基于遥感监测的陕西省关中地区土地利用变化分析

柴华 张晓华 王佳璐 高婷 吕博

摘 要：基于遥感监测信息成果，以关中地区为研究区域，进行土地利用变化统计，并对土地利用变化的驱动因素进行分析，结果表明：2020—2021年，研究区域平原地区耕地增多，主要是园林地变为耕地;西安市周边及西咸新区建设用地增多;西安城区宅基地拆除量较大，主要集中在浐灞生态区和曲江新区。西安中心城市建设步伐加快、严守粮食安全底线和关中移民搬迁是主要驱动因素。研究结果对关中地区的耕地保护、城镇化进程以及土地利用变化有一定的参考价值。

关键词：遥感监测;变化提取;关中地区;土地利用;驱动因素

中图分类号：F301     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2022）8-0131-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2022.08.028

Analysis of Land Use Change in Guanzhong Area of Shaanxi Province Based on Remote Sensing Monitoring

CHAI Hua    ZHANG Xiaohua    WANG Jialu    GAO Ting    LYU Bo

（China Coal Aerial Survey and Remote Sensing Group Co.， Ltd.， Xi'an 710199，China）

Abstract： Based on the results of remote sensing monitoring information in Shaanxi Province， taking the Guanzhong area as the research area， the statistics of land use change are carried out， and the driving factors of land use change are analyzed. The results showed that ： from 2020 to 2021， the cultivated land in the plain area increased; mainly from garden land and woodland to cultivated land ; the construction land around Xi ’ an City and Xixian New District increased ; the demolition of residential land in Xi'an urban area is relatively large， mainly concentrated in Chanba Ecological District and Qujiang New District.The acceleration of the construction of Xi'an's central cities， strict adherence to the bottom line of food security and the relocation of migrants from Guanzhong are the main driving factors. The research results have certain reference value for cultivated land protection， urbanization process and land use change in Guanzhong area.

Keywords： remote sensing monitoring; change extraction; Guanzhong area; land use; drivers

0 引言

土地是人類生存发展的重要物质基础，人们的生产、生活均离不开土地。土地利用变化是自然因素和人类活动共同影响的结果，其研究已成为全球变化的核心研究问题之一[1]。卫星遥感技术在土地资源调查中的应用始于20世纪70年代，该技术是获取土地利用、土地覆盖变化信息的主要手段[2]。卫星遥感影像因有时序性、现势性强的特点，具备服务监测工作的天然优势，已被广泛应用于自然资源和矿产资源的监测工作中。充分利用陆地卫星遥感“快速、真实、准确”的优势，以卫星遥感“天上看”为技术支撑，对所辖范围的用地、用矿行为实施全要素监测，弥补和突破“发现难”的短板。本研究遥感监测信息提取主要使用2021年最新卫星遥感资料以及2020年度国土变更调查影像底图、数据库成果，采用人机交互影像判读的方式，提取遥感监测信息。从关中地区耕地资源、林草资源、湿地资源、水资源以及其他自然资源和人工建/构筑物的类型、面积、范围、分布和变化等方面进行分析[3]，从而揭示关中地区土地利用变化的驱动因素。

1 研究区概况

关中地区位于北纬33°35′—35°50′和东经106°18′—110°37′之间，西起宝鸡县境，东迄黄河，东西长约400 km;南依秦岭，北傍渭北低山，南北宽30～80 km，形似牛角状横亘于陕西省中部;所辖行政区包括西安、铜川、宝鸡、咸阳、渭南5市和杨凌农业高新技术产业示范区，共54个县（市、区），土地总面积为5 5379 km2，占陕西省土地总面积的27%[4]。关中地区是陕西省的政治、经济、文化中心，也是陕西省主要的农产品产区。

2 数据源与数据处理

本研究利用陕西省遥感监测的2020—2021年遥感影像和2020年变更数据库，采用ArcGIS人机交互影像判读的方法，提取遥感监测信息图斑，监测图斑包括：疑似新增建/构筑物图斑、原建/构筑物变化图斑、耕地变化图斑、种植园用地变化图斑、林地变化图斑、草地变化图斑、湿地变化图斑、水域及其他变化图斑等8个类型。在提取过程中，进行前期—后期影像逐图斑比对，当影像发生变化时，根据后期影像纹理特征判断地类，对确定变化的图斑进行提取，变化图斑边线相对于DOM上明显同名地物的位移不得大于2倍采样间隔，不能出现重叠面及微小面和狭长面，在变化图斑提取完成后，按照要求对变化图斑属性表进行填写、修改和完善，经过FME质检模板的检查，确保监测成果，属性值规范，必填项填写完整，属性项无逻辑错误，无重叠面和无微小面。最终，得到陕西省关中地区2020—2021遥感监测变化图斑，如图1所示。从图1可见，秦岭山区的遥感监测变化图斑密度远远小于平原地区，人类活动与土地利用类型变化息息相关;西安—咸阳地区的变化图斑密度大于宝鸡市、渭南市、铜川市等地。

3 结果与分析

3.1 土地利用变化统计

将提取的变化图斑根据后期影像特征进行分类，分为耕地、园地、林地、明确建设用途的建/构筑物、道路、光伏、建/构筑物、公园绿地、清理、推堆土、瓦砾、其他等12个变化类型，根据结果统计，新增耕地面积为159.952 9 km2，占全部新增面积的38%;其次为新增推土区，新增推堆土面积为127.058 5 km2，占全部新增面积的30%（见表1）。

将监测图斑的变化情况进行分类，变化类型主要包括：草地变为其他农用地、耕地变为其他农用地、林地变为其他农用地、其他变化、湿地变为其他非建设用地、农用地变为建设用地、林地变为其他农用地、建设用地变为非建设用地等8个类型。根据结果统计，其中农用地变为建设用地的比重最高，占全部新增面积的45.4%，面积为19.334 01 km2;林地变为其他农用地次之，面積为129.373 8 km2，占全部新增面积的30.4%（见表2）。

将提取的变化图斑按照行政区进行分区域统计，宝鸡市、铜川市、渭南市、西安市、咸阳市的变化率分为0.3%、0.5%、0.6%、1.3%、1.5%，其中咸阳市和西安市的变化率较高（见表3）。

3.2 土地利用变化驱动分析

结合上节的土地利用变化统计，对土地利用变化驱动进行如下分析。

3.2.1 粮食安全。根据统计结果，关中地区新增耕地159.952 9 km2（表1），占全部新增面积的38%;园地变为其他农用地的面积为129.373 8 km2（表2），占全部变化面积的30.4%;咸阳的变化图斑面积为152.232 3 km2（表3），变化率为1.5%。对这些图斑的位置进行分析发现新增耕地的来源大部分为园地变为耕地，且主要集中在咸阳市的平原地区。

粮食安全关乎国家的命运和人民的生存，也是国家安全的重要基础，解决好吃饭问题是头等大事。2019年以来，新冠疫情对粮食安全带来了很大的影响，不仅干扰了粮食供应的稳定性，也使国家和人民在粮食获取方面存在一些困难。关中地区近年来不断出台政策保障粮食安全，而咸阳市平原地区新增大量耕地也与咸阳市的相关政策息息相关。近年来，咸阳市持续落实“两藏”战略，建立“吨粮田”台账，开展耕地“非粮化”整治，开发利用撂荒耕地、淘汰老果园、增加复种指数，确保粮食种植面积只增不减;实施“种业振兴”和“粮食规模化生产经营”行动，采取订单、流转、托管、代耕代种等形式，发展粮食规模化经营。

3.2.2 《关中平原城市群发展规划》和《西安都市圈发展规划》。通过结果分析，新增推堆土面积为127.058 5 km2（表1），占全部新增面积的30%;农用地变为建设用地面积为193.340 1 km2（表2），占全部变化面积的45.4%;西安变化图斑面积为129.041 9 km2（表3），变化率为1.3%，咸阳变化面积为152.232 3 km2（表3），变化率为1.5%。对上述图斑的位置进行分析发现建设用地的变化主要集中在西安市周边及西咸新区。

2018年，国家发改委下发的《关中平原城市群发展规划》要求加快西安中心城市建设步伐，加强西咸新区、西安高新区国家自主创新示范区、西安国家级经济技术开发区等建设，完善阎良、临潼、兴平等外围组团功能，推动西安—咸阳一体化发展，构建“一圈一轴三带”的总体格局，组成由西安市、咸阳市主城区及西咸新区为主的大西安都市圈。2022年，国家发改委同意实施《西安都市圈发展规划》，未来几年，陕西省将以城市群和都市圈建设作为发展的重点，不断推动关中城市群的高质量发展，以西安市带动周边，提升西安市国家中心城市的带动力，加快西咸的一体化进程。

3.2.3 城区老旧宅基地及城中村改造拆除。建设用地变为非建设用地48.422 7 km2（表2），占全部变化面积的11.4%，对图斑的位置进行分析发现主要集中在浐灞生态区、曲江新区和老城区，随着西安城市化进程的加速，浐灞和曲江作为重点开发区，不断对辖区内的村庄进行拆迁改造。而老城区中的城中村也成为城市更新过程中的阻碍，城中村一般都占据着较好的地理位置，城中村的原居民一般把房租作为其主要的经济来源，因此存在搭建私房、街道狭窄、卫生环境差等问题，对城市形象造成了极坏的影响，西安市近年来不断对城中村进行改造拆除，在遥感影像上的纹理就体现为原建设用地变为残垣断壁、建筑垃圾等建筑已拆除的特征。

3.2.4 移民搬迁。农用地变为建设用地面积为193.340 1 km2（表2），占全部变化面积的45.4%;建设用地变为非建设用地48.422 7 km2（表2），占全部变化面积的11.4%。通过对图斑位置的进行分析发现，一部分建设用地变为非建设用地主要集中在秦岭山区，建设用地增加主要集中在城镇周边。这种变化的一项重要因素是2014年陕西省出台了《陕北关中地区移民搬迁规划实施指导意见》，而移民搬迁是陕西省关中地区脱贫攻坚的重要政策，关中地区贫困群众大多数集中在秦巴山区地形较为复杂的区域，关中地区将居住在偏远地区、高海拔区、地势陡峭、环境恶劣、交通不便、修建基础设施成本过大、地质灾害易发区等地区的村户搬迁至尽可能靠近城镇的地区。因此移民搬迁是建设用地和非建设用地地类之间相互转换的重要因素。

4 结语

随着经济的发展和技术的进步，科学、准确、客观、快速地获取土地资源信息成为必需，一些区域的重大环境难点、热点问题如土地沙漠化、盐渍化，水土流失，河流断流等以及对土地利用和土地覆被变化所引起的农垦与撂荒、林地变化、草地变化、水域变化、城市化等时空过程、形成机理、驱动因子的定性、定位和定量研究都需要有土地利用变化时空数据的支持[5]。

本研究通过人机交互式的工作方法对关中地区2020—2021年的土地利用情况进行了遥感监测，并对监测结果进行了分析研究，结果表明：平原地区耕地增多，主要是园林地变为耕地。党的十八大以来，习近平总书记就国家粮食安全发表了一系列重要论述[6]，各地政府也实施了最严格的耕地保护制度，切实保障了粮食种植面积和耕地面积;西安市周边及西咸新区建设用地增多，主要是随着陕西省《关中平原城市群发展规划》的正式发布，建设西安国家中心城市，强化大西安引领，加快西咸、富阎一体化进程，成为陕西省主要任务;建设用地变为非建设用地，则主要是因为浐灞生态区和曲江新区的扩张建设，使得原建设用地和农村宅基地被拆除;而陕西省移民搬迁也是建设用地和非建设用地地类之间相互转换的重要因素，关中地区将居住在偏远山区的村户搬迁至尽可能靠近城镇的地区作为陕西脱贫攻坚的重要举措。

本研究数据源年份具有局限性，监测成果的准确性也与技术人员的解译水平相关联，统计和分析方法也需要进一步的改进，且遥感影像的时相也对监测成果有一定影响，但是本研究可为下一步的粮食安全和城镇化提供一些思考，也可为一些政策的实施提供数据支撑，同时为关中地区土地的合理利用提供参考。

参考文献：

[1] 范微维，马静月.四川省广安市近15年土地利用变化动态分析[J].河北农机，2021（4）：160-163.

[2] 赵来.RS和GIS支持下的歙县土地利用变化分析[D].芜湖：安徽师范大学，2006.

[3] 自然资源部办公厅.自然资源部办公厅关于开展2021年自然资源监测工作的通知[J]. 自然资源通讯，2021（9）：41-47.

[4] 侯薇.基于GIS的关中地区水土资源优化配置研究[D].咸阳：西北农林科技大学，2012.

[5] 邓超.农村土地利用变化分析[D].福州：福建农林大学，2017.

[6] 解决好吃饭问题始终是治国理政的头等大事[J].黑龙江粮食，2019（10）：41-42.