東營市土地利用／覆被變化分析及驅(qū)動(dòng)力研究

謝興震，史同廣

（1.山東師范大學(xué) 人口·資源與環(huán)境學(xué)院，山東 濟(jì)南250014；2.山東建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，山東 濟(jì)南250101）

1 引言

人類活動(dòng)深刻地改變著自然地理環(huán)境，土地利用是這種作用的主要形式，而其直接結(jié)果是地表覆被狀況的改變［1］。土地利用／覆蓋變化（LUCC）集中體現(xiàn)了這種自然與人文的交互作用，它不僅記錄了人類改變地球表面特征的空間格局，而且再現(xiàn)了地球表面景觀的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化過程［2］。目前，學(xué)術(shù)界分別從 LUCC 狀況、LUCC的驅(qū)動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)機(jī)制、LUCC生態(tài)環(huán)境效應(yīng)與作用機(jī)制、LUCC模型模擬等方面展開研究，并且取得了許多成果［3～6］。本文利用 RS／GIS技術(shù)，以1992年、2000年、2010年TM／ETM遙感影像為基礎(chǔ)，分析了近20年來東營市土地利用／覆被變化時(shí)空特征，以期為該地區(qū)可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)建設(shè)等提供科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。

2 研究區(qū)概況及研究方法

2.1 研究區(qū)概況

東營市地處山東半島北側(cè)，位于渤海西岸、渤海灣及萊州灣灣口，介于東經(jīng)118°7′～119°10′，北緯37°20′～38°10′之間。由2個(gè)區(qū)、3個(gè)縣組成，面積約為7700 km2。位于黃河三角洲高效生態(tài)經(jīng)濟(jì)區(qū)，是中國地理環(huán)境獨(dú)特和生物多樣性最豐富的地區(qū)之一，是黃河下游生態(tài)環(huán)境較脆弱的地區(qū)。近年來憑借其豐富的海洋及石油資源實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但伴隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，耕地流失、濕地退化等一系列生態(tài)惡化問題相伴而來。

2.2 研究方法

2.2.1 數(shù)據(jù)源

根據(jù)本文研究內(nèi)容，選取了1992年8月、2000年5月、2010年9月共3期TM／ETM遙感影像數(shù)據(jù)，圖像質(zhì)量優(yōu)良，并已經(jīng)過輻射校正和幾何精校正。非遙感數(shù)據(jù)主要包括研究區(qū)1:50000地形圖、相關(guān)矢量圖以及各類社會經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料。

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

本文參考中科院“中國資源環(huán)境數(shù)據(jù)庫”土地利用遙感分類體系，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，將研究區(qū)土地利用類型劃分為8種，包括建設(shè)工礦用地、耕地、林地、草地、水域、未利用地、鹽田蝦塘及灘涂。分類采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)分類和專家判讀人機(jī)交互目視解譯相結(jié)合的方法，首先在eCognition 8.7下先對影像進(jìn)行面向?qū)ο蟮姆诸?，再結(jié)合輔助資料進(jìn)行專家人機(jī)交互目視解譯修改得到最終分類結(jié)果（圖1）。3期影像最終解譯精度均達(dá)到89.5%以上。

3 土地利用／覆被變化結(jié)果與分析

3.1 土地利用類型分布及基本變化特征

從空間分布來看，耕地分布在內(nèi)陸，草地林地分布在黃河入海口周邊，水域以黃河為主貫穿東營，水庫坑塘遍布研究區(qū)，未利用地、鹽田蝦塘集中在濱海，建筑工礦用地集中在濱海油田及內(nèi)陸城鎮(zhèn)。從時(shí)間尺度上看，1992～2010年整個(gè)東營市以耕地為主，占整個(gè)區(qū)域面積49%以上，建筑用地及鹽田蝦塘等人工景觀增長較為迅速，由1992年的13.75%增長至2010年28.64%，尤其以2000～2010年增長迅猛，呈現(xiàn)出加速增加的趨勢；草地、灘涂、未利用地及林地等自然景觀面積減少幅度較大，其中2000～2010年減少約95234hm2，占1992～2010年總減少數(shù)的80%，表明隨著研究區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展此類自然景觀有加速減少的趨勢。林地及水域都有小幅度的增加（表1）。

圖1 東營市土地利用分類示意圖（1992、2000、2010年）

表1 東營市土地利用分類面積及比例

3.2 土地利用空間變化分析

土地利用變化不僅包括各土地類型在面積上發(fā)生的變化，還包括其空間分布上的變化，本文在Arcgis 10中通過圖層Union功能得到土地利用類型變化圖。分析結(jié)果表明，1992～2000年東營市景觀變化少，主要集中在沿海，多為鹽田蝦塘對未利用地的開發(fā)及自然景觀之間的自然轉(zhuǎn)化。而大面積的景觀要素變化主要發(fā)生在2000～2010年間，最明顯的區(qū)域主要集中在沿海和中部及南部平原，沿海地區(qū)變化原因?yàn)榻鼛啄陮ρ睾Ｎ蠢玫丶盀┩康却罅块_發(fā)所致，主要表現(xiàn)為未利用地、灘涂及草地轉(zhuǎn)化為鹽田、養(yǎng)殖水面及建筑用地等。中部及南部平原則是因?yàn)闁|營市區(qū)及廣饒縣為東營市經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的兩個(gè)區(qū)域，該區(qū)交通便利，人口密集，是工業(yè)、城鎮(zhèn)生產(chǎn)集中的區(qū)域，也是人地矛盾最為突出的區(qū)域，近年來城鎮(zhèn)化、工業(yè)及基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等人類活動(dòng)導(dǎo)致了景觀要素顯著變化。

圖2 東營市不同時(shí)期景觀變化

3.3 土地利用類型變化分析

本文在Arcgis10中通過矩陣運(yùn)算和空間統(tǒng)計(jì)分析，得到1992～2010年各景觀面積轉(zhuǎn)移矩陣（表2），得出研究區(qū)土地利用景觀類型變化主要趨勢如下：下降幅度較大的景觀類型為灘涂、草地及未利用地，其去向主要為，灘涂及未利用地被大量開發(fā)為鹽田蝦塘。研究區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以化工業(yè)為主導(dǎo)致了這種情況。草地及一部分未利用地被開墾為耕地，則是因?yàn)樵搮^(qū)是山東省重要的糧食儲備基地，農(nóng)業(yè)發(fā)展較為迅速，另外一方面由于黃河三角洲自然保護(hù)區(qū)的建成，又有部分耕地轉(zhuǎn)為草地及林地。建筑用地增長較快，主要為占用耕地。水域面積較大，在數(shù)量上保持穩(wěn)定，但其轉(zhuǎn)換較為劇烈，主要轉(zhuǎn)出為耕地及建筑用地，原因是對一些自然坑塘水面的開發(fā)，主要轉(zhuǎn)入為耕地及草地則是因?yàn)樗畮斓拇罅啃藿?。林地略有增長是來源于耕地的人工造林及草地的自然進(jìn)化。

表2 1992～2010年景觀面積轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

4 土地利用／覆被變化驅(qū)動(dòng)力分析

LUCC是自然、社會和生態(tài)復(fù)合系統(tǒng)演變的直接表現(xiàn)，是人地系統(tǒng)耦合作用的產(chǎn)物，其變化的驅(qū)動(dòng)因素主要包括自然因素和社會經(jīng)濟(jì)因素。東營市的LUCC時(shí)空過程主要受到自然條件、人口及城鎮(zhèn)化、政策及經(jīng)濟(jì)發(fā)展等因子的影響。

（1）自然因素。東營市處于大氣、河流、海洋與陸地的交接處，研究區(qū)特有的多種物質(zhì)交匯、多種動(dòng)力系統(tǒng)交互作用的多重生態(tài)界面是其自然災(zāi)害多發(fā)的環(huán)境基礎(chǔ)，鹽堿土地分布廣泛，咸水入侵、土壤侵蝕、旱澇災(zāi)害頻繁［7］。較為惡劣的自然環(huán)境使得草地林地及水域變化頻繁，不易健康發(fā)展。

（2）人口及城鎮(zhèn)化因素。1990～2010年間，東營市總?cè)丝趶?60萬人增加到203萬人，增長25.9%，同期城鎮(zhèn)人口從64萬人增至118萬人，增長83.12%。特別是21世紀(jì)以后進(jìn)入高速城鎮(zhèn)化階段，研究區(qū)城鎮(zhèn)人口增長開始加速，年均增長超過3萬人，且速度不斷增快。高速的城鎮(zhèn)化導(dǎo)致建筑用地的急速擴(kuò)張進(jìn)而侵占大量農(nóng)田，而大量人口對糧食的需求又導(dǎo)致大量的草地及未利用地被開墾為耕地。

（3）政策及經(jīng)濟(jì)因素。東營市內(nèi)擁有中國第二大油田勝利油田，并且是全國石油裝備制造業(yè)最集中的區(qū)域。2003年，山東省政府批準(zhǔn)在東營建設(shè)山東省加工制造業(yè)基地。東營市非農(nóng)產(chǎn)業(yè)增加值占地區(qū)生產(chǎn)總值的比重由1990年的87.2%提高到96.4%，上升了9.4%。導(dǎo)致鹽田蝦塘及工礦用地對自然景觀的侵占加劇。

5 結(jié)語

1992～2010年東營市各類用地面積所占的比重變化較大，耕地是主要土地利用類型，面積最小的是林地。20年間研究區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)變化總體上表現(xiàn)為建筑工礦用地的擴(kuò)展明顯，且主要占用其周邊耕地；但與此同時(shí)，有較大面積的草地、未利用地被開墾為耕地，因此監(jiān)測期內(nèi)耕地在數(shù)量上保持相對穩(wěn)定；鹽田蝦塘對未利用地、灘涂等類型占用較多；水域在分布上部分自然坑塘因人類活動(dòng)消失的同時(shí)，有較多水庫水面建成，因此總面積略有上升；林地面積略有上升。

［1］ Tumer II B L，W C Clark，R W Kates，et al.The Earth as Transformed by Human Action：Global and Regional Changes in the Biosphere Over the Past 300Years ［M］.Cambridge：Cambridge University Press，1990.

［2］ 史培軍，江 源，王靜愛，等.土地利用／覆蓋變化與生態(tài)安全響應(yīng)機(jī)制［M］.北京：科學(xué)出版社：2004.

［3］ Turner II，B.L.，W.B.Meyer and D.L.Skole.Global land use／land cover change：towards an integrated programof study［J］.Am－bio，1994，23（1）：91～95.

［4］ 孫 強(qiáng)，蔡運(yùn)龍，王 樂.北京耕地流失的時(shí)空特征與驅(qū)動(dòng)機(jī)制［J］.資源科學(xué)，2007，29（4）：158～163.

［5］ 郝仕龍，曹連海，李壁成.小尺度土地利用／覆被變化驅(qū)動(dòng)力研究［J］.水土保持研究，2007，14（2）：228～230.

［6］ 李傳哲，于福亮，劉 佳.分水后黑河干流中游地區(qū)景觀動(dòng)態(tài)變化及其驅(qū)動(dòng)力［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2009，29（11）：5832～5842.

［7］ 葉慶華，劉高煥，田國良，等.黃河三角洲土地利用時(shí)空復(fù)合變化圖譜分析［J］.地球科學(xué)，2004，34（5）：461～474.