东营市土地利用／覆被变化分析及驱动力研究

谢兴震，史同广

（1.山东师范大学 人口·资源与环境学院，山东 济南250014；2.山东建筑大学 土木工程学院，山东 济南250101）

1 引言

人类活动深刻地改变着自然地理环境，土地利用是这种作用的主要形式，而其直接结果是地表覆被状况的改变［1］。土地利用／覆盖变化（LUCC）集中体现了这种自然与人文的交互作用，它不仅记录了人类改变地球表面特征的空间格局，而且再现了地球表面景观的时空动态变化过程［2］。目前，学术界分别从 LUCC 状况、LUCC的驱动力与驱动机制、LUCC生态环境效应与作用机制、LUCC模型模拟等方面展开研究，并且取得了许多成果［3～6］。本文利用 RS／GIS技术，以1992年、2000年、2010年TM／ETM遥感影像为基础，分析了近20年来东营市土地利用／覆被变化时空特征，以期为该地区可持续发展和生态建设等提供科学依据和理论基础。

2 研究区概况及研究方法

2.1 研究区概况

东营市地处山东半岛北侧，位于渤海西岸、渤海湾及莱州湾湾口，介于东经118°7′～119°10′，北纬37°20′～38°10′之间。由2个区、3个县组成，面积约为7700 km2。位于黄河三角洲高效生态经济区，是中国地理环境独特和生物多样性最丰富的地区之一，是黄河下游生态环境较脆弱的地区。近年来凭借其丰富的海洋及石油资源实现了经济的快速发展，但伴随着经济的快速发展，耕地流失、湿地退化等一系列生态恶化问题相伴而来。

2.2 研究方法

2.2.1 数据源

根据本文研究内容，选取了1992年8月、2000年5月、2010年9月共3期TM／ETM遥感影像数据，图像质量优良，并已经过辐射校正和几何精校正。非遥感数据主要包括研究区1:50000地形图、相关矢量图以及各类社会经济统计资料。

2.2.2 数据处理

本文参考中科院“中国资源环境数据库”土地利用遥感分类体系，结合研究区实际情况，将研究区土地利用类型划分为8种，包括建设工矿用地、耕地、林地、草地、水域、未利用地、盐田虾塘及滩涂。分类采用计算机自动分类和专家判读人机交互目视解译相结合的方法，首先在eCognition 8.7下先对影像进行面向对象的分类，再结合辅助资料进行专家人机交互目视解译修改得到最终分类结果（图1）。3期影像最终解译精度均达到89.5%以上。

3 土地利用／覆被变化结果与分析

3.1 土地利用类型分布及基本变化特征

从空间分布来看，耕地分布在内陆，草地林地分布在黄河入海口周边，水域以黄河为主贯穿东营，水库坑塘遍布研究区，未利用地、盐田虾塘集中在滨海，建筑工矿用地集中在滨海油田及内陆城镇。从时间尺度上看，1992～2010年整个东营市以耕地为主，占整个区域面积49%以上，建筑用地及盐田虾塘等人工景观增长较为迅速，由1992年的13.75%增长至2010年28.64%，尤其以2000～2010年增长迅猛，呈现出加速增加的趋势；草地、滩涂、未利用地及林地等自然景观面积减少幅度较大，其中2000～2010年减少约95234hm2，占1992～2010年总减少数的80%，表明随着研究区经济发展此类自然景观有加速减少的趋势。林地及水域都有小幅度的增加（表1）。

图1 东营市土地利用分类示意图（1992、2000、2010年）

表1 东营市土地利用分类面积及比例

3.2 土地利用空间变化分析

土地利用变化不仅包括各土地类型在面积上发生的变化，还包括其空间分布上的变化，本文在Arcgis 10中通过图层Union功能得到土地利用类型变化图。分析结果表明，1992～2000年东营市景观变化少，主要集中在沿海，多为盐田虾塘对未利用地的开发及自然景观之间的自然转化。而大面积的景观要素变化主要发生在2000～2010年间，最明显的区域主要集中在沿海和中部及南部平原，沿海地区变化原因为近几年对沿海未利用地及滩涂等大量开发所致，主要表现为未利用地、滩涂及草地转化为盐田、养殖水面及建筑用地等。中部及南部平原则是因为东营市区及广饶县为东营市经济最发达的两个区域，该区交通便利，人口密集，是工业、城镇生产集中的区域，也是人地矛盾最为突出的区域，近年来城镇化、工业及基础设施建设等人类活动导致了景观要素显著变化。

图2 东营市不同时期景观变化

3.3 土地利用类型变化分析

本文在Arcgis10中通过矩阵运算和空间统计分析，得到1992～2010年各景观面积转移矩阵（表2），得出研究区土地利用景观类型变化主要趋势如下：下降幅度较大的景观类型为滩涂、草地及未利用地，其去向主要为，滩涂及未利用地被大量开发为盐田虾塘。研究区产业结构以化工业为主导致了这种情况。草地及一部分未利用地被开垦为耕地，则是因为该区是山东省重要的粮食储备基地，农业发展较为迅速，另外一方面由于黄河三角洲自然保护区的建成，又有部分耕地转为草地及林地。建筑用地增长较快，主要为占用耕地。水域面积较大，在数量上保持稳定，但其转换较为剧烈，主要转出为耕地及建筑用地，原因是对一些自然坑塘水面的开发，主要转入为耕地及草地则是因为水库的大量修建。林地略有增长是来源于耕地的人工造林及草地的自然进化。

表2 1992～2010年景观面积转移矩阵 hm2

4 土地利用／覆被变化驱动力分析

LUCC是自然、社会和生态复合系统演变的直接表现，是人地系统耦合作用的产物，其变化的驱动因素主要包括自然因素和社会经济因素。东营市的LUCC时空过程主要受到自然条件、人口及城镇化、政策及经济发展等因子的影响。

（1）自然因素。东营市处于大气、河流、海洋与陆地的交接处，研究区特有的多种物质交汇、多种动力系统交互作用的多重生态界面是其自然灾害多发的环境基础，盐碱土地分布广泛，咸水入侵、土壤侵蚀、旱涝灾害频繁［7］。较为恶劣的自然环境使得草地林地及水域变化频繁，不易健康发展。

（2）人口及城镇化因素。1990～2010年间，东营市总人口从160万人增加到203万人，增长25.9%，同期城镇人口从64万人增至118万人，增长83.12%。特别是21世纪以后进入高速城镇化阶段，研究区城镇人口增长开始加速，年均增长超过3万人，且速度不断增快。高速的城镇化导致建筑用地的急速扩张进而侵占大量农田，而大量人口对粮食的需求又导致大量的草地及未利用地被开垦为耕地。

（3）政策及经济因素。东营市内拥有中国第二大油田胜利油田，并且是全国石油装备制造业最集中的区域。2003年，山东省政府批准在东营建设山东省加工制造业基地。东营市非农产业增加值占地区生产总值的比重由1990年的87.2%提高到96.4%，上升了9.4%。导致盐田虾塘及工矿用地对自然景观的侵占加剧。

5 结语

1992～2010年东营市各类用地面积所占的比重变化较大，耕地是主要土地利用类型，面积最小的是林地。20年间研究区土地利用结构变化总体上表现为建筑工矿用地的扩展明显，且主要占用其周边耕地；但与此同时，有较大面积的草地、未利用地被开垦为耕地，因此监测期内耕地在数量上保持相对稳定；盐田虾塘对未利用地、滩涂等类型占用较多；水域在分布上部分自然坑塘因人类活动消失的同时，有较多水库水面建成，因此总面积略有上升；林地面积略有上升。

［1］ Tumer II B L，W C Clark，R W Kates，et al.The Earth as Transformed by Human Action：Global and Regional Changes in the Biosphere Over the Past 300Years ［M］.Cambridge：Cambridge University Press，1990.

［2］ 史培军，江 源，王静爱，等.土地利用／覆盖变化与生态安全响应机制［M］.北京：科学出版社：2004.

［3］ Turner II，B.L.，W.B.Meyer and D.L.Skole.Global land use／land cover change：towards an integrated programof study［J］.Am－bio，1994，23（1）：91～95.

［4］ 孙 强，蔡运龙，王 乐.北京耕地流失的时空特征与驱动机制［J］.资源科学，2007，29（4）：158～163.

［5］ 郝仕龙，曹连海，李壁成.小尺度土地利用／覆被变化驱动力研究［J］.水土保持研究，2007，14（2）：228～230.

［6］ 李传哲，于福亮，刘 佳.分水后黑河干流中游地区景观动态变化及其驱动力［J］.生态学报，2009，29（11）：5832～5842.

［7］ 叶庆华，刘高焕，田国良，等.黄河三角洲土地利用时空复合变化图谱分析［J］.地球科学，2004，34（5）：461～474.