2000-2018年上海市土地利用类型的时空演进及影响因素研究

桂逸群　蔡蒙蒙　熊咏琦　杨金丽

研究土地利用类型的时空演进及影响因素，对于调整、优化土地利用格局，促进、协调地区可持续发展都具有重要意义。本研究根据上海市2000-2018年土地利用变化数据，运用土地利用类型转移矩阵方法和土地利用类型动态度分析方法，对上海市各土地利用类型的构成、变化和转换情况进行全面定量分析。研究结果表明：2000-2018年期间，上海市土地利用变化强度较大，特别体现在动态度为负值的耕地、林地和河渠湖泊的土地面积不断减少，相应的建设用地面积的增加。在未来的土地利用中，需要尽可能防止城市建设和开发对耕地、林地和河渠湖泊面积的挤压，城镇化发展也要与生态建设相协调。

一、引言

随着当前我国城镇化进程的不断深化，快速增长的城市人口使城市生态环境面临着越来越严峻的挑战;与此同时，城市经济快速发展的背后是城市生态环境的逐步恶化和城市发展方式的不可持续性。城市规模的扩大刺激了城市经济的增长，但也导致了诸如资源、环境、交通和社会等多方面的问题。因此，如何在充分考虑资源环境承载能力的前提下，引导城市城市空间资源的合理利用、实现城市土地利用与经济社会的协调发展，将是改善城市综合发展水平、促进区域协调发展的必然要求。当前，城市生态环境在现代化大都市发展中占据着基础性的地位。土地利用和土地覆盖变化（Land-Use and Land-Cover Change， LUCC）是当前全球环境变化相关研究的重要内容，研究土地利用类型的时空演进及影响因素，对于调整、优化土地利用格局，促进、协调地区可持续发展都具有重要意义。特别地，城市具有生态环境脆弱和人类扰动密集的特点，因此城市土地利用类型的发展和演变情况可以通过土地利用方式的变化加以体现。上海作为开放最早的中国城市和当前中国的经济中心城市，其城市化发展迅速，在全国处于领先地位。与此同时，上海市城市土地利用方式在近年来呈现出更加合理化的发展态势，近年来陆续出台了《上海市城市总体规划（2017-2035）》和《上海市土地利用总体规划（2010-2030）》等规划文件。但是，上海市在城市土地资源利用和社会经济可持续发展的问题仍然存在。本研究选择上海市为研究区，进行土地利用格局的时空演进相关研究，根据2000、2005、2010、2015和2018年5期土地利用空间数据，定量描述了近18年以来上海市土地利用和覆被变化情况，以期获得对上海市的土地利用变化的更加深入和全面的认识，为促进上海市土地资源利用和城市健康发展提供参考和依据。

二、土地利用类型变化分析结果

（一）上海市土地利用构成分析

本研究的土地利用类型数据来源于中国科学院资源环境科学数据中心。在原始数据的类型划分标准基础上，本研究构建了上海市土地利用类型分类体系，通过引进土地利用转移矩阵和动态度测量方法来分析城市土地利用的变化及演进情况（表1）。可知2000-2018年间，耕地、水库坑塘、建设用地一直是上海市主要的土地利用类型，且除草地、湖泊、建设用地三种土地利用类型的面积呈增长趋势外，其他土地利用类型的面积都在减少。可知，建设用地的面积在十几年内迅速增长，而耕地面积则一直在减少，尽管如此，其面积占比始终保持接近上海市总面积一半的状态。总而言之，建设用地的面积占比未超过耕地的面积。2000-2018年间，上海市耕地和河渠湖泊的土地利用面积明显减少，其中耕地的净减少量较大，达到11.82万hm2;与此同时，建设用地的净增加量最大，达到14.12万hm2。建设用地的增加量与耕地、林地和河渠湖泊面积的减少量基本持平，表明在这期间上海市的城市化、工业化进程较快，人类活动对土地利用变化的影响加强，体现在城市扩张过程中增加的建设用地对耕地、林地和河渠湖泊等产生了较大的挤压作用。

（二）上海市土地利用变化分析

土地利用动态度（Land Use Dynamic Degree， LUDD）是用于表示某地类在一定时间内的变化速度。有研究给出了动态度的计算方式，即研究期内某一地类的转换总面积与该地类初始面积的比值。经计算，得到上海市土地利用变化的动态度（表2）。可知，上海市在2000-2018年间各土地利用类型动态度变化较大。其中，建设用地和草地的动态度为正值，表明建设用地和草地的面积增速较大;耕地、林地的动态度为负数，表明其土地面积在减少。

（三）上海市土地利用转换分析

在此基础上，对城市生态系统在各个时期的转换情况进行计算，得到上海市土地利用转换矩阵结果（表3）。从2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年生态系统主要的转换类型情况可以看出，这四个时期内耕地、林地转换为城乡、工矿、居民用地的变化最为明显。总体上，2000-2018年间城乡、工矿、居民用地共增加15.91hm2，其中耕地和林地向城乡、工矿、居民用地转换的面积最多，共有15.12万hm2，占95.03%以上，其余土地利用类型变化均不是很大。可能的原因是：一方面随着上海城镇化的不断发展，城市用地的需求越来越强烈，因此一部分耕地和林地就转换为了各类人工表面。

四、結论与讨论

在进入21世纪后的18年来，人类活动对土地利用变化的影响不断加强，上海市在城市扩张的过程中，其土地利用结构发生了明显的改变，表现新增加的建设用地对耕地、林地和河渠湖泊等土地类型的挤压。在上海市土地利用构成方面，2000-2018年间耕地、水库坑塘、建设用地一直是上海市主要的土地利用类型，且除草地、湖泊、建设用地三种土地利用类型的面积呈增长趋势外，其他土地利用类型的面积都在减少。作为区域性的大都市，上海的土地利用类型有自身的特点，如建设用地占比较大，本研究经过计算验证了这一客观事实。对于土地利用类型的优化讨论需要在此基础之上进行。其次，在上海市土地利用变化方面，2000-2018年间上海市耕地和河渠湖泊的土地利用面积明显减少，其中耕地的净减少量较大;与此同时，建设用地的净增加量最大，该类用地的增加量与耕地、林地和河渠湖泊面积的减少量基本持平，表明在这期间上海市的城市化、工业化进程较快，人类活动对土地利用变化的影响加强，体现在城市扩张过程中增加的建设用地对耕地、林地和河渠湖泊等产生了较大的挤压作用。此外，上海市在2000-2018年间各土地利用类型动态度变化较大，建设用地和草地的面积增速较大，且草地的单一动态度最大;相比之下，耕地、林地的动态度为负数，表明三者的土地面积在减少。这是城市发展进程中所无法避免的现象，但是需要充分认识到这种现象所带来的后果，并将建设用地的扩张控制在合理范围。最后，在上海市土地利用转换方面，2000-2005年、2005-2010年、2010-2015年和2015-2018年四个时期内耕地、林地转换为城乡、工矿、居民用地的变化最为明显。造成这种现象的原因是：随着上海城镇化的不断发展，城市用地的需求越来越强烈，部分耕地和林地转换为人工表面。在未来土地利用中，需要尽可能防止城市建设和开发对耕地、林地和河渠湖泊面积的挤占，且城镇化发展要与城市生态建设相协调。

（作者单位：1.上海师范大学旅游学院;2.上海旅游高等专科学校）

2021年国家级大学生创新创业训练计划：上海城市生态系统服务对土地利用变化的响应研究（项目编号：202110270048）。

上海师范大学一般科研项目：上海城市林业与城市复合生态系统耦合协调发展研究（项目编号：SK202025）。