用微信扫码二维码

分享至好友和朋友圈

WE ARE COMMITTED TO REPORTING THE LATEST FORESTRY ACADEMIC ACHIEVEMENTS

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

成渝城市群土地利用变化与冲突识别研究

张岳 孙梦鑫 辛宇 杨存建

张岳, 孙梦鑫, 辛宇, 等. 成渝城市群土地利用变化与冲突识别研究[J]. 四川林业科技, 2023, 44(4): 49−57 doi: 10.12172/202209210003
引用本文: 张岳, 孙梦鑫, 辛宇, 等. 成渝城市群土地利用变化与冲突识别研究[J]. 四川林业科技, 2023, 44(4): 49−57 doi: 10.12172/202209210003
ZHANG Y, SUN M X, XIN Y, et al. Research on land use change and conflict identification in Chengdu-Chongqing urban agglomeration[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2023, 44(4): 49−57 doi: 10.12172/202209210003
Citation: ZHANG Y, SUN M X, XIN Y, et al. Research on land use change and conflict identification in Chengdu-Chongqing urban agglomeration[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2023, 44(4): 49−57 doi: 10.12172/202209210003

成渝城市群土地利用变化与冲突识别研究


doi: 10.12172/202209210003
详细信息
    作者简介:

    张岳(1997—),男,硕士研究生,2374733021@qq.com

    通讯作者: yangcj2008@126.com
  • 基金项目:  四川省自然资源厅项目(KJ-2021-4);四川省科技厅重点研发项目“基于遥感影像的国土地物状态动态监测关键技术研究”(2020YFG0146)

Research on Land Use Change and Conflict Identification in Chengdu-Chongqing Urban Agglomeration

More Information
    Corresponding author: yangcj2008@126.com
  • 摘要: 探究成渝城市群土地利用冲突问题对促进区域可持续发展具有重要意义。对成渝城市群2010—2020年土地利用变化特征进行分析,并运用景观生态风险评价方法对土地利用冲突进行测算,通过空间自相关和地统计学方法研究其分异特征。 结果表明:(1)成渝城市群土地利用以耕地、林地为主,土地利用类型面积呈“三增三减”的变化趋势,建设用地、林地面积增长明显。(2)成渝城市群土地利用冲突整体以可控级别为主,但冲突强度有所上涨,并在空间分布上具有明显的空间集聚性。不同土地类型冲突强度有所不同,冲突主要集中在耕地、林地、建设用地类型上。(3)人类活动对土地利用冲突影响逐渐增强,2010—2020年成渝城市群土地利用冲突块基比由0.197上升至0.487,空间相关性减弱,自然因素对土地利用冲突的影响逐渐减弱。2010—2020年成渝城市群土地利用冲突加剧,人类活动对冲突影响加强,后续发展中应加强土地监管和完善法律保护措施。
  • 图  1  研究区图

    Fig.  1  Sketch of the study area

    图  2  研究区土地利用图

    Fig.  2  Land use map of the study area

    图  3  研究区土地利用冲突指数格局

    Fig.  3  Spatial pattern of spatial conflict index in the study area

    图  4  2010-2020年各土地类型冲突等级占比变化图

    Fig.  4  Proportion of conflict levels of different land types

    图  5  气候因素

    Fig.  5  Climatic factors

    表  1  土地利用占比变化表

    Tab.  1  Changes in the proportion of land use types

    土地利用类型
    Land use type
    2010年2015年2020年2010—2015年2015—2020年
    面积/km2
    Area
    占比/%
    Proportion
    面积/km2
    Area
    占比/%
    Proportion
    面积/km2
    Area
    占比/%
    Proportion
    面积/km2
    Area
    面积/km2
    Area
    耕地Cultivated land118773.2061.59117584.0060.98116291.1060.29−1189.20−1292.90
    林地Woodland53428.8727.7153338.6627.6654167.8328.08−90.21829.17
    草地Grassland12275.846.3712242.896.3510968.725.69−32.95−1274.17
    水域Water area 3060.931.593180.621.653325.461.72119.69144.84
    建设用地Construction land5082.642.646277.783.267932.064.111195.141654.28
    未利用地Un-utilized land210.330.11207.890.11207.160.11−2.44−0.73
    下载: 导出CSV

    表  2  土地利用转移矩阵表/km2

    Tab.  2  Land use transfer matrix /km2

    年份
    Year
    土地类型
    Land type
    耕地
    Cultivated land
    林地
    Woodland
    草地
    Grassland
    水域
    Water area
    建设用地
    Construction land
    未利用地
    Un-utilized land
    总计
    Total
    2010-2015年耕地115071.302337.54105.1496.141162.590.46118773.20
    林地2333.4650957.7535.4631.0770.230.8853428.87
    草地111.8533.3712099.1715.5115.780.1612275.84
    水域22.323.491.713024.858.260.303060.93
    建设用地44.575.831.0310.875020.340.015082.64
    未利用地0.440.670.382.180.58206.08210.33
    总计117584.0053338.6612242.893180.626277.78207.89192831.80
    2015-2020年耕地112571.702600.67544.06341.461581.885.04117644.80
    林地2672.0350212.00266.9058.33113.789.1953332.17
    草地785.321277.1410138.3817.1325.012.1112245.08
    水域234.1428.519.682865.4037.529.193184.44
    建设用地23.4540.487.5232.956173.440.096277.93
    未利用地4.519.032.1910.200.48181.54207.95
    总计116291.1054167.8310968.723325.467932.06207.16192892.30
    下载: 导出CSV

    表  3  土地利用冲突占比表

    Tab.  3  Proportion of land use spatial conflicts

    冲突级别
    Conflict level
    SCCI占总面积比重/%
    Proportion of total area
    2010年2015年2020年
    稳定可控(0-0.35)23.8023.0921.54
    基本可控[0.35-0.7)57.8754.9854.76
    轻度失控[0.7-0.9)16.2717.9418.23
    重度失控[0.9-1.0)2.063.995.47
    平均SCCI值0.4490.4520.458
    下载: 导出CSV

    表  4  研究区各阶段土地利用冲突Moran's I值

    Tab.  4  Moran's I value of land use conflict at each stage in the study area

    年份Moran's IZ值P值
    20100.721121.540.001
    20150.72119.370.001
    20200.712107.540.001
    下载: 导出CSV

    表  5  社会经济因素

    Tab.  5  Socio-economic factors

    年份
    Year
    2010年2015年2020年
    人口数/万人 Population8813.069261.229654.46
    城镇化率/% Urbanization rate46.3051.9064.48
    GDP/亿元26493.5445933.0367636.07
    下载: 导出CSV

    表  6  成渝城市群半变异函数模拟结果

    Tab.  6  Simulation results of semi-variogram of Chengdu-Chongqing urban agglomeration

    年份模型C0C0+CC0/C0+CA0R2RSS
    2010年指数0.00193.74E-040.197246717.60.8155.47×10-6
    2015年高斯0.00174.15E-040.244420170.50.76823.41×10-8
    2020年高斯0.00211.02E-030.487346701.80.82415.14×10-6
    C0为块金值、C为偏基台值、C0 +C 为基台值、A0为变程度、R2 为决定系数、RSS 为残差、C0/C0+C为块基比
    下载: 导出CSV
  • [1] 周德,徐建春,王莉. 环杭州湾城市群土地利用的空间冲突与复杂性[J]. 地理研究,2015,34(09):1630−1642.
    [2] 何艳冰,黄晓军,翟令鑫,等. 西安快速城市化边缘区社会脆弱性评价与影响因素[J]. 地理学报,2016,71(08):1315−1328. doi: 10.11821/dlxb201608003
    [3] 冯宇,毕如田,王瑾,等. 流域矿业开采引发的土地利用空间冲突及优化配置[J]. 中国土地科学,2016,30(11):32−40. doi: 10.11994/zgtdkx.20161111.110221
    [4] 阮松涛,吴克宁. 城镇化进程中土地利用冲突及其缓解机制研究——基于非合作博弈的视角[J]. 中国人口·资源与环境,2013,23(S2):388−392.
    [5] Hui E C M, Bao H J. The logic behind conflicts in land acquisitions in contemporary China: A framework based upon game theory[J]. Land Use Policy, 2013, 30(1): 373−380. doi: 10.1016/j.landusepol.2012.04.001
    [6] 蒙吉军,江颂,拉巴卓玛,等. 基于景观格局的黑河中游土地利用冲突时空分析[J]. 地理科学,2020,40(9):1553−1562.
    [7] Falp A , Sgpv B , Lfsf B , et al. Soil losses in rural watersheds with environmental land use conflicts - ScienceDirect[J]. Science of The Total Environment, 2014, s 485–486: 110-120.
    [8] 杨永芳,朱连奇. 土地利用冲突的理论与诊断方法[J]. 资源科学,2012,34(06):1134−1141.
    [9] 代亚强,陈伟强,高涵,等. 基于用地倾向性评价的农村潜在土地利用冲突识别研究——以西峡县东坪村为例[J]. 长江流域资源与环境,2019,28(10):2410−2418.
    [10] 廖李红,戴文远,陈娟,等. 平潭岛快速城市化进程中三生空间冲突分析[J]. 资源科学,2017,39(10):1823−1833.
    [11] 王娟娟,毋兆鹏,王珊珊,等. 干旱区河谷绿洲土地利用冲突格局分析[J]. 自然资源遥感,2021,33(4):243−251.
    [12] 陈竹安,冯祥瑞,洪志强,等. 南昌市土地利用的空间冲突风险评估及分区优化研究——基于“三生空间”视角[J]. 世界地理研究,2021,30(03):533−545. doi: 10.3969/j.issn.1004-9479.2021.03.2019676
    [13] 李晨欣,陈松林,李晶,等. 基于“三生”空间的土地利用冲突时空演变特征研究——以厦门、漳州和泉州城市群为例[J]. 水土保持通报,2022,42(03):247−254+262.
    [14] Adam, YO, Pretzsch, et al. Land use conflicts in central Sudan: Perception and local coping mechanisms[J]. LAND USE POLICY, 2015, 2015,42(-): 1−6.
    [15] 戴靓,曹湛,朱青,等. 中国城市群知识多中心发展评价[J]. 资源科学,2021,43(05):886−897.
    [16] Feng R, Wang F, Wang K, et al. Quantifying influences of anthropogenic-natural factors on ecological land evolution in mega-urban agglomeration: A case study of Guangdong-Hong Kong-Macao greater Bay area[J]. Journal of Cleaner Production, 2021, 283(9): 125304.
    [17] 马彩虹,任志远,李小燕. 黄土台塬区土地利用转移流及空间集聚特征分析[J]. 地理学报,2013,68(02):257−267. doi: 10.11821/xb201302010
    [18] 王秀兰,包玉海. 土地利用动态变化研究方法探讨[J]. 地理科学进展,1999(01):83−89.
    [19] 周国华,彭佳捷. 空间冲突的演变特征及影响效应——以长株潭城市群为例[J]. 地理科学进展,2012,31(06):717−723.
    [20] 彭佳捷,周国华,唐承丽,等. 基于生态安全的快速城市化地区空间冲突测度——以长株潭城市群为例[J]. 自然资源学报,2012,27(09):1507−1519.
    [21] 游巍斌,何东进,巫丽芸,等. 武夷山风景名胜区景观生态安全度时空分异规律[J]. 生态学报,2011,31(21):6317−6327.
    [22] 刘斌,郭星,朱宇恩. 基于随机森林模型的土壤重金属源解析——以晋中盆地为例[J]. 干旱区资源与环境,2019,33(01):106−111.
    [23] 江颂,蒙吉军. 土地利用冲突研究进展: 内容与方法[J]. 干旱区地理,2021,44(03):877−887.
    [24] 崔秀萍,郭永新. 近40a西部城市群土地利用结构时空动态演化分析[J]. 干旱区资源与环境,2022,36(02):16−24.
    [25] Bao W, Yang Y, Zou L. How to reconcile land use conflicts in mega urban agglomeration? A scenario-based study in the Beijing-Tianjin-Hebei region, China[J]. Journal of Environmental Management, 2021, 296.
  • [1] 梁帅, 辛宇, 辜寄蓉.  成渝双城经济圈NPP时空变化及气候因子驱动分析 . 四川林业科技, 2024, 45(1): 41-49. doi: 10.12172/202304170005
    [2] 薛飞阳, 王鑫, 青玲萱, 苏子昕, 杨存建.  2001—2020年成渝地区城市扩展及建成区植被变化 . 四川林业科技, 2024, 45(1): 23-32. doi: 10.12172/202306020002
    [3] 白小刚, 吴炳伦, 施招, 李念祖, 孙建文.  长株潭城市群生态绿心地区森林碳储量反演 . 四川林业科技, 2024, 45(1): 1-9. doi: 10.12172/202305250002
    [4] 冯耀发, 周波, 廖元培.  宜宾市土地利用变化及其生态环境效应研究 . 四川林业科技, 2023, 44(2): 122-129. doi: 10.12172/202204260001
    [5] 黄琴, 何江林, 郭海铭, 余水, 孟常来, 王鑫.  成都市城市景观格局时空演变特征及生态效应驱动研究 . 四川林业科技, 2022, 43(4): 31-37. doi: 10.12172/202204110003
    [6] 宋振江, 吴宝姝.  道路交通工程建设对自然保护区土地利用格局的影响:来自四川凉山的证据 . 四川林业科技, 2022, 43(4): 8-15. doi: 10.12172/202110140002
    [7] 阳霞, 李金库, 谭坤, 李延鹏, 黄志旁, 肖文.  苍山不同土地利用类型中姬蜂科昆虫多样性和季节动态 . 四川林业科技, 2022, 43(2): 56-62. doi: 10.12172/202107220002
    [8] 邓楚璇, 周英, 李上官, 刘星科, 王文娟, 李西, 孙凌霞, 罗春兰, 李向, 黄玉梅.  基于高通量测序的土壤微生物群落结构对土地利用方式的响应 . 四川林业科技, 2021, 42(1): 16-24. doi: 10.12172/202009190001
    [9] 叶润根, 陈国建, 王震, 何谦, 张春叶.  重庆山区不同土地利用下的土壤肥力质量研究 . 四川林业科技, 2021, 42(1): 29-34. doi: 10.12172/202010190005
    [10] 魏晓涵, 段林森.  成都市土地利用时空结构变化研究 . 四川林业科技, 2021, 42(2): 77-81. doi: 10.12172/202008120001
    [11] 方懿.  四川省林业自然保护区的土地利用现状 . 四川林业科技, 2019, 40(2): 80-83. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2019.02.017
    [12] 郭颖悦, 刘瑞, 魏良帅.  湿地公园土地利用的变化监测——以成都白鹭湾湿地公园为例 . 四川林业科技, 2019, 40(2): 28-31. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2019.02.007
    [13] 魏颖, 郑勇, 张强, 卿玉玲, 刘宗学.  复杂地形约束下西昌市土地利用空间分布格局 . 四川林业科技, 2019, 40(5): 17-22. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2019.05.004
    [14] 邓欣昊, 潘欣.  土地利用类型的变化对城市生态系统服务功能的影响——以四川省攀枝花市为例 . 四川林业科技, 2018, 39(3): 77-82. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2018.03.016
    [15] 李悦, 郭虎, 程武学.  基于景观生态学的荥经县土地利用类型动态及驱动力分析 . 四川林业科技, 2017, 38(1): 32-36,50. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2017.01.007
    [16] 董刚明, 朱刚.  基于景观生态学理论的城市湿地休闲开发 . 四川林业科技, 2016, 37(2): 32-37. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2016.02.006
    [17] 张红, 张涛, 邓东周, 庄文化.  土壤与竹子生态学效应的相关性研究进展 . 四川林业科技, 2015, 36(1): 17-22. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2015.01.004
    [18] 隆世良, 唐小明, 张海鸥, 黎燕琼, 陈俊华, 龚固堂, 慕长龙, 牛牧.  成都市城市扩张对景观生态安全格局的驱动影响 . 四川林业科技, 2014, 35(2): 18-24. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2014.02.005
    [19] 周云珂.  雅安和平小流域不同土地利用类型土壤养分的分布特征 . 四川林业科技, 2014, 35(5): 88-91,28. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2014.05.019
    [20] 李悦, 董川蓉, 周祖彦.  基于GIS的土地利用类型景观特征定量研究——以江油市为例 . 四川林业科技, 2013, 34(2): 54-56,73. doi: 10.16779/j.cnki.1003-5508.2013.02.012
  • 加载中
  • 图(5) / 表(6)
    计量
    • 文章访问数:  357
    • HTML全文浏览量:  157
    • PDF下载量:  33
    • 被引次数: 0
    出版历程
    • 收稿日期:  2022-09-21
    • 网络出版日期:  2023-03-21
    • 刊出日期:  2023-08-30

    成渝城市群土地利用变化与冲突识别研究

    doi: 10.12172/202209210003
      作者简介:

      张岳(1997—),男,硕士研究生,2374733021@qq.com

      通讯作者: yangcj2008@126.com
    基金项目:  四川省自然资源厅项目(KJ-2021-4);四川省科技厅重点研发项目“基于遥感影像的国土地物状态动态监测关键技术研究”(2020YFG0146)

    摘要: 探究成渝城市群土地利用冲突问题对促进区域可持续发展具有重要意义。对成渝城市群2010—2020年土地利用变化特征进行分析,并运用景观生态风险评价方法对土地利用冲突进行测算,通过空间自相关和地统计学方法研究其分异特征。 结果表明:(1)成渝城市群土地利用以耕地、林地为主,土地利用类型面积呈“三增三减”的变化趋势,建设用地、林地面积增长明显。(2)成渝城市群土地利用冲突整体以可控级别为主,但冲突强度有所上涨,并在空间分布上具有明显的空间集聚性。不同土地类型冲突强度有所不同,冲突主要集中在耕地、林地、建设用地类型上。(3)人类活动对土地利用冲突影响逐渐增强,2010—2020年成渝城市群土地利用冲突块基比由0.197上升至0.487,空间相关性减弱,自然因素对土地利用冲突的影响逐渐减弱。2010—2020年成渝城市群土地利用冲突加剧,人类活动对冲突影响加强,后续发展中应加强土地监管和完善法律保护措施。

    English Abstract

    • 土地是人类赖以生存的基本载体[1]。随着经济发展,大量的优质土地资源向城镇化与工业化倾斜,生态林草地以及生产农用地被大量侵占,土地利用冲突问题日益显著[2]。在我国生态文明建设推进下,如何对土地利用冲突测度以及优化土地资源配置缓解土地利用冲突成为学者们的热点研究问题[3-5]

      近年来,诸多学者以不同的研究方法和尺度对土地利用冲突进行研究。研究方法上,主要有参与式调查法、博弈论、PSR模型、多目标评价以及景观生态风险评价等方法[6-9],其中景观生态风险评价通过景观指数构建模型,能够准确识别出土地冲突在空间上的位置而受到众多学者关注,廖李红等从三生空间角度出发对平潭岛土地利用冲突进行测度[10],王娟娟等利用景观指数构建土地利用冲突测度模型对干旱区河谷土地利用冲突的空间分布特征进行研究[11]。在研究尺度上,众多学者从流域、城市群、矿区以及县域等多个尺度进行了研究,陈竹安等对南昌市土地利用冲突进行测度并提出了优化方案[12],李晨欣等以厦门、漳州和泉州城市群为例进行土地利用冲突测度,结果表明在城区边缘地区土地利用冲突尤为强烈[13]。总之,目前大多数学者多采用景观指数构建土地利用冲突测度模型对经济发达的城市群、都市圈以及干旱区河谷城市等进行研究,缺乏对新生欠发达城市群土地利用冲突问题的关注 [14]

      成渝城市群作为西部最大的城市群与重要经济增长极[15],相较于其他城市群起步较晚,发展十分迅速[16]。随着成渝城市群人口不断聚集,对建设用地的需求不断增加,导致了土地资源的不合理利用,耕地、草地等用地类型被大量侵占,区域生态环境受到巨大挑战。此外,由于成渝城市群位于长江上游生态功能区,需加强对林地的保护涵养水源,但受制于自然条件影响,成渝城市群四周山地、耕地与林地间转换频繁,土地利用冲突异常激烈。基于上述背景下,本文借助PSR模型的思维逻辑,采用景观生态风险评价方法对成渝城市群近10a土地利用冲突进行研究,精准识别土地冲突发生区域和类型,以期为成渝城市群区域协调发展提供理论支持。

      • 成渝城市群地处中国西南部四川盆地,介于北纬27°39′至32°19′、东经101°55′至109°14′之间,包括重庆市部分地区、四川省成都市、绵阳市(除北川县)、眉山市、南充市、广安市、雅安市部分地区等15个市(见图1)。地形复杂多样,中部以平原、丘陵为主,四周环山,长江横贯其中,总面积为18.51 km2。截至2020年初,区域总人口为9854.46万人,城镇化率为64.48%。2018年11月国务院明确要求成渝经济圈以重庆、成都为中心,引领成渝城市群发展。同时,成渝城市群是国家推进新型城镇化的重要示范区,也是一带一路与长江经济带的重要战略支点。

        图  1  研究区图

        Figure 1.  Sketch of the study area

      • 2010、2015、2020年3期Landsat TM/ETM遥感影像数据来源于中国科学院地理科学与资源研究所资源环境数据云平台共享(http://www.resdc.cn/DOI),按照《土地利用现状分类》标准将土地覆被划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地以及未利用地6类。根据影像纹理、几何形状和光谱特征使用ENVI5.3进行影像解译,对解译图像与GlobeLand30数据集进行精度验证,后再使用ENVI对分类结果进行辅助修改,最后得到3期土地利用类型图。DEM数据来源于美国地质调查局(http://glovis.usgs.gov/),分辨率为30 m。社会经济统计数据来源于《四川省统计年鉴》、《重庆市统计年鉴》以及各市统计年鉴。气象数据由四川省、重庆市共计179个气象站点数据,采用线性内插法和相邻年份的数据来对缺失数据进行插补,后使用克里金插值方法进行空间插值,其分辨率为1 km。

      • 土地利用转移矩阵是马尔科夫模型在土地利用变化上的方法,能够定量的表示各土地利用类型间的转换量[1718]。通过ArcGIS软件对3期土地利用数据叠加产生转移矩阵,用“转入”、 “转出”来表示各土地利用类型间的转换关系,得出2010-2020年间成渝城市群各土地利用类型间的转换面积。

      • 土地利用方式的更迭对区域景观格局变化具有重要影响[9]。不同的土地利用方式对生态系统的结构和组成影响不同,其结果反映在景观格局上。因此,当土地系统受到人为或自然因素影响时,其结果必然会影响到生物多样性与空间组成结构,进而影响生态安全。土地利用系统作为复杂的综合体,具有复杂性、动态性和脆弱性等特点[13],从景观生态学角度出发,选取空间复杂性指数、脆弱性指数、稳定性指数构建土地利用冲突指数定量分析研究区土地利用冲突空间分布和时间演变特征。为避免景观斑块过于破碎,结合研究区大小以及数据分辨率、研究尺度等,参考彭佳捷等格网选取方法[19],选择5 km×5 km的格网作为基本评价单元,共8213个评价单元,其中将未完全充满整个格网的单元作为完整单元计算。其公式如下:

        $$ SCCI = CI + FI - SI $$ (1)

        式中,$ SCCI $为冲突水平综合指数;$ CI $$ FI $$ SI $分别为土地利用复杂性指数、脆弱性指数以及稳定性指数。

        (1)土地利用复杂性指数(CI):面积加权的平均斑块分纬数(AWMPFD)在景观生态学上用来表征景观复杂性,其值可以表示景观单元受相邻景观单元的扰动程度,数值越大说明相邻景观单元对其景观干扰程度高,土地利用结构越复杂。其公式如下:

        $$ AWMPFD = \sum\limits_{i = 1}^m {\sum\limits_{j = 1}^n {\left[\frac{{2\ln (0.25{P_{ij}})}}{{\ln ({a_{ij}})}} \times \left(\frac{{{a_{ij}}}}{A}\right)\right]} } $$ (2)

        式中,$ {P}_{ij} $表示斑块周长;$ {a}_{ij} $表示斑块面积;$ A $为格网面积;$ m $表示土地利用类型;$ n $表示格网总数。

        (2)土地利用脆弱性指数(FI):城市化过程中的土地利用冲突与景观脆弱性之间有明显的相关关系,景观脆弱性越高,土地利用冲突越强。此外,不同的土地利用类型面对外界压力所带来的响应有所不同,结合先前研究以及成渝城市群城镇化特点和土地转移特性将建设用地、林地、草地、耕地、水域、未利用地景观脆弱性依次设置为1、2、3、4、5、6[20]。其公式如下:

        $$ {\text{FI}} = \sum\limits_{i = 1}^m {Fi \times \frac{{{a_i}}}{S}} $$ (3)

        式中,$ Fi $为各土地利用类型的景观脆弱度;$ {a}_{i} $表示各类型在格网内的面积;$ S $为格网面积;其中$ m $=4。

        (3)土地利用稳定性指数(SI):选取景观破碎度指数来衡量景观的稳定性,在景观格局中,景观越破碎,其稳定性越差,土地利用冲突越激烈[13]。景观破碎度用斑块密度(PD)度量,其值越大,景观越破碎,相应的稳定性越弱。其公式如下:

        $$ {\text{SI}} = 1 - \frac{{PD - P{D_{\min }}}}{{P{D_{\max }} - P{D_{\min }}}} $$ (4)

        式中,$ PD $为各格网斑块密度;$ {PD}_{min} $$ {PD}_{max} $分别为各格网斑块密度的最小值与最大值。

        为消除数据间的范围差异,将式3—6中的各计算结果采用最小-最大值法标准化到0—1之间,以便土地利用冲突指数的计算。参考冲突指数频率累计值以及周国华“倒U”模型理论并结合等间距划分法,将土地利用冲突指数划分为稳定可控(0—0.35)、基本可控[0.35—0.7)、轻度失控[0.7—0.9)、重度失控[0.9—1.0) 四个评价等级[20]

      • 土地利用冲突作为一种区域化变量,其相邻单元的土地利用冲突水平存在着某种联系,因而适用于空间统计学分析。地统计学作为空间统计学的重要组成部分,其中的半变异函数作为一种地统计学方法被广泛应用于地理研究[21]。半变异函数可用于描述空间相关性特征,空间相关性越大,表明空间依赖关系越明显,表现为结构性特征。若空间相关性小,则表现出随机性特征,其值与相邻单元关系较小,而块基比值用于表示空间相关性的强弱。

      • 表1图2可知,2010-2020年成渝城市群土地利用类型以耕地、林地为主,各类型面积呈“三增三减”的变化特征。在增长态势中,建设用地面积增加最多,为2849.42 km2,增幅达156.1%;其次为林地增长738.96 km2,且林地面积呈现出先减后增的趋势,在2015年以后增幅较为明显;最后为水域,仅增长264.53 km2。此外,耕地、草地、未利用地均处于减少态势,其中,耕地在近10年间降幅最大,减少了2482.1 km2,占比由61.59%降至60.29%;草地面积处于减少态势,并在2015年以后减少趋势更加明显;未利用地面积整体较为稳定,仅下降了3.17 km2

        表 1  土地利用占比变化表

        Table 1.  Changes in the proportion of land use types

        土地利用类型
        Land use type
        2010年2015年2020年2010—2015年2015—2020年
        面积/km2
        Area
        占比/%
        Proportion
        面积/km2
        Area
        占比/%
        Proportion
        面积/km2
        Area
        占比/%
        Proportion
        面积/km2
        Area
        面积/km2
        Area
        耕地Cultivated land118773.2061.59117584.0060.98116291.1060.29−1189.20−1292.90
        林地Woodland53428.8727.7153338.6627.6654167.8328.08−90.21829.17
        草地Grassland12275.846.3712242.896.3510968.725.69−32.95−1274.17
        水域Water area 3060.931.593180.621.653325.461.72119.69144.84
        建设用地Construction land5082.642.646277.783.267932.064.111195.141654.28
        未利用地Un-utilized land210.330.11207.890.11207.160.11−2.44−0.73

        图  2  研究区土地利用图

        Figure 2.  Land use map of the study area

        在空间变化上(见图2),主要中心城区呈现出明显的向外围扩张的趋势,尤其是成都市与重庆市建设用地向外扩张显著。受此影响,城区周围的大片耕地遭到侵占,耕地面积逐年减少,但受耕地保护措施的影响其下降速度有所放缓。此外,在研究区四周山地区域林地面积有所增长,这与2011年颁发的《成渝经济区区域规划》中加强盆周生态圈生态功能区建设以及“退耕还林”等生态保护措施有关。

      • 表2可以看出,2010—2015年共有6452.27 km2土地利用方式发生了改变,占总面积的3.35%,其中,土地转移主要发生在耕地、林地、建设用地之间,面积为5954.22 km2;主要土地转移类型为耕地转为林地、林地转为耕地、耕地转为建设用地。到2015—2020年,成渝城市群土地利用发生改变的区域上涨至5.05%,面积为9749.89 km2;除原有的耕地、林地、建设用地间的转移面积增加外,草地向林地转移大幅增加。整体上看,成渝城市群2010—2020年土地利用方式变化显著,主要集中在耕地、林地、建设用地之间。

        表 2  土地利用转移矩阵表/km2

        Table 2.  Land use transfer matrix /km2

        年份
        Year
        土地类型
        Land type
        耕地
        Cultivated land
        林地
        Woodland
        草地
        Grassland
        水域
        Water area
        建设用地
        Construction land
        未利用地
        Un-utilized land
        总计
        Total
        2010-2015年耕地115071.302337.54105.1496.141162.590.46118773.20
        林地2333.4650957.7535.4631.0770.230.8853428.87
        草地111.8533.3712099.1715.5115.780.1612275.84
        水域22.323.491.713024.858.260.303060.93
        建设用地44.575.831.0310.875020.340.015082.64
        未利用地0.440.670.382.180.58206.08210.33
        总计117584.0053338.6612242.893180.626277.78207.89192831.80
        2015-2020年耕地112571.702600.67544.06341.461581.885.04117644.80
        林地2672.0350212.00266.9058.33113.789.1953332.17
        草地785.321277.1410138.3817.1325.012.1112245.08
        水域234.1428.519.682865.4037.529.193184.44
        建设用地23.4540.487.5232.956173.440.096277.93
        未利用地4.519.032.1910.200.48181.54207.95
        总计116291.1054167.8310968.723325.467932.06207.16192892.30
      • 成渝城市群2010—2020年土地利用冲突变化显著(见表3图3)。2010年成渝城市群土地利用冲突以可控级别为主,面积为157610.03 km2,占比达81.67%,主要分布在研究区中部耕地连片区域以及研究区西部山地草地与林地连续分布区。至2015年,可控级别比例下降3.6%,面积减少6942.53 km2,主要发生在城区周围以及盆周山地地区,到2020年可控级别降幅有所放缓,降幅为1.77%。与此相对应,轻度失控和重度失控单元分别增长了1.96%和3.41%。总体情况上,2010—2020年成渝城市群土地利用冲突有所加剧,但增速有所放缓。

        表 3  土地利用冲突占比表

        Table 3.  Proportion of land use spatial conflicts

        冲突级别
        Conflict level
        SCCI占总面积比重/%
        Proportion of total area
        2010年2015年2020年
        稳定可控(0-0.35)23.8023.0921.54
        基本可控[0.35-0.7)57.8754.9854.76
        轻度失控[0.7-0.9)16.2717.9418.23
        重度失控[0.9-1.0)2.063.995.47
        平均SCCI值0.4490.4520.458

        图  3  研究区土地利用冲突指数格局

        Figure 3.  Spatial pattern of spatial conflict index in the study area

        在空间变化上,近10年成渝城市群土地利用冲突空间变化显著(见图3)。2010年失控级别主要分布在成都市城区和重庆市涪陵区等地的城区周围以及达州市北部、城口县等地的山地、丘陵地区,主要土地类型为建设用地、耕地和林地。随着时间的推移,上述城区周围由于建设用地的扩张导致可控级别单元逐渐减少,至2015年,成都市西部的温江区和崇州市失控单元明显增加。到2020年,成都市由于向东发展的政策导致龙泉驿区、青白江区土地冲突得到激化。此外,研究区四周山地、丘陵地区由于受地形因素影响,耕地与林地的频繁转换导致景观斑块破碎,增加了各土地类型间接触的概率,激化了土地利用冲突,尤其在大巴山区表现明显。

      • 为进一步了解土地利用冲突的空间分异特征,采取全局Moran’s I指数对近10年土地利用冲突格局进行全局空间自相关检验,2010年、2015年、2020年Moran’s I指数分别为0.721、0.720、0.712,Z得分均远大于0.001置信水平下的3.29临界值(见表4)。说明土地利用冲突评价单元的值与邻近评价单元值具有较强的正相关性,土地利用冲突在空间上趋于聚集,这表现在成都市、重庆市以及研究区东北部的高值聚集和研究区中部资阳、内江等地的低值聚集。研究期内,2010—2015年Moran’s I值变化并不显著,仅下降0.01,而2015—2020年Moran’s I指数由0.72下降至0.712,土地利用冲突发生的空间聚集性降低,空间分布更加分散。

        表 4  研究区各阶段土地利用冲突Moran's I值

        Table 4.  Moran's I value of land use conflict at each stage in the study area

        年份Moran's IZ值P值
        20100.721121.540.001
        20150.72119.370.001
        20200.712107.540.001

        在土地利用类型上,各土地利用类型发生冲突的概率具有差异性。由图4可知:① 2010—2020年成渝城市群耕地和林地整体以可控级别为主,其中稳定可控、基本可控级别逐年下降,重度失控、轻度失控级别逐年上升,其原因是耕地受人类活动影响较大,加之耕地与林地间土地频繁转移,导致耕地、林地斑块破碎,进而引发土地冲突。②10年间建设用地稳定可控和基本可控级别分别下降3.47%、3.31%,轻度失控在2010—2015年稍有上升,2015—2020年明显上升,这是由于2016年《成渝城市群发展规划》印发后,区域内建设用地及工矿用地需求激增,激化了土地利用冲突,建设用地重度失控由3.42%上升至7.43%。③草地与水域冲突级别变化较小,以可控级别为主。2010—2020年草地轻度失控和重度失控均为波动上升的趋势,整体变化较小,水域重度失控级别无明显变化,轻度失控单元有所上升。④未利用地可控级别逐年下降,重度失控单元占比最高,其原因是未利用地的经济效益较低,极容易被其他用地类型所侵占,但由于研究区未利用地面积占比较小,其土地利用冲突对研究区整体影响较小。整体上,2010—2020年成渝城市群土地利用冲突主主要发生在建设用地、耕地和林地类型上。

        图  4  2010-2020年各土地类型冲突等级占比变化图

        Figure 4.  Proportion of conflict levels of different land types

      • 在土地利用冲突中,随机性主要表现在人为因素包括突发自然灾害、人类活动等外因,结构性主要包括气候、土壤、光热条件等内在因素[22-23]。因此,选取气温、降水、海拔等随机性因素以及GDP、人口、城镇化率等结构性因素(见表5图5),采用半变异函数方法,使用GS+软件区分土地利用冲突空间分异的主导因素,其结果如表6所示。

        表 5  社会经济因素

        Table 5.  Socio-economic factors

        年份
        Year
        2010年2015年2020年
        人口数/万人 Population8813.069261.229654.46
        城镇化率/% Urbanization rate46.3051.9064.48
        GDP/亿元26493.5445933.0367636.07

        图  5  气候因素

        Figure 5.  Climatic factors

        表 6  成渝城市群半变异函数模拟结果

        Table 6.  Simulation results of semi-variogram of Chengdu-Chongqing urban agglomeration

        年份模型C0C0+CC0/C0+CA0R2RSS
        2010年指数0.00193.74E-040.197246717.60.8155.47×10-6
        2015年高斯0.00174.15E-040.244420170.50.76823.41×10-8
        2020年高斯0.00211.02E-030.487346701.80.82415.14×10-6
        C0为块金值、C为偏基台值、C0 +C 为基台值、A0为变程度、R2 为决定系数、RSS 为残差、C0/C0+C为块基比

        结果表明:模型结果 R2 均大于0.75,说明模型结果较好。2010—2020年成渝城市群基台值均小于0.5,说明气候、海拔等自然因素是影响土地利用冲突空间分异的主要因素。气候因素影响区域自然本底,进而影响土地利用方式。成渝城市群位于盆地地区,四周环山,地形复杂造成了多样的气候条件,不同的水汽组合和复杂地形形成了错综复杂的景观斑块,直接影响到土地利用冲突的强弱。近年来,随着人类活动频繁,块基比由0.197上升至0.487,转为中等程度空间相关,由结构性因素主导转变为结构性与随机性因素共同影响。总体来说,成渝城市群在快速城镇化以及工业发展发展过程中人类活动因素对土地利用冲突的影响越来越重要,自然因素对土地利用冲突影响得到削弱。

      • 近年来成渝城市群在国家政策的引导下发展迅速,各土地利用方式间转换频繁,主要集中在耕地、林地、建设用地类型之间,这与已有研究结果相一致[24]。从本文研究结果来看,成渝城市群土地利用冲突主要土地类型包括建设用地、耕地和林地,这与土地转移频繁的类型相一致。已有众多研究表明,城镇化会导致建设用地扩张,加剧城区周围土地利用冲突[10,12],成渝城市群在2016年发展规划颁发后,建设用地的土地利用冲突增长明显。此外,耕地和林地间的相互转换也导致了土地利用冲突的发生,在研究区四周山地地区因光照、降水、土壤侵蚀等自然因素影响,景观斑块破碎,生态环境较脆弱。加之该区域居民主要依靠种植业获取收入,对耕地需求量较大,林地和耕地转换频繁,导致土地利用冲突的发生,这与Bao等人对京津冀城市群研究结果相一致[25]。因此,在未来成渝城市群发展中,需要对建设用地进行合理规划,同时加强对盆周山地地区生态保护,坚持“退耕还林”政策,协调耕地、林地间的冲突,促进成渝城市群绿色可持续发展。

        此外,本研究也存在部分局限性,由于土地利用冲突除空间冲突外还具有生态冲突、经济冲突等,在未来研究中需从多视角研究土地利用冲突。在对土地利用空间冲突主导因素分析时,缺乏定量分析,无法解释主导因素对具体生态过程的影响,在未来研究中应深入分析土地利用冲突发生的体系机制。

    参考文献 (25)

    目录

      /

      返回文章
      返回