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成都市土地利用时空结构变化研究

魏晓涵 段林森

魏晓涵, 段林森. 成都市土地利用时空结构变化研究[J]. 四川林业科技, 2021, 42(2): 77−81 doi: 10.12172/202008120001
引用本文: 魏晓涵, 段林森. 成都市土地利用时空结构变化研究[J]. 四川林业科技, 2021, 42(2): 77−81 doi: 10.12172/202008120001
Wei X H, Duan L S. Study on spatial and temporal structure change of land use in Chengdu[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(2): 77−81 doi: 10.12172/202008120001
Citation: Wei X H, Duan L S. Study on spatial and temporal structure change of land use in Chengdu[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(2): 77−81 doi: 10.12172/202008120001

成都市土地利用时空结构变化研究


doi: 10.12172/202008120001
详细信息
    作者简介:

    魏晓涵(1995—),女,硕士,1242129915@qq.com

Study on Spatial and Temporal Structure Change of Land Use in Chengdu

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    出版历程
    • 收稿日期:  2020-08-12
    • 网络出版日期:  2021-01-15
    • 刊出日期:  2021-04-20

    成都市土地利用时空结构变化研究

    doi: 10.12172/202008120001
      作者简介:

      魏晓涵(1995—),女,硕士,1242129915@qq.com

    摘要: 随着经济的高速发展,城市化对土地利用结构变化的影响较大,土地利用时空结构变化研究对土地规划及可持续发展具有重要意义。本文对成都市2000—2020年的土地利用数据进行处理,计算土地利用年变化率(R)、土地利用程度综合指数和土地利用变化量(S),得出以下结论:(1)耕地和建设用地变化幅度较大,总体呈增大的趋势;林地和其他土地总体呈减小趋势;水域面积呈现先减少后增加的趋势;(2)2000—2020年以来,土地利用程度综合指数整体呈上升趋势,土地利用日趋集约化,土地利用类型更加单一化;(3)成都市在2000—2005年、2005—2010年和2015—2020年土地处于发展期;而在2010—2015年,土地处于衰退期;并简要分析得到对土地利用结构的主要影响为人口变动、自然因素、产业调整等方面。

    English Abstract

    • 我国土地利用率高,但人均耕地较少,区域发展不平衡,人地矛盾较为突出,正确利用土地资源是实现人类社会及经济可持续发展的重要前提。近年来,城市的外延和土地资源的粗放型利用,导致土地利用方式与结构发生改变[1]。20世纪80年代以后,土地利用研究与国土整治工作结合起来,在土地利用的基础上提出了治理与保护的理念[2-3]。1995 年,国际地圈—生物圈计划(IGBP)和土地利用/覆盖变化(Land-use and Land- cover Change,简称为 LUCC)的研究内容主要集中在不同空间尺度上的土地利用变化过程等方面[4-6]。20世纪90年代后期,很多学者在研究土地利用时空结构变化的影响主要考虑时间、空间的变化情况。土地是我们的财富,合理利用土地成为我国科学发展的当务之急。本文以成都市为研究区,从土地利用年变化率(R)、土地利用程度综合指数和土地利用变化量(S)等方面分析近20年土地利用的时空结构变化规律,为成都市土地利用提供科学的规划依据。

      • 本文以成都市为主要研究区域,对该区域2000—2020年的土地利用数据进行处理,分别计算2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年和2015—2020年土地利用年变化率(R)、土地利用程度综合指数和土地利用变化量(S),分析成都市近20年土地利用的时空结构变化规律。

        本文从两个角度进行比较,即土地利用类型在数量上的变化和程度上的变化。一定时间内土地利用数量和程度上的变化即土地利用的时空变化。数量上的变化表示不同时间节点土地利用类型面积的变化:本文主要研究2000年、2005年、2010年、2015年和2020年这五个时间节点土地利用类型的面积变化。程度上的变化本文采用土地利用程度综合分级指数和土地利用程度变化模型这两个指数来反映土地利用的集约化程度和土地的发展状态,主要分为2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年和2015—2020年这四个年间变化的程度分析。本文选取耕地、林地、建设用地、水域及其他土地(包括草地、园地、交通用地等)这几种主要的土地类型进行分析。在研究成都市土地利用结构变化的过程中,数据来源包括成都市统计年鉴、成都市国土志、《成都市土地利用总体规划修编专题及部门用地规划汇编》和地理国情监测云平台,得到成都市2000年、2005年、2010年、2015年、2020年土地利用相关数据。

      • 土地利用在数量上的变化即面积变化,不同土地利用类型在面积上的变化,会导致土地利用结构的改变。仅根据数量差只能说明在不同的年份里,每种土地类型的数量是增加还是减少,并不能具体反映出增加或是减少的程度。因此,为研究成都市土地利用类型变化的幅度,可引入年变化率来表示。年变化率是土地资源数量变化的一个动态指标,不同土地利用类型的年变化率,反映了该土地类型在某一地区、某一时间段的数量变化情况。本文选取的表达式[7]为:

        $$ LC = \frac{{N_b - N_a}}{{N_a}} \times \frac{1}{T} \times 100{\text \%} $$ (1)

        LC—表示某种土地利用类型在研究时间段的年变化率;Nb—表示某种土地利用类型研究时间段末期的数量;Na—表示某种土地利用类型研究时间段初期的数量;T—表示研究时间段。

      • 土地利用程度是用土地利用分级指数和土地利用程度变化模型反映的,在刘纪远的生态景观学中有提到,其主要内容是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4级,不但给每一级土地利用程度分别赋予了的分级指数(见表1),而且还给出了土地利用综合指数和土地利用程度变化模型的定量化表达式[8]

        表 1  土地利用类型分级表

        Table 1.  Classification table of land use types

        未利用土地级林、草、水用地级农业用地级农业用地级城镇聚落用地级
        土地利用类型未利用土地或难利用地林地、草地、水域耕地、园地、人工草地城镇居民点及工矿交通用地
        分级指数1234
          注:本文中的“其他土地”用上表中的“未利用土地级”进行量算。

        (1)土地利用综合指数的公式为[9]

        $$L = 100 \times \sum\limits_i {A_i \cdot C_i} $$ (2)

        L—表示研究区的土地利用综合指数;Ai—表示研究区第i级土地利用程度分级指数;Ci—表示研究区域内第i级土地利用类型面积百分比。

        土地利用综合指数的范围是100~400,数值越高说明土地利用类型单一,集约化程度越高;数值越低说明土地利用类型越多,集约化程度越低。

        (2)土地利用程度变化模型为[10]

        $$S = L_b - L_a = {\rm{100}} \times \left[ {\sum\limits_i {\left( {A_i \cdot C_{i,b}} \right) - \sum\limits_i {\left( {A_i \cdot C_{i,a}} \right)} } } \right]$$ (3)
        $$R = \frac{{\displaystyle\sum\limits_i {\left( {A_i \cdot C_{i,b}} \right) - \displaystyle\sum\limits_i {\left( {A_i \cdot C_{i,a}} \right)} } }}{{\displaystyle\sum\limits_i {\left( {A_i \cdot C_{i,a}} \right)} }}$$ (4)

        S—表示研究区域的土地利用程度变化量;LaLb—表示研究初期与研究末期的土地利用综合指数;Ai—表示研究区第i级土地利用程度分级指数;Ci,aCi,b—表示研究初期与研究末期第i级土地利用类型面积百分比;R—表示研究区域的土地利用程度变化率。

        若S>0或者R>0,说明研究区域的土地处于发展期;若S<0或者R<0,说明研究区域的土地处于衰退期。

      • 通过整理得到成都市2000年、2005年、2010年、2015年、2020年土地利用相关数据,并计算各种土地利用类型面积占比,计算结果见表2,根据年变化率公式(1),计算出成都市2000—2020年土地利用类型的年变化率见表3表2反映了2000—2020年成都市土地利用不同类型的变化趋势,表3展现了成都市土地利用不同类型在2000—2020年间的年变化率情况,分别为2000—2005年、2005—2010年、2010—2015年和2015—2020年这四个年间变化率(以下简称4个年间变化率)。综合以上变化情况来看,成都市主要土地类型是耕地和林地,变化的较为明显的是耕地和建设用地,特别是在2010年变化幅度最为明显,林地、水域及其他土地变化情况较小。具体分析如下:

        表 2  2000—2020年成都市土地利用分类变化表

        Table 2.  Changes of land use classification in Chengdu from 2000 to 2020

        土地利用类型2000年2005年2010年2015年2020年/%
        面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%面积/hm2占比/%
        耕地657805.6354.26630849.1051.94574458.7747.38677582.7855.79679800.3555.49
        林地410656.4033.87409847.9233.80406797.7433.55396505.4232.69408200.2333.38
        建设用地101638.758.37128460.9910.58192493.5215.85100550.758.38102200.348.34
        水域11226.170.9312121.601.1011377.900.9612459.361.0312493.461.12
        其他土地31215.852.5731263.192.5827414.872.2625456.502.1120416.431.67
        合计1212542.801001212542.801001212542.801001212554.811001223110.81100
          注:数据源于《成都市土地利用总体规划修编专题及部门用地规划汇编》(成都市国土资源局2003.12) [11]

        表 3  2000—2020年成都市土地利用年变化率表

        Table 3.  Annual change rate of land use in Chengdu from 2000 to 2020

        土地利用类型2000—2005年变化率/%2005—2010年变化率/%2010—2015年变化率/%2015—2020年变化率/%
        耕地−0.82−1.793.590.07
        林地−0.04−0.15−0.510.59
        建设用地5.289.97−9.550.33
        水域1.60−1.231.900.05
        其他土地0.03−2.46−1.43−3.96
          注:数据源于《成都市土地利用总体规划修编专题及部门用地规划汇编》(成都市国土资源局2003.12) [11]

        (1)耕地和建设用地变化幅度较大,总体呈增大的趋势。2010年耕地面积明显减少而建设用地面积明显增加。从变化率来看,2005—2010年和2010—2015年这两个时间段变化率较为明显,耕地分别为−1.79%和3.59%,先减少后增加,建设用地分别为9.97%和−9.55%,先增加后减少,但2000年到2020年总体呈增大趋势。

        (2)林地和其他土地总体呈减小趋势。林地4个年间的变化率分别为−0.04%、−0.15%、−0.15%和0.59%,2005—2015年林地面积逐渐减少,2015—2020年面积有所增加,但增加的速率小于减少的速率,林地面积总体呈现减小的趋势。其他土地面积4个年间的变化率分别为0.03%、−2.46%、−1.43%和−3.96%,2000—2005年其他土地面积呈增加趋势,2005—2020年3个年间变化率逐渐减小,且在2015—2020年的变化率减小得最多。

        (3)水域面积呈现先减少后增加的趋势。水域面积4个年间的变化率分别为1.60%、−1.23%、1.9%和0.05%,变化程度为先减少后增加,增加的速率总的来说大于减少的速率,所以水域面积2000—2020年间总体呈增加的趋势。

      • 利用成都市2000—2010年的土地利用数据,计算出成都市土地利用程度综合指数(见表4)、土地利用程度变化量和土地利用程度变化率(见表5)。

        表 4  成都市土地利用程度综合指数表

        Table 4.  Comprehensive index of land use degree in Chengdu

        年度20002005201020152020
        成都市268.43270.52276.44270.44270.5

        表 5  成都市土地利用程度变化量与变化率表

        Table 5.  Change quantity and land use change rate in Chengdu

        年度2000—20052005—20102010—20152015—2020
        土地利用程度
        变化量(S)
        2.096.3−6.380.06
        土地利用程度
        变化率(R)
        0.782.32−2.300.02

        表4表5的计算结果可知,2000~2020年以来,土地利用程度综合指数整体呈上升趋势,说明土地利用日趋集约化,土地利用类型更加单一化。2010年土地利用程度综合指数最大,为276.44,说明成都市2010年土地利用集约化程度最高,土地利用的类型相对单一。成都市2000—2005年、2005—2010年和2015—2020年的土地利用变化量(S)和土地利用变化率(R)均大于0,说明土地利用程度处于发展期;而在2010—2015年,土地利用变化量(S)和土地利用变化率(R)都小于0,分别为−6.38和−2.30,说明成都市2010—2015年土地利用程度处于衰退期。

      • (1)2000—2020年以来,成都市耕地和建设用地变化幅度较大,总体呈增大的趋势;林地和其他土地总体呈减小趋势;水域面积呈现先减少后增加的趋势。土地利用程度综合指数整体呈上升趋势,土地利用日趋集约化,土地利用类型更加单一化。其中,2000—2005年、2005—2010年和2015—2020年土地利用程度处于发展期;而在2010—2015年,土地利用程度处于衰退期。耕地变化趋势总体和2002年《全国土地开发整理规划》相契合,耕地保护效果较好,城市化的影响使建设用地面积有一定程度的增加,林地的减少主要为林地向耕地转出。

        (2)成都市土地利用结构变化影响因素可能有自然因素、人口变动与产业调整等,比如从近年的实际情况来看,灾害损毁和土地退化已成为造成耕地数量和质量下降的主要自然因素。其次,人口变动对土地利用结构有很大影响,根据2000年第五次人口普查结果[12]和2010年第六次人口普查结果[13],成都市常住人口为1404.76万人,占全省的17.5%,十年净增加293.91万人,年平均增长率为2.4%,呈平稳持续增长态势。随着城市人口压力越来越大,人均占地面积变小,人地矛盾突出,用地紧张,城市向外扩张是必然趋势,耕地、林地等向建设用地转变,土地利用结构发生变化。第三,产业调整也会影响土地利用结构。对比成都市2005年与2015年生产总值指数可以看出第二产业和第三产业是成都市经济发展的重要支柱,并且逐年升高[14]。第一产业所占比例减少,第二、三产业不断优化、提升,经济结构的转变导致土地资源在各部门间进行重新分配。在城市化高速发展的阶段,我国农用地有所减少,建筑用地不断增多,城市用地也在不断地向第三产业用地过渡,土地利用结构受产业结构调整的影响。

        (3)从土地利用的年变化率,变化程度等方面分析,成都市土地利用结构得到了优化,向科学、有序的方向发展。未来土地利用规划可关注以下几个方面:一是应持续关注基本耕地面积,保持基本耕地不受城市化的影响;二是关注林地及水域面积,使土地利用结构趋于合理化和稳定化;三是关注人口变动、自然因素、产业调整等方面对土地利用结构带来的影响。

    参考文献 (14)

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