安康市土地利用/覆盖变化的驱动因素分析

贺海霞，龚正杰，桑广书

(浙江师范大学 地理与环境科学学院，浙江 金华 321004)

0 引言

随着国内城市化步伐的加快，城镇化水平不断提高，在土地资源相对有限的情况下，人地矛盾较为突出，大城市中心城区和主城区土地利用/覆盖变化的人文驱动力研究已成为研究热点[1]。区域土地利用/覆盖变化及驱动力研究旨在从典型区域角度揭示土地利用变化背后的真正动因及其作用机理。目前，根据土地利用与土地覆被变化驱动力研究综述的研究，土地利用及覆盖变化的驱动力是：土地利用及覆盖变化的驱动力是：(1)基于生物物理因素的驱动力；(2)基于社会经济因素的驱动力；(3)基于生物物理与社会经济因素相融合的驱动力[2]。本研究主要从社会经济和人文因素驱动力对安康市的土地进行分析。但目前由于空间分辨率和历史数据难以获取等因素，LUCC数据存在诸多问题，土地利用变化驱动因素子的相互作用在不同时空尺度上也存在一定差异，使人们难以准确判断区域土地利用变化驱动力以及预测其发展趋势[3]。笔者通过对安康市土地的利用类型进行计算分析，查清土地的利用类型及面积，探索土地利用/覆盖变化的驱动因素。从而进一步提高对土地利用及驱动力的认识。为安康市未来土地利用和土地资源的可持续利用提供科学依据，为城市土地集约利用和社会经济可持续发展服务。

1 研究区域概况

安康市位于陕西省南部，处于秦巴山区东段，以汉水—池河—月河—汉水为秦岭和大巴山的分界，北靠秦岭，南依巴山，汉江横贯其中，形成“两山夹一川”的地貌轮廓[4]。安康市属北亚热带大陆性季风气候区，四季分明，雨量充沛，无霜期长；年平均气温14.6℃；年降水量在750～1 100mm；属于长江流域的汉江水系，是国家“南水北调”中线工程主要水源地。土地总面积23 529.24km2，占全省的11.43%。山地、丘陵、川道平地分别占全市土地总面积的92.58%、5.35%、2.07%。全市辖一区九县，即汉滨区、汉阴县、石泉县、宁陕县、紫阳县、岚皋县、平利县、镇坪县、旬阳县、白河县。2010年末，全市总人口294.94万人，占全省总人口的7.93%，人口密度125人/km2，城镇化水平21.7%。2010年，全市完成生产总值138.06×109元，占全省的3.76%。安康市区位条件优越，地处关中-天水、成渝、江汉三大经济区的交汇地带和几何中心，是国家长江经济带的上游组成部分，是陕西省汉江经济走廊的中心极核[6]。

2 数据来源与方法

采用安康市各区县2005～2010年土地利用详查和变更数据、《安康市土地利用总体规划》(2006～2020年)、《安康市统计年鉴》等社会经济统计数据为依据，运用数理统计方法对该区域土地利用变化特征及其驱动因素进行分析。运用主成份分析法，将各年份的土地利用现状数据拆分合并为耕地、园地、林地、牧草地、居民点及工矿用地、交通用地、水利设施用地及未利用土地，总计8种土地利用类型。

3 安康市土地利用变化分析

3.1 土地利用数量交化

3.1.1 土地利用数量变化的幅度

土地利用数量变化的幅度指土地利用类型在面积方面的变化幅度，体现在不同土地利用类型的总量变化上，可反映土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化[5]。对安康市2005～2010年土地利用进行数据处理和归纳分析(图1)。

图1 安康市2005—2010年土地利用变化幅度

Fig1ThelandusechangeofAnkangfrom2005to2010

从图1安康市土地利用变化幅度来看，在数量上变化较为明显的是耕地、林地、交通运输用地及未利用地4大类型。由于安康市退耕还林落实到实处，农业产业结构调整及相关政策的实施导致土地利用结构在农业用地范围内调整变化较大，其中园地、林地有显著的增加；工业发展规模的需求致使城乡建设用地不断扩大，同时，交通用地及水利设施用地面积快速增加。 变化最明显的是随着未利用土地的减少，近年城镇及工矿用地、交通用地和水利设施用地面积迅速增加，耕地、其他农用地和牧草地逐渐减少，并在持续的减少的过程中。

在2005～2010年，未利用土地的面积由 94 778hm2减少到 88 950hm2。在城乡建设用地与交通运输用地中，交通运输用地面积的变化尤为突出，由2005年的6 394hm2增加到2010年底的 16 263hm2。

3.1.2 土地利用各类型变化的速度

土地利用变化速度，即土地利用动态度。它对比较土地利用变化区域差异和分析预测土地利用变化趋势，具有十分重要的作用[6，7]，其表达式为：

(1)

式中：K为变化率，Ua、Ub分别为研究时段始末某种土地利用类型的数量，T为研究时段[8]。设T的单位为年时，K则为某一研究时段年变化率[8]。由公式(1)计算得出安康市在5年内的8种土地利用类型的年变化率。在各用地类型中，交通运输用地的年变率最大，达到了30.87%，园林地次之，牧草地最少。其中耕地、牧草地和未利用土地均出现负增长，城乡建设用地和水利设施用地都有一定程度的增长。安康市在城市化的过程中，出现了土地利用的不相协调现象。

表1 安康市2005—2010年土地利用变化率

3.2 土地利用程度变化

土地利用程度主要反映土地利用的广度和深度，它不仅反映了土地利用中土地本身的自然属性，同时也反映了人类因素与自然环境因素的综合效应，是一定区域内多种土地利用类型综合变化的结果[9]。为了更好的了解安康市土地利用类型总体利用程度的变化，利用土地利用程度的综合分析方法，其表达式为：

(2)

式中：L为研究区域土地利用程度综合指数；Ai为研究区域内第i级土地利用程度分级指数；Ci为研究区域内第i级土地利用类型面积百分比；n为土地利用程度分级数[10]。

土地利用程度变化模型为：

(3)

(4)

式中：ΔLb-a为土地利用程度变化量；R为土地利用程度变化率；Lb和La分别为研究期末和期初的区域土地利用程度综合指数；Ai为第i级土地利用程度分级指数；Cib和Cia分别为研究期末和期初第i级土地利用程度百分比。如果ΔLb-a>0或R>0，则该区域土地利用处于发展时期，否则处于调整期或衰退期。

按照土地利用程度指数的分级标准，将各个土地类型进行分级指数划分：未利用地或难利用地为1级指数；林地、草地、水域为2级指数；耕地、园地、其它农用地为3级指数；城乡、交通水利等建设用地为4级指数(表2)。安康市土地面积所占比例最大的是林、草、水域地级，其次为农业用地级，两者总和数以超过94%说明安康市有待开发的土地资源相对较少。

表2 土地利用类型分级表

图2 安康市2005～2010年土地利用程度综合指数

从安康市2005～2010年土地利用程度综合指数(图2)来看，全区土地利用程度处于缓慢上升状态，2005年安康市土地利用程度指数为218.47，一直到2010年的218.68。可以看出安康市是一个土地利用程度相对较高的区域，人类的生产和生活活动在本区域对土地利用情况己经产生了一定的影响。根据表3，安康市所属的汉滨区土地利用程度综合指数最高，最主要的原因是汉滨区为安康市的市区，城镇聚落用地级别面积所占份额明显高于其他区县；汉滨区的土地利用程度变化综合指数出现负值，表明该区域土地利用处于一个调整期。其它各县区域差异变化明显，旬阳县土地利用程度变化最大，土地利用程度变化综合指数为1.32，增长率为0.55，这两组数据说明此县土地利用的综合水平相对较高，土地利用的程度正逐渐纵深化发展，城乡、交通水利等建设用地及耕地相对变化率较大，林地、水域的相对变化率较小。从整个安康市的土地利用平均水平来看，全市的土地利用程度变化综合指数为0.21，变化率为0.10，这说明由于安康市的山地多平地少，随着城市化水平的加剧以及经济的快速发展，安康市的土地利用类型正由林地、农业用地、未利用土地结合型的用地方式向农园主导型转变，城乡、交通水利等建设用地面积呈逐渐增加的趋势，但总体来看安康市土地利用正处于缓慢期。

表3 2005～2010年安康市土地利用变化量与变化率

4 土地利用动态变化驱动力分析

影响土地变化的因子错综复杂，主要有自然因素和人文因素两方面。自然因素对土地利用变化有着较大的影响，但各历史时期土地利用变化都是由人类对土地的利用活动造成的，人类的社会经济活动构成了在中小时间尺度上土地利用变化的主要驱动因素[11]。本文采用主成分分析方法和因子分析法减弱来自变量之间的相互干扰，对安康市2005～2010年间土地利用变化的社会经济驱动因子进行分析，以揭示土地利用变化的人文驱动力。

4.1 主要影响因子的选取及分析

采用2005—2010年安康市统计年鉴数据，从影响土地利用变化社会经济因子中选取M1——总人口(万人)、M2——GDP(亿元)、M3——第二产业比重(%)、M4——第三产业比重(%)、M5——全社会固定资产投资(亿元)、M6——工业增加值(亿元)、M7——全部工业总产值(万元)、M8——人均粮食产量(kg/人)、M9——旅客周转量(百万人∕km)、M10——社会消费零售总额(亿元)、M11——城市化水平(%)、M12——房屋建筑竣工面积(万m2)共计12个分析因子。这12个因子分别代表了影响土地利用变化的人口和社会经济因素。

4.2 驱动力分析

应用SPASS13.0软件对安康市社会经济发展原始数据进行标准化处理后，计算得出相关系数矩阵、特征值、因子贡献率和累计贡献率。

表4 安康市土地利用变化驱动力因素相关系数矩阵

表5 特征根与方差贡献率

由原始数据相关系数矩阵(表4)可知，大部分的相关系数都较高，对相关系数矩阵进行Pearson相关性显著检验(双侧)，发现在置信度0.01水平上和0.05水平上均显著相关。原有变量中M11与M3、M4、M6的相关系数均在0.62以上，即城市化与第二产业、第三产业与工业增加值有着较强的正相关关系，表明城市化水平随着城市经济的发展，越来越高；M1与M7的相关系数为-0.92，反映人口总数与全部工业总产值有极强的负相关；M6和M12的相关系数是0.944，表明工业增加值与房屋建筑竣工面积有很强的正相关关系，随着经济的发展，对建设用地的需求逐渐加大。

图3 公共因子碎石图

表7 旋转后因子载荷

由表6可知，第一、第二公共因子的累积贡献率为94.95，原有变量的信息丢失较少，因子分析效果较理想，因此只需要求出第一、二公共因子即可，他们已充分的反映了安康市土地利用变化的综合状况。如图2中，横坐标为因子数目，纵坐标为特征根。第1个因子的特征值很高，对解释原有变量的贡献最大；第3个以后的因子特征根值都较小并且趋于平稳，对解释原有变量的贡献很小。因此，提取2个因子是合适的。由此得出因子的载荷矩阵。

由表7可以看出12个变量在第1个因子上的载荷都很高，意味着他们与第1个因子的相关程度高，第1个因子很重要；第2个因子与原有变量的相关性均很小，他对原有变量的解释作用不显著[12]。另外还可以看到：这两个因子的实际含义比较模糊。因此，采用方差最大法对因子载荷举证实行正交旋转以使因子具有命名解释性，制定按第一因子载荷降序的顺序输出旋转后的因子载荷，并输出旋转后的因子载荷[12]。如表7所示，从中可知：第一公共因子与M10——社会消费零售总额(亿元)、M9——旅客周转量(百万人∕km)、M1——总人口(万人)有较大的正相关关系，它们的相关系数都在0.880以上，这些因子与人口增长因素相关，可归结为同一类，因此把第一公共因子看成是人口增长因子。通过对安康市2005—2010年城乡建设用地的动态分析，安康市建设用地随着安康市总人口的不断增加而扩大。安康市总人口由2005的264.81×104人，增长到2010年的294.94×104人；耕地面积已由2005年的38.36×104hm2，下降到2010年的37.48×104hm2。如图3所示，由此可见随着人口的增长耕地面积出现了下降，到了2009年以后出现了同时下降的趋势，这表明安康市的耕地资源较少和对其不合理的垦殖和开发以及人口迅速增长使得原有的耕地变成了建设用地。因此人口增长是安康市土地利用/覆盖变化的重要因素。

图4 2005～2010年安康市人口与耕地面积变化折线图

Fig.4Alinechartofpopulationandlandareachangefrom2005to2010inAnkang

通过分析得出旋转后的第二公共因子与M2——GDP(亿元)、M3——第二产业比重(%)、M4——第三产业比重(%)、M6——工业增加值(亿元)、M11——城市化水平(%)有较大的正相关关系并且都在0.46以上，这些因子与经济发展状况和城市化水平相关，同样可以归结为同一类，因此第二公共因子被认为是经济发展因子与城市化因子。由图4可知，随着建设用地面积的逐年增加，安康市的城市化水平也逐渐提高。由于政策的倾向，使得参与城市建设用地的面积增加，城市化水平越高需要的建设用地面积越大。又因城市化水平的高低与当地经济发展有着密切的联系，所以城市化和经济发展是安康市土地利用/覆盖变化的重要因素。

图5 2005—2010年安康市城市化水平与建设用地面积变化图

Fig.5Thelevelofurbanizationandthechangeofconstructionareafrom2005to2010inAnkang

与旋转前相比，因子含义就比较清晰了。由主成分分析的结果表明经济发展、城市化发展和人口增长是驱动安康市土利用变化的主要因素，而其中经济发展驱动力是安康市土地利用变化的重要驱动力。

5 结论与讨论

通过对安康市土地利用动态变化以及土地利用变化驱动力的定量分析表明

2005～2010年，随着社会经济的迅速发展和人口的增加，土地利用发生了较大变化，其变化的基本特征是耕地面积、积牧草地面积和未利用地面积逐渐减少，而林地、园林地、城乡建设用地、水利设施用地和交通运输用地的规模急剧扩大，其中尤以耕地面积的减少和林地及交通运输用地规模的扩大最为显著。交通运输用地的面积年变化率达到了30.87%，是所有土地利用类型面积中变化最快的。土地利用变化区域差异明显，全市除市中区土地利用处于调整期以外，其他区县土地利用均处于发展期。

造成上述情况原因是：(1)安康市的土地状况：山地多，平地少，垂直差异明显，其中多有河流和沟渠不断对低洼平地土壤进行冲刷，导致原有土地的突然肥力下降，致使耕地转换成其它的用地类型。(2)由于国家西部大开发的战略倾向，安康顺势大力发展经济及不断加强基础设施的建设，积极发展第二和第三产业，间接的促使了安康市城市化水平的提高。这期间，就把原有的未利用土地和耕地转化成了城镇建设用地及交通用地。(3)随着人口的不断增长，城镇的住房以及交通设施的建设加剧了土地的利用程度，从而出现土地利用结构不尽合理，人地矛盾日益突出的问题。

本着对安康市的土地利用的可持续性，现提出几点可行性建议：(1)坚持经济、社会、生态3个效益并重，重点突出，兼顾全面，优化土地利用结构，合理配置土地资源，使土地资源和生产要素优化组合。要求安康市在现有土地结构的情况下，充分利用各种土地类型。从长远利益出发，保证安康市的土地可持续性健康发展。(2)安康市应该调整农业用地结构，控制耕地减少，达到占补平衡，应对引发的粮食危机。(3)集约利用、合理安排建设用地，综合利用开发土地后备资源。

纵观全文，得出康市土地利用变化有其深层次的、多方面的原因，受到了土地自身条件的制约、比较经济利益的驱动、宏观社会经济发展的推动、人口增长的压力和管理决策等多方面因素的影响。根据主成分分析，选取的12个分析因子可以被归为2类，即经济与城市化发展、人口增长，这两个因素是安康市土地利用变化的主导因素，它们共同作用致使建设用地的扩张，大量农业用地转变为交通用地、居民点及工矿用地等，造成了农业用地尤其是耕地数量的急剧减少。由此可知，影响安康市土地利用变化的人文与社会驱动力主要是经济发展、城市化、人口增长。

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