉移矩陣能夠反映研究區各用地轉移方向與數量，表示土地利用時空變化［8］。計算公式為式（3）。

[Bij=B11…B1n???Bn1…Bnn] （3）

式中：Bij為研究初期與末期由i類土地轉化為j類土地的面積；n為土地利用/覆被類型數。

2.2.4 地理探測器。地理探測器是探究空間數據分異性與驅動力的統計模型［9］。計算公式為式（4）。

[q=1?1Nσ2h=1LNhσ2h] （4）

式中：h=1，…，N和Nh分別為全市和分層樣本數量；L為驅動因子的分層數量；[σ2]和[σ2h]分別為全市和分層的Y值方差；q為驅動因子對土地利用的影響力值，取值為［0，1］。q值越大，該驅動因子對土地利用變化的解釋力越強，反之越弱。交互作用可探測兩驅動因子共同作用對土地利用變化的解釋力增加或減少，相較于單因子探測，有更全面的補充作用。

3 結果與分析

3.1 2000—2020年土地利用/覆被空間變化

渭南市土地利用以耕地為主，林草地為輔。從空間分布來看（如圖1所示），呈現“南北林、中間耕”的“凹”字形格局。其中北部為韓城與黃龍交界的梁狀山嶺，南部秦嶺北麓為華山所在地，具有重要的生態功能，林草地占比最大。中部地區為關中平原，地勢平坦易于耕作，以農業生產為主，耕地面積最大。大片未利用地為大荔縣于1955—1956年發現的“沙苑文化”遺址 ［10］，現建設為荔沙緣沙漠景區［11］。未利用地面積因此增加。

建設用地主要分布在各區縣所在地，形成“大散小聚”的格局。臨渭區作為渭南市主城區，建設用地主要分布在渭河以南；韓城市規劃建設為黃河沿岸區域性中心城市，集中在黃河西部，建設用地擴張明顯且符合人們臨水而居的思想，表明水系影響土地利用變化。

水域為境內3條水系，分別為東部南北走向的黃河，中南部東西走向的渭河與其支流洛河。隨著黃河與渭河生態保護與修復意識的加強，逐漸促進水域面積發生變化。

3.2 2000—2020年土地利用/覆被動態度

渭南市不同時期土地利用存在明顯差異（見表1）。單一土地利用動態度由高到低為建設用地、水域、未利用地、草地、耕地、林地。其中耕地、草地面積減少，其余土地利用類型面積增加。

耕地面積呈現先減后增、整體減少的趨勢。2000—2015年單一動態度均為負值，表明渭南市耕地向其他地類轉出較明顯。自1998年國家實行“退耕還林”政策起，截至2018年，渭南市累計完成退耕還林工程造林任務1 729.27 km2。隨著保護基本農田意識的加強，2015年后耕地面積略有上升，表明政策一定程度上影響土地利用變化。

草地面積逐漸減少，2000年-2020年單一動態度均為負值，表明草地面積轉出明顯。林地面積呈現“先增后減、總體增加”的趨勢。表明隨著生態保護理念深入人心，生態文明建設促進草地面積轉移與林地面積增加。

未利用地面積表現為“先減后增”，依托景區開發建設，隨著景區的人工化、商業化，在促進當地致富增收的同時，也使自然度下降明顯。水域面積呈現“動態增加”態勢，表明與水源保護、降雨量增減有關［12］。

建設用地面積逐漸增加，單一動態度處于較高水平，2000—2015年為土地利用中變化最快的地類。由第七次全國人口普查數據可知，20年間渭南市城鎮化率由15.56%增長至49.31%，由156.16億元增長到1 866.27億元。表明渭南市城鎮化與經濟發展促進了建設用地面積的增加。

2000—2020年渭南市綜合土地利用動態度呈增加趨勢，2010年后明顯增加表明人類活動促使渭南市土地利用開發進程加快，并在2015年達到峰值。

3.3 2000—2020年土地利用/覆被類型轉換

2000—2020年渭南市土地利用/覆被轉移矩陣如圖2所示。由圖2可知，渭南市2000—2015年土地利用變化情況均不明顯，地類轉換基本實現動態平衡。耕地在2010年前主要轉為建設用地和水域，2010年后向建設用地轉出比例增加，但整體力度較低；建設用地幾乎未發生轉出，主要由耕地轉入。草地主要轉出為耕地，林地零星轉出為其他地類。水域與未利用地多轉出為耕地，2010—2015年幾乎未發生轉移。

2015—2020年土地利用類型發生較大程度轉移，呈現“多入多出”的轉換特點。其中耕地大幅轉出為建設用地和草地，反映了生態建設與城市擴張對耕地的侵占。建設用地大幅轉出為耕地，零星轉為其他地類，表明渭南市存在明顯的建設用地格局置換。草地大幅轉出為耕地，部分轉出為林地。林地主要轉出為草地和耕地，水域主要轉出為耕地，未利用地零星轉入除建設用地外的其他地類。表明2015年后，渭南市土地利用程度顯著增加。

3.4 土地利用/覆被變化驅動力分析

3.4.1 因子探測。根據數據的可獲得性及科學性，在前人研究基礎上，結合渭南市實際狀況，選取DEM（X1）、坡度（X2）、坡向（X3）、年均氣溫（X4）、年均降水（X5）、人口（X6）、夜間燈光（X7）、GDP（X8）、城鎮化率（X9）等9個指標，并消除單位影響進行標準化處理。

單因子探測結果見表2，解釋力從大到小為X2gt; X4gt; X1gt; X5gt; X6gt; X7。坡度、年均氣溫、DEM為土地利用變化的主要因素，解釋力均在65%以上；年均降水與人口的解釋力均超過45%，為影響土地利用變化的次要因素；夜間燈光解釋力在30%以上，對土地利用變化起一定作用。坡向、GDP與城鎮化率解釋力均不足30%，亦未通過顯著性檢驗，表明對土地利用影響力較小。

因子交互探測結果如圖3所示。任意兩因子的交互作用均大于單因子的q值，即呈現雙因子增強或非線性增強，表明渭南市土地利用變化受多個因素共同影響。各交互作用中最強的因子是氣溫∩夜間燈光（0.860），表明自然與社會因素的共同影響對土地利用變化的影響更明顯。同時，由氣溫、坡度、DEM三個因素參與的q值都比較高，解釋力超過70%，表明自然因素對土地利用變化起主導作用。交互作用最弱的是夜間燈光∩GDP（0.379），說明僅經濟因素對土地利用變化影響較小。

3.4.2 驅動力分析。將渭南市土地利用變化驅動因素概括為自然因素與人類活動因素，兩者對渭南市土地利用變化具有重要作用。

①自然因素。渭南市所處的關中平原為巨型斷陷帶，沿斷層線南北山脈抬升，中部地區下降地勢平坦［13］。隨著坡度與DEM的增加，開發建設成本的增加與生活便利性的降低，使得對林草地轉為耕地與建設用地的驅動力受限，中部河流有利于灌溉，四季分明日照充足，是建設用地擴張的主要區域，由此造就了其“南北林，中間耕”的土地利用格局。溫度與降水造成水資源分配與宜居性差異，從而改變土地利用格局。

②人類活動因素。根據第七次全國人口普查數據，2020年渭南市城鎮常住人口較2000年增長了184.27%，城鎮化率增長了3倍，由此帶來的建設用地擴張對耕地、林草地的占用造成土地利用格局發生變化，也使人地矛盾日益突出。截至2020年GDP增長了10倍，城鄉居民人均可支配收入增長了4倍，經濟發展與用地需求的增加促進生產生活范圍擴張，最終促使土地利用發生變化。表明人口遷移與城市化發展對土地利用變化有較大影響。

4 結論

①渭南市主要土地利用類型為耕地、草地和建設用地，土地利用類型存在明顯地域分異，呈現“南北林、中間耕”的格局。建設用地集中分布在各區縣城區，水域為流經境內的3條水系，景區發展未利用地主要分布在大荔縣與華山。

②渭南市耕地、草地面積減少，其余地類面積增加。建設用地面積增加最為明顯，人類活動促進渭南市土地利用變化速率加快。

③渭南市土地利用類型在2000—2015年間轉移較緩，2015年后地類間轉換力度明顯加強，其中耕地、草地、林地較為劇烈。城市化建設促進各區縣建設用地比例明顯增加，表明隨城鎮化發展，政策和社會經濟不可避免影響土地流轉，造成土地類型轉移頻繁。

④渭南市土地利用受自然因素和社會經濟因素影響且二者的共同作用大于單一因素的影響，自然條件為主要因素，社會因素也一定程度影響了區域土地利用變化。

參考文獻：

［1］岳天明， 張成恩. 我國生態文明建設的中國特色與世界格局［J］. 福建論壇（人文社會科學版），2023（2）： 18-29.

［2］韓逸， 趙文武， 鄭博福. 推進生態文明建設，促進區域可持續發展：中國生態文明與可持續發展2020年學術論壇述評［J］.生態學報，2021，41（3）： 1259-1265.

［3］呂思穎. 2005—2020年環渤海地區土地利用變化及驅動因素研究［J］. 鄉村科技，2023，14（2）： 153-157.

［4］王楊， 張啟. 華北地區林糧爭地問題概況與對策建議［J］. 陸地生態系統與保護學報，2022，2（5）： 49-54.

［5］王思， 張路路， 林偉彪， 等.基于MODIS-歸一化植被指數的廣東省植被覆蓋與土地利用變化研究［J］. 生態學報，2022，42（6）： 2149-2163.

［6］陳伊多， 楊慶媛. 西藏自治區土地利用/覆被變化時空演變特征及驅動因素［J］. 水土保持學報，2022，36（5）： 173-180.

［7］李長愛，劉玲，邱冰，等.安徽省土地利用/覆被時空變化及其驅動因素分析［J］.南京林業大學學報（自然科學版），2023，47（5）：213-223.

［8］胡悅琴， 馬燕飛， 張偉科. 中國陸地區土地利用/覆被時空格局變化及驅動力分析［J］. 農學學報，2020，10（4）： 26-35.

［9］王勁峰， 徐成東. 地理探測器：原理與展望［J］.地理學報，2017，72（1）： 116-134.

［10］周春茂， 張青山. 陜西大荔沙苑地區考古調查報告［J］. 史前研究，1983（1）： 101-113，178-181.

［11］田妮. 陜西省渭南市大荔沙苑體育特色小鎮發展現狀分析［J］. 四川體育科學，2019，38（3）： 88-93.

［12］廖美玉，方秀琴，蔣心遠，等.黃河流域近40年土地利用/覆被時空變化特征［J］.水土保持學報，2024，38（2）：165-177，189.

［13］丁小雨. 關中平原空間格局演變及形成機制研究［D］. 南京：東南大學，2022.