基于遥感影像的万年县土地资源承载力评价研究

谢文 刘穗 郭熙 匡丽花

摘要：随着经济社会的不断进步与发展，土地资源的开发利用不断的深化，人类活动在改变土地的地表特征和景观格局的同时，增大了土地资源的承受压力。本文选取江西省上饶市万年县作为研究对象，通过对万年县2005年、2016年这两个时段的Landsat ETM遥感影像进行分析处理，得到万年县两个时段的土地利用信息，综合考虑人口、资源、环境三者之间的协调发展，构建了万年县土地资源承载力评价体系，并采用均方差决策法，对万年县的土地资源承载能力进行评价分析，研究结果表明在2005年到2016年期间，万年县的土地承载力有了很大的提高，土地利用效率和土地利用结构都呈上升趋势， 但2016年土地利用强度得分低于2005年，原因是万年县国土面积不变而人口却是在持续增长过程中，所以人口密度只增不减，另外，耕地面积虽然也有增加，但是增速远低于人口增长速度，所以人均耕地面积也是下降的，但总的来说，万年县的土地资源承载力是有很大提高的，土地利用效率有所提高。

关键词：遥感影像;土地资源承载力;万年县

中图分类号：P284 文献标识码：A 文章编号：1672-9129（2019）13-0050-03

Abstract： With the continuous progress and development of the economy and society， the exploitation and utilization of land resources are also deepening. Human activities change the land surface characteristics and landscape pattern at the same time. Therefore， it is very important to study the bearing capacity of land resources in various regions. In this paper， Wannian County， Shangrao City， Jiangxi Province， is selected as the research object. Through the analysis and processing of the Landsat ETM remote sensing images of Wannian County in 2005 and 2016， the land use information of Wannian County in these two periods is obtained， and the population is considered comprehensively. With the coordinated development of resources and environment， the evaluation system of land resource carrying capacity in Wannian county is constructed. The mean square deviation decision method is adopted to evaluate and analyze the carrying capacity of land resources in Wannian county. The results show that in the period from 2005 to 2016， the land resource carrying capacity of Wannian county is evaluated and analyzed. The carrying capacity of land in Wannian County has been greatly improved， land use efficiency and land use structure are on the rise， but the score of land use intensity in 2016 is lower than that in 2005. The reason is that the land area of Wannian County is fixed and the population is in the process of sustained growth， so the population density only increases unabated. In addition， although the area of cultivated land has also increased， However， the growth rate is far lower than the rate of population growth. Therefore， the per capita cultivated land area is also declining. But in general， the carrying capacity of land resources in Wannian County has been greatly improved， and the efficiency of land use has been improved.

Key words： Remote sensing image; land resource carrying capacity; Wannian county

隨着人口的不断增长和经济社会的稳定发展，作为一个人口多土地少的发展中国家，我国的土地资源的压力越来越大[1]。因此在越来越强调可持续发展的当今时代，研究土地资源的承载能力成了研究土地资源的热点和重点[2]。

万年县生态环境优良，但是随着经济发展以及人们对美好生活的追求，人们对土地的利用也在十几年间发生了巨大的变化， 2005-2016年期间，万年县城镇化进程和工业化进程都快速向前发展，这对土地资源承载能力产生深远影响，因此，在时间上对万年县进行土地资源承载力对比评价分析十分必要。

本文选取万年县2005年和2016年的遥感影像图为基础数据对万年县土地资源承载力进行评价，为有效提高万年县土地资源承载力、合理规划土地开发利用方向、保护耕地、积极有效控制城镇规模、改善土地资源缺乏等问题提供依据。

1 研究区概况与数据处理

1.1 研究区概况。

万年县位于江西省东北部鄱阳湖东南，是饶昌景鹰这4个城市的枢纽节点，处于环鄱阳湖地区和海西经济区的前沿位置。位于东经116°46′41″～117°15′16″，北纬28°30′00″～28°54′08 ″。总面积为1140.7600平方公里，2005年人口总数是358000万人，2016年人口总数是435000万人。万年县是世界稻米的发源地之一。万年县东边与弋阳县以及鹰潭市的贵溪市相邻，南边和鹰潭市余江县相接，西边跟余干县接壤，北面和乐平市相连还有与鄱阳县隔着乐安河相望。县城距离南昌93千米，景德镇76千米，鹰潭56千米，上饶95千米。万年县生态环境优良，但是随着城市化和工业化进程的加快土地可持续利用与社会经济发展之间的矛盾也日益凸显。

1.2 数据的获取与处理。

（1）数据的获取。

本文所用的社会经济数据来自万年县国民经济和社会发展统计公报。遥感影像数据来源于地理空间数据云下载的2005年7月和2016年7月两个时期的Landsat ETM遥感影像图，并对其进行预处理和分类，以此来获取万年县两个时期的土地利用数据。

（2）遥感数据的处理。

本文利用ENVI5.3里的ENVI Classic对两期遥感影像进行以下处理：①去坏条带及云层;②将九个波段堆积在一起;③用基于地理坐标系的方法对遥感影响进行拼接;④裁剪和图像增强等预处理。根据国家土地利用现状分类的相关规定，结合研究区的具体情况将研究区的土地利用类型划分为耕地、水域、林地、建设用地、园地、未利用地等六类[3]。此次研究对遥感影像进行分类采用的方法是监督分类法，通过ENVI Classic里的感兴趣区对遥感影像制定合理的样本之后在执行监督分类后，利用ArcMap10.2出图，得到两个时期的万年县土地信息提取图。

2005年精度评价结果，Overall Accuracy = 99.8630%， Kappa Coefficient = 0.9981，大于最低分类精度标准（70%）;2016年精度评价结果，Overall Accuracy = 98.5043%， Kappa Coefficient = 0.9806，大于最低分类精度标准（70%）。所以，此次分类结果可行。分类结果见图1、2。

2 研究方法

2.1 评价指标体系的建立。

土地承载力和土地资源利用强度、土地资源利用效率、土地资源利用结构等多方面有关，因此在构建土地资源承载力评价指标体系时坚持系统性、典型性、实用性以及动静态结合原则。因此本文在遵循该原则的基础上，结合万年县实际情况，选择土地利用强度、土地利用效率、土地利用结构三个准则层下面的十一个指标层构成万年县土地资源承载力评价指标体系。详见表1。

2.2 标准值的确定和指标量化。

标准值的确定在遵循①标准值尽量采用已由国家标准或国际标准规定的指标数值;②参考国内外具有良好借鉴意义的标杆城镇的现状值;③尽量与国家已有相关资料的目标值一致或优于已有目标值;④当数据不够完整而且缺失的是指标体系中必须要有的指标时，采取相似指标暂时代替或者用专家咨询结果来确定[3]的基础上，结合万年县的实际情况，确定了万年县评价因子的标准值，评价标准值的确定结果详见表1。

万年县国民经济社会数据采用2005年和2016年的万年县人民政府里的万年县国民经济和社会发展统计公报。根据指标的性质将其分为三个类型，分别是：效益型指标、成本型指标、适度型指标。评价指标的量化根据三种类型的指标来计算，其公式如下：

2.3 标准权重的确定。

本文指标权重的确定时采用了均方差决策法，均方差决策法主要用到随机变量也就是各评价指标，随机变量的取值是指标的量化值记为（Zae），先计算随机变量均值（记为E（Sa）），然后计算个随机变量的均方差记为（ σ（Sa）），接着对均方差进行归一化，由此得到各指标的权重系数记为（We）。计算过程如下：

2.4 模型的评价。

运用多因素加权模型计算万年县土地资源承载力得分，公式为[5]：

式中：Kae为万年土地资源承载力得分;Sae-a目标e指标的分值;Lea研究区第a个指标的权重;n指研究区评价指标的数量。

3 结果分析

3.1 土地利用强度评价。

根据式1、2、3、4计算可得到研究区2005年人口密度量化值为0.9554，人均耕地面积量化值为0.7400，人均建设用地面积量化值为0.7316;2016年人口密度量化值为0.7874，人均耕地面积量化值为0.6500，人均建设用地面积量化值为0.7667。同理，根据式5、6、7土地利用强度权重计算结果最终得到人口密度的權重为0.5736，人均耕地面积权重为0.3069，人均建设用地面积权重为0.1195，详见表2。

根据式8，土地利用强度计算结果最终得到2005年土地利用强度得分为0.8625，2016年土地利用强度得分为0.7428。详见表3。

由计算结果可以看出从2004年到2016年，万年县的土地利用强度明显在下降，这说明万年县在此期间土地资源的使用和人口资源没有得到很合理的分配，出现这种情况的原因是万年县的国土面积是一定的，但是人口却是在不断的增长的，所以2016年万年县的人口密度会大于2005年的人口密度;虽然相较于2005年，2016年的耕地面积也有增加（由图1、图2可以看出），但是增长速度没有人口的增长速度快，所以人均耕地的量化值也降低了;随着人们生活水平的提高，人们的需求也与日俱增，科学技术水平也不断提高，所以土地利用规划发生了变化，使得土地利用强度得分有所下降，但从综合指标角度来看，万年县土地利用强度良好。

3.2 土地利用效率评价。

由式1、2、3、4可以计算得到研究区2005年和2016年土地利用效率量化值，2005年单位面积生产总值的量化值为0.1012，单位面积固定资产投资的量化值为0.0780，单位面积粮食产量的量化值为0.2131，单位面积工业生产总值的量化值为0.0335;2016年单位面积生产总值的量化值为0.6329，单位面积固定资产投资的量化值为1.0000，单位面积粮食产量的量化值为0.2550，单位面积工业生产总值的量化值为1.0000。同理，根据式5、6、7可以计算土地利用效率权重，单位面积生产总值权重为0.2126，单位面积固定资产投资权重为0.3761，单位面积粮食产量权重为0.0170，单位面积工业生产总值权重为0.3942。详见表4。

由式8得到土地利用效率计算结果，2005年土地利用效率得分为0.0677，2016年土地利用效率得分为0.9092。详见，5。

经计算得出2005年研究区土地利用效率为0.0677，2016年的土地利用效率为0.9092。由计算结果可以看出万年县的土地利用效率在2005-2016这是一年期间得到了巨大的改善，2005年各项土地利用效率指标状态值均远低于规定的标准值，而2016年的各项土地利用效率指标状态值（单位面积粮食产量除外，单位面积粮食产量之所以远低于国家标准值，是因为万年县森林覆盖率极高），均逼近标准值甚至远高于标准值（例如地均工业生产总值，标准值为50万元每公顷，指标状态值为73.0129万元每公顷）。这说明2005年万年县受科学技术以及资金的限制比较严重，所以对土地的投入很低，导致土地利用效率低;相较于2005年，2016年的突飞猛进式发展充分说明万年县的土地利用效率在当地人民政府的领导下取得了飞跃发展，土地资源得到了合理有效的利用，单位生产总值、单位固定资产投资以及地均工业生产总值均取得了极其优异的成果，但是在万年县的经济快速发展的同时，粮食生产能力进步却并不大。

3.3 土地利用结构评价。

同理，由式1、2、3、4可计算得到研究区2005年和2016年土地利用结构量化值，2005年土地利用效率、农用地比例以及单位土地面积水资源量的量化值均为1，建设用地比例的量化值为0.5165;2016年土地利用效率、农用地比例以及单位土地面积水资源量的量化值均为1，建设用地比例的量化值为0.6315。根据式5、6、7可以计算得到土地利用效率权重系数为0.0226，农用地比例的权重系数为0.1497，建设用地比例的权重系数为0.0414，单位土地面积水资源量的权重系数为0.7863。详见表6。

由式8得到土地利用结构得分，2005年土地利用结构承载力得分为0.9799，2016年得分为0.9847。详见表7。

根据结果可以看出，万年县土地利用结构布局整体上相对合理，为了满足人民日益增长的需求，将来的土地利用规划必须要将重点放在优化土地利用结构、提高土地利用效益上;两个时期的建设用地比例都远低于国家规定的标准值，这说明万年县还需要提高对土地资源的投入。总体上说，万年的土地资源结构布局很合理，但是为了贯彻落实可持续发展理念，需要对土地利用方向进行合理的规划设计。

3.4 土地资源承载力评价。

根据表3、5、7中土地利用強度、土地利用效率、土地利用结构评价得分，根据式5、6、7计算得到土地利用强度的权重系数为0.1239，土地利用效率的权重系数为0.8711，土地利用结构的权重系数为0.005。详见表8。

经过计算得到万年县2005年的土地资源承载力得分为0.1707，2016年的土地资源承载力得分为0.8890。

由此结果可以看出，在2005年-2016年期间，万年县的土地资源能承载力有了巨大的提高。2005年的土地承载力低主要是因为当时的土地利用效率低，受到当时经济水平和科学技术水平的限制，对土地资源的经济投入和技术投入都很低，土地资源的利用方式相对2016年来说粗放很多，因此2005年的土地利用效率极低并由此直接导致当年的土地资源承载力得分低。我国的经济水平和科学技术水平不断提高，这使得人们在利用土地的过程中对土地追加了资金技术投入，因此2016年的土地利用效率有了极大的改观，土地利用方式变得更加合理。

2016年的人均耕地面积较2005年有所下降，政府和相关土地工作者在制定土地利用规划时应当优先考虑耕地;另外，在此次研究过程中还发现万年县的人均建设用地一直都低于国家规定标准很多，当地政府可以考虑适当的增加基础设施投入。

万年是一个生态环境优美的产粮大县，土地利用结构相对合理，土地利用强度也比较合适，为了使其土地资源承载力得到持续增强，应当在不造成土地资源退化、破坏生态环境以及土地资源不可逆等负面效果的前提下，适当增加科学技术和资金投入，合理利用区域内的每一寸土地。

4 结论

本文以2005-2016年遥感解译数据为基础，结合统计年鉴及其他相关社会经济资料，对万年县土地承载力进行了评价，得出以下结论：

（1）本文基于Landsat7 ETM遥感影像，将万年县两个时期的土地利用现状和其社会经济发展状况相结合，根据土地资源承载力理论及应用，建立了万年县土地资源承载力评价的指标体系，基于此对万年县的土地资源承载力进行评价分析研究，每个地区的具体情况不同，建立的承载力评价体系也不同，本文在量化处理阶段所采用的标准值是全国、江西省或者同级地区较高水准的数值，能够较好地确保评价结果的科学性。

（2）本文根据研究区特点，选取了社会经济发展状况、自然环境、土地利用状况、人口状况以及人们生活与发展的需要等方面，土地承载力评价是涉及多种因素、多项指标综合决定的，因此需要综合分析自然环境、人口、经济等多个方面，只有将这些都全面协调起来才能有效提高土地资源的承载能力。

参考文献：

[1]任家强，席秋红，王婷.基于遥感影像的盘锦市土地资源承载力评价研究[J].国土与自然资源研究，2014（01）：14-15.

[2]王婷. 基于遥感影像的盘锦市土地承载力分析[D].辽宁工程技术大学，2013

[3]吕宝，王成端，周亚.红绵阳市土地资源承载力研究[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2007，30（4）：489-492.

[4]张统生，李宏军，李东林.开发区土地集约利用评价探讨[J].国土资源导刊，2008，（6）：33-38.

[5]任家强，孔凡文，王春艳.辽宁省城市土地集约利用与经济社会可持续发展协调评价[J].国土与自然资源研究，2012，34（6）：18-19.

作者简介：谢文（1978-），女， 江西上高人，讲师，博士研究生，主要从事土地资源信息技术研究。