基于遥感影像的广州南沙区土地利用动态变化分析

谢火艳，唐 婉

（黔南民族师范学院旅游与资源环境学院，贵州·都匀 558000）

土地作为人类生存必不可少的环境空间，与人类社会生活、经济生产息息相关。地区土地利用和土地覆盖演变的研究正成为全球变化研究热点问题，而土地利用变化的驱动力研究则是其核心[1]。研究土地利用的动态变化并挖掘土地利用变化的真正动因，不但能够科学地把握土地在一定时间段的动态变化机理，还可以根据变化规律预测土地结构发展的趋势，从而为科学规划利用土地提供一定参考依据，实现土地的可持续利用。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

南沙经济技术开发区处在广州市的东南方位（如图1）。全区总面积797km2，其中陆地面积占64.34%。南沙区由河口冲刷堆积而成，地域内河流交织密布，湖塘数量众多，自然环境优美，北部大多为农田耕地，南部入海口地区大多为围垦填地，自然生态保持完好。南沙区气候特征显著，受亚热带海洋性气候影响，全年温和多雨；年平均气温21.9℃，年平均降雨十分丰富，达到1647.5mm。南沙区具有绵长的海岸线，渔业资源海岸线资源均丰富，具有建设国际深水大港及发展临港工业的优越条件，是广州乃至广东产业结构调整升级最理想的地域[2]。南沙区从2005年正式设立以来，国民经济增长较快，成功引领广州市贯彻“南拓”战略，具有重要地位。

图1 南沙区区域位置示意Fig.1 The regional location of Nansha district

1.2 数据来源

本文所用的影像是Lantsat遥感影像，时相分别为2000、2005和2014年，影像质量较好。相关辅助资料主要有地形图，2000、2005、2014年广州市南沙区经济统计年鉴、行政区划图、交通道路图和城市总体规划图等。影像数据处理、分类、空间分析及专题制图等主要利用ERDAS2014和ArcGIS 10.2软件完成。

1.3 影像处理

为保证遥感影像分类结果的可靠性，对三个时相的遥感影像进行校正和配准；利用双线性内插法将3个时相影像重采样为30m的空间分辨率；最后进行假彩色合成，进行影像增强处理进一步突出地物特征。

根据南沙区实际的地物特征和遥感影像土地利用特征，将南沙区分为工矿用地、住宅用地、耕地、水域、林地和养殖坑塘等6个主要的土地利用类型。使用ERDAS2014土地利用图进行监督分类，分类方法采用极大似然法，极大似然法具有可靠的理论基础，同时其统计特征较为明显、性能不容易波动并且分类精确度较高。解译遥感影像时将影像特征和实际地面景观特征联合起来进行目视解译，并利用城市规划图、地形图和非监督分类结果等辅助数据校正。根据上述方法得出图2的土地利用分类图和图3的土地利用结构图，并结合像元个数和图像分辨率大小计算出面积。

图2 广州市南沙区土地利用分类Fig.2 Land use classification in Nansha district of Guangzhou city

图3 南沙区土地利用结构Fig.3 Land use structure of Nansha District

2 土地利用变化分析

2.1 土地类型面积变化

通过对比2000、2005、2014年假彩色合成的南沙区土地利用分类影像，可以得出在不同的时间里，每种土地结构类型的变化情况也不一样：在2000–2005年的5年中，住宅用地大幅度增加，从85.71km2增加到181.00km2；耕地面积则明显下降，5年间减少34.59km2，减幅30%左右；林地和养殖坑塘均有减少，分别减少了15.61km2和18.42km2；水域面积从131.27km2减少到111.41km2；工矿用地变化不明显，5年间仅减少6.81km2。在2005–2014年的9年间，耕地面积继续减少，由79.99km2减少到41.40km2；住宅用地变化不明显，仅增加1.55km2；林地面积反弹，增至31.08km2；工矿用地剧增，增加了116.2%，达43.76km2；养殖坑塘持续减少至44.29km2；水域面积增加至121.41km2。各种土地利用类型在土地总面积中所占的比例也有不同的变化趋势。住宅用地由2000年的18%增加到2014年的39%；耕地面积则由2000年的25%减少到9%。

2.2 单一土地利用类型变化的动态度

土地利用动态度可以定量分析某一区域内引起土地利用变化速度的因素，分析区域土地利用变化所产生的差异，并且可以预测土地利用变化的趋势[3]。单一土地利用类型变化的动态度表述的是研究区域内在某一个时间段内特定土地利用类型的变化情况，其表达式为:

式中，K表示调查期内某一种土地结构类型的动态度；U1表示调查初期某一种土地结构类型的面积；U2表示调查末期某一土地结构类型的数量；T表示调查时间跨度，当 T的单位式一年时，K则表示某一种土地结构类型的年变化率。由此得出南沙区单一土地利用类型变化的动态度，其结果见表1。

从2000至2014年土地利用动态度变化图（图4）中可以看出， 耕地呈现出持续下降的趋势，且变化幅度较大；住宅用地在前5年间增加幅度较大，2005年以后住宅用地增加减少，趋于平缓；林地、养殖坑塘、水域均在前5年下降，2005年以后成上升趋势，但增加幅度较少。工矿用地则前5年稍有所减少，在2005年以后明显增加且幅度较大。

表1 南沙区地类面积及动态度Table 1 Land area and dynamic degree of Nansha district

图4 土地利用动态度Fig.4 Land use dynamics

2.3 土地利用结果分析

结合土地利用的变化图和统计表，可知广州市南沙区2000–2014年变化如下：

（1）耕地面积总体上呈现出下降趋势，且速度不断加快，2005–2014年变化率达到12%，远高于2000–2005年的6%。骤降的农耕用地面积主要侵占了居民住宅用地、工业采矿用地和林地果园等。

（2）居民住宅用地面积增加最为迅速，2000–2005年间的变化率高达22%，2005年以后呈现趋缓态势。建设用地的增加主要是由于大量新建的楼盘占用了农耕用地，新增加的建设用地中大部分原先是耕地。

（3）林地先呈现下降趋势，然后上升，2000–2005年的变化率为-8%，2005–2014年变化率则上升为11%，说明2005年以后南沙区发展果园增加林地面积。

（4）水体和养殖坑塘较为平稳，养殖坑塘减少的面积主要被住宅用地和工矿用地所侵占。

（5）工矿用地在2005年至2014年间迅猛增加，变化率由-5%上升为29%，主要与大批工业区的兴起有关。

3 土地利用类型驱动力分析

3.1 人口因素

土地对人类进行社会生活和经济生产具有重要意义,而人类则通过对土地资源的改造利用，从而改变其生存环境。在众多影响土地利用动态变化的因素中，人口是最具有影响力的因素之一。一方面人口的增长直接导致居住用地的扩大，不断占用耕地林地等土地类型以及开发未利用的土地资源。另一方面，人口的增长同时也会对基础设施产生更大的需求，间接增大了土地资源的压力。

根据2010年第六次全国人口普查，南沙区户籍人口数量为25.99万人，到2013年户籍人口增至37.11万人，3年间增长11.12万，其主要以机械增长为主。因此，在2005年至2014年，住宅用地面积不断增加，耕地面积不断减少。

3.2 经济因素

经济因素的增加对城市化进程起主导作用，土地利用的变化与经济发展呈正相关。社会经济的发展步伐越快，也就表明有充足的资金能够用于土地开发、基础设施建设，导致土地利用变化速度加快。经济快速发展，2013年南沙区实现地区生产总值908.03亿元，比上年增长12.5%。其中，第一产业增加值为45.95亿元，比上年增长2.9%；第二产业增加值为674.74亿元，比上年增长14.1%；第三产业增加值为187.34亿元，比上年增长8.3%。三次产业增加值的比重为5.06:74.31:20.63。南沙布局了许多汽车装配制造业、船舶制造业、化工制造业以及农副食品加工业。高新技术企业不断进驻南沙，同时吸引了各方投资商，在市场经济的背景下，土地从低值产业不断向高值产业转移，因此高新技术产业园增加，工矿用地增加。

3.3 城镇化水平

城市化是现代文明的标志,是经济发展的必然结果。在这一进程中，城镇建设用地不断扩大，基础设施建设用地、交通用地等侵占其他土地类型。城市扩展步伐，使得南沙土地利用类型发生深刻变化。城市化通过开发工业园区等建设性项目占用大量农业用地，尤其是进入2000年以后城镇建设占用农业用地的速度越来越快。随着城市化的不断发展，城市的种植农耕用地和乡村多余的青壮年劳动力不断向城市的制造业以及服务性产业流动。

3.4 政策因素

政府的政策是土地利用变化的一个重要因素，它引导着资金的流动、经济的整体走向，同时也改变土地类型的利用方式和强度。2005年番禺市调整为番禺区，南沙也从中脱离改为南沙区，南沙经济技术开发区的成立不仅使其享受发展工业的众多有利政策，也使其在城市规划中的定位一再提高，产业策略也从只关注交通运输物流与工业发展至工业、运输物流业、商贸、房地产、旅游，甚至金融业的多元发展。因此南沙经济技术开发区迎来了全岛的开发热潮。番禺撤市设区意味着南沙地区直接隶属于广州市，从而被规划为广州市向南部拓展的关键地区与重工业基地，为南沙地区的房地产、商业等各行业的发展提供了充足的动力。

4 结论

（1）2000–2014年南沙区经济快速发展，土地利用发生了巨大变化。2000–2005年土地利用变化面积达39%，2005–2014年为18%，土地利用变化总体上由快速变化趋于缓和。在此期间，居民住宅地的占用面积快速上升是南沙区土地结构类型中较为突出的变化。由于城镇向郊区和农村的扩张速度不断加快，大量的农耕用地被占用，建设成为居民住宅用地。

（2）分析影响南沙区土地利用变化情况可以得出，城镇的面积不断向周边郊区、农村延伸是其主要推动因素。其中经济水平较高、发展较快的地区，城市基础设施建设相对较完善，城市拓展速度快；人口因素则是较为活跃的因素，成为城镇化进程中不可缺少的驱动力之一；政府的决策对城镇化建设具有指导性意义。

（3）南沙区在城市化的过程中应统筹兼顾，协调各业用地；科学制定土地利用总体规划；保护和建设好基本农田，灵活把握耕地总量动态；优化土地利用结构和布局。

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