2003～2015年哈尔滨市道里区土地利用变化分析

王亚欣

(哈尔滨师范大学)

0 引言

土地资源是地球上一切生物赖以生存的重要载体，人类所进行的任何生产活动都离不开土地，土地是人地关系的重要组成部分，土地利用变化[1-2](即 Land Use Change，简称LUC)对区域生态环境的可持续发展影响较大.土地利用的变化受许多因素的影响，包括区域自然、社会、经济和许多其他因素同时会进一步影响区域生态系统.导致整个生态系统结构与功能的改变，土地利用变化对生态环境的质量起决定性作用的但又受其制约，因此研究区域土地利用变化促使合理利用土地对于保护生态环境有重要的意义[4-6].

道里区是哈尔滨市的主城区，该区经济发达，2015年地区生产总值达到609.3亿元，其中第一产业18.6亿元，第二产业171.8亿元，第三产业418.9亿元.地区生产总值增长速度达到8.3%.作为哈尔滨市的重要交通枢纽，道里区交通四通八达，是全省唯一具有临空经济优势的城区，机场高速路、老机场路、哈双北路、江南中环路、二环、三环、四环路、公路大桥、四方台大桥等交通干道使道里区四面通达，由于西客站北广场的建设，道里区将成为高铁旅客的交通集散地，设有渡口1处，码头7处，下可达俄罗斯，上可至吉林省.不仅如此，道里区区内风景名胜颇多，有兆麟公园、斯大林公园、九站公园、松花江索道、防洪纪念塔、索菲亚教堂、中央大街步行街等，广泛吸引来自五湖四海的游客前来观光游玩.

该研究借助GIS与RS平台，针对2003～2015年哈尔滨市道里区土地利用变化加以分析，为将来对区域土地资源管理以及社会经济发展规划的制定提供重要的依据.

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

道里区坐落于哈尔滨市区西北部，北纬45°32′～45°47′、东经126°08′～126°38′，东以滨洲铁路线与道外区分界，西与双城县为邻，南与南岗区接壤，北与肇东县、道外区相连.海拔高度为112～179 m，属于半湿润大陆性季风气候，四季分明.春季平均气温为4.6℃，夏季平均气温为21.3℃，秋季平均气温为4.1℃，冬季平均气温为-17.3℃.道里区处于哈尔滨市较繁华地段，截止到2015年全区户籍人口73.5万人，有19个街道办事处、4个镇、117个社区居委会.

1.2 数据来源

该文选用的是从地理空间数据云中下载的3期哈尔滨市道里区遥感影像，分别为2003、2009、2015 年影像数据，文中涉及到的人口及经济数据来自哈尔滨市统计年鉴.

2 研究方法

2.1 遥感影像预处理

首先利用ENVI软件分别对道里区2003、2009和2015年3期遥感影像进行几何校正、影像融合、影像拼接和裁剪等一系列预处理操作.

2.2 土地利用分类

采用监督分类法，以ENVI软件中Supervised工具对预处理后的3期遥感影像进行分类，按照以下步骤进行实现.

第一步是进行类别定义：根据道里区的土地利用特征，将土地利用类型定义为6类：河流、湿地、草地、耕地、城市绿地和建设用地；第二步是依据各地类在遥感影像上呈现光谱特征的不同，结合目视判读以及外业调查所得经验，在研究区域内对每一种类别均匀地选取一定数量的训练样本；第三步是利用Supervised分类器、采用最大似然分类法，把选好的各地类样本应用于整个区域实现分类；第四步是利用 Majority Analysis工具对分类的结果进行去除斑点噪声操作，最后结合Arcmap10.2空间分析软件生成哈尔滨市道里区3期土地利用类型图(如图1所示).

图1 哈尔滨市道里区2003、2009、2015年土地利用类型图

2.3 土地利用类型转移矩阵

土地利用类型转移矩阵可以表达出该区域中土地利用变化的结构特征和各种土地利用类型变化的发展方向，它的意义在于通过分析该地初期和末期的土地利用类型结构和转移的变化情况，揭示研究区初期各个类型的流失走向情况和研究区末期各个土地利用类型的来源与组成.

(1)

在式(1) 中，i行表示从起始时间到终止时间，此土地利用类型转换为其他土地利用类型时的面积;j列表示起始时间到终止时，其他土地利用类型转化为此土地利用类型的面积，Sij则表示在这个研究时期内的起始时间到终止时间，i种转化为j种土地利用类型的面积.根据(1)式算得2003～2009年、2009～2015年2个时间段内不同土地利用类型之间原始面积转移矩阵( 见表1、表2) 及2003～2015年土地利用类型面积转移总矩阵(见表3).

2.4 单一土地利用类型动态度

单一土地利用类型动态度表示在一定时间范围内，研究区的某种土地利用类型在数量上的变化情况，不同的土地利用类型的动态度可以反映研究区内土地利用类型变化的大小，它的计算公式为：

(2)

在式(2) 中，U1、U2分别代表研究的起始时间和终止时间，T表示整个研究时期，K代表在这时间段内某种土地利用类型的动态度，根据这个模型能够对研究区域中不同土地利用类型之间面积转换情况和速度作出较为精准的分析.

3 结果与讨论

3.1 土地利用转移分析

从2003年到2009年不同的土地利用类型转化情况(见表1)可以看出草地和耕地之间转换比较频繁，这6年间，草地转为耕地面积为25.75 km2，耕地转为草地面积为29.04 km2.与此同时，耕地和建设用地之间的转换也比较频繁，其中14.91 km2建设用地转换为耕地，31.83 km2的耕地转换为建设用地，根据统计年鉴了解到2003～2009年人口从66.5万人增长到71.33万人.而建设用地面积的增加是与人口的增长、人民生活水平的提高及其国家基础设施的建设是息息相关的.

表1 2003～2009年道里区土地利用类型面积转移矩阵 km2

从2009～2015年不同的土地利用类型转化情况(见表2)可以看出建设用地转为城市绿地面积较大，有15.04 km2.2012年11月，党的十八大生活做出“大力推进生态文明的战略决策”，这就要求人们一定要牢牢树立社会主义生态文明观，推动形成人与自然和谐发展的现代化建设新格局，为保护生态环境作出努力，做到尊重自然、顺应自然和保护自然.城市绿地对于改善生态环境，保护自然资源，促进经济发展等方面都起着重要的作用.而黑龙江省扩建城市绿地这一举措，恰恰说明了黑龙江省贯彻落实了生态文明建设这一战略决策.

表2 2009～2015年道里区土地利用类型面积转移矩阵 km2

综合分析表1、表2可以得出2003～2015年不同的土地利用类型转化情况(见表3)，总体来看，草地和耕地之间转化程度趋于平稳，转化后2种用地类型面积变化不算很大.而耕地转换为城市绿地和建设用地面积较大，分别为34.64 km2和41.42 km2，这说明伴随着经济的发展和人民生活水平的提升，越来越多的人们由于工作学习等需求更趋向于繁华的地段生活居住导致建设用地面积增加幅度很大，而耕地面积的减少表明了退耕还林政策的实施，黑龙江省重视生态文明建设，退耕还林有助于保护生态环境，促进可持续发展.

表3 2003～2015年道里区土地利用类型面积转移矩阵 km2

3.2 土地利用动态分析

通过应用 arcmap10.2软件对哈尔滨市道里区 2003、2009和2015年3期土地利用图 ( 如图1所示) 的属性进行相应的统计分析，得出了 2003 ～2015 年道里区不同土地利用类型面积变化情况及单一动态度变化统计表(见表4).为了便于探讨，把2003 ～ 2009 年称为前6年，2009 ～ 2015年称为后6年. 从表4中可以看出河流面积先增加后来基本不变，前6年增加了7.16 km2，之后基本持平.草地和耕地面积一直在减少，前6年分别减少了0.98、14.09 km2，后6年分别减少了7.74、56.5 km2.湿地和城市绿地面积先减少后增加，前6年分别减少了2.61、10.73 km2，后6年分别增加了2.09、51.51 km2.其中城市绿地面积在后6年增幅较大，这表明黑龙江省越来越重视城区绿化.建设用地的面积一直在增加，前6年增加了27.97 km2，后6年增加了10.67 km2.建设用地一直在增加的主要原因就是人口的不断增多和经济的不断发展.

表4 2003 ～ 2015年道里区土地利用面积变化及单一动态度

表5 2003 ～ 2015年哈尔滨市道里区各地类面积、比例与变化

5 结论

(1)哈尔滨市道里区地表覆盖主要以耕地、草地、建设用地为主，其中耕地面积最多.2003年耕地面积比例高达68.99%，2015年耕地面积比例变为51.87%.

(2)哈尔滨市道里区2015年与2003年相比，河流、城市绿地和建设用地面积有所增加，湿地、草地、耕地面积有所减少(见表5).从数量上看，河流面积增加的最少、增加了7.13 km2，城市绿地面积增加的最多、增加了40.78 km2，减少的最多的是耕地、减少了70.59 km2，减少的最少的是湿地、仅减少了0.52 km2.从变化幅度上看，增幅最大的是城市绿地、增幅达290.87%，最小的是建设用地、增幅为71.49%；减幅最大的是耕地、减幅达23.65%，最小的是湿地、减幅为5.62%.

(3)2003～2015年道里区土地利用地类变化中，河流和湿地变化幅度较小，草地和耕地之间转化比较频繁，城市绿地和建设用地之间转化也比较频繁.

6 讨论

针对以上所得出的结论，给政府及相应土地规划管理部门提供几点的建议.

(1)建设用地的增多主要是由于经济的发展、城市人口的增多从而使用地需求不断增加所导致的，而城市人口的扩张以及经济的发展必然会对城市的生态环境带来一定的压力，建议政府及时采取一定的措施，制定相应的制度政策来宣传、引导城市居民，提升市民自身素质，使其保持美好的生态环境，促使城市生态文明建设得到良好发展.

(2)耕地的减少、城市绿地的增加表明了退耕还林政策的实施卓有成效，促进了环境的可持续发展，政府下一步更应该注重优化生态系统的结构与功能，使不同土地类型利用最大功能化，可以采取向当地居民发放调查问卷等方法，广泛征取市民在环境绿化以及城市基础设施建设等不同方面的意见，并选取合理的意见加以调整改善，给予市民便捷舒适的居住、出行环境，进而提升市民安居乐业幸福指数.