基于GIS的苏州工业园区土地利用时空变化分析

■ 唐文刚/陈凤

（1．苏州工业园区国土房产局，江苏 苏州 215028；2．苏州工业园区测绘地理信息有限公司，江苏 苏州 215028）

基于GIS的苏州工业园区土地利用时空变化分析

■ 唐文刚1/陈凤2

（1．苏州工业园区国土房产局，江苏 苏州 215028；2．苏州工业园区测绘地理信息有限公司，江苏 苏州 215028）

基于GIS技术，利用土地利用动态度、土地转移矩阵模型对苏州工业园区1995-2013年间的土地利用时空变化进行分析，在此基础上进行土地利用变化驱动力分析。结果表明：18年间，苏州工业园区城市化十分迅速，其土地利用类型发生了一定的转化，耕地主要转化为城镇工矿、交通用地和园地，未利用地主要转化为城镇工矿、交通用地和耕地；在这18年间，工业园区土地利用变化的驱动力主要来自于人文因素的影响，人口增长、经济发展以及政策驱动是导致苏州工业园区土地利用变化的三个主要因素。

土地利用；动态度；转移矩阵；驱动力；苏州工业园区

0 引言

近年来，各种环境问题不断出现，全球变化研究随之蓬勃兴起，其中土地利用／覆被变化(LUCC)逐渐成为前沿研究热门之一[1-2]。借助RS、GIS等技术，众多学者对土地利用/覆被变化研究主要集中在土地利用时空变化特征、驱动因素与机制、生态环境影响效应、建模分析与情景预测等方面[3-6]，但是，受制于土地利用/覆被数据的可获取性，已有研究基本上是以遥感影像数据为信息源进行的小比例尺、低分辨率的宏观分析，利用较大比例尺的土地调查数据进行土地利用变化研究的甚为少见[7]。本文基于GIS技术，以土地调查数据为基础，通过数学建模，对苏州工业园区近20年的土地利用变化及趋势进行动态分析，探讨土地利用时空演变规律，以科学制定土地利用规划，确保工业园区经济高速、协调、可持续性发展。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

苏州工业园区地处苏州城东金鸡湖畔，下辖四个街道和一个首期建成区，行政区域面积约275km2，其中开发区规划面积80km2，是迄今为止中国和新加坡两国政府间最大的合作项目，其突出的经济业绩和良好的政府服务引起了国内外的广泛关注。自1994年正式开发建设以来，苏州工业园飞速发展，主要经济指标年均增长率近30%。目前，苏州工业园区已经成为中国发展速度最快、经济效应最佳、科技含量最高、最具竞争力的开发区之一。

1.2 数据来源与处理

本文选取苏州工业园区1995年和2013年土地利用现状数据为基础数据源。1995年土地利用现状数据是基于MicroStation Geographic平台，以1995年1∶1000数字地形图为基础采集建立的土地利用现状数据库[8-9]，坐标系为苏州独立坐标。2013年1∶5000土地调查数据为第二次全国土地调查数据，坐标系为西安80坐标。利用ArcGIS平台对1995年的数据进行几何精确纠正，把数据纠正到西安80坐标。为便于数据分析，根据土地分类地类对照表，把地类统一归并到耕地、园地、林地、草地、居民地及工矿、交通用地、未利用地等7个大类。

2 研究方法

2.1 土地利用动态度

土地利用动态度是土地利用变化分析中最常用的一种方法，它可定量描述区域土地利用变化的速度。单一土地利用类型动态度是研究某区域一定时期内某一土地利用类型的变化情况。其表达公式为[10]：

其中：K为研究时段内某一土地利用类型动态度；Ua、Ub分别为研究初期、末期某一土地利用类型数量； T为研究时段，当T为一年时，K值就是该研究区某一土地利用类型的年变化率。

2.2 土地利用转移矩阵

转换矩阵可以全面而又具体地刻画区域土地利用变化结构特征与各用地类型变化方向，该方法来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述，是表示两个时期不同土地利用类型之间相互转移关系的重要模型，公式如下[11]：

式中：S代表面积；n为土地利用类型数；Sij表示研究初期第i种土地利用类型在研究末期转变成第j种土地利用类型的面积；Sii表示第i种土地利用类型在研究时段没有发生变化的面积。

3 土地利用变化时空特征分析

3.1 土地利用动态变化

利用ArcGIS软件的分析功能，得到苏州工业园区两个时期的土地利用面积数据(表1)，可以看出：耕地和未利用地在1995年是工业园区土地利用类型的主体，分别占园区土地总面积的42.77%和30.36%；城镇工矿和未利用地在2013年是工业园区土地利用类型的主体，分别占该区土地总面积的49.11%和25.66%。18年间园区的土地利用类型发生了明显的变化，耕地、其它农用地和未利用地的面积均呈明显减少趋势，其中耕地从1995年的117.58km2减少到2013年的19.43km2，减少了98.14km2；其它农用地从1995年的22.81km2减少到2013年的7.47km2，减少了15.34km2；未利用地从1995年的83.47km2减少到2013年的70.56km2，减少了12.91km2。同以上形成对比的是，城镇工矿和交通用地的面积却大幅度地增加，18年间分别增加了89.04km2和26.48km2。

表1 1995-2013年苏州工业园区土地利用结构及变化

根据表1单一土地利用动态度的计算结果，得知18年间城镇工矿、交通用地和园地在持续增加，其单一土地利用动态度分别为10.76%、41.95%和37.56%，其中城镇工矿用地变化最大。耕地面积迅速减少，未利用地面积也在缩减，但由于二者的基数较大，单一土地利用动态度仅为4.64%和0.86%。这表明苏州工业园区经历了一个快速城镇化时期。

3.2 土地利用转移变化

在ArcGIS环境下，对两期土地调查数据源的土地类型统一编码后，进行空间叠加分析和统计，获得1995-2013年苏州工业园区土地转移矩阵（表2）和主要地类空间变化图（图1、图2）。

表2 1995-2013年苏州工业园区土地转移矩阵 单位：km2

图1 苏州工业园区新增建设用地空间变化

图2 苏州工业园区耕地转为其他地类空间变化

根据转移矩阵，可以清晰地看出土地利用转出和转入情况。1995-2013年耕地主要转化为城镇工矿和交通用地，转化为城镇工矿面积73.58km2，其次转化为交通用地的面积是15.14km2。园地主要由耕地转入，转入面积7.32km2。城镇工矿和交通用地转移方式以转入为主，耕地和未利用地是其主要转入来源。未利用地主要转化为城镇工矿、交通用地和耕地，其中转化为城镇工矿面积为14.38km2，转为交通用地面积为2.97km2，转化为耕地面积为2.15km2，说明同期有2.15km2未利用地被开发利用。从图1、图2可以看出，各种土地利用/覆盖变化类型重心在空间上发生明显变化，同期苏州工业园区明显向东部、北部和南部扩展。

4 土地利用变化驱动力分析

土地利用是一个复杂的系统，其驱动力分为自然驱动力和人文驱动力，在较短的时间尺度内，自然驱动力相对稳定，对土地利用的影响主要是通过人口、社会、经济、政策等人文因素而起作用的[12]。本文通过对苏州工业园区1995-2013年土地利用主要流向进行分析后得出：该区的土地利用变化主要与人口增长、经济发展以及政策驱动有直接关系。

4.1 人口增长

人口增长一直被认为是土地利用变化的主要驱动因子之一，在很大程度上推动着土地利用变化。1995-2013年18年间苏州工业园区的人口数量由16.53万人增长到78.05万人，年增长率20.67%，越来越多的人口使园区耕地日趋减少，城乡工矿用地需求增长迅速，同期城镇工矿用地则由45.97km2扩张到135.01km2。人口的迅速增长，是工业园区土地利用结构不断变化的重要影响因素。

4.2 经济增长

经济发展不断推动城市化进程，城镇用地空间扩展是城市化进程的重要标志，也是土地利用的主要特征。根据苏州工业园区土地利用变化流向分析，除大量耕地转化为城镇工矿用地外，一定数量的未利用土地也转化为城镇工矿用地。1995-2013年18年间工业园区的地区生产总值从11.32亿元增长到1900.02亿元，增长了167.85倍；社会固定资产投资从6.97亿元增长到742.23亿元，增长了106.49倍；财政预算收入从0.215亿元增长到206.9亿元，增长了962.33倍。可见工业园区的经济高速发展，使城镇集聚效应明显，建设用地规模不断扩大。

4.3 政策驱动

苏州工业园区从成立之初就一直得到国家高层的关心和支持，在政策上特殊对待。园区被授予许多具有唯一性的特殊政策，例如它拥有上不封顶外资项目的自行审批权；拥有灵活高效的外事管理权；拥有快速的物流通关优势等，这些都吸引着大量的外资进入。另外根据苏州城市总体规划发展战略，作为苏州东部新城的工业园区将是未来发展的重点。这些政策都影响着苏州工业园区土地利用变化的整体格局：全园区的城镇建设用地和交通用地需求量越来越大。

5 结论

本文利用GIS技术，基于大比例尺的土地调查数据，定量分析了苏州工业园区1995-2013年土地利用的数量构成、变化及其转移特征，客观地反映了土地利用/覆被的时空演变情况，在此基础之上，进一步分析了其变化的驱动机制。结果表明：1995-2013年18年间，苏州工业园区城市化十分迅速，其土地利用类型发生了一定的转化：耕地主要转化为城镇工矿、交通用地和园地，未利用地主要转化为城镇工矿、交通用地和耕地。在这18年间，工业园区土地利用变化的驱动力主要来自于人文因素的影响，通过对该区土地利用的主要流向进行分析后得出：人口增长、经济发展以及政策驱动是导致苏州工业园区土地利用变化的三个主要因素。

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《中国国土资源经济》编辑部

Analysis of Spatial-Temporal Land Use Changes of Suzhou Industrial Park Based on CIS

TANG Wengang1,CHEN Feng2
(1. Suzhou Industrial Park Bureau of Land Resources and Real Estate, Suzhou Jiangsu 215028,China; 2. Suzhou Industrial Park Surveying, Mapping, and Geo-information Co., Ltd, Suzhou, Jiangsu 215028,China)

This paper analyzes the spatial-temporal land use changes between 1995 and 2013 of Suzhou Industrial Park on the basis of CIS technology, land use dynamic degree, and land use transfer matrix model; as well as the driving force analysis of land-use change. Results indicated that during those years, the urbanized process was very rapid; its land use type had undergone a certain transformation. This meant that the farmland had transferred into the land for town, industrial and mining field, traffic field, and park; while unused land had transferred into the land use for town construction, industrial and mining areas, transportation, and arable land. In the past 18 years, the humanities factor was the main factor that produced effect on the driving force of land use change of this park. And the main factors that caused land use change in this park were population growth, economic development and policy-driven.

land use; dynamic degree; transfer matrix; driving force; Suzhou Industrial Park

F062.1；F301.0

：C

：1672-6995（2015）01-0043-04

2014-09-09；

2014-09-25

唐文刚（1973-），男，江苏省徐州市人，苏州工业园区国土房产局高级工程师，理学硕士，主要从事城市地理信息和国土资源信息化研究。