咸阳市土地利用变化及其驱动力研究

秦文翠，肖 强

(1.西南大学地理科学学院，重庆 400715;2.重庆文理学院非物质文化遗产研究中心，重庆 永川 402160)

LUCC 已成为全球变化研究的核心主题之一［1］.土地利用变化中的个例比较研究是“土地利用/覆被变化科学计划”中提出的3 个重点领域之一，是LUCC 研究的主要途径之一［2］，也是最能表达区域人—地关系状况的地理要素［3］.从收集的文献来看，多数在探讨土地利用变化的特征及驱动机制.咸阳市作为我国经济快速发展地区，工业化及城市化的加速进程，引起土地利用/覆盖变化，导致社会、经济环境进一步变化，其中产生的问题和矛盾日益凸显.

1 研究概况

1.1 研究区概况

咸阳市位于东经107°38'至109°10'、北纬34°11'至35°32'之间，南与西安市隔水相望，距西安仅17 km，北与甘肃相连，东与渭南、铜川市毗邻，西与宝鸡市接壤.地处陕西省关中平原腹地中西部，北部属于黄土高原丘陵沟壑区及山区，面积占全市面积的69.1﹪，南部属泾渭平原区，面积占30.9﹪.咸阳市地处暖温带，属大陆性季风气候，四季冷热干湿分明.气候温和，光、热、水资源丰富，有利于农、林、牧、副、渔各业发展.年平均降水量537 ～650 mm，年平均温度9.0 ～13.2 ℃.

1.2 数据来源

以咸阳市2002—2006年土地利用变更调查数据为基础，结合咸阳市统计信息——统计年度公报，整理得到咸阳市各土地利用现状数据和社会经济数据，形成土地利用变化研究数据库.

1.3 研究方法

本文主要采用主成分分析法.主成分分析法的基本思想是降维，把原来错综复杂的变量归纳为少数几个综合因子，最终以少数的综合变量取代原始变量［3-4］.

在进行主成分分析之前需要用相关分析法选取与咸阳市土地利用变化驱动力关系密切的指标，建立指标体系，然后将2002—2006年咸阳市土地利用与所取的指标数据进行标准化处理，再利用SPSS 软件对标准化后的数据进行主成分分析，对驱动因子进行去相关和回归，得到咸阳市土地利用变化的驱动力.

2 土地利用变化时空特征分析

2.1 土地利用结构变化

通过整理2002—2006年间的咸阳市土地利用现状数据，发现2002—2006年间咸阳市土地利用结构发生了明显的变化，如表1所示.

表1 2002—2006年咸阳市各土地利用类型数量变化对比

从调查数据来看，在2006年咸阳市的总体面积为10 196.35 km2，在咸阳市土地利用构成中，耕地、林地、居民点以及工矿用地、未利用土地利用面积分别为:3 719.91 km2、2 074.64 km2、1 006.98 km2、1 221.90 km2.与2002年的土地利用构成对比:2002年耕地、林地、居民点以及工矿用地、未利用土地利用面积分别为:4 036.31 km2、1 834.41 km2、788.57 km2、133.8 km2.由此可见:林地、居民点及工矿用地面积快速增加，其次为交通用地和草地;耕地、未利用地面积大量减少，其他农用地面积减少0.12 km2，变化面积很小.

2.2 土地利用动态度

用单一土地利用类型动态度分析土地利用数量变化.单一土地利用类型的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.王思远［5］、刘纪远［3］等提出了可反映区域土地利用类型变化剧烈程度的土地利用动态度模型，表达式为:

K = (Ub－ Ua)/Ua×1/T ×100﹪

上式中，K 为研究时段内某一土地利用类型的动态度，就是该研究区内某一土地利用类型的年变化率．Ua、Ub分别是研究期开始和结束时某一土地利用类型的数量，T 为研究时段长.通过上述公式计算出咸阳市一定年限的各种土地类型的土地利用动态度，如表2所示.咸阳市土地利用动态变化最显著的是居民点及工矿用地，土地利用动态度达5.54﹪.其次为交通用地和林地，动态度分别为4.70﹪和2.62﹪.耕地的变化面积最大，但土地利用动态度相对较小，为-1.57﹪.未利用土地动态度为-1.64﹪，草地动态度为0.39﹪，呈小幅度的增长.其他农用地动态度在表中没有呈现明显的变化，动态度为最小，数值为0.01﹪.

表2 2002—2006年咸阳市土地利用动态度

3 土地利用变化驱动力分析

3.1 指标体系

影响土地利用变化的因素主要有自然因素和人文因素.自然因素是指气候、地形等，自然驱动力常常在较大的时间尺度上作用于土地利用，对土地利用变化的影响较小，而人文因素占主导地位［6］.结合咸阳地区一定时期内土地利用变化数据，根据以往学者的研究经验［7-12］，从影响土地利用变化的社会经济发展的众多因素中选取若干因子，建立因子指标体系，并考虑到资料的可获得性，本研究结合2001年到2010年10年间的咸阳市社会经济发展数据，选取了12 个因子，分别为:总人口X1、人口自然增长率X2、农业人口X3、GDP X4、人均GDP X5、第一产业比重X6、第二产业比重X7、第三产业比重X8、固定资产投资X9、农林牧副渔业总产值X10、粮食总产量X11、农民人均纯收入X12，如表3所示．

表3 土地利用变化驱动力相关指标原始值

3.2 主成分分析

运用已经建立的指标体系，采用SPSS17.0软件进行主成分分析发现，11 个因子指标存在不同的相关性.从相关性大小可以看出，人均GDP 与GDP、农民人均纯收入、农林牧副渔业、第二产业比重呈正相关，相关性分别为0.995、0.991、0.979 和0.972，与农业人口第二产业比重呈明显的负相关，相关性大小为-0.819 和-0.778，说明提高农民的生活水平是经济发展、加快工业化进程及城市化的关键(见表4).

表4 变量相关矩阵

选取第一、第二主成分作为反映咸阳市土地利用变化驱动力研究的主要因素，其累积贡献值达到98.662﹪，可以作为综合因子反映土地利用变化的驱动力情况.

提取的2 个成分代表了12 个因子的综合信息，因而很难命名［13］.为此需要对其进行旋转，使因子载荷信息向两端趋近，采用具有Kaiser 标准化的正反旋转法.旋转在3 次迭代后收敛，可得旋转成分载荷矩阵，旋转后每个公因子上的载荷分配更能反映主成分与其他变量之间的相关关系，主成分中各驱动因子的负荷系数表明其在相应主成分中的相对重要性［14］.

由图1所得的信息与对“旋转成分矩阵”的分析一致，且因子载荷值两极端趋近更明显，有利于综合命名.第一主成分代表农民人均纯收入、农林牧副渔业总产值、第二产业比重、固定资产投资、总人口、人均GDP、GDP、粮食总产量、人口自然增长率和农业人口.这些指标反映了人口、农业发展水平、粮食总产量和经济发展水平，可归结为人口、农业因子的作用.第二主成分代表第三产业比重，反映了第三产业发展水平，同时与第一产业比重呈负相关，可概括为经济发展水平.综上所述，咸阳市土地利用变化驱动力受人口、经济发展、农业发展水平这3 大因子的影响.

图1 因子载荷散点图

4 结果分析

4.1 人口因素

影响咸阳市土地利用变化的人口因素即人口增加，人口增加是城市扩张的基本动力之一［15］.人口因素对咸阳市土地利用变化的类型影响很大.根据咸阳市历年统计年鉴，2002年的总人口为418.67 万人，到2010年增长到501.03万人，人口增长了19.36 万.特别是从2002 到2006年间，从分析的结果和咸阳市土地利用类型数量变化来看，耕地面积、未利用地面积减少，居民点及其工矿用地、交通用地面积增大.这些变化是由于城镇人口不断增多，导致居民建筑用地和交通用地增加，驱动耕地、未利用土地向居民点转换.

4.2 经济发展

在一定土地资源面积上追求最大的经济效益是土地利用变化的又一驱动力，经济发展要占用一定土地资源［16］.咸阳市的经济发展可归结为政策因素，自从国家提出西部大开发以来，咸阳市经济发展步入正轨，经济发展平稳、快速;2010年全市GDP 达到1 098.7 亿元，与2002年的250.6 亿元相比，年均增长13.1﹪;固定资产投资2010年达到1 050.5 亿元，与2002年的86.12 亿元相比年均增长率为34.42﹪.2005年人均GDP 约1 070 美元.咸阳市的第二、三产业发展缓慢，未占用大面积的土地，但这两大产业依然是政府部门重点发展的.

4.3 农业发展因素

从2002—2006年咸阳市各土地利用类型数量变化来看，耕地、未利用地面积大量减少，其他农用地面积也呈减少趋势;而根据咸阳市土地利用驱动力指标体系来看，虽然农业人口数量在减少，农林牧副渔业总产值、粮食总产量以及农民人均纯收入大幅度增加;同时，第一产业比重呈逐年下降趋势.这些变化一方面表明咸阳市工业化进程加快，农业自动化、科技化、专业化、机械化水平提高了农业土地利用效率;另一方面说明咸阳市农业发展缓慢，新产业发展滞后于工业化进程.

5 结论与建议

5.1 结论

本文通过对咸阳市2002—2006年间的土地利用变化进行分析，得出了咸阳市5年来土地利用状况变化的驱动力.每一种驱动力因素对土地利用变化产生一定的影响，但它们之间的影响都不是孤立的，而是这些驱动力共同作用.具体呈以下特点:

(1)各土地利用类型数量变化明显，耕地和其他农用地面积减少，林地、居民点及工矿用地的增加尤为突出.在城镇化的过程中，城市发展在环境质量上有更高的要求，使得咸阳市绿化面积不断扩大，林地用地面积增加.

(2)各土地类型之间的转移较明显，大体上表现为耕地、其他农用地向居民点及工矿用地、林地、交通用地转换.未利用地转换为草地和林地多.这在一定程度上有利于土地资源的集约利用;另一方面可以有效地缓解因建设用地占用农用地所引发的农用地规模不断减少的压力.

(3)土地利用变化的动态度较大，速度较快.经济快速发展，工业化进程加速，使居民及工矿用地的动态度达到了5.54﹪，交通用地因城镇化水平的不断提高，动态度也相应增大.

(4)咸阳市的农业机械化发展、交通建设、政府政策导向及经济发展等驱动力因素对土地利用变化起主导作用，经济发展是咸阳市土地利用变化的根本驱动因素.交通建设用地进一步促使土地利用类型改变，工业化、西咸经济一体化、城镇化进程加快，招商引资力度加强，使咸阳市经济迅速发展，加剧了咸阳市各类土地类型之间的转换.

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