重庆市渝北区土地利用/覆被变化的遥感分析

陈怡君，刘小波，周宝同

(1.内江师范学院，四川 内江 641100； 2.西南大学 地理科学学院，重庆 北碚 400715)

引言

人类活动在自然基础上的直接反映表现为土地利用方式[1]，已有的土地利用方式和正在发生的地表土地利用覆被变化，已经对环境产生了十分深远的影响[2][3]，土地利用变化的结果就是土地利用/覆被变化(LUCC)[4][5]。LUCC不仅再现了地表景观时空变化，而且记录了其空间格局变化过程。1995年IHDP和IGBP将土地利用变化机制、土地覆盖的变化机制、区域和全球综合模型作为LUCC研究的三个重点领域[6]。上世纪30年代我国开始对LUCC进行研究，金陵大学卜凯等对我国土地利用进行调查，揭示了1929～1936年间我国土地利用客观情况和存在的问题，为后期学者对我国土地利用问题的研究提供了依据[7]；1978年在进行腾冲县土地利用调查工作时，借助遥感技术获取了丰富的影像资料，并以此为基础取得了大量研究成果[8]；叶笃正等认为应该特别重视由于土地利用变化所带来的全球环境问题，该观点促进了LUCC计划的形成发展[9]；1990年以后，我国对LUCC的研究热点主要是土地生态问题、区域土地利用变化与社会经济发展关系[10][11]。

过去对LUCC的研究大多运用各类统计数据作为研究区基础数据，其数据本身的人为差异性较大，因此不能有效研究区域LUCC动态变化和时空分布特点。随着遥感技术的快速发展，能够通过分析多光谱、多分辨率信息，提供大范围、多时相的土地利用覆被的时空变化特点[12]。因此，在土地利用动态监测中运用RS和GIS相结合的技术手段，能够及时准确了解区域LUCC变化情况。目前我国学者运用遥感技术对LUCC的研究主要是经济较为发达的大城市或沿海城市，对小城市的研究较少。

渝北区是重庆市都市功能拓展区的重要部分，是城市人口增加的宜居区。随着江北机场近年来客货吞吐量的增加，大量与航空联系紧密的产业被吸引，在机场周围聚集成了临空经济区。但是随着人口快速增长、土地强度利用提高，经济发展对区内环境造成的影响非常明显[12]，实时动态监测渝北区土地利用情况，及时调整土地利用方式，对促进区内经济发展提高土地利用率，保护生态环境有至关重要的作用。

一、 研究区概况

渝北区地处重庆市中心城区东北方向，区内面积1452km2，整体地势东南低西北高，地貌以浅丘、低山和中山为主。2015年底，全区GDP总产值1193.34亿元，户籍人口121.01万人，农业人口占比31.6%，非农业人口占比68.4%。

二、 研究方法

(一) 数据来源与处理

运用ENVI软件对渝北区1988年、2002年、2010年和2014年遥感影像数据进行解译，参考2007年颁布的《土地利用分类》的国家标准[13]，在研究区内，将地类划分为耕地、草地、林地、建设用地、水域以及未利用地。在ARCGIS中对四期土地利用/覆被类型图进行叠加，运用Excel的数据透视表功能计算图层数据，从而得到土地利用动态的转移矩阵，定量反映区内各用地类型转化方向和面积。

(二)研究模型

借助土地利用动态度的运算模型，定量反映区域内地类变化的速度和数量，从而反映不同时期用地的变化，进而预测未来一段时期内区域土地利用的趋势。

1.单 一土地利用类型动态度

指研究区某地类在某一时段内数量变化情况[14]，公式如下：

(式1)

公式中，Di为第i种土地利用类型的单一土地利用动态度，面积增加为正值，减少则为负值，Sa、Sb分别为某地类在研究初期、末期的面积，T为研究时段。

2.单一土地利用类型开发度

描述的是某种地类在某时段内的实际新开发程度，用单位时间内该地类新开发的面积，占初期面积的百分比来表示[15]，公式如下：

(式2)

公式中，Dab为某土地利用类型从a到b时段的新开发面积，Sa为该地类研究初期的面积，T为研究时段。

3.单一土地利用类型耗减度

表示某时段内某地类实际被消耗的程度[16]，用单位时间内该地类耗减的面积，占初期面积的百分比来表示，公式如下：

(式3)

公式中，Cab为某土地利用类型从a到b时段的耗减面积，Sa为该地类研究初期的面积，T为研究时段。

4.综合土地利用动态度

指研究期内区域各种地类的总体变化情况[17]，公式如下：

(式4)

公式中，E为综合利用动态度，Sa为研究区某地类的初期面积。

三、 结果与分析

(一)总体格局与类型转换

将解译后的四期土地利用/覆被变化影像图，在ARCGIS中转化为土地利用面状图，如图1所示。

1988年 2002年 2010年 2014年

图1 1988-2014年渝北区LUCC分类图

通过地类叠加和图层数据计算，得到区域内LUCC动态转移矩阵，如表1、表2所示。

表1 1988～2014年渝北区LUCC变化转移矩阵(hm2)

注:地类1为耕地，地类2为林地，地类3为草地，地类4为水域，地类5为建设用地，地类6为未利用地

表2 渝北区1988 ～2014年LUCC变化转移特征(hm2)

从表1、2可知， 1988～2014年间，渝北区耕地主要转出为林地和建设用地，转出率为25.33%；耕地的主要转入来源是林地，转入率6.97%。说明耕地在研究期内处于萎缩的趋势，主要由于城镇化进程加快带来建设用地不断扩张，耕地数量不断减少。耕地既是林地的主要转入来源，也是主要转出对象,转入率24.45%，转出率8.49%，说明27年间林地不断减少。草地的主要转出、转入对象均为耕地,转出率67.57%大于转入率55.04%，说明草地逐渐减少。水域的转入来源为林地，转出对象为耕地,转入率5.53%，转出率3.86%，说明水域面积缓慢增加。耕地和林地既是建设用地主要转出对象，又是主要转入来源,转出率2%，转入率13.42%，说明建设用地增加幅度较大。未利用地转出率为15.89%，转入率7.06%,耕地既是主要转出对象，又是主要转入来源。

(二) LUCC动态度分析

根据计算出的土地利用数据，运用上述公式模型，获得龙泉驿区1988～2014年的LUCC动态度，如表3所示。

由表3可知，耕地的动态度为-0.73%，开发度和耗减度分别为0.21%、0.94%，主要由于国家基本农田保护政策的落实，耕地变化逐渐趋于平稳。

表3 渝北区1988～2014年土地利用/覆被类型动态度(单位：%)

林地开发度为1.1%、耗减度为0.31%、动态度为0.78%，主要由于重庆市森林城市战略的提出，城市化进程中退耕还林政策实施下，林地面积明显增加。

草地开发度和耗减度分别为1.36%、2.41%，动态度为-1.04%，说明草地转为其他地类的面积，远远超过其他地类转为草地的面积。

水域的开发度和耗减度均较小，动态度最小为0.07，水域的减少主要是河道干涸、滩涂减少，以及水利设施修建。

建设用地开发度为0.56%，耗减度为0.07%、动态度为0.49%，说明随着重庆市设立直辖市以来，大规模的城市开发建设过程中，土地整治、增减挂钩等措施下，土地利用后备资源增加。

未利用地的动态度-0.35%，开发度和耗减度分别为0.24%、0.59%，其基数面积较小，减少的面积也较小，但如果长期减少甚至消失，也会对渝北区的生态环境产生不利影响。

综合土地利用动态度在0.3%～0.5%之间将不会对区域土地性质产生较大的影响，渝北区土地利用/覆被综合动态度为0.55%，表明27年间，渝北区土地利用类型变化虽然较为明显，但是整体上对区域内土地性质产生的影响还较为合理。

四、 结论

(1)1988～2014年，渝北区建设用地和林地的增长量最大，由于退耕还林、森林城市战略的实施，林地面积27年间共增加了9064.57hm2，占比由29.45%上升至35.68%；随着 “一圈两翼”的实施，渝北区经济得以迅速发展，加速了城市化的进程，建设用地累计增加3906.61hm2，所占比重由20.32%上升至23%。

(2)1988～2014年，渝北区土地利用覆被在数量和空间分布上发生了较明显的变化，区内林地、水域和建设用地的面积有所增加；耕地、草地和未利用地面积减少，主要是由于渝北区在区域规划中的重要作用，带来区域城市化进程加快，而森林城市战略定位的提出，使得该区在建设用地增加的过程中更加注重退耕还林政策的落实。

(3)渝北区土地利用/覆被综合动态度为 0.55%，说明27年间渝北区土地利用类型覆被变化对区域土地性质或环境产生的影响还处于较为合理的区间范围内。虽然研究期间区内主要用地类型变化较大，但在新型城镇化概念和森林重庆的战略目标下，合理的城市规划使得土地利用类型的变化对区域的影响还较为合理。

五、建议

从1988～2014年的遥感解译影像图中可以看出，区内耕地的变化主要是通过田块合并逐渐集中成片分布，原有的地貌形态和天然的植被状态受到人为改变，对地表地下径流和局部小气候有所影响，虽然现阶段区域土地利用变化对区域土地环境和性质的影响还处于较为合理的范围内，但在未来区域土地利用的规划中，仍应在保证粮食产量和土地利用后备资源充足的基础上，努力提高区域内环境、生态和景观功能，提高乡村生态景观服务功能，促进乡村经济发展，实现不同层次的土地管理。