2004— 2013湘潭市土地利用变化监测与分析

夏 颖

(安徽理工大学 测绘学院，安徽 淮南 232000)

摘 要： 湖南省湘潭市是长株潭城市群的重要成员，监测与分析其土地利用变化，对该城市经济建设和生态文明建设可持续发展十分重要。以湘潭市为研究对象，利用2004年和2013年的遥感影像作为数据源，应用ArcGIS、ERDAS软件，处理后获得该区域两个时期的土地利用分类结果信息，并根据实际情况对土地利用变化进行分析。结果表明，湘潭市在2004—2013：旱地面积增长最多，新增面积主要来源于水田；水田面积大幅减少，转出迅速；城市扩张明显，未利用地扩增迅速；水域和林地也有所减少。导致湘潭市在此期间土地利用变化的主要原因是：人口的增长和经济的高速发展；恶劣的气候条件导致河流断流；湘潭市政府的政策干预土地利用。

关键词： 湘潭；土地利用变化；遥感

“国际地圈生物圈计划” (IGBP)和“国际全球环境变化人文因素计划” (IHDP)发表的土地利用/覆被变化(LUCC)研究计划，成为国际土地利用变化研究的关键和热点^[1]。随着城市化的进展，对中国这个发展中国家来说，土地利用变化这一研究方向备受关注^[2]。湘潭市是长株潭城市群的重要组成成员，本文采用湘潭市2003年、2004年和2013年的LandsatTM数据以及湘潭市行政界线图等辅助资料，研究在此期间其土地利用变化情况。

1 研究区和数据处理

湘潭市在湖南省中部偏东地区，面积共达5 015 km²，地跨111°58′～113°05′E， 27°20′55″～28°05′40″N^[3]。为了保证影像的清晰程度，便于提取样本数据，在云量小于5%的原则下，选取来自Landsat-7的2003-04-14和2004-09-16两个时相的遥感数据合成2004年湘潭市影像,以及来自Landsat-8的2013-09-17和2013-10-10两个时相的遥感数据合成2013年湘潭市影像，空间分辨率为30 m。研究区域由条带123和条带124全面覆盖，用行政区划矢量图提取研究区，具体数据来源见表1。

表1 影像数据来源

对遥感影像经过条带修复、图像波段合成、图像拼接、图像裁剪和彩色合成之后，经过目视解译的方法进行监督分类，根据土地分类体系对各类别的定义、湘潭市的土地资源现状以及地类特征，将各类土地利用归纳为水田、旱地、林地、建设用地和未利用地、水域^[4]，结果见图1。

图1 土地利用分类结果

2 土地利用变化情况

2.1 土地利用类型的面积变化

由表2和图2可以看出,湘潭市2004年和2013年的土地利用现状以及各地类的变化情况，旱地、建设用地和未利用地面积增加，水田、水域、林地面积都有所减少。

表2 2004—2013湘潭市土地利用面积统计 km²

由表2可以看出，湘潭市自2004年起到2013年土地利用类型发生了某些程度的转化。1)2004年湘潭市水域面积154.978 km²，占全市土地面积的3%，到2013年水域面积144.836 km²，占全市土地面积3%，虽然在比率上没有明显变化，但相比于2004年湘潭市水域面积减少了6%。2)水田用地的变化最引人注目，从2004年的18%迅速降低到2013年的13%，年均减少0.5%，与其自身相比降低27%，面积减少211.350 km²。3)旱地的变化也十分巨大，与水田变化情况相反，10 a间旱地面积增长了219.438 km²，从2004年的1 100 km²到2013年的1 319 km²。这里旱地面积急剧增加和水田面积的减少，容易看出两者之间的相互转化应该比较多，在后文的转移矩阵中得到论证，旱地的新增面积主要来自于水田转化。4)建设用地和未利用地也有所变化，虽然面积增加不大，但相比2004年自身面积增加了5%。5)面积呈下降趋势的还有林地，林地面积减少22.720 km²，由于自身基数大，在比率上几乎没有变化，总体来说变化不大。

图2 各地类面积占比饼状图对比

2.2 土地利用转移矩阵

互联网技术的发展，有学者划分为三代[1]：第一代是实现计算机相互之间的硬件物理连通，类似于当前各部门的局域网；第二代是由Tim Berners—Lee提出的万维网，也就是现在使用最广泛的Internet，实现了网页级的连通；第三代就是下一代互联网，技术上基于语义网(Semantic Web)、网格计算(Grid)以及云计算(Cloud Computing)等，主要解决信息资源的共享和信息设备有效利用的问题。

表3 2004—2013湘潭市土地类型转化 km²

首先，人员配置不足。 社区管辖范围广，工作繁重。 基层政府也在积极采取措施解决问题，对H社区的网格化管理进行试点创新，但随之而来又出现了新的问题。

式中：K 为2004—2013内某一土地利用类型动态度；U _a ，U _b 分别为2004年、2013年某一地类面积；T 为研究时段，即10 a。

2.3 土地利用动态度

综合动态度体现了区域土地利用变化的速度，表示为

英威达最近与江苏虹港石化有限公司签署技术许可协议，授权虹港石化使用英威达最新的精对苯二甲酸（PTA）工艺技术建造一条PTA生产线。该项目预计2020年第四季度建成投产。

单一土地利用类型动态度是指某研究区研究时段内某种土地利用类型的数量变化情况。表达式为

因为矩阵灵活多变的特点^[5]，本文使用Erdas和ArcGIS软件实现土地利用转移矩阵，在Erdas中利用Vector将img图转成coverage格式。再通过ArcGIS软件将图像转化为shp文件，将两个时期的图像进行叠加。在Arcmap中进行空间查询，查询结果即为地类相互转化的图形，再将结果输入excel计算面积，最后得出土地利用类型转移矩阵。表3中行代表这一地类转入的面积，列代表这一地类转出的面积。

海陵药业精准聚焦企业实际情况，针对员工年轻化、专业化特点，立足企业市场化、科技化特征，紧紧围绕企业经营发展中的产品研发、技术攻关、人才引进、购销渠道等问题，精准对接员工在工作生活中的心理和要求，有效利用党小组活动、党支部会议等组织形式解决企业生产发展和员工工作生活中的困难，实现企业员工个人、企业、社会的共同进步。民企要以塑造精品的意识做党建，着力打造自己的党建品牌，精心培育和发展自身的党建工作模式，才能形成企业长久、深厚的影响力。□

本文采用单一和综合两种类型的土地利用动态度来分析土地利用变化模式^[6]。

影响土地利用变化的原因有多种，此处结合调查和多种资料研究，收集各种相关数据，对湘潭市土地利用变化进行分析，总结湘潭市土地利用变化的主要原因，是由气候等自然因素以及经济建设、人口增长、政策变化等社会经济因素共同作用^[7-9]。

将符合纳入标准的70例CKD-MBD患者随机分为对照组35例、治疗组35例，按照随机数字表法将70例患者编号入组。实际完成65例，对照组33例，治疗组32例。对照组及治疗组患者的性别、年龄、基础病、CKD病程等经统计学处理后，均无差异（P＞0.05）。另设正常组20例，均选自于我院体检中心同期的健康体检者，并且估算其肾小球滤过率（eGFR）≥90 mL/(min·1.73 m2)，检测其血清FGF23、FGFRs、Klotho蛋白水平。3组入组前一般情况见表1。

表4列出2004—2013湘潭市单一土地利用动态度与综合土地利用动态度。可以看出：1)林地面积最大，单一动态度和综合动态度分别为-0.10%和10.12%，面积呈减小趋势。2)旱地变化占比最大，虽然单一动态度不高，但基数大，综合动态度达到13.09%，且新增速率远大于转出速率，面积迅速增加。3)水田面积变化的单一动态度最高，达到-2.44%，综合动态度有5.83%，转出速率(4.50%)是新增速率(2.06%)的两倍，面积急剧减小。4)建设用地与未利用地单一动态度之和为0.51%，综合动态度为6.17%。5)湘潭市水域变化情况总体较平稳，单一动态度为-0.65%，由于面积较其他地类小，综合动态度最小，为1.21%。但转出速率高转入速率0.7个百分点，面积呈减小趋势。

表4 2004—2013湘潭市不同地类的单一和综合土地利用动态度

3 结果分析

式中:LU _i 为湘潭市2004年某一类土地利用类型面积；△LU _i-j 为2004—2013该类土地利用类型转为另一类土地利用类型面积的绝对值；T 为10 a。

3.1 自然因素

降水量对区域土地利用变化，特别是水域的变化影响很大。湘潭市地处典型的亚热带温湿气候区，具有明显的季节性气候特征：四季分明，雨量充沛，仲夏高温，冬季寒冷；并且年降水呈20 a周期变化，20世纪70、80年代降水呈减少趋势，90年代剧增，到2004年出现减少的势头^[10]。

2013年南方出现了严重干旱，缺水问题形势险峻，水田干裂，河流断流，并且长江以南大部分地区出现持续高温少雨天气，38℃以上的天数50 a来最高。湖南均温是1951年来最高，降水量是1951年来最少，洞庭湖水体面积比2012年减少34%。湖南耕地受旱面积广，待播耕地缺水情况严重。

到19世纪末20世纪初，艺术思潮的发展开始着重新颖的形式和创意的视角，在这一时期里，现实主义的艺术创作少之又少。并伴随着各种传统艺术门类的形式被打破，艺术的范围扩展到了人们身边的任何东西，艺术和生活的界限开始模糊不清了。这一时期出现的概念艺术、简单艺术、波普艺术等都不约而同地有了一个共同的特点——无从解释。“内容将要如此彻底地消融于形式，以至艺术作品在整体或局部都不可能被简化为任何不是自身的东西[3]”。为此，苏珊·桑塔格批评道：“某些文学知识分子和艺术家则走的更远，以至预言人的艺术创造行为终将消亡。[1][P341]”

2013年干旱使得湘潭市涓水河断流，稻田龟裂，山塘干涸，恶劣的气候条件导致水域和水田用地的大幅度减少，水田大面积转化为旱地。干旱又导致地下水位下降，必然会影响地表植被、土壤等。

3.2 社会经济因素

人口数量的不断加大是社会因素中最有活力的因素，可以影响方方面面的发展，对土地利用来说是持续增长的压力，对土地利用承载力的变化很关键。

表3列出了2004—2013湘潭市不同土地利用类型间的相互转化状况。1)水域主要流向建设用地(21.060 km²)，其主要来源是水田(14.081 km²)和林地(14.488 km²)，总体变化不大，但与2004年相比则有6%的减少。2)旱地转入与转出差异最大，年均增加21.944 km²，主要转入来源是林地(326.617 km²)和水田(254.143 km²)。3)水田转出远大于转入，10 a不断转出为其他用地类型，是其余地类转入面积的重要来源，面积减少211.350 km²，占2004年农田总面积的24.4%,年均减少2.4%，水田主要流向是旱地(254.143 km²)。4)林地的转入面积最大，反映了湘潭市的绿化建设正在积极展开。其转出面积最大且大于转入面积，因此，林地总体面积减少，但由于湘潭市属于丘陵地区，林地面积广阔，约占全市面积的46%，林地整体变化情况不大，年均减少2.272 km²。5)建设用地和未利用地总体面积增加，反映湘潭市城市化进程加快，建设用地和未利用地的新增主要来自于旱地(114.528 km²)，湘潭市推行城市化建设，对建设用地提高了整改，促进了城市化的发展。

有资料显示，一定硬度的水能降低金属的毒性及心血管病的发生率，但尽管如此，对于不适应硬水的人群来说，降低水的硬度还是很有必要的。

2000年湘潭市常住人口有267.21万人，到2012年增长到278.10万人，到2014年达到281.3万人。湘潭市由于经济的快速发展，人口加速集中，城镇化飞速发展，2012年，湘潭市城镇化率达到52.02%，比2000年增长18.08%，年均增长1.5%^[11]。

人口的增长可以带动城市经济的兴起，社会的繁荣又会吸引人们的聚集，因为居民生活水平的逐渐提升，要求建设用地与未利用地的增加和归整，促使湘潭市城镇面积的加大和城市化进程的加快。湘潭市人民政府在“湘潭市城镇化发展现状及问题分析”中指出，2000—2012城区面积增加了378 km²,城市两区面积增大，人口集中^[12]。

一个地区经济的发展影响着其土地利用类型结构^[13]。湘潭市2004年的地区生产总值达到332.78亿元，占长株潭总量17.57%，占全省总量5.9 %。2013年全市生产总值1 438.1亿元。可见10 a间湘潭市经济发展迅速。地区经济发展水平的提高给地区土地利用情况带来了一定的影响。有了经济基础，人们也开始追求高的生活质量，关心生态坏境，于是需要更大面积的居住用地、更多的生活用地、交通用地，从而导致水田减少，建设用地和未利用地增加。

3.3 政策因素

由于各种原因，政府通过制定发布相关的政策来干预、调整土地的使用，一定程度上改变了土地利用方式^[14-15]，如政府强制决策行为—修公路等将原有土地类型转化为交通用地，使土地利用类型发生变化，可能再产生一系列的影响。政策在某些方面影响土地利用结构变化，这个变化是可以人为控制的，由国家宏观政策干预调整土地利用变化。2003年的《湖南省湘江长沙株洲湘潭段生态经济带建设保护办法(湖南省人民政府省长令)》，2010年发布的《湖南省湘潭市土地利用总体规划 (2006—2020)》，以及湖南省长株潭城市群区域规划(2008—2020)对湘潭市的土地利用变化情况都产生了一定的影响。

4 结 论

本文以湘潭市为研究区，在土地利用/土地覆盖变化、可持续发展等理论的指导下，通过GIS与RS技术处理分析湘潭市2004年、2013年土地利用空间分布，得到研究成果如下：

1)本文利用ETM+、OLI影像数据，通过监督分类和目视解译，做出了2004年和2013年两期土地利用空间分布图。10 a间，湘潭市土地利用情况有了显而易见的改变，可以看出旱地明显增多，人类活动活跃地区“建设用地+未利用地”的面积增大且相互转化迅速；水田、林地、水域类型的面积有所减小。

2)根据得到的土地利用现状图,利用ArcGIS、Erdas、Excel软件结合面积转移矩阵、单一土地利用动态度和综合动态度，得出各地类转出转入面积、速率和综合动态度。“建设用地+未利用地”的转出速率最高，城市的发展进程加速；旱地的转入速度和综合动态度最高，水田的单一动态度最高，在转移变化方面，两者的相互转变面积也最大。

分析影响湘潭市2004—2013土地利用变化的主要原因有：降水量的变化和土地利用类型的变化具有较大的相关性，该市2013年出现严重干旱导致大量耕田受旱、河流断流，因而使水域面积减少10.142 km²，水田面积减少211.350 km²；常驻人口的增加、经济的飞速增长和城镇化的加速进展使人们需要更多的城镇建设用地和未利用地，增加面积25.360 km²；而湘潭市政府为加强生态经济建设采取的政策措施，也在一定程度上影响到该市生态环境的发展，林地面积10 a间减少了22.720 km²，可见速度较为缓慢。

参考文献

[1] 李秀彬. 全球环境变化研究的核心领域──土地利用/土地覆被变化的国际研究动向[J]. 地理学报, 1996(6):553-558.

[2] 吴琴.基于遥感的黄陵县土地利用/土地覆盖动态监测[D].杨凌：西北农林科技大学,2007.

[3] 湘潭市人民政府.湖南湘潭市土地利用总体规划(2006—2020)[EB/OL].(2018-06-22)[2019-03-01].http://gtzy.xiangtan.gov.cn/govxxgk/001001/2018-06-22/714519f0-e7c5-42a1-9f9d-0a654d09cad0.html.

[4] 陈怀亮, 徐祥德, 刘玉洁. 土地利用与土地覆盖变化的遥感监测及环境影响研究综述[J]. 气象科技, 2005, 33(4):289-294.

[5] 陆平. 基于转移矩阵的城市土地利用变化分析[J]. 北京测绘, 2017(1):13-16.

[6] 李江南. 巴州土地利用动态变化的驱动机制研究[D]. 乌鲁木齐：新疆农业大学, 2006.

[7] 李平, 李秀彬, 刘学军. 我国现阶段土地利用变化驱动力的宏观分析[J]. 地理研究, 2001, 20(2):129-138.

[8] 龙花楼, 王文杰, 翟刚, 等. 安徽省土地利用变化及其驱动力分析[J]. 长江流域资源与环境, 2002, 11(6):526-530.

[9] 谭少华, 倪绍祥. 区域土地利用变化驱动力的成因分析[J]. 地理与地理信息科学, 2005, 21(3):47-50.

[10] 张勇, 王敏, 邓江楼,等. 湘潭市近30多年降水变化特征分析[J]. 安徽农业科学, 2008, 36(2):692-694.

[11] 湘潭市统计局，湘潭市统计学会.湘潭统计年鉴[M].湘潭：统计出版社，2013.

[12] 欧阳萍萍. 湖南省城镇化与经济增长的关系研究[D]. 湘潭：湘潭大学, 2014.

[13] 徐勇, 马国霞, 沈洪泉. 北京丰台区土地利用变化及其经济驱动力分析[J]. 地理研究, 2005, 24(6):860-868.

[14] 刘光盛, 王红梅, 胡月明, 等. 基于不同调查时点数据的黑龙江省土地利用变化及政策驱动分析[J]. 农业现代化研究, 2015(5).

[15] 巢俊杰. 常州市土地利用变化及其政策影响研究[D]. 南京：南京师范大学, 2008.

Monitoring and analysis of land -use change in Xiangtan from 2004 to 2013

XIA Ying

(School of Geodesy and Geomatics,Anhui University of Science and Technology，Huainan 232000，China)

Abstract ：Xiangtan is an important part of Chang-Zhu-Tan city groups.Monitoring and analysis of its land use change has great significance for the development of urban economic construction and ecological civilization construction. This paper, taking Xiangtan City as the research area, uses the remote sensing images of 2004 and 2013 as the data source, applies ArcGIS and ERDAS software, obtains the land use classification result information of the two periods in the region after treatment, and changes the land use according to the actual situation. Analysis result shows that: Xiangtan in 2004 and 2013: the area of dry land increased most, and the increased area was mainly from paddy field; the area of paddy field got considerable reduction,and lost quickly; urban expansion was significant, and unused open rate increased. water and woodland area also represented a decreasing trend, but not obvious.The primary causes of the land use change of Xiangtan in 2004 and 2013 were: the population’s growth and economic high-speed development; the dried-up riverway resulting from the bad climatic conditions; the policy of Xiangtan government intervention in the land utilization.

Key words ：Xiangtan; land use change; remote sensing

DOI: 10.19352/j.cnki.issn1671-4679.2019.04.006

中图分类号： F301

文献标识码： A

文章编号： 1671- 4679( 2019) 04- 0020- 05

收稿日期： 2019-03-21

作者简介： 夏 颖(1994-)，女，硕士研究生，研究方向：ArcGIS的开发与应用.

[责任编辑：郝丽英]

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