基于遥感技术的滩涂围垦区土地开发利用方式演变分析—以浙江省上虞市为例

刘志伟，周慧娜，俞　佳

(浙江省水利发展规划研究中心，浙江　杭州　310012)



基于遥感技术的滩涂围垦区土地开发利用方式演变分析
—以浙江省上虞市为例

刘志伟，周慧娜，俞佳

(浙江省水利发展规划研究中心，浙江杭州310012)

摘要：以上虞市滩涂围垦区为研究对象，通过对1991—2014年多期遥感影像的处理与数据采集，提取出较长系列的数据集进行土地开发利用变化趋势的对比分析，为研究区域性土地开发利用提供了可借鉴的路径。

关键词：围垦；土地开发利用；遥感技术

浙江省地处我国东南沿海，陆域面积10.18万km2，2014年末常住人口5 508万人，人口密度541人/ km2，人多地少的矛盾长期以来一直是制约浙江省经济社会发展的主要因素之一[1]，这一矛盾在经济要素和人口高度集中的沿海地区尤为凸显，向海洋要土地成为浙江特别是沿海地区破解土地瓶颈、拓展发展空间的重要途径。浙江省滩涂围垦历史悠久，不同的经济社会发展阶段，围垦区土地开发利用的方式也随之变化，先后经历了以农业种植为主、农业种植与渔业养殖并存、工业开发强度加大等多个阶段，为分析浙江省滩涂围垦开发利用方式的演变历程，课题组引入遥感技术，选取位于钱塘江南岸、曹娥江河口，治江围涂时间较长、围垦规模较大的绍兴市上虞滩涂围垦区为典型区域之一，通过多期遥感影像的解译、信息提取和数据统计分析，分析总结围垦区土地开发利用的演变规律，为下一阶段提出提高围垦区土地利用综合效益的对策建议提供支撑。

1上虞区滩涂围垦概况

新中国成立以来，上虞区治江围涂始于1969年的六九丘，此后逐渐自西向东、自南向北推进。20世纪70年代是上虞区治江围涂建设的高峰期，圈围面积超过总面积的40%，且单项围涂工程逐渐从万亩以下发展到万亩以上；90年代围涂规模次之，以万亩以上规模为主。上虞区围垦和开发利用大致可划分为3个阶段：

第一阶段(新中国成立至20世纪70年代末)。以农业种植为主要目的，按照“谁围垦、谁种植”的原则推进滩涂围垦，期间共围成0.79万hm2(11.82万亩)，由三汇、沥东、沥海、三联等乡镇垦种。

第二阶段(20世纪80—90年代末)。以规模化种植、提高经济效益为中心，调整工程规模，共围成0.84万hm2(12.66万亩)，同时，上一阶段围成土地部分转向工业开发，形成以七四丘为中心的工业开发区。

第三阶段(2000年至今)：与海洋功能区划和土地利用总体规划等相衔接，为产业转型发展提供新平台。主要开展世纪丘和世纪新丘围垦，总规模0.50万hm2(7.44万亩)(见表1和图1)[2]。

注：表中上标1的数据为小计数；上标2的数据为合计数。

2开发利用方式演变分析

2.1土地利用类型划分和分析指标选择

依据GB/T 21010—2007《土地利用现状分类》，课题组将围垦区土地划分为耕地、林地、城镇村及工矿用地、交通运输用地、水工建筑用地、河流水域、坑塘水面、滩涂、围区和其他(即未利用地)等类型。

根据围垦区开发利用方式演变分析的需要，课题组选择面积、遥感影像图斑数量(NP)、面积加权分维数(PAFRAC)、分离度指数(DIVISION)、香农性指数(SHDI)和香农均匀度指数(SHEI)等多个指标进行分析，对上虞围垦区多期遥感解译成果进行分类土地的数据、统计和指标计算，形成较为完整的长时间系列数据集，用于区域土地开发利用演变的对比分析。

(1)面积：即对每期影像各类用地方式的图斑逐个进行面积量算，是各类用地面积、面积占比、增长速率等其他指标的计算基础。

(2)图斑数量(NP)：该指数反映影像中图斑的数量，是标志地类破碎化程度的指数。

(3)面积加权分维数(PAFRAC)：该指数反映地类图斑的自相似性，1

(4)分离度指数(DIVISION)：该指数是指不同地类图斑个体空间分布的离散程度，0

(5)香农性指数(SHDI)：该指数反映某类型图斑数和该类型面积占总面积比例2个方面，SHDI≥0，无上限。SHDI=0时，表示该区域只有一种类型；当斑块类型增加或各种类型所占面积比例趋于相似时，该值相应增加。

(6)香农均匀度指数(SHEI)：该指数同样反映某类型图斑数和该类型面积占总面积比例2个方面，0

2.2遥感影像收集处理

课题组收集了自1991—2014年共20幅上虞围垦区不同时序的遥感影像(受遥感图成像条件的限制，1997年、1998年2004和2013年的影响资料缺失)，通过遥感影像数据处理、围垦区各类土地信息提取、野外调查验证和数据统计分析等技术处理，对上虞围垦区土地利用开发方式演变进行分析。图2为2001年原始遥感影像与同期转换后的土地利用现状图。

经处理转换的多期土地利用现状，直观地反映出上虞围垦区面积增长以及各类型土地布局的变化。从滩涂围垦推进方向和速率看，上虞区自西南端的六九丘开始滩涂围垦建设，至东北角的世纪丘和北部的世纪新丘，总体上呈现自西南向东北推进格局。从土地开发利用的变化情况看，面积增长最快的是以水产养殖为主的坑塘水面，从早期的北部逐渐扩展到围垦区全范围较为均匀的分布；其次是交通运输用地与河道水域，随着围垦工程的不断推进，路网与河网也同步延伸，逐渐形成纵横交错的网状布局，构筑了完备的道路交通与洪涝承泄等基础设施；围垦区内城镇村及工矿用地集中在南部尤其是东南部靠近上虞城区的部位，即20世纪六、七十年代围成的区域，经过近40 a的开发建设，已经形成村镇与工业园区相对集中的块状布局。经课题组实地调研踏勘，经处理的土地开发利用现状图(2014年)与实际情况基本吻合。从不同时段看，20世纪90年代重点在于滩涂围垦工程建设，已围成的土地类型变化不明显，以水面和耕地为主，村镇和工矿用地零星分布；自2001年开始，村镇和工矿用地在南部靠近上虞城区、北部毗邻上虞港，拥有区位和交通优势的七四丘区块逐渐增加，2006年以后增加的趋势更加明显，并逐渐向北扩展至世纪丘区块。上虞围垦区不同阶段土地利用对比见图3。

2.3指标变化趋势分析

通过对上述选定的指标进行数据统计和对比分析，可以看出，20多年来，图斑数量、分离度指数、香农性指数和香农均匀度指数等指标随着时间推移不断提高，反映出上虞围垦区土地遥感影像图斑的破碎程度和空间分布离散程度逐渐增强，各类型用地所占面积比例趋于相似，空间分布均匀程度有所提高；面积加权分维数略有下降，反映出图斑形状自相似性越强，说明分析区域受人类活动干扰程度增强，利用方式趋于多样。各指标变化情况见图4～8。

自1991年以来，区域图斑数量由159个增加至973个，除2008年略有下降，其余年份均呈增长趋势。进入21世纪以来，土地利用方式由农业为主转为承接产业转型的工业开发，进一步加剧了图斑的破碎程度，图斑数量增长趋势明显加快，反映出土地利用方式更加趋于复杂(见图4)。

自1991年以来，区域图斑面积加权分维数由1.41下降至1.18，总体呈下降趋势，但受围垦面积增加和边线不断变化，期间经历了多次下降、上升、再下降的波动，特别是21世纪以来，总体趋势下降，说明区域受围垦建设和开发利用等人类活动影响进一步加大(见图5)。

自1991年以来，区域图斑分离度指数由0.76提高趋近于1.00，整体呈波动上升趋势，1991—2001年波动较大，2007年以后基本维持接近1.00的水平。说明图斑离散程度加大，反映了新世纪以来区域用地方式趋于精细化(见图6)。

自1991年以来，区域图斑香农性指数由1.35提高至1.81，整体呈波动上升趋势，1999年以后整体数据提升到新的水平。说明各种类型用地所占面积比例趋于相似，反映21世纪以来区域由单一用地方式逐步向各类用地方式均衡发展，即单一以农业为主的发展模式发生了改变(见图7)。

自1991年以来，区域图斑香农均匀度指数由0.57提高至0.74，整体呈波动上升趋势。说明区域单一用地方式空间分布均匀程度越高，多种用地方式协调发展，波动的数据主要是受部分区域一段时间内集中开发影响(见图8)。

3结论与建议

(1) 滩涂围垦区开发利用是一个长期动态的过程，在这过程中反映各类土地变化的历史数据大多数存在时序断裂或者空间碎片化等问题，难以获取长序列的完整数据进行演变历程分析。遥感技术可以通过对长序列遥感影像的处理转换、实地验证、信息提取、数据统计、指标测算等工作，利用直观的影像对比和提取的大量基础数据开展多维度的定性定量分析。因此，遥感技术的利用是开展区域土地开发利用演变分析较为有效的途径。

(2)上虞滩涂围垦和围垦区开发利用与经济社会发展进程有很大的相关性，经济社会的快速发展驱动围垦区土地利用加快演变，土地资源、区位优势等有利条件又使围垦区成为支撑沿海地区经济社会发展的重要平台。多年来，上虞区GDP从1991年16.3亿元增加至2011年的526.5亿元，经历了快速增长期(1996年GDP是1991年的5.5倍)、快速增长到趋缓的转折期(2001年GDP是1996年的1.6倍)、稳步增长且增幅逐渐递增期(2006年GDP是2001年的1.8倍、2001年GDP是2006年的2倍)3个阶段。相应的，20世纪90年代滩涂围垦规模较大，主要集中在1994年和1996年；土地开发利用相对滞后，仍以水面和耕地为主，仅有零星村镇和工矿用地分布；自2001年开始，耕地转为建设用地的趋势开始显现，村镇和工矿用地在七四丘区块逐渐增加，2006年以后增加的趋势更加明显，并随围垦推进逐渐向北扩展至世纪丘区块。20多年来，上虞区通过围垦增加了1.11万hm2(16.67万亩)土地，其中，1994年、1996年、2011年和2012年围垦区面积增幅较大，之后几年GDP增长率明显提高，均高于10%。2010年上虞围垦区规划为绍兴滨海产业集聚区“三区”之中面积最大、功能最多的杭州湾上虞工业园区，其中西部的江滨区作为绍兴滨海产业集聚区的核心区，围垦土地已成为上虞区乃至绍兴产业集聚和转型升级的新高地。

(3)由20世纪90年代和新世纪以来2个阶段的遥感图像特点来看，上虞围垦区人为影响加大，土地利用方式趋于多样化、精细化，对区域经济发展支撑能力稳步提升，很大程度得益于规划和开发理念的转变和提升，特别是《浙江省滩涂围垦管理条例》的施行和《浙江省滩涂围垦总体规划》的实施，有效推动了滩涂围垦建设和开发，但随着围垦区产业集聚程度的提高和承接产业转型强度加大，提高围垦区土地利用效益、加强围垦区和近海的生态保护、保障围垦区防洪和供水安全等问题需要加强系统研究，通过遥感技术应用，推动滩涂围垦区土地开发和管理的精细化和规范化，实现围垦区经济效益、社会效益和生态效益的全面提升。

参考文献：

[1]浙江省统计局.2015年浙江省统计年鉴[M].北京：中国统计出版社，2015.

[2]上虞市水利局.上虞市水利志[M].北京：中国水利水电出版社，1997：158-169.

(责任编辑郎忘忧)

Evolution Analysis of Land Development and Utilization in Zhejiang Beach Recla Mation Area Based on Remote Sensing Technology:Taking Shangyu in Zhejiang Province for Example

LIU Zhi-wei, ZHOU Hui-na, YU Jia

(Zhejiang Development Planning Research Center of Water Conservancy, Hangzhou 310012, Zhejiang, China)

Key words:reclamation; land development and utilization; remote sensing technology

Abstract:Studying on Shangyu beach reclamation area, this paper extracted a long series of data sets by the remote sensing image processing and data acquisition from 1991 to 2014. A comparative analysis was made on the land development and utilization trends, providing a reference to studying regional land development and utilization.

收稿日期：2015-12-31

基金项目：水利部公益性行业科研专项经费项目(201401010)。

作者简介：刘志伟(1987-)，男，工程师，大学本科，主要从实水利发展战略研究。E-mail:liuzw@zjwater.gov.cn

中图分类号：P748

文献标识码：A

文章编号：1008-701X(2016)02-0049-04

DOI：10.13641/j.cnki.33-1162/tv.2016.02.014