基于GIS/RS的近15年广州南沙区土地利用变化研究
宫广宇
(广州大学地理科学学院,广东 广州 510006)
摘 要 ：土地资源是人类生存与发展的物质基础,是人类创造财富的基本源泉。因此,“土地利用/土地覆被变化”研究计划于1995年由国际地圈——生物圈计划和全球环境变化中的人文领域计划联合提出,让土地利用变化研究出现在人们视野，变成全球变化研究的前沿和热点。南沙区是国家级经济技术开发区，其土地利用变化研究具有鲜明的特色和研究意义。研究发现，南沙区城镇化进程较快，变化最为剧烈，耕地面积较少较为明显，在经济发展过程中应该注重耕地的保护政策，确保南沙区经济社会的持续健康发展。
关键词 ：RS；GIS；土地利用变化分析；南沙区
0 引言
土地作为客观存在并且目前稀缺的自然资源之一,具有承载和养育各种生物及非生物的能力。随着全球经济快速发展,土地资源紧缺,土地生态环境恶化等问题日益突出。土地利用变化、土地利用变化效应和驱动机制的相关研究已成为各国科学家研究的核心和热点。利用RS/GIS研究土地利用变化能够较好地分析出区域的经济发展过程中所凸显的土地利用问题，形成一个比较客观的认识。
近年来，关于土地利用变化的研究主要是利用RS和GIS技术，如闫江虹运用了遥感技术研究了河南省开封市西北部四个乡1990年、2000年、2010年本区域的土地利用/土地覆盖概况，分析了研究区三个时期的土地利用/土地覆盖特征，分析开封市西北部四个乡，研究了城市化进程中的土地利用变化及驱动力因素。徐国伟运用在Arcgis和其他软件的支持下,得到兴文县土地利用数据，在此基础上分别描述兴文县石海镇1995年和2010年土地利用现状,概括其两期土地利用特点,从土地利用变化幅度、土地利用变化速度、土地利用相对变化率等多个角度详细分析了1995-2010年这15年间石海镇土地利用的时空变化特征。蒲蕾运用了遥感影像数据获取了榆林市1985、1996、2000、2010年土地利用/覆被状况,并分析了研究区土地利用/覆被时空变化和土地结构的变化。刘纪远等运用了RS和GIS技术分析了全国32个省、市、自治区获取土地利用变化地块，并进一步分析了2000-2005年全国土地利用变化的总体特征与分布格局，最主要的特征是耕地面积减少，城镇用地增加。葛晶晶以RS和GIS为主要技术手段，对无锡市2001年和2006年两期遥感影像进行监督分类，获得两期土地利用数据。在此基础上，利用土地利用动态度模型、土地利用程度变化模型、土地利用类型转移矩阵模型，对该地区 2001 年～2006 年间的土地利用变化进行分析。
1 数据的获取
本文通过最大似然法对2期TM遥感影像进行计算机监督分类处理,利用人机交互解译,再结合南沙区土地利用现状图,获取城乡、交通及工矿等用地、耕地、林地及草地、河渠、水库坑塘等需要的空间信息。在选取训练区时,样本都是在各类地物面积较大的中心部分选择的,这样使得选取的数据拥有一定程度的典型性和代表性,从而可以更加精确的进行分类，获得2期遥感影像监督分类图。同时，利用GIS空间分析技术，对遥感栅格数据进行矢量化处理，得到不同土地利用类型的矢量化数据，通过空间叠置分析技术对2000年和2014年土地利用类型进行叠加处理，最后对各土地利用类型地进行区域面积计算，得出各种土地利用类型的面积变化数据。
2 近15年南沙区土地利用面积整体变化分析
2.1 土地利用面积变化差异较大
根据得到的两期土地利用变化数据分析，(1)城镇面积增加十分明显，2000年城乡、工矿、交通等用地面积为4620.09 hm2，2014年为10163.57 hm2，增加了5543.48 hm2，增加的百分比为119.99%；(2)林地、草地及坑塘水库变化幅度较大，2000年林地及草地面积为4871.14 hm2，2014年为5587.61 hm2，增加了716.47 hm2，增加的百分比为14.71%；2000年水库坑塘面积为8495.80 hm2，2014年为10141.33 hm2，增加了1645.53 hm2，增加的百分比为19.37%；2014年为5587.61 hm2，增加了716.47 hm2，增加的百分比为14.71%；(3)河渠面积有所减少，2000年河渠面积为13535.62 hm2，2014年为11703.64 hm2，减少了1831.98 hm2，减少的百分比为13.53%；(4)耕地面积减少明显，2000年耕地面积为14982.98 hm2，2014年为8849.91 hm2，减少了6133.07 hm2，减少的百分比为40.93%。
图1 2000年南沙土地利用类型
图2 2014年南沙土地利用类型
表1 近15年土地利用面积变化
2.2 土地利用转移矩阵
根据土地利用转移矩阵分析得出：(1)城乡、工矿、交通等用地变化最为剧烈，其中有3337.16 hm2耕地转化城乡、工矿、交通等用地，有973.74 hm2河渠转化城乡、工矿、交通等用地，有1124.80 hm2林地及草地转化城乡、工矿、交通等用地，有1783.52 hm2水库坑塘转化城乡、工矿、交通等用地；(2)耕地减少最为明显，减少了6120.84 hm2，这说明随着社会经济的发展，城市化进程不断扩大，城镇用地面积不断扩大，同时由于产业结构的变化，第二、第三产业的发展，农业在国民经济比重中不断下降，农业产值不断下降，耕地不断转化其他用地，尤其向城乡、工矿、交通等用地转化最多，同时耕地作为后备的战略资源，不断被作为城镇备用地使用，这一定程度上使耕地面积不断减少。
在减少的南沙区耕地面积去向中，城乡、工矿、交通等用地占了38.51%，河渠占了1.52%，水库坑塘占了39.90%，林地及草地占了20.07%，主要是因为南沙作为国家级的经济技术开发区，根据经济的发展要求、政府规划，及经济结构的进一步优化南沙用地逐步向城镇用地扩展。
表2 2000年 —2014年南沙区土地利用转移矩阵 (hm 2 )
3 土地利用类型流失分析
3.1 城乡、工矿、交通等用地面积变化分析
在减少的南沙区河渠面积去向中，城乡、工矿、交通等用地占了41.42%，耕地占了3.98%，水库坑塘占了51.00%，林地及草地占了3.60%，河渠主要转化为城镇用地及水库坑塘，主要是因为填海造陆的进行，南沙港码头的建立使部分水域转化为港口用地，经济的进一步发展，农业结构进一步优化，水库坑塘用地增加，渔业不断发展。
图3 近15年南沙区城镇增加面积分布
表3 近15年南沙区城镇增加面积来源
3.2 林地及草地面积变化分析
运用文献资料法，通过图书馆电子资源以及从中国知网（CNKI）数据库进行文献的检索查阅，以“特色小镇”为关键词，共检索出1987年至今的文献资料4 265篇，再输入“体育特色小镇”为关键词，共检索出从2001至今的文献资料87篇。本文研究中参考阅读文献36篇，其中实际引用文献13篇，以此为本研究提供理论支撑。
图4 近15年南沙区林地及草地增加面积分布
表4 近15年南沙区林地及草地增加面积来源
3.3 水库坑塘面积变化分析
气候资源是土地利用的基本条件之一，也是决定条件之一。气候资源决定了农业、林业的生产布局和结构，影响了土地的使用。任何气候变化都将对土地利用、农业生产产生一定意义的影响。南沙区位于珠江楼，受亚热带季风的影响，气候变化影响明显，因此研究区气候变化对土地利用变化的影响对于因地制宜的调整土地利用结构具有十分重要的意义。南沙地区河道水域纵横交错，水塘湖泊数不胜数，北部地区以为农田为主，围垦填地集中在南部的入海口地区，整体的自然环境和生态系统保持的非常良好。悠久的历史底蕴和山清水秀的自然风光也让南沙变成了一个广州人心中旅游宝地，使得南沙区拥有一大批旅游景点和旅游设施。
图5 近15年南沙区水库坑塘增加面积分布
表5 近15年南沙区水库坑塘增加面积来源
3.4 河渠面积变化分析
在增加的南沙区城镇面积来源中，耕地占了46.23%，河渠占了13.49%，林地及草地占了15.58%，水库坑塘占了24.71%，可以看出，耕地的转化是城乡、工矿、交通等用地增加的主要来源，也说明了南沙区城市地域的扩大是以牺牲耕地为主的。
图6 近15年南沙区河渠减少面积分布
表6 近15年南沙区河渠减少面积去向
3.5 耕地面积变化分析
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土地利用变化动力学研究的主题其中之一是人口增长变化与土地利用变化之间的关系。在人口增长变化与土地利用变化的关系上学术界持有两种不同的观点：一是土地利用在区域中变化的最主要和最直接的因素就是人口增长，是导致土地利用发展直接的变化。二是土地利用面积的变化与人口的增长在某种意义上不存在密切的关系，耕地面积的变化亦是如此。
图7 近15年南沙区耕地减少面积分布
表7 近15年南沙区耕地减少面积去向
4 土地利用变化驱动因素分析
4.1 自然因素
在增加的南沙区水库坑塘面积来源中，城乡、工矿、交通等用地占了5.48%，耕地占了65.74%，河渠占了22.80%，林地及草地占了5.98%，南沙区近15年鱼塘面积发展较快，主要是部分耕地转化为鱼塘用地，南沙区位于入海口处，大部分土地并不适宜发展种植业，由于水域面积较大，对发展渔业资源最为有利，因此很多河渠及耕地向水库坑塘转化。
1.2.1 血常规检查 抽取患者外周静脉血2 mL并用乙二胺四乙酸二钾(EDTA-K2)抗凝，用Sysmex-3000血常规分析仪进行血常规检查。
在增加的南沙区林地及草地面积来源中，城乡、工矿、交通等用地占了22.70%，耕地占了57.71%，河渠占了2.81%，水库坑塘占了16.77%，可以看出，在经济发展的过程中，当地遵循了保护生态的基本原则，进行退耕还林，保护当地的生态环境。
4.2 人口因素
看似凌乱的笔墨，点点是辛酸泪，满纸墨葡萄，一腔哀怨无人倾听。透过这一颗颗晶莹透彻的葡萄似乎可以看到五百多年前徐渭满腹忧愁，空有一身才华无人问津而独自哀怨。怀才不遇的悲愤、明珠暗投的无奈像一把利刃残酷地将徐渭扼杀在渡往梦想彼岸的扁舟上，满腔义愤化成颗颗明珠闲掷野藤之中。就这样，“几间东倒西歪屋，一个南腔北调人”悄悄地走进了尘封的烟尘……
今天，农业科技远远比过去要好，单位面积产量高，交通便利，而且各地区内产品运输便捷。因此，某一地区人口增长带来的农产品需求增长并不一定会导致耕地面积增加。因此，地区内人口的增加不是耕地减少的主要原因。但是人口增加对居住、工作、生活场所产生的压力增大将导致建筑用地的扩张，这说明人口增加是建设用地增长的一个因素。由于南沙区的经济高速增长，大量劳动力的进入导致了城镇用地的增加，农业劳动力向第二产业和第三产业的转化也引起了城镇人口的重大变化。
4.3 城市化因素
区域环境质量的改善、区域综合效益以及地区平衡发展等都是政府行为考虑的角度，通过政策引导及管理措施对这些进行约束和干预。社会经济的发展和区域土地利用变化都受到政府各种管理措施和政策的影响。
1993年5月12日，广州南沙经济技术开发区得到了国务院批准正式成立。2002年，为加快南沙开发区的建设和发展，广州市委、市政府设立了广州南沙开发区建设指挥部，全面统筹开发区范围内的规划、建设、管理以及招商引资等工作，具有广州市市级审批管理权限。政府政策在很大程度影响了南沙区的城市化进程，推动了进程的不断加快，这也是南沙区城镇用地不断增加的一个重要因素。
选择阀杆密封面与阀体底面的距离作为目标参数，目标参数在随履带运动时在不同时间位置对应的数值如图6所示。
4.4 社会经济因素
随着城市化进程的不断加速、居民生活水平迅速提高，基础设施得到完善，生活方式和价值观念受到城市化的影响，这导致城市用地面积的大量增加，原来的土地利用结构发生转变，农耕地向非农业化用途转变。在我们国家大力发展中小城镇政策的推动下，小县城的建设步伐加快，非农人口迅速增长，城镇面积逐年增大，交通用地不断增加，以及大量资源被开发利用，这些因素都对土地利用变化起到了推动作用。
2015年整个南沙区实现地区生产总值1139.19亿元，比上年(下同)增长13.3%。其中，第一产业增加值为51.28亿元，增长4.8%；第二产业增加值为795.34亿元，增长11%；第三产业增加值为292.57亿元，增长23.5%。三次产业增加值的比例为4.5:69.82:25.68。2015年，整个南沙区工业总产值2933.85亿元，增长8.5%;工业增加值744.36亿元，增长9%。从中可以看出，南沙区经济取得了巨大的成就，随着经济的进一步发展，各种用地类型的不断开发，南沙土地利用类型必将发生更加显著的变化。
5 对策与建议
南沙区在社会经济发展中最为突出的变化是城镇用地的大幅度增加，耕地急剧减少，因此应注重在此方面的所突出的问题。耕地空间不仅仅是保障粮食生产的重要条件，也具有承载人类活动、物质生产和生态服务等基本功能，因此，保护耕地对保障国家安全、维护国家内部稳定、加速经济发展具有十分重要的意义。我国正在经济高速发展的一个重要的阶段，我国耕地资源数量逐步变化，人口的高速增加、城市化进程的加快等使得耕地资源数量急剧减少，人口与土地之间的矛盾愈演愈烈。南沙区土地利用变化中耕地的数量急剧变化，且大部分主要转化为城镇用地，因此需要处理城镇化过程中耕地保护的问题，这样才能为南沙区经济社会的有序健康发展保存好战略储备资源。
参考文献
[1] 蒲蕾.区域土地利用变化效应与动力机制分析[D].西安：陕西师范大学,2013.
[2] 闫江虹.城市化进程中土地利用变化及驱动力研究[D].开封：河南大学,2013.
[3] 徐国伟.旅游开发背景下喀斯特地区土地利用变化特征及驱动力研究[D].成都：四川农业大学,2012.
[4] 刘纪远,张增祥,徐新良等.21世纪初中国土地利用变化的空间格局与驱动力分析[J].地理学报,2009,(12):1411-1420.
[5] 葛晶晶.无锡市土地利用变化及驱动力研究[D].南京：南京林业大学,2012.
作者简介 ：宫广宇(1993-),男，硕士研究生，研究方向为产业发展与城乡规划。
中图分类号 ：F2
文献标识码： A doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2019.11.021
标签：RS论文; gis论文; 土地利用变化分析论文; 南沙区论文; 广州大学地理科学学院论文;