盐城市海岸带土地利用动态变化分析

丁 婷，卢清超

(1.江苏省基础地理信息中心，江苏 南京 210013;2.江苏省测绘市场管理中心，江苏 南京 210013)

0 引 言

海岸带是临海国家宝贵的国土资源，是海洋开发、经济发展的基地以及对外贸易和文化交流的纽带，地位十分重要。我国海岸带地区面临着严重的土地资源匮乏和人口迅猛增长的状况，沿海城市海岸带资源的开发和利用大大加速了海岸带土地利用的变化。LUCC(土地利用/土地覆被变化)客观记录了人类改变地球表面特征空间格局的活动，再现了地球表面景观的时空动态过程，与全球气候变化、生物多样性的减少、生态环境演变、生态安全水平以及人类与环境之间相互作用的可持续性等密切相关。

1 研究区域概况

由于盐城市海岸线向陆地方向延伸10 km的地区内土地利用类型绝大部分都是湿地、养殖坑塘和盐田，不利于体现多种土地利用类型的变化和作出相应的分析，因此本文结合实际研究的需要，选取研究区范围为：北至连云港市与盐城市交界的灌河，南至南通市与盐城市交界的北凌河附近，并以最新海岸线为基准，向内陆方向延伸15 km左右，向海面延伸6 km左右。以上研究区范围总面积约5 784.46 km2。

2 研究区域遥感影像预处理

本文选择了1986年(MSS影像)、2004年、2010年和2016年(ETM+影像)4期8幅影像(因为盐城市海岸带范围跨了轨道号为120-036和119-037的两幅)为参考进行土地利用目视解译分类。本文在配准时，均以2016年的影像为基准，对其余所有的影像使用软件进行几何配准。以最新的海岸线为轴，在ArcGIS软件支持下向内陆方向做出宽度为15 km、向黄海方向做出宽度为6 km的缓冲区，并使用此缓冲区shp文件为掩膜(mask)对4幅镶嵌好的影像进行栅格提取操作。提取后生成的文件，就是研究区范围的遥感影像(图1)。

3 海岸带土地利用信息提取

本文以基于遥感的全国LUCC分类体系为标准、结合盐城市海岸带的实际情况来建立分类体系。最后确定的分类体系为：耕地，盐田，湿地，河流水面，坑塘水面，海域，其他土地。为了提高土地利用变化信息提取的精度，本文采用目视解译的方法，以4个时期研究区遥感影像为参照，按文中已建立的分类体系，在ArcGIS软件支持下对研究区进行土地利用分类。分类完成后的4个shp文件有如下特点：不同类型的要素互不重叠，各个要素之间没有缝隙(即没有任何一块区域同时属于两种类型或不属于任何一种类型)；4幅影像的总面积相同。

4 GIS下的海岸带土地利用变化分析

4.1 土地利用变化速率

在GIS软件支持下分类完成后的矢量图带有空间和属性信息，因此可以使用“计算几何”工具计算出所有要素的面积(单位：km2)，然后按照土地利用的类别分别求和得到各类土地利用类型的面积，从而得到研究区内各类土地利用的构成情况。由于统计4年的总量值，其时间序列不均匀，因此对于变化的表征只是总体上的，并不能表现变化的平均状况，这样的分析具有一定程度的盲目性。故本文基于之前得到的数据和下述公式做了土地利用年变化速率表(表1)，以此分析各土地利用类型在这期间的变化速度。

通过计算研究区某一种土地利用类型在研究时段的期末(t2)与初期(t1)之间的数量年均变化速率可以分析土地利用数量的变化的速度，一般也称为年变化速率，即利用公式：

式中，Ki为研究区域内某种土地利用类型i在研究期间的年均变化速率；LA(i,t1)和LA(i,t2)分别为该种土地利用类型在监测期初和期末的面积[1]。

由表1的数据可以看出，1986-2004年的其他土地类型、2004-2010年的坑塘和湿地增加速度最快，尤其是2004年后的许多土地开发为坑塘，可见人类活动强度较大；其他几种土地利用类型的年均变化速率都不大，变化速度趋于平稳。

表1 土地利用年变化速率(%)

4.2 土地利用类型转移矩阵

计算土地利用类型的转移矩阵，能够分析土地利用类型的转换情况，有助于正确掌握LUCC的规律[2]。土地利用类型转移矩阵能直观地说明了各种土地利用类型的流向和转移数量，揭示各种类型转换的概率(表2-表4)[3]。

表2 1986-2004年土地利用变化转移矩阵(%)

表3 2004-2010年土地利用变化转移矩阵(%)

表4 2010-2016年土地利用变化转移矩阵(%)

由转移矩阵可以看出，3个时间段内，耕地的变化都是最小的，其保持率均在95%以上；河流的变化也较小，除了1986-2004年间有一条河流被填作坑塘引起了较大变化外，其他的基本不变。

1986-2004年，盐田的增量较大，很多的土地转变为盐田；有许多的盐田转变为坑塘和其他土地类型；坑塘有部分填为耕地；最明显的是湿地的保持率较小，大部分转移为其他几种土地利用类型，可见这段时间湿地受到了较大破坏。

2004-2010年，有部分盐田转变为坑塘，但是坑塘的变化不大，除了部分被填为耕地；另外有很大面积的湿地转变为盐田和其他土地，可以看出，人类的开发和改造导致湿地的变迁，但总量上湿地并没有过大程度的减少，因为约有1/3的海域变为了湿地，所以湿地在不断地向海域的方向迁移和延伸。

2010-2016年，仍有部分盐田转化为坑塘，还有部分变为其他土地；坑塘有部分被填为耕地；湿地有部分转变为盐田和其他土地类型。但总体上这一时期变化不大，可见到这一阶段土地利用变化趋于缓慢，结构趋于稳定。

5 海岸带土地利用变化驱动力分析

驱动力是指导致土地利用方式和目的发生变化的主要生物因素和社会经济因素，是土地利用变化的动力因素[4]。LUCC的影响因素主要包括自然因素和人文因素，其中自然因素包括自然条件的差异和变化以及对生态的影响，人文因素的内容包括人口、政策、城市化、价值观念、市场需求、科技进步等[5]。

5.1 自然驱动因子

以本研究区为例，湿地在1986-2004年之间面积锐减，这多半是由于人类急于寻求更大的经济利益而大肆开发海岸带土地的结果。然而盐城市拥有我国最大的海岸湿地，这对区域的生态调节起着至关重要的作用，湿地的骤然减少必然引发生态的严重失衡，再加上因为人类的破坏带来全球自然状况的恶化，导致气候的改变，这是自然在寻求新的平衡时引发的一系列现象。这些现象是一种自然的反馈，人们在受到它的影响后，又逐渐建立起了生态保护区，使湿地至今得到了一定的恢复。

5.2 人文驱动因子

从人口方面为入口分析，1985年后盐城市进入持续婚育高峰期，2000年前人口的增长对经济的需求是迫切的，且在政策上正是改革开放后进行快速建设的时期，市场需求也不断增加，再加上当时人们相对缺乏生态保护的观念，因此对海岸带的开发力度不断加大，但可能限于科学技术的欠发达，其平均变化速率并不快。2000年后，常住人口减少，使得开发的压力有所缓解，再加上科技的进步和人们观念的不断改变以及政策上的不断扶持，海岸带土地开发利用在增强的同时，其利用方式也趋于合理化和科学化了，例如盐田在相对地减少，而经济效益好的养殖坑塘在增加，最重要的是湿地不仅没有大幅的减少，还得到了一定程度的恢复，这对修复脆弱的海岸带生态环境有着非同寻常的意义。

6 结 语

本研究获取了盐城市海岸带1986、2004、2010和2016年的LUCC信息，计算分析了盐城市海岸带土地利用的变化速率、转换情况，揭示了该地区30年来LUCC的特征和过程。盐城市海岸带作为资源环境条件最为优越的人文活动区域，其土地利用开发力度不断增大，但随着国家政策的改变以及人们生态保护意识的增强，海岸带的利用开发更加科学合理化，这将对盐城市海岸带地区土地集约利用和近海资源可持续利用具有一定的借鉴意义。