基于遥感的市域土地利用变化及驱动力研究

郭 鼎

（河南工业职业技术学院，河南 南阳 473000）

土地利用变化一直是国内外学术界关注的科学研究课题。国外对于该课题的研究有着比较悠久的历史，主要的研究方向包括：土地利用变化规律、驱动力因素、国家或者地区相关土地政策。国内对于土地利用变化和驱动力因素自20世纪90 年代以来也展开了深入的研究，主要集中在全国、区域的土地利用变化的监测和研究。在研究方法上不仅有单纯的理论研究，还有个案的深入研究。

1 基于遥感技术的土地利用分类

研究首先对LANDSAT8 卫星影像数据进行预处理，基于光谱的遥感图像计算机对南阳市中心城区的3 个不同时相下的影像数据进行自动分类，接着提取土地利用特征分类标准，选择基于像元光谱特征的的监督分类方法，选取不同地类的感兴趣区作为训练根本，利用SVM 分类器对影像进行分类。最后采用混淆矩阵方法对整体分类结果进行精度验证，并结合野外实地数据进行判断。通过对南阳市中心城区的不同时相的监督分类结果进行基于像元的统计分析制作得到表1。通过分析可以观察到在4 个基本地类的区分原则下，2013 年—2018 年南阳市中心城区的土地利用状况没有发生非常显著的变化，基本是以农用地和建设用地为主。其中耕地和绿地面积逐年减少，建设用地面积逐年增加，水域基本没有改变。

2 土地利用变化驱动力分析

2.1 城镇化

城镇化是城市向农村扩张以及非农产业、人口向城市集聚的过程，它是土地利用变化中耕地向城乡居民工矿用地转化的直接驱动因素。随着我国经济水平高速增长，工厂厂房建设、城市空间建设和公共设施等建设用地需求量急剧增加。非农产业和人口向城市集聚，促使经济发展方式逐渐由第一产业转向二、三产业。区域产业结构的升级改造得到进一步推动，从而发挥产业结构调整对土地利用变化的影响。南阳市城镇化率在近十年发展迅速，特别是绕城高速公路全线贯通后，南阳市中心城区的城市框架得以拉大，中心城区面积由80 km2增加到400 km2，相关城镇化举措，对南阳市土地利用产生了深远影响。

表1 南阳市中心城区不同年份土地利用类型面积表Tab.1 The area of land use types in different years in central of Nanyang City

2.2 经济发展

经济的快速增长加快了南阳市土地利用变化的速度。有关统计数据显示，随着南阳市经济的快速增长，土地利用变化表现为耕地减少、城乡工矿居民地增加。南阳市2019 年比2013 年GDP 增加了1 068.11×108元，增幅约30%。而南阳市中心城区耕地面积减少了35.21 km2，城乡工矿居民地增加70.94 km2。南阳市社会固定资产投资总额自2013 年以来每年保持9%～10%的年均增长率，其中城镇投资约为80%以上，该举措一方面拓展了城市空间，提高了土地利用强度，另一方面实现了耕地转化为城乡居民工矿用地。此外，经济的快速发展导致生态环境遭到破坏，对人们的居住环境产生了不良影响，同时也制约了南阳地方经济的发展。因此，改变经济增长方式、调整产业结构，对城市扩张进行科学合理的规划，使土地利用强度变化减弱对南阳市的发展具有重要的意义。

2.3 人口增长与政策推动

人口增长对城市空间的需求产生了巨大的压力，随着带来住房、道路、市政工程、环境建设等用地需求的不断增加，这些需求会主动干预其他土地利用方式。南阳市2013 年人口总量为1 170.9×104人，到2018 年增加到1 198.07×104人。2015 年南阳市中心城区分设高新区和示范区，总人口为176.97×104人，2018 年为179.50×104人，增速较快。

政府指导和制定的相关法规、政策直接作用于土地利用，引导土地利用的有序进行。为了保障经济发展和土地的合理有序利用，实现耕地的占比平衡，南阳市积极响应河南省的政策号召《河南省土地利用总体规划（2006 年—2020年）》，制定南阳市土地利用规划总体目标。这些政策对南阳城市发展、经济发展、土地利用变化起到了重要的激励作用。

3 结论

本研究以LANDSAT8 的2013 年、2016 年和2019 年的南阳市中心城区影像数据为基础，采用基于光谱的支持向量机分类器对该研究区的土地利用变化进行动态分析， 得到以下结论：①南阳市土地利用类型主要为耕地、林地和城乡工矿居民地。城市规模多为中小城镇，农村居民点分散，数量大，造成城乡用地规划布局和内部结构不合理的现状。②研究时段内，耕地在南阳市中心土地总面积中的比重下降6%，林、草地降幅为7%，工矿居民地增幅为12%，水域面积增幅为1.03%，未利用地在5 年间面积变化幅度不大。③土地利用变化速度依次为建设用地＞林草地＞耕地＞水系＞未利用地，主要取决于人口增加和城市规模的扩张程度。④影响土地利用变化的主要驱动力因素有：人口总数、城镇化、经济发展以及政策因素。