城市土地利用资源动态变化的研究与分析*

张玉娟，刘丹丹

(黑龙江工程学院)

0 引言

土地利用变化是全球环境变化的重要组成部分［1］，对土地利用的现状及其变化影响着社会经济的发展和环境的变化，已引起各国政府普遍关注［2-4］.应用遥感和地理信息系统技术，借助土地利用变化模型是目前研究区域地利用变化过程、格局、机理的有效选择［5-6］，在此研究的基础上，可深入了解其成因、过程以及其驱动机制［7-8］.目前国内外进行的区域土地利用变化研究多侧重于经济快速发展地区的土地利用变化研究［9-10］，而对经济发展相对较快的黑龙江省部分地区而言，研究土地利用变化的相对较少.基于此，该文在ArcGIS10的支持下，通过对1995年和2007年两期城市土地利用图进行叠加运算，使用土地利用动态模型等分析方法完成对哈尔滨市阿城区土地资源的定性、定量化分析，通过研究土地利用的动态变化过程及各土地利用类型间相互转化的来源和去向［11-12］，揭示土地利用变化的过程与机制，以期为区域的土地资源合理利用提供技术支撑和科学依据.

1 研究区域概况

哈尔滨市阿城区，位于黑龙江省南部，距离哈尔滨市23公里，地理坐标为E:126°40'-127°39'，N:456°11'-46°00'.东北以蜚克图河、舍利河为界与宾县相邻，东南与尚志市接壤，西南与五常市毗连，西与双城市为邻，西北与哈尔滨市区连接，北至松花江南沿，与呼兰区隔江相望.阿城区属寒温带大陆性季风气候区，冬长夏短.基本地貌为“六山一水三分田”，东部山区峰峦叠嶂，西部平原坦荡如砥，境内有松花江、阿什河、蜚克图河等大小河流近10条，地表水资源较为丰富，森林覆盖率达到49.4%.

2 研究方法

2.1 数据处理

以1995年和2007年的TM遥感影像数据(8月和9月)为主要数据源，以1∶50000地形图为地理参照，在遥感处理软件ENVI4.7的支持下，完成对遥感数据进行几何校正处理，并保证其误差精度小于1个像元，以波段4、5、3(RBG)进行假彩色合成.并在此基础上，对遥感数据进行图像增强和行政区界限裁剪等处理，参照国家土地利用分类体系和实际土地利用情况，利用监督分类并结合人机交互的方法，完成对遥感数据的分类解译，以Google Earth高分辨率卫星图片为基准，完成对部分解译结果的精度验证，进而获取研究区域的土地利用现状数据，其土地利用分类为:耕地、林地、草地、水域、居民点工矿用地和未利用土地.在ArcGIS10的支持下，并对解译后的数据进行处理，存储为栅格格式(grid)，便于对数据进行统计分析.

2.2 土地利用变化模型

单一土地利用动态很好地度量了土地利用的净变化速度，但单纯的增减变化速度往往在一定程度上掩盖土地利用变化的实际情况.为此借助土地利用开发度和耗减度两个指数，研究土地利用实际新开发和实际被耗减的速率［13-14］.

(1)土地利用开发度(LUD)［15］

(2)土地利用耗减度(LUC)［15］

式中:Uab为从a时刻到b时刻某种土地利用类型被消耗的面积，ΔUab为从a时刻到b时刻新开发的某类型土地利用的面积;Ua为a时刻该土地利用类型的面积;T为a到b时刻的研究期，以年为单位.

3 结果与分析

3.1 土地利用总体特征

基于ArcGIS对研究区域1995—2007年12年中土地利用数据进行统计分析可知(见表1)，耕地在该区域占据较大的优势地位，其面积比例分别为54.44%和51.93%，是面积分布最广的土地利用类型，其次是林地.1995年水域所占的面积比例最小，而在2007年未利用地的最小.就耕地和林地而言，其面积比例分别为92.41%和90.19%，占据绝对的面积优势地位，表明区域以农林生产为主，符合区域经济和社会发展的特点［16］.在12年间，耕地面积和草地面积呈现减少的趋势，其中耕地减少的面积最大;林地、水域、居民工矿用地和未利用地的面积呈现递增的趋势，其中居民工矿用地增加的面积最大，为34.26 km2，主要源于人口增长、经济发展和城镇化的快速发展，促使大量耕地转变为居民工矿用地，结果造成耕地面积的不断减少，而居民工矿用地面积不断的增加，如何协调经济的快速发展和有限耕地资源的合理利用是阿城区今后城市化进程过程中要面临的一个重要问题;林地增加的面积次之，为33.85 km2.林地面积的增加在一定程度上表明区域的生态环境有所改善，归功于天然林保护工程等生态措施的成功推行，从侧面表明天然林保护工程在该研究区域取得了一定的成效.未利用地增加很大程度上来源为坡度较陡区域的部分弃耕地和撂荒地，归因于退耕还林等生态政策和受自然条件的限制，人类的开发利用和生产活动受到了一定的自然条件限制.

表1 研究区域土地利用变化特征

3.2 土地利用动态变化研究

在ArcGIS的支持下，将1995—2007年的两期土地利用现状图进行空间叠加运算，并运用土地利用动态模型进行土地利用的开发和消耗情况，具体统计结果见表2.

表2 研究区域1995—2007年土地利用开发利用统计

就开发度而言，耕地在12年间得到了很好的开发，其次是居民工矿用地和草地，其中耕地的开发度最大，为8.32%，源于阿城区作为哈尔滨的一个卫星城市，其经济发展快速不断的受到哈尔滨市经济发展的影响，致使城市化进程不断的加快且城市规模逐步的扩大，部分耕地被开发和占用.尤其是哈尔滨到阿城公交线路的开通，使哈尔滨市和阿城区之间，形成了城乡优势互补的主城—卫星城—小城镇为轴线的多层次、网络状城镇体系［17］，更加速了该区域的城市化进程.水域的开发度最小，源于该地类对地形条件具有一定的选择性，其开发程度往往受到一定的地域条件限制.在消耗度方面，耕地的最大，其次是草地和居民工矿用地，林地的最小.就各类土地利用的动态变化的总体而言，耕地和草地的开发度均小于其消耗度，林地、草地、水域和居民工矿用地各自的开发利用度要大于各自耗减度，对于耕地和草地而言，说明在土地利用过程中其它地类转入耕地和草地的面积要小于耕地和草地转换为其它地类的面积，但耕地自身的消耗量也较大.

4 结论与讨论

研究区域土地资源利用以区域以农林生产为主，耕地是是面积分布最广的土地利用类型，居民工矿用地也占据一定的比例，1995年水域所占的面积比例最小，而在2007年未利用地的最小.

1995—2007年间，耕地面积和草地面积呈现减少的趋势，其中耕地减少的面积最大，面积为68.65 km2;林地、水域、居民工矿用地和未利用地的面积呈现递增的趋势，其中居民工矿用地增加的面积最大，为34.26 km2;林地面积的增加在一定程度上表明区域的生态环境有所改善.

在12年间，耕地的开发度和消耗度都是最大，耕地和草地的开发度均小于其消耗度，林地、草地、水域和居民工矿用地各自的开发利用度要大于各自耗减度.

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