2015—2020年银川市兴庆区土地利用变化监测分析＊

吴 娟，姚建华，黄 涛，吕林涛，王 科，张永康，赵 新

（宁夏回族自治区遥感测绘勘查院（宁夏回族自治区遥感中心），宁夏 银川750001）

土地利用是人类经济建设的基石、社会稳定的保障[1]，同时是自然生态过程与社会经济活动的纽带[2]。随着全球变化研究的深入，土地利用变化引起了人们的广泛关注[3-5]。目前，中国土地利用变化研究成果颇丰，杨胜天等[6]通过监测植被指数发现1982—1999年黄河流域植被覆盖度总体呈上升趋势；郜红娟等[7]基于土地利用变化、地形、土壤和植被数据，研究发现耕地、草地和林地变化对淡水生态系统服务功能的影响更为显著；郑永超等[8-10]通过分析2000—2016年宁夏土地利用类型数据和能源消费数据，构建碳排放模型，结果显示建设用地的增加是碳排放的主要因素；多位科学家在土地流转矩阵的基础上探讨了土地利用的演变[11-13]。综上所述，开展土地利用变化方面的研究，及时掌握土地利用基础数据，对于建设资源节约型、环境友好型社会等具有重要意义。

本研究以银川市兴庆区2015和2020年遥感影像数据为基础，以空间规划实施监测的精准、快速高效与智能化需求为切入点，在已有遥感监测技术手段基础上，将遥感信息处理、大数据、人工智能技术融合在一起，确立空间规划遥感监测对象和指标、研建遥感智能化监测样本库，突破多源、异构、多模态数据集成融合及基于深度学习的遥感变化检测等关键技术，研发集成大数据、深度学习等智能技术算法、模型、知识库和推理机的空间规划实施智能检测服务平台，实现面向国土空间规划实施的遥感影像智能化信息提取、处理与变化检测，进而开展银川市空间规划智能监测示范应用。

1 研究区域及方法

1.1 研究区概况

兴庆区位于宁夏回族自治区首府银川市东部，北纬38°28'，东经106°17'。地形分为山区和平原两部分。西部和南部较高，北部和东部较低，并且从西南向东北略微倾斜，辖区总面积为828km2。兴庆区属中温带干旱气候区，年均气温8.5℃，年均降雨200mm。截至2019年，下辖11街道、2个镇、2个乡，全区分布回、汉、满、蒙等22个民族，常住人口75.54万人。

1.2 数据来源及研究方法

本次研究使用的影像数据主要来源于中国资源卫星应用中心及大飞机航拍影像数据。主要选取了2015年高分2号影像数据及2020年大飞机航拍影像，研究区边界通过兴庆区行政区划图提取得到。

首先，对研究区域的行政分区图进行矢量化，提取行政分区边界；其次，在遥感图像解译之前，将遥感图像进行波段组合，形成具有颜色信息的多光谱遥感图像；最后，利用人机交互的方式进行解译，得出兴庆区6年来土地利用在空间上动态变化结果。对于内业难以确定的疑似变化信息，人工实地核对监测信息的真伪、类型、范围，补充监测遗漏图斑，调查规划执行与用地审批情况，修正有关境界、注记和原图错误，核对土地利用分类结果等，利用坐标信息正确的图像数据对研究区域的图像进行配准和校正，并对配准数据进行裁剪，得到研究区域内典型变化区的遥感图像，如图1所示。

图1 典型区域2015、2020年遥感影响图

2 土地利用变化分析

2.1 土地利用数量结构分析

基于野外调查实测数据、影像形状纹理差异以及参照高分数据影像和大飞机航拍影像，在Acrgis软件上选取变化图斑，将监测样本可分为12类，具体如表1所示。2015年土地利用以沙地（30.23%）、荒草地（21.59%）、耕地（16.06%）、建设用地（14.88%）为主，温室大棚（0.30%）、采矿用地（0.24%）和园地（0.02%）较少。

表1 兴庆区2015—2020年地类变化面积统计表（单位：hm2）

相比2015年，2020年建设用地明显增加，建设用地（56.82%）增加2963.06hm2，林地（20.41%）增加1403.8hm2；沙地（1.16%）减少2058.04hm2；荒草地（1.98%）减少1388.88hm2；耕地（2.45%）减少963.9hm2。

2.2 土地利用变化矩阵分析

首先，利用Envi和ArcGIS软件将图像中较小的点整合到相邻大图斑中，从而减少图像中斑点的数量，提高图斑处理的效率；其次，根据土地利用类型，融合2015年和2020年地图斑块，分别建立相同的土地利用类型字段和名称；最后，将2015年和2020年的数据进行叠加，得到2015—2020年土地利用变化转移矩阵，如表2所示。

由表2可以看出，建设用地增加了1775.64hm2，主要是由沙地转变而来，此类图斑数量为275个，占建设用地面积的91.6%，多集中在月牙湖乡东部的鄂尔多斯台地区域；耕地减少了187.92hm2，主要是转变为建设用地、温室大棚和裸地；荒草地发生较多的地类变化主要是变成建设用地，共有140个图斑发生了变化，占荒草地总变化面积66.1%；裸地发生较多变化主要是集中变为建设用地，其中建设用地变化图斑为146个，占比56.44%。

表2 2015—2020年土地利用转移矩阵（单位：hm2）

2.3 三区三线变化

“三区三线”是指城镇空间、农业空间和生态空间以及城镇开发边界、永久基本农田保护线、生态保护红线三条控制线。

城镇空间指城市居民生产生活为主体功能的国土空间，包括城镇建设空间、工矿建设空间及乡级政府驻地开发建设空间等。所解译的区域城镇空间面积为15257.91hm2，解译变化面积为2194.39hm2，占整体城镇空间面积14.38%。变化图斑主要集中在兴庆区主城区东部、滨河新区，其中兴庆区主城区东部共有382个，面积为1193.36hm2，主要是由建设用地变为建设用地（占该区域总变化面积2.92%）、裸地（10.44%），耕地变为建设用地（14.55%），荒草地变为建设用地（21.88%）。上述变化图斑主要集中在大新镇、新水桥，为实地已拆迁待建设或者已经建设的区域；滨河新区共有289个图斑，面积为788.45hm2，主要是由荒草地变为设用地（17.16%）、裸地变为建设用地（25.37%），沙地、荒草地、裸地变为林地（23.90%）。现随着银川市城市东扩和黄河流域生态保护高质量发展先行区的推进，以前为裸地和沙地的地类，现在地面上进行新区建设和环境整治，使之变为建设用地和林地。

农业空间是以农业生产和农村居民生活为主体功能，承担农产品生产和农村生活功能的国土空间，包括永久基本农田、一般农田等农业生产用地以及村庄等农村生活用地。本次解译区域农业空间面积为18008.06hm2，解译变化面积为880.38hm2，占整体农业空间面积4.88%。变化图斑主要集中在兴庆区燕鸽村到洼路村一带及滨河新区北部、月牙湖乡周边地区和滨河新区，其中兴庆区燕鸽村到洼路村一带共有419个，面积为527.83hm2，主要是由建设用地变为建设用地（占该区域总变化面积10.35%）、裸地（12.37%），耕地变为建设用地（26.26%）、设施农用地（12.06%），主要为村庄拆迁、京藏高速外扩修建以及温室大棚建设等；月牙湖乡周边地区共有253个图斑，面积为64.73hm2，主要是由耕地变为建设用地（26.22%）、耕地变为裸地（21.77%）；滨河新区共有73个图斑，面积为151.26hm2，主要是由荒草地变为林地（83.22%），滨河新区北部对其进行环境整治，种植了林带。

生态空间是指具有自然属性以提供生态服务或生态产品为主体功能的国土空间。本次解译的区域生态空间面积为30454.82hm2，解译变化面积为4004.54hm2，占整体生态空间面积13.15%。变化主要集中在兴庆区滨河新区北部区域、月牙湖乡周边地区。其中兴庆区滨河新区北部区域共有229个变化图斑，面积为918.50hm2，主要是由荒草地（52.97%）和沙地（20.67%）变为林地，原因为生态修复；月牙湖乡周边地区共有672个图斑，面积为2344.96hm2，主要是由荒草地变为建设用地（69.22%）、裸地变为建设用地（8.81%），主要原因是光伏产业园区建设。

3 结论

基于兴庆区在2015年和2020年遥感图像的解译，结果显示：2015年兴庆区土地利用类型中，面积比例较大的地类有沙地、荒草地、耕地和建设用地，分别占全区国土面积的30.23%、21.59%、16.06%和14.88%；2020年兴庆区土地利用类型中，面积比例较大的地类有建设用地、林地和裸地，分别占全区国土面积的56.82%、20.41%和8.38%。2015—2020年土地利用变化较大，其中，沙地转化为建设用地，耕地向建设用地、温室大棚和裸地的转变较多。

根据兴庆区两期影像数据的分析结果，兴庆区土地利用变化较大的原因主要是近年来经济快速发展的结果。其主要原因是当地政府贯彻落实《国务院关于深化改革严格土地管理的决定》，树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，把生态保护放到首位。通过增加建设用地主推进特色小城镇建设，加快小镇路网、绿化、污水处理厂等产业的发展，通过荒地改造加快于生态光伏产业的发展，并建设绿色滨江新区增加林地面积。