唐山市大南湖土地利用變化

摘要：以唐山市大南湖為研究區(qū)域，運用遙感和ＧＩＳ空間分析技術(shù)，對研究區(qū)各種土地利用類型進(jìn)行遙感解譯、數(shù)理統(tǒng)計、數(shù)據(jù)對比等分析。結(jié)果表明，研究區(qū)域各土地利用類型在不同時期有很大的變化，尤其是水域、綠地、未利用地三者之間變化明顯；土地利用程度發(fā)生顯著變化，生態(tài)環(huán)境向良性方向發(fā)展。

關(guān)鍵詞：唐山市大南湖；土地類型；利用變化

中圖分類號：Ｆ３０１．２４ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）02－0273-04

Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｌａｎｄ Ｕｓｅ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅ ｉｎ Ｔａｎｇｓｈａｎ

WAGN Shu-juan

（Tangshan Teacher’s College Resource Management， Tangshan 063000，Hebei，China）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： The different ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅs ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅ， Ｔａｎｇｓｈａｎ Ｃｉｔｙ ｗere ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ， ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ａｎｄ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ ｓｐａｔｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｒｅｇｉｏｎ ｖａｒｉｅｄ ｇｒｅａｔｌｙ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ， ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ ｗａｔｅｒ ａｒｅａ， ｇｒｅｅｎ ｌａｎｄ， ａｎｄ ｕｎｕｓｅｄ ｌａｎｄ． Ｔｈｅ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｗａｓ ｔｕｒｎｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｏｓｉｔｉｖｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｓｏｕｔｈ Ｌａｋｅ ｏｆ Ｔａｎｇｓｈａｎ； ｌａｎｄ ｕｓｅ ｔｙｐｅ； ｕｓｅ ｃｈａｎｇｅ

自２０世紀(jì)９０年代以來，隨著人類社會的進(jìn)步，人類活動對土地利用的影響越來越顯著，土地利用／覆被變化（ＬＵＣＣ）是區(qū)域社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的結(jié)果，也會引起地表許多自然現(xiàn)象和生態(tài)過程的變化［１－３］。國內(nèi)外已有許多人士對不同區(qū)域用不同方法進(jìn)行過深入研究，國際國內(nèi)有大量研究成果涌現(xiàn)［4-12］。

土地是最基本的自然資源，是區(qū)域經(jīng)濟(jì)活動的物質(zhì)載體和人類賴以生存的基本條件，土地利用變化與區(qū)域經(jīng)濟(jì)增長是一種互動的演進(jìn)關(guān)系［13］。唐山市是一個以采煤起家的重工業(yè)城市，由于近百年的開采，在市區(qū)周邊形成了采煤下沉區(qū)，南部采沉區(qū)就是其中之一。幾十年的沉降過程使采沉區(qū)內(nèi)雜草叢生、墳?zāi)贡榈亍⑽鬯疂M溝，成了人跡罕至的廢棄地，嚴(yán)重破壞了城市的生態(tài)環(huán)境和城市容貌，影響了南部采沉區(qū)周邊居民的日常生活。１９９６年底唐山市委、市政府本著“變劣勢為優(yōu)勢、化腐朽為神奇”的方針，決定實施大面積生態(tài)綠化工程，并以此為契機(jī)開始建設(shè)大南湖生態(tài)公園。

大多數(shù)文獻(xiàn)研究的范圍以一個城市或一個市作為單位，很少涉及城市建設(shè)中一個小區(qū)域的土地利用對整個城市可持續(xù)發(fā)展的影響。因此，選擇大南湖作為研究對象，運用遙感和ＧＩＳ技術(shù)，分析大南湖土地利用現(xiàn)狀、空間結(jié)構(gòu)和利用程度，找出其給唐山市帶來的深層次影響因素，以期為唐山市經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展提供參考。

１ 研究區(qū)域概況

唐山市大南湖又稱為南湖生態(tài)城，位于唐山市區(qū)南部，緊鄰市中心，東至陡河，西至新京山鐵路，南至唐津高速公路，北至南新道。總體規(guī)劃面積９１ ｋｍ２，與曹妃甸生態(tài)城、鳳凰新城和空港城構(gòu)成唐山“四大主體功能區(qū)”。唐山南湖生態(tài)城包括生態(tài)核心區(qū)（南湖生態(tài)風(fēng)景區(qū)）、西南片區(qū)、東南片區(qū)、２０５國道以南片區(qū)、豐南片區(qū)。南湖生態(tài)城是唐山的“綠色心臟”，其中城市中央生態(tài)公園２８ ｋｍ２，由開灤采煤塌陷區(qū)改造而成，該地曾經(jīng)垃圾遍地，污水橫流，嚴(yán)重影響城市生態(tài)環(huán)境。２００７年以來，唐山市委、市政府重點對生態(tài)城內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了開發(fā)改造，其中，地震遺址公園建設(shè)、擴(kuò)湖工程、環(huán)湖景觀路建設(shè)、垃圾山封山等重點工程相繼竣工。該文所涉及的研究范圍位于北緯３９°３３′５０．５７″－３９°３６′５０．００″、東經(jīng)１１８°０′２１．１８″－１１８°１０′１６．０１″。

２ 數(shù)據(jù)來源與研究方法

２．１ 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于ＳPOT高分辨率的遙感影像，影像采集時間分別是２００２年４月份和２００９年１１月份，真彩產(chǎn)品，成像質(zhì)量好且無云，空間分辨率為２．５ ｍ。除研究的主要數(shù)據(jù)遙感圖像外，還包括各種輔助資料和統(tǒng)計數(shù)據(jù)，例如唐山市南湖土地利用圖及歷年統(tǒng)計資料，其來源于政府部門的門戶網(wǎng)站和統(tǒng)計年鑒，并且在此次研究的數(shù)據(jù)獲取階段，進(jìn)行了多次實地考察用來修正各種數(shù)據(jù)。

２．２ 研究方法

在對遙感影像的土地利用類型提取中，主要采用人機(jī)交互式目視解譯的方法。目視解譯的主要步驟為：首先熟悉獲取影像的平臺、遙感器、成像方式、成像日期、彩色合成方案等。其次是建立解譯標(biāo)志，通過圖像資料的對比分析、與實地的對比驗證，建立各種地物在不同遙感圖像上的解譯標(biāo)志，具體根據(jù)影像特征，即形狀、大小、陰影、色調(diào)、顏色、紋理、圖案、位置和布局建立起影像和實地目標(biāo)物之間的對應(yīng)關(guān)系。再次是進(jìn)行地面實況調(diào)查，在室內(nèi)解譯的圖件不可避免地存在錯誤，這就需要野外實地調(diào)查與驗證，根據(jù)野外實地調(diào)查結(jié)果，修正預(yù)解譯圖中的錯誤，細(xì)化預(yù)解譯圖，形成正式的解譯原圖。

在獲得研究所需大南湖遙感影像數(shù)據(jù)后，采取人機(jī)交互式目視判讀的方法，將唐山市大南湖的土地分為耕地、綠地、水域、建設(shè)用地和未利用地幾種土地利用類型，其中綠地包括草地和林地；水域包括河流和湖泊；建設(shè)用地包括道路、建筑用地、硬化地表、工礦用地；未利用地包括裸地和廢棄地。

３ 結(jié)果與分析

３．１ 數(shù)據(jù)處理

首先，在ＳｕｐｅｒＭａｐ軟件中確定獲取的ＳＰＯＴ遙感影像上唐山市大南湖的位置，進(jìn)行圖像裁切處理，并保存在一定位置，所截得的每張圖像之間都有一定的重疊部分，以防在拼圖時有遺漏的部分。其次。利用ＳｕｐｅｒＭａｐ圖像拼接模塊拼合所截得的圖像，得到比研究區(qū)稍大的區(qū)域，這樣可以縮短在遙感數(shù)據(jù)處理中的計算機(jī)運行時間。再次，在ＳｕｐｅｒＭａｐ軟件中進(jìn)行圖像配準(zhǔn)。先對２００２年和２００９年的大南湖遙感圖像進(jìn)行邊界確定；后各選取２０個同名控制點進(jìn)行幾何精糾正；然后將配準(zhǔn)好的圖像進(jìn)行空間數(shù)據(jù)編輯，根據(jù)遙感影像的顏色、色調(diào)、形狀、位置、布局、陰影等遙感圖像解譯標(biāo)志，運用人機(jī)交互式目視法勾勒出各種土地利用類型圖斑；再在線狀數(shù)據(jù)集下編輯、修改勾繪好的各種土地利用類型圖斑。第四，在ＳｕｐｅｒＭａｐ軟件中，對編輯無誤的土地利用類型線狀數(shù)據(jù)集進(jìn)行空間拓?fù)涮幚恚?jīng)拓?fù)涮幚頍o誤后，將土地利用類型線狀數(shù)據(jù)集拓?fù)滢D(zhuǎn)化為面狀數(shù)據(jù)集。第五，為土地利用類型面狀數(shù)據(jù)集添加數(shù)據(jù)字段，結(jié)合遙感圖像為土地利用類型圖斑賦值。第六，結(jié)合實地調(diào)查數(shù)據(jù)對土地利用類型面狀數(shù)據(jù)集進(jìn)行核對校正，然后輸出大南湖專題圖和對屬性數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)理分析。

３．２ 區(qū)域土地利用類型分析

利用預(yù)處理好的ＳＰＯＴ遙感影像數(shù)據(jù)，在ＳｕｐｅｒMａｐ ５．０軟件的支持下，結(jié)合實地考察數(shù)據(jù)與相關(guān)部門統(tǒng)計數(shù)據(jù)，運用人機(jī)交互式目視解譯方法，獲得了２００２年和２００９年大南湖土地利用類型數(shù)據(jù)庫。下面就大南湖土地利用類型展開分析。

土地利用類型變化能夠從宏觀的角度對區(qū)域的土地利用動態(tài)變化進(jìn)行綜合分析，從而客觀地反映土地利用變化的總態(tài)熱。公式為：

F＝［（Ｕｂ－Ｕａ）／Ｕａ］×１００％ （１）

式中，F(xiàn)為研究期內(nèi)某一種土地類型的變化幅度，Ｕａ、Ｕｂ分別為研究初期和研究末期某一種土地利用類型的數(shù)量。

土地利用動態(tài)度可定量描述區(qū)域土地利用變化的速度，公式為：

K=ＬＣ＝ ×100% （2）

式中，K為研究期內(nèi)某一種土地利用類型的動態(tài)度，Ｕａ、Ｕｂ分別為研究初期和研究末期某一種土地利用類型的數(shù)量，Ｔ為研究時段長。

３．３ 區(qū)域土地利用空間結(jié)構(gòu)和利用程度

３．３．１ 土地利用變化的幅度 通過遙感圖像非監(jiān)督分類，得出研究區(qū)域２個時相的土地利用分類圖（圖１）。從圖1可以看出，研究區(qū)域８年來土地利用狀況發(fā)生了明顯變化，水域、綠地面積明顯增加，耕地、建設(shè)用地和未利用地明顯減少，其余改變不大。

根據(jù)２００２年和２００９年兩期土地利用分類結(jié)果，對研究區(qū)域兩期土地利用圖形數(shù)據(jù)分別進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出研究區(qū)域土地利用變化分類面積（表１）。結(jié)果表明，①８年間大南湖各種土地利用類型的面積都有不同程度的變化，其中綠地、水域和未利用地呈遞增趨勢，而耕地和建設(shè)用地呈現(xiàn)遞減趨勢，這使得大南湖占優(yōu)勢的土地類型由建設(shè)用地轉(zhuǎn)變?yōu)樗蚝途G地。②８年間建設(shè)用地、水域、綠地等面積變化較大，這是由于政府的行政決策行為導(dǎo)致土地利用方式和程度的變化。③隨著區(qū)域城市化進(jìn)程加快和南湖生態(tài)城的建設(shè)，導(dǎo)致耕地、居民點、工礦企業(yè)用地不斷減少。

３．３．２ 土地利用變化的速度 根據(jù)公式計算出研究區(qū)域的土地利用類型變化幅度及土地利用動態(tài)度，得到研究區(qū)域單一土地類型變化幅度（表２）。結(jié)果表明，①８年來研究區(qū)域的土地利用變化速度很快，變化總面積達(dá)到16 775 657.94 ｍ２。８年間，研究區(qū)內(nèi)土地利用年變化速度最快、變化面積最大的土地類型是綠地和建設(shè)用地。②研究區(qū)域的土地利用變化還有一個顯著特點就是水域變化面積較大、變化速度較快，８年間的變化面積達(dá)４ ３０7 857．７9 ｍ２。

３．4 研究區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)變的原因

土地利用變化的驅(qū)動力主要有自然因素和人文因素兩個大的方面，但在研究時段內(nèi)由于研究區(qū)域的自然驅(qū)動因素具有相對穩(wěn)定性，所以主要研究人文驅(qū)動因素在土地利用變化過程中產(chǎn)生的影響［13-15］。

３．4．１ 社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的促進(jìn)機(jī)制 社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展改變了土地利用的數(shù)量、結(jié)構(gòu)、方式和程度，是導(dǎo)致土地利用時空變化的根本動力。一方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展使土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生變化；另一方面，經(jīng)濟(jì)發(fā)展將導(dǎo)致土地利用方式、文化觀念、管理策略等變化，從而進(jìn)一步影響土地利用類型、程度等變化。

首先，大南湖位于唐山市區(qū)南面，是唐山市城市建設(shè)的一部分，所以隨著唐山社會經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，使得唐山市大南湖的治理有足夠的經(jīng)費。另外，由于唐山市城市的發(fā)展，大南湖的建設(shè)也納入了規(guī)劃范圍，為了打造唐山城市的“綠色心臟”，使得唐山市大南湖的土地利用結(jié)構(gòu)向多綠地多水域的方向發(fā)展。其次，唐山市大南湖以前曾是采煤塌陷區(qū)，后因資源枯竭鮮有人治理，逐漸變得環(huán)境惡劣，失去了原來的功能。所以及時的功能轉(zhuǎn)型使得唐山市大南湖土地利用發(fā)生了很大的變化。

３．4．２ 政府政策的調(diào)控機(jī)制 土地利用結(jié)構(gòu)模式是在特定經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)中和政策環(huán)境下形成的，政策對土地利用變化產(chǎn)生的作用不可小視。從研究區(qū)域８年的土地利用時空變化看，政策因素起到了直接的推動作用。從２００７年以來，唐山市委市政府重點對南湖生態(tài)城內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行了開發(fā)改造。

４ 結(jié)論

綜上所述，８年來研究區(qū)域的土地利用發(fā)生了顯著變化，其中變化最明顯的是水域、綠地以及建設(shè)用地，土地利用變化的主要方向是未利用地即采煤塌陷區(qū)土地轉(zhuǎn)變?yōu)樗颉⒕G地；耕地轉(zhuǎn)變?yōu)樗颉⒘值睾筒莸亍Ａ硗猓芯繀^(qū)的基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施占地面積也有很大的增加。

將土地利用變化驅(qū)動力定性分析與定量分析相結(jié)合，得出導(dǎo)致研究區(qū)域土地利用變化的主要社會經(jīng)濟(jì)驅(qū)動因素為經(jīng)濟(jì)及城市化因素、政府因素和人口因素。因此為了達(dá)到合理利用土地的目的，必須在堅持集約利用城市用地、強(qiáng)化政府職能的同時，引導(dǎo)城市發(fā)展綠色可持續(xù)的經(jīng)濟(jì)。只有兼顧經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益，才能實現(xiàn)土地利用的整體效益最大化和土地資源的可持續(xù)利用。

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