大城市郊县改区土地利用空间格局演化与驱动因素研究——以山东省济南市长清区为例

曹 萍， 任建兰

(1.山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250014；2.山东建筑大学 管理工程学院，山东 济南 250101)



大城市郊县改区土地利用空间格局演化与驱动因素研究
——以山东省济南市长清区为例

曹 萍1,2， 任建兰1

(1.山东师范大学 地理与环境学院，山东 济南 250014；2.山东建筑大学 管理工程学院，山东 济南 250101)

土地利用空间格局演化研究对于实现土地资源最佳综合效益以及保障城市可持续发展意义重大。利用2000年、2007年和2015年这3期TM遥感影像解译的土地利用现状数据，对济南市长清区2001年从郊县改为市区之后的土地利用空间格局演化进行深入分析。结果显示：长清区土地利用变化具有明显的时空分异特征。从时间维度看，各种土地利用类型的动态度在这期间也相对较大，其中，水域、林地、建设用地呈现较为明显的增长趋势，其他用地、草地和耕地呈现递减趋势。从空间维度看，土地利用结构变动明显，呈现明显的非农化趋势，耕地面积减少，城镇用地、交通用地等用地规模快速增长。另外受期内生态退耕政策影响，林地面积也持续增长。从土地利用类型转换角度来看，耕地是其他用地类型最主要的补给来源。最后主要从经济因素、社会因素、制度因素和自然因素四方面进行土地利用空间格局演化驱动力分析。

郊县改区；土地利用空间格局；演化；长清区

根据2010年《中小城市绿皮书》，大城市指市区人口100万～300万以内的城市。在大城市发展过程中，为促进中心城市规模、理顺中心城市与周边县市之间的关系，从而提高城市竞争力，同时推动相邻城市间的协调发展，我国当前地方行政区划正频繁地调整中，城市数量扩张明显，“撤县(市)设区”成为城市扩张的主要方式之一。根据相关研究及行政区划网数据整理得出，从1983—2014年，32年间大约有80个地级及地级以上城市撤并掉123个县(市)，新设立130个市辖区，具有非常高的普遍性。因此，研究撤县设区在提高城市整体竞争力的同时，是否能保障该区持续健康发展显得尤为必要，因为这是判断撤县设区这一方式是否合理的主要标准。

基于CNKI，发现关于撤县设区的研究并不多，主要集中在撤县设区类型、撤县设区后城乡规划、撤县设区与城市化及城市发展的关联等几方面。高琳将“撤县设区”分为主动适应与被动调整两种类型[1]，魏衡等分析城市化进程中行政区划调整的类型、问题等[2]；涂志华等以南京市六合区为例构建“撤县设区”型新市区城乡规划体系[3]；汪宇明、罗振东、张蕾、谢涤湘等从中国行政区划格局变动、特征、效应等方面分析了撤县设区对城市化进程发展的影响[4-7]；黄德余、渠涛等从对某区域经济发展战略或对全国城市面积和城市人口的影响分析撤县设区后对城市发展的影响[8-9]。当前研究的重点主要是撤县设区本身及其对城市发展的影响，但对于撤县设区之后对该区的变化及引发的诸多问题并未研究。

综上所述，郊县改区是适应城市规模扩张，提升城市竞争力的需求；对城乡规划制定、城市化及城市发展、城乡协调等都会产生影响，与之相对应，郊县改区涉及土地变更、农业用地变为建设用地、土地利用空间格局发生突变，从而出现各土地类型之间转换现象频繁、土地利用需求压力增加等问题。本文以山东济南长清区为例，分析撤县设区前后长清区土地利用格局的变化及存在的问题，并进行驱动因素分析，力图为“撤县设区”后土地资源合理利用、城市整体竞争力提升、城乡协调发展提供思路。

1 研究区概况

济南市长清区位于山东省省会济南市西南部，东依泰山，西滨黄河，距济南市区22 km，是省城济南的近郊区。总面积1 178 km2。京沪铁路、104、220国道、104省道及京福高速公路、正在建设的济菏高速公路纵贯南北，形成了“六纵三横”的交通网络，成为连接京津唐、长三角的重要交通枢纽和物流中心。高标准、大规模精心打造了大学科技园、济南经济开发区、现有主城区、农高区和五峰山旅游度假区“五大片区”，规划控制面积达到160 km2以上。2001年撤县设区后，长清区城市化进程实现重大突破，人口59.06万人，2015年城市化率超过47%，全年实现生产总值235亿元，增长15%。在长清区快速发展的同时，土地利用结构也相应发生了急剧变化，开发项目陆续建成、改造项目不断实施、基础设施日益完善，2015年建成区面积达到80 km2。

2 数据与方法

2.1 数据来源与处理

研究数据来源于2000年、2007年和2015年3期Landsat TM数据，影像的行列号为Path119Row34，获取时间为2000年10月、2007年10月和2015年10月，空间分辨率为30M。

通过济南市长清区各时期统计年鉴及影像图，采用ENVI进行遥感影像解译，将遥感影像解译结果矢量化然后通过ArcGis9中栅格数据的叠加分析得出2000年、2007年和2015年济南市长清区土地利用情况。其中，ENVI通过地表真实影像ROI验证分类结果的精度，2000年、2007年和2015年精度分别为89.965%、87.347%和90.822%。经验证，结果符合研究需要。

由国土资源部提出、中国国家标准化管理委员会发布的《GB/T 21010-2007土地利用现状分类》将土地利用类型分类为12个一级地类。本研究为方便数据提取及处理，将长清区土地利用类型分为耕地、林地、草地、建设用地、水域、其他用地6类。由于在影像提取时有些地类颜色相近、区分难度较大，因此，将城镇用地、农村居民点、其他建设用地均归为建设用地类别，将园地、草地均归为林地类别。

2.2 土地利用空间格局动态变化分析方法

(1)某一土地类型土地利用动态度变化。济南市长清区数量结构分析，以ArcGIS矢量完成的土地利用覆被图为基础，在属性表中计算2000年、2007年和2015年面积并导出数据，在此基础上进行编辑计算和分析。土地利用动态度公式如下：

(1)

式中：K为研究时段内某一土地利用类型的动态度；Ua，Ub分别为研究期初及研究期末某一土地类型的数量；T为研究时段长，当T的时段设为年时，K的值就是该研究区域某种土地利用类型年变化率[10-13]。

(2)土地利用类型转移矩阵。运用ArcGIS的tabulate area工具，整理出土地利用类型转移矩阵以及土地利用类型概率转移矩阵。利用转移矩阵可以利用二维表来表达不同时间段内同一区域内土地利用类型的相互转换关系，从二维表中可以快速查看各个地类间相互转化的具体情况。如某一用地类型的现有地面积分别是由过去哪些类别转换而来，现在由于需求变化又有多少比例土地转化成其他用地类型等。

3 结果与分析

3.1 土地利用类型数量变化特点分析

(1)土地利用类型绝对量变化特点。从变化绝对量总体上来看，土地利用面积以林地和建设用地增加为主，增加来源主要是其他用地和草地。林地、建设用地和水域面积在增加，分别为138.228km2、113.923km2、12.035km2，增加幅度分别为208.65%、83.49%、81.18%。其他用地、草地、耕地数量减少，分别为137.142km2、98.257km2、32.785km2，减少幅度分别为76.45%、26.89%、9.26%。

(2)土地利用类型相对比重变化特点。从土地利用类型相对比重整体上看，耕地、草地、其他用地比重下降，林地、水域、建设用地比重上升，水域、建设用地、林地土地利用动态度增速较快，其他用地相对减速较慢(表1)。其中，其他用地在2000—2015年期间下降幅度最为明显，下降11.32%，而林地比重上升幅度最高，高达11.40%。土地利用动态度变化方面，水域和建设用地相对增速较快，其他用地相对减速较快，主要源于16年来长清区城市化水平日益提高，建设用地需求持续的同时注重城市绿化建设，对其他土地的利用几率增加；从区位上来看，位于山地丘陵区的林地动态增加较快，这主要受当地地形影响较大；位于低洼平原区的草地和其他用地相对减速较快，一部分是黄河水务局保护黄河水域的需要，一部分是来自建设的需要。建设用地的扩张多是在原有城镇建设用地的基础上向四周扩展，侵占的多是其周边的耕地、林地及其他用地。

表1 2000—2015年济南市长清区土地利用面积变化情况

根据上述土地利用现状统计数据可知，主要土地利用类型为建设用地、耕地、林地和草地，这4种地类2000年、2007年和2015年占长清区的比例分别为84.56%、90.28%和94.57%。14年来，长清区土地利用变化非常显著且不均衡，水域动态变化度最大，其次是林地、建设用地和其他用地。

3.2 土地利用类型空间转换特点分析

在长清区土地利用动态变化的过程中，存在着频繁的地类间转化现象，建设用地、耕地、水域、草地、林地、其他用地均存在地类转入和转出的现象。基于ArcGIS的tabulate area工具，得到土地利用类型转移矩阵以及土地利用类型概率转移矩阵(表2～表3)。

表2 2000—2015年长清区土地利用类型变化转移矩阵

表3 2000—2015年长清区土地利用类型变化转移概率矩阵

2000—2015年，从建设用地转化情况看，转入量为178.032 5 km2，转出量为64.11 km2，与建设用地类间转化最为显著的是耕地。从耕地转化情况看，转入量为95.242 5 km2，转出量为128.027 5 km2，与耕地类间转化最为显著的分别是林地和草地。从林地转化情况看，转入量为162.437 5 km2，转入地类以草地为主，转出量为24.21 km2，与其他地类的类间转化比例都比较小。从草地转化情况看，转入量为93.412 5 km2，转出量为191.67 km2，与草地转化最为显著的分别是耕地和林地；从水域转化情况看，转入量为19.522 5 km2，转出量为3.487 5 km2，与水域类间转化最为显著的是其他用地；从其他用地转化情况看，转入量为30.742 5 km2，转出量为167.885 km2，与其他用地类间转化最为显著的是耕地和建设用地。

3.3 土地利用类型空间格局变动特点分析

(1)总的土地利用空间格局演变特点。在长清区土地频繁的地类间转化过程中，耕地、建设用地、水域、草地、林地、其他用地在14年来都发生了或多或少的空间变化，其中建设用地、耕地、林地、草地及其他用地的空间分布变化比较明显。为明确长清区土地利用空间格局动态变化，通过遥感影像图提取并运用Envi进行解译，将解译结果矢量化后采用ArcGIS中栅格数据的叠加分析得出2000年、2007年和2015年长清区总的土地利用空间格局演变[14-17](图1)。

图1 长清区土地利用情况

由图1可看出，目前长清区耕地占比最大，依次是林地、建设用地和草地；由于地势和发展基础不同，土地利用空间差异明显，其中，中部耕地和建设用地所占比重较大，西北部黄河低洼区水域宽阔，东南部林地和草地较多。

(2)不同土地利用类型空间变化特点。在此基础上，针对2000—2015年期间长清区各用地类型进行空间变化分析。基于ArcGis，分别提取6种地类，然后分别进行叠加分析得出每种地类空间变化图(图2)。

建设用地空间变化。建设用地总体上在增加，已达到一定的规模并沿交通干线呈现集聚分布状态。由图2a所示，建设用地在西部基本保持不变，西南部和东南部建设用地增加。转入主要以耕地、草地和其他用地类型为主，并多分布于城市、建制镇周边及原交通主干道附近。

耕地空间变化。总体来看，耕地在减少。由图2b所示，东部和东北部大幅度减少，西北部基本保持不变。转出主要集中在城镇建设用地周边及南部坡度较大和地势较高的地区。

林地空间变化。从整体上看林地面积在增加。由图2c所示，东南部和西南部基本保持不变，南部山区、东北部和东南部增加较大。转入主要以草地为主。

草地空间变化。从整体上看草地在减少。由图2d所示，南部山区中部基本保持不变，东部和西南部的草地减少面积比较大。转出主要以建设用地和林地为主，其次是耕地。

水域空间变化。从整体上看水域在增加。由图2e所示，西部基本保持不变，北部有所增加。转入以建设用地和其他用地为主，在小清河附近有部分建设用地转变为水域。

其他用地空间变化。从整体上看其他用地在减少。由图2f所示，西部小部分基本保持不变，西北部有所增加，中部和东部大面积减少。转入以耕地和草地为主，转出以耕地和建设用地为主。

图2 长清区各用地类型空间变化

3.4 土地利用类型变动的驱动因素分析

2000—2015年长清区建设用地扩张明显、林地显著增加、水域小幅度增加，其他用地骤减，耕地和林地有一定幅度减少，主要是由于工业化快速发展、城镇化速度提升、制度规范、自然条件等因素，这些驱动力在发展和演变过程中对土地利用格局的变化起到至关重要的作用。

3.4.1 经济因素

经济发展和产业结构调整是土地利用类型变动的主导因素之一。2000年以来，长清区经济社会发展明显加快，综合经济实力有了显著提高，平均每年以19.43%的速度增长。尤其是2001年长清区“撤县设区”以来，经济呈现持续快速发展势头，GDP从2001年的57.2亿元上升到2015年的235亿元，增加310.84个百分点。人均GDP从2001年的11 290.96元增长到2015年的39 790.04元，增加252.41个百分点。

与经济快速发展相适应的是，长清区产业结构调整效果明显。三次产业比重由2001年的25∶45∶30调整为2015年的11.8∶42.5∶45.7，第一产业比重下降13.2个百分点，第三产业比重上升15.7个百分点，第二产业比重变化虽然不大，但近年来长清区重点发展机械装备等第二产业，因此，产业结构比例较大变动必然带来建设用地持续增加，由于土地面积有限，耕地、其他用地和草地在一定程度上可能会有所减少。

值得关注的是旅游业的发展。长清区内拥有丰富的旅游资源，灵岩寺、五峰山、济西国家级湿地公园、园博园、齐长城等景点，预计2015年森林覆盖率将达到43.3%，景点的建设维护及环境指标的实现，在改善生态环境的同时，均会带来草地、林地及其他用地数量的变化，从而影响全区的土地利用结构的变动。

3.4.2社会因素

随着城市的不断扩张，长清区土地利用类型变动的主要外部驱动力包括城镇化水平提升、新农村建设、小城镇建设等。

(1)城镇化水平提升。城市人口规模扩大成为土地需求激增的关键性因素，随着城市化速度的加快，人口迁移或就地城市化引发城市基础设施、住房、就业及交通等方面的需求，进而影响城镇土地利用结构的演变。2000年，长清区城市人口50.66万人，到2015年增长到57.87万人，增长了14.23个百分点，与之相对应，建设用地面积分别从2000年的140.340km2增加到2015年的254.263km2，增加81.18个百分点，远远高于人口数量增长速度。

(2)新农村建设。作为土地利用类型变动的主要外部驱动力之一，经济建设和社会建设对用地需求较大。按照建设社会主义新农村总体要求，长清区加快农业产业化、农业综合生产能力建设和文化体育建设，新建省城绿色食品基地、经济林、花卉苗木基地、农村基础设施建设、农村文化大院及农家书屋等，用地需求对耕地、建设用地及其他用地产生影响。

(3)小城镇建设。长清区对归德镇、万德镇、孝里镇、张夏镇等进行小城镇建设及改造，完成道路整修、文化广场建设、环境改善等工程；同时，104国道、220国道、104省道和济聊、济广、京福高等级公路纵贯全境，大学科技园与济南主城区BRT公交、济南西客站至长清的城市轨道交通建成，对建设用地、林地、草地、其他用地需求增加。

3.4.3制度因素

相应制度的制定是土地利用类型变动的主要外部助手。长清区近年来依托土地利用功能分区，在依据济南市整体区域及经济社会发展需求的基础上，制定区域土地利用用途管制政策，力求自然、生态条件与土地利用现状格局、社会经济发展状况及行政区划等相融合，以保障社会、经济与环境的和谐发展。相应制度政策的制定体现了保障经济发展与社会发展、环境建设并重，为加强生态建设，长清区兴建园博园、济西湿地、长清湖等，在提升环境质量的同时，也对环境建设相关的林地、草地、水域及其他用地提出了要求。

3.4.4自然因素

地形局限。长清区地处鲁中山区北侧山区与平原交接地带，地形地貌变化较大，地质构造复杂。受人类工程活动及自然因素的影响，区内地质灾害时有发生。主要地质灾害类型有：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等。地形地貌按比例大体是“八山一洼一平原”，地势东南高，西北低的倾斜地势，由东南向西北依次是山区、丘陵、山前平原和黄河洼区，耕地和建设用地随着坡度的增大而减少，林地、草地随着坡度增大可能会缓慢增加。

4 结论

利用2000年、2007年和2015年3期TM遥感影像解译的土地利用现状数据，对长清区2000—2015年14年间的土地利用变化情况做了深入分析。结果显示：长清区土地利用变化具有明显的时空分异特征。从时间维度看，2000—2015年间各种土地利用类型的动态度相对较大，呈现较为明显的增长趋势；从空间维度看，土地利用结构呈现明显的非农化趋势，耕地面积减少，城镇用地、交通用地等用地规模快速增长。另外受期内生态退耕政策影响，林地面积也持续增长。从土地利用类型转换角度来看，耕地是其他用地类型最主要的补给来源，向其他用地类型转化的倾向性指数加大。在此基础上，从经济因素、社会因素和自然因素3个层面分析了土地利用类型变动的主要驱动力。

对一定时间段内区域土地利用时空变化进行了分析，但是仅从3个时间点的土地利用现状数据作为基础，没有形成完整的时间序列，在把握各土地利用类型的变化轨迹上可能缺乏精确度，这可能对土地利用空间格局演化分析结果造成影响。在以后的研究中将综合考虑社会经济等多方面的因素，多选取时间点，全方面分析土地利用变化情况。

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Evolution and Change Area Drivers Study of Metropolitan Suburban Land Use Spatial Pattern：A Case Study of Changqing District,Jinan,Shandong Province

CAOPing1,2，RENJian-lan1

(1.College of Population Geography and Environment Sciences，Shandong Normal University，Jinan 250014，China;2.College of Management Engineering,Shandong Jianzhu University,Jinan 250101,China)

It is of great significance for us to achieve the best overall efficiency and the protection of sustainable urban development to study evolution of land use spatial pattern.With 3 TM remote sensing image interpretation of land use data,covering 2000,2007 and 2015,we aim to deeply analyze evolution of land use space in Changqing District from suburban to urban in 2001.The results show that：Land use changes in Changqing District have obvious differentiation characteristics of temporal and spatial variation.(1) From the time dimension,the dynamic of the various types of land use in this period is relatively large.On the one hand,using of the waters,forests,construction land shows obvious growth trends,on the other hand,using of grassland and farmland shows a decreasing trend; (2) From the space dimension,land using structure changes significantly,indicating a clear trend：using of non-farm,arable land reducing,using of urban land and transportation land increasing with a rapid growth.Meanwhile forest area has grown continually due to the policy of ecological restoration during the period.(3) From the point of view of land using type conversion,the main source of supply is arable land.Finally we elaborate the major driving forces of evolution：economic factors,social factors,institutional factors and natural factors.

land use spatial pattern; spatial pattern of land using; Changqing District

10.3969/j.issn.1009-4210.2016.05.001

2016-04-06；改回日期：2016-06-04

国家自然科学基金项目(40771077)；山东省软科学研究计划项目(2012RKB01010)

曹 萍(1979—)，女，讲师，博士研究生，从事人文地理学、土地资源管理研究。E-mail：caoping211@163.com

任建兰(1954—)，女，教授，博士生导师，从事人文地理学、区域可持续发展研究。E-mail：renjianlan@sina.com

F124.5(252)

A

1009-4210-(2016)05-001-08