广西北部湾经济区土地利用变化分析
梁永佳1刘彦花2
（1.广西师范学院地理科学与规划学院，广西 南宁 530001；2.广西师范学院国土资源与测绘学院，广西 南宁 530001）
【摘 要】 广西北部湾经济区的开放开发，不可避免地伴生着土地资源的利用，如何合理高效地利用土地资源成为了当前该区域研究的热点议题。文章科学地分析并定量识别土地利用的演变，对于提高广西北部湾经济区土地利用效率水平，促进区域的可持续发展有着重要的意义。选取广西北部湾经济区2008年、2012年、2016年三期Landsat7 TM、Landsat8 TM遥感影像作为遥感解译的基础数据，运用探索性空间数据分析（ESDA）方法，从结构变化、数量变化、程度变化、速率变化、转移变化等五方面对广西北部湾经济区整体的土地利用时空演变格局进行分析。结果表明，广西北部湾经济区土地利用存在以下问题：（1）人均耕地少、土地集约利用水平低；（2）土地利用区域性差异大；（3）建设用地占用耕地比例过大；（4）建设用地扩张速度过快。
【关键词】 土地利用；广西北部湾经济区；土地分类；变化分析
1 研究背景及研究区概况
随着地理信息系统技术的发展，在区域土地利用演变研究中，地理信息系统技术及其分析方法得到了更加广泛的应用。近年来，对土地利用演变研究主要集中在：（1）土地利用/覆被变化状况研究[1]；（2）土地利用/覆被变化驱动力及驱动机制分析[2]；（3）土地利用/覆被变化的环境效应研究[3]；（4）土地利用/覆被变化的模型研究[4]。通过对土地利用演变研究的文献来看，我国土地利用演变研究多关注在长江中游及长江三角洲、黄土高原及部分典型黄土地区、三江平原或一些典型城市省（区）[5]。对广西北部湾经济区的研究较少，该区域土地利用在时空格局演化的研究较缺乏。因此，对广西北部湾经济区土地利用的时空格局演变研究具有重大的现实意义。
广西北部湾经济区地处我国沿海西南端，由南宁、北海、钦州、防城港、玉林、崇左所辖行政区域组成，是连接我国内陆及东南亚各国的重要枢纽。然而，随着北部湾经济区经济的快速发展和城镇化水平的快速提升，土地的低效利用问题也日益凸显，北部湾经济区建设用地的扩张、环境污染及能源消费等的问题亟须解决。文章从结构变化、数量变化、程度变化、速率变化、转移变化等五方面对广西北部湾经济区土地利用时空演变格局进行分析。
2 数据来源及研究方法
2.1 数据来源
本文选取2008年、2012年Landsat7TM遥感影像及2016年Landsat8 TM遥感影像作为影像解译的数据源，空间分辨率为30米，影像选取时段都在夏天和秋天，植被覆盖较好，利于地物的识别。非遥感数据主要有广西北部湾经济区 6市土地利用现状图，用于检查遥感解译分类精度；广西北部湾经济区 6市级及县级行政边界图，用于裁剪研究区域，并制作掩膜。
二是锁领域、建机制，提升入驻企业品质。Z公司根据中物院科技资源基础及绵阳市产业发展结构，将孵化器入驻企业锁定在智能制造、新材料领域，并制定了严格的创业项目和创业企业入驻孵化器的筛选、培育及毕业机制，制定了Z公司孵化器入驻管理办法、入驻流程、入驻项目和入驻企业评估流程以及入驻企业毕业管理办法等，从而有效地提升了孵化器入驻企业的品质，也为孵化器服务资源和功能配置奠定了良好的基础。此外，Z公司非常重视创业苗圃工作，三次承办中物院军民融合创新大赛，充分挖掘院内好项目、“好苗子”，吸引了包括水溶性UV涂料等35个优质项目落户孵化器。部分在孵企业情况见表1。
2.2 研究方法
2.2.1 信息熵指数
遥感图像通过亮度值或像元值的高低差异及空间变化来表示不同地物的差异。文章使用2017年国土资源部发布的《土地利用现状分类》（GB/T21010-2017）作为分类依据，根据广西北部湾经济区植被覆盖率非常高的特点，将研究范围分为6大土地利用类别，分别是建设用地、耕地、草地、林地、水体、未利用地。通过对遥感影像进行解译，最终得出广西北部湾经济区2008年、2012年、2016年3个时期的土地利用图，如图1～图3所示。
在公式（1）当中，H（U）为结构信息熵，用来表达土地利用面积占有比例的有序度，土地利用结构的有序化程度与H值的增长成反比。Pi表示第i种土地利用类型占研究区总面积的百分比。
(7)不锈钢板。不锈钢板，用于防锈、防腐蚀、防磁化，可选的牌号较多，选择时要考虑焊接性能强的钢板。由于不锈钢板价格偏高，应在必要部位使用。对于选煤厂的磁选机溜槽等对磁性有特殊要求的部位可以考虑铺设该衬板，由于空间限制，要求溜槽角度较低的部位铺设该衬板效果良好。
式中，K表示研究时段内某一土地利用类型的动态度，Ua、Ub是研究初、末期某一土地类型的数量，T为研究时段，假设T的时段为年，K的值表示研究区某种土地利用类型年变化率。
土地利用程度数学模型可以表达出人类对土地的改造程度，土地利用程度综合指数越小，说明人类对土地的干预越小，反之，土地利用程度综合指数越大，说明人类对土地的干预越大[7]。
AVC系统是以在线模式运行的电网电压无功控制系统，通过调度自动化SCADA系统采集各变电站、发电厂的母线电压、母线无功、主变高、低压侧无功测量数据，以及各开关状态数据等实时数据进行在线分析和计算，从电网优化运行的角度调整全网中各种无功控制设备的参数，对其进行集中监视和分析计算，在满足节点正常功率平衡及各种安全指标的约束条件下，主变压器分接开关调节次数最少、电容器投切最合理、发电机无功出力最优、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标,实现电网经济运行的过程，实现对无功装置进行协调优化自动闭环控制[1～4]。
2.2.3 单一土地利用动态度指数
创建中国—东盟知识产权港，以此集聚创新资源、吸引高价值知识产权特别是专利技术落地实施、交易流转和转移转化，为我国与东盟国家开展国际产能合作项目、提高与沿线国家贸易额以及供给侧结构性改革和产业转型升级提供有力支撑。最根本的是，通过知识产权港的建设，汇聚外部先进创新要素和技术资源，以外源性技术动力推动广西产业升级，壮大广西产业规模，并由此逐步培育和形成一批运营规模较大、创新能力强、市场竞争能力较为充分的区域性国际跨国公司，从源头提升广西对外合作的内生能力。
研究区域的土地利用变化速度可以用土地利用动态度来描述，土地利用动态度分为单一土地利用动态度与综合土地利用动态度。单一土地利用动态度能够科学直观的反映某一土地类型的时空演变规律[8]。
2.2.2 土地利程度综合指数
3 遥感影像分类
在信源中，考虑的不是某一单个符号发生的不确定性，而是要考虑这个信源所有可能发生情况的平均不确定性。若信源符号有 n 种取值：U1…Ui…Un，对应概率为：P1…Pi…Pn，且各种符号的出现彼此独立，这时，信源的平均不确定性应当为单个符号不确定性的统计平均值，可称为信息熵[6]。
结合公式（2）与表 2，得出广西北部湾经济区土地利用程度综合指数，如图6所示，2008～2016年土地利用程度不断加大，表明人类为满足生活生产的需求，持续开发土地，不断改变土地利用格局，土地利用程度不断加深。
图1 北部湾2008年土地利用图
图2 北部湾2012年土地利用图
图3 北部湾2016年土地利用图
1-林地；2-建设用地；3-未利用地；4-水域；5-耕地；6-草地
表1 北部湾2008年、2012年、2016年土地利用结构表（hm2）
4 土地利用变化分析
4.1 土地利用结构分析
信息熵是信息论中用于度量信息量的一个概念，一个系统越是有序，信息熵就越低；反之，一个系统越是混乱，信息熵就越高，所以，信息熵也可以说是系统有序化程度的一个度量[9]。运用信息熵理论，可以更加科学描述广西北部湾经济区土地利用结构变化程度。图4结果表明，2008～2016年8年里土地利用结构信息熵变化明显，从2008年的1.08增长至2016年的1.1。广西北部湾经济区土地利用类型面积分布呈均匀化方向发展，而土地利用类型的有序化程度却在下降，表明人们为了获得更多利益，大大地干扰并改变土地的利用类型。
图4 北部湾各研究年份土地利用结构信息熵值图
利用地理信息系统软件对分类数据进行处理，得到了广西北部湾经济区土地利用分类统计结果，如表1所示。其中，各研究年份林地面积占研究区总面积比例超过57%，耕地面积占研究区总面积比例超过28%，草地、未利用地以及水域的面积不到研究区总面积的10%。为更加科学描述广西北部湾经济区土地利用结构变化程度，运用公式（1）信息熵值计算对研究区土地结构的有序度进行分析，如图4所示。
4.2 土地利用数量分析
由表1可知，2008～2016年广西北部湾经济区土地利用类型在数量上发生很大的改变。建设用地是在这 8年里唯一上升趋势最明显的地类，增加面积比例达到 24.52%，共70469.25hm2，建设用地面积数量及幅度都非常巨大。相反，林地及耕地的利用面积呈现持续减少态势，林地面积百分比从57.93%下降到至57.76%，减少面积占研究区面积0.29%，共12324.57hm2。耕地面积百分比从28.74%下降到至28.04%，减少面积比例为2.43%，共50596.89hm2。草地及水域面积也在逐年减少，如图5所示。
图5 北部湾各研究年份土地利用变化情况
1.2008-2012年变化比例；2.2012-2016年变化比例；3.2008-2016年变化比例
4.3 土地利用程度变化分析
研究土地利用变化的方法有多种，土地利用程度数学模型可以表达出人类对土地的改造程度，根据前人研究理论和方法，利用土地利用程度综合指数对广西北部湾经济区土地利用演变进行分析（如图5所示）。土地利用程度主要反映土地利用的广度和深度，它不仅反映了土地利用中土地本身的自然属性，同时也反映了人类因素与自然环境因素的综合效应。根据刘志远等[10]提出的土地利用程度的综合分析方法，将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为若干等级，并赋予分级指数，从而给出了土地利用程度综合指数及土地利用程度变化模型的定量化表达式，即文中公式（2）。
根据土地利用类型分级方法，可将广西北部湾经济区土地利用类型分为4级，如表2所示。
式中：L为研究区域土地利用程度综合指数；Ai为分级指数；Ci为第i级土地利用分级面积百分比，n为分级数。
表2 北部湾土地利用类型分级表
管理是最重要的社会活动之一，是指管理主体组织并利用其各个要素，借助管理手段，完成组织目标的过程。众所周知，大学的根本任务是培养人才，教学工作是大学经常性的中心工作，教学管理在大学管理中占有核心地位。国内研究成果中比较有代表性的观点有：1.教学管理是指根据一定的目标、原则、程序和方法，对教学活动进行计划、组织、协调、控制[1]。2.教学管理是一门研究教学运行管理的本质、思想、内容、方法、特点及规律的科学学科，是研究“以人才培养为中心，以高水平教学质量为目标，以科学管理为主线”的教学及其组织管理的客观规律与内在联系的学科[2]。
北掌水库位于山西省汾西县对竹河一支沟内，总库容465.4万m3，坝型为均质土坝，坝顶高程973.5 m，最大坝高46 m，水库正常蓄水位971.02 m，库水回水长度约2.0 km。
图6 北部湾各研究年份土地利用程度综合指数
4.4 土地利用变化速率分析
研究区域的土地利用变化速度可以用土地利用动态度来描述，土地利用动态度分为单一土地利用动态度与综合土地利用动态度。单一土地利用类型动态度表达的是某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量变化情况，利用公式（3）计算得出研究区各类型单一土地利用动态值如图7所示。
图7 北部湾各研究年份单一土地利用动态指数
1.2008-2012；2.2012-2016；3.2008-2016
图7分析结果反映出了2008～2016年以来广西北部湾经济区整个变化过程中各种地类的单一土地利用动态度。由图7可以看出2008～2016年单一土地利用动态度较高的是建设用地和未利用地，位列第一、二位。建设用地单一土地利用动态度较高，是因为人类聚居地在急剧扩张；未利用的动态变化则是由于未利用地大量转化为建设用地所致。接下来土地利用动态度按大到小顺序为耕地、水域、草地、林地。林地、耕地单一土地利用动态指数较小是因为这两种类型的土地面积基数较大，导致其变化无法在单一土地利用动态度上表现出来，而草地和水域单一土地利用动态指数较小则是因为本身土地利用类型变化不大。
4.5 土地利用转移分析
采用叠加分析方法对2008年、2016年两期的土地类型进行叠加分析，得到广西北部湾经济区2008年至2016年土地利用类型转移矩阵（如表3所示）、土地类型转移图（如图8所示）。
小学语文教学过程中教师要认真做好教材设计工作，从教学情境出发，充分考虑到小学生阅读特点和认知规律，做好教学内容设计，以图片、视频、音乐多种形式来吸引学生阅读兴趣，提升课堂教学的参与度。
表3 北部湾2008年、2016年土地利用类型转移矩阵（hm2）
图8 北部湾2008年—2016年土地类型转移图
1.其他变化类型；2.无变化；3.林地—建设用地；4.水域—建设用地；5.耕地—建设用地；6.草地—建设用地；7.林地变为水域；8.林地—耕地；9.耕地—林地；10.耕地—水域；11-草地—林地
北部湾2008年-2016年土地利用类型转移矩阵及土地类型转移图反映了研究区各土地类型间的相互转化情况，其中：（1）林地及耕地的转出面积最大，其绝大部分转出类型转化成为了建设用地，可以直观地反映了自广西北部湾经济区设立以来，该区域的城镇化速率急剧上升，建设用地范围扩增十分明显。（2）北部湾经济区水域转变为建设用地的面积为2025.76hm2，城市扩张占用水域的情况尤为突出，主要分布在南宁市区周边及北海和防城港沿海区域。（3）耕地转化为林地及草地的面积为 2519.62hm2，主要分布的区域是南宁、贵港、玉林、崇左，耕地面积在减少的同时，其使用效率也在降低。耕地转化为林地的原因主要是近10年以来，速生按种植在广西大部分地区极为盛行，很多农民为了追求短时效益，在耕地上种植速生桉；而耕地转化为草地的原因主要是随着区域人口的快速增长，广西北部湾经济区人多耕地少，人均耕地稀少的情况一直以来都存在，人口的进一步增长加剧了这种情况，使得耕地的经济效益逐年下降，因此，部分农民放弃了种地选择外出务工，导致了许多耕地的荒废。
5 结论
随着中国市场经济的快速发展，城乡建设突飞猛进，广西北部湾经济区作为我国南端对外开放的重要区域，近十年来城市建设面积急剧增加，导致土地利用朝非有序化发展。人均收入不断增加，广大农村地区经济能力变强，加之北部湾经济区人口稠密，在宅基地有限的现状下，占用大量耕地盖自建房，进一步降低土地利用有序化程度。由于经济条件变好，大量农业人口转为非农业人口，寻求外出务工而舍弃农业耕种，原本适合耕种的部分山谷田、望天田、水浇地渐渐被撂荒，致使耕地面积减少。而近十年广西地区林业快速发展，市场木材需求量大，部分坡地、耕种条件处于劣势的耕地，变为林地。此外，国家每年都在加大基础建设，高速公路、高铁线等建设也会对土地利用有序性造成了一定的影响。为了确保广西北部湾经济区土地资源可持续发展，可从以下三个方面考虑：（1）科学布局城市空间规划，吸取高度发展城市群的经验与教训，推进产业集群发展；（2）设立多中心的发展区域，以提升广西北部湾总体的土地利用效率水平，降低在城市扩张的进程中对土地，尤其是林地、耕地以及水域的消耗；（3）提高土地节约集约利用水平，通过加大对区域耕地土地整理力度，提高土地经济效益。
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Analysis of Land Use Change in Guangxi Beibu Gulf Economic Zone
Abstract: With the further development of Guangxi Beibu Gulf Economic Zone, the use of land resources is inevitable. How to use the land resource rationally and efficiently has become a hot topic in this region. It is of great significance for improving the land use efficiency and promoting the sustainable development of Guangxi Beibu Gulf Economic Zone to analysis scientifically and identifies quantitatively the evolution of the land use. LANDSAT7 TM and LANDSAT8 TM remote sensing images of GuangXi Beibu Gulf Economic Zone in 2008, 2012 and 2016 were selected as the basic data of remote sensing interpretation. Base on the ESDA, the spatial and temporal evolution pattern of land use in GuangXi Beibu Gulf Economic Zone was analyzed in terms of structural change, quantity change,degree change, rate change and transfer change. The results show that the land use of GuangXi Beibu Gulf Economic Zone has the following problems：(1) Less arable land per capita and low level of intensive land use; (2) the regional differences in land use are large; (3)the proportion of construction land occupying cultivated land is too large; (4) the expansion speed of construction land is too fast.
Key words: land utilization; Guangxi Beibu Gulf Economic Zone; land classification; change analysis
【中图分类号】 F301
【文献标识码】 A
【文章编号】 1008-1151(2019)02-0014-04
【收稿日期】 2018-12-05
【基金项目】 国家自然科学基金资助项目（41461116）；广西自然科学基金项目（2013GXNSFAA019287）。
【作者简介】 梁永佳（1992－），男，广西师范学院地理科学与规划学院在读硕士研究生，硕士，研究方向为地理信息科学。
【通信作者】 刘彦花（1972－），女，广西师范学院国土资源与测绘学院副教授，硕士研究生导师，博士，研究方向为地理信息科学、国土资源信息管理、通讯。
标签：土地利用论文; 广西北部湾经济区论文; 土地分类论文; 变化分析论文; 广西师范学院地理科学与规划学院论文; 广西师范学院国土资源与测绘学院论文;