新疆南疆地區城市化發展與耕地資源協調性分析

古麗美合日·阿巴斯, 阿里木江·卡斯木,2

(1.新疆師范大學 地理科學與旅游學院, 烏魯木齊 830054; 2.新疆師范大學 新疆城鎮化發展研究中心, 烏魯木齊 830054)

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新疆南疆地區城市化發展與耕地資源協調性分析

古麗美合日·阿巴斯1, 阿里木江·卡斯木1,2

(1.新疆師范大學 地理科學與旅游學院, 烏魯木齊 830054; 2.新疆師范大學 新疆城鎮化發展研究中心, 烏魯木齊 830054)

基于南疆地區1989—2012年的社會，經濟統計數據應用一元線性回歸模型和協調度分析法，采用1990年，2000年，2010年3期Landsat TM，ETM+、ALOS/AVNIR-2數據作為數據源，提取城市和耕地面積信息，分析南疆地區城市化水平和耕地資源的變動情況、相關性以及協調性，找出城市化水平和耕地資源的互動關系，有助于為當地政府城市規劃和進一步發展提供參考依據。結果表明：(1) 近24 a南疆地區處于城市化較慢的發展時期，其中城市化水平最高的是庫爾勒市，較高的有阿克蘇市、喀什市、和田市，最低的是阿圖什市；(2) 庫爾勒、阿克蘇、喀什等城市的耕地面積出現增長趨勢，阿圖什市和和田市耕地面積呈遞減趨勢；(3) 1989—2012年南疆地區耕地資源與城市化水平的協調關系逐漸向良性發展，從1990年的不協調變了2012年的基本協調，說明研究期間南疆地區城市化水平與耕地資源協調度各年份的變化均不一致。

城市化; 耕地資源; 協調性; 南疆

城市用地規模擴張是耕地資源減少的主要原因之一[1-4]。耕地資源是農業生產的最基本的物質條件，并且是不可再生資源，保持一定數量和質量的耕地是人們賴以生存和可持續發的基本條件。探索耕地資源規模與城市化水平之間的耦合關系，對于合理控制城市用地規模、保護耕地資源等方面具有重要的理論意義和實踐價值[5-7]。隨著社會經濟的快速發展，工業化、城市化繼續推進，建設用地需求與城市擴建用地需求不斷增加，占用耕地的情況在所難免。在干旱區綠洲城市這一特殊敏感的社會單元里對發展城市建設與保護耕地之間權衡利弊成為學者們關注的熱點[8-10]。方創琳等曾提出綠洲支撐城市化發展的觀點，強調耕地對于支持城市化發展的重要性[11-13]；楊永軍、趙鵬軍以河西走廊為例，做了綠洲城鎮體系的專項研究[14]。以往研究著重于強調綠洲對于城市化發展的重要性，而耕地保護與城市化發展的相關協同性分析較少[15-18]。本文綜合采用指標模型定量分析法、線性回歸定性分析法以及通過評價體的建立來揭示南疆地區城市發展與耕地保護的內在互動關聯；研究1990年，1995年，2000年，2005年，2010年這5個年份南疆地區耕地資源與城市化水平協調發展的類型和空間布局等問題。

1　研究區概況及數據來源

1.1研究區概況

南疆地區深居歐亞大陸腹地，氣候極端干燥，水資源形成條件差,蒸發強烈，生態環境對人類活動的干擾反映敏感，是干旱地區典型的生態環境脆弱帶。南疆地區在行政區域涵蓋了巴音郭楞蒙古自治州、阿克蘇地區、喀什地區、克孜勒蘇柯爾克孜自治州和和田地區5個地州42個縣市，是我國以維吾爾族為主的少數民族聚集地,少數民族人口占總人口的82.3%,按市鎮非農業人口規模劃分，南疆地區5個城市中沒有大城市，有中等城市3個，小城市1個，城市結構體系不合理。各城鎮布局緊緊依托綠洲呈串珠狀發展，彼此相距較遠，城鎮體系密度比其他區域城鎮密度較低。

1.2數據來源及分析

根據研究的內容，利用1989—2013年“新疆統計年鑒”、“新疆調查年間1989—2013”、“庫爾勒統計年鑒1989—2013”、“阿克蘇統計年鑒1989—2013”、“喀什統計年鑒1989—2013”和“和田統計年鑒1989—2013”的耕地面積、總人口、非農業人口數、總GDP和非農業GDP等社會、經濟、人口指標來研究南疆地區城市化發展與耕地資源之間的相關性與協調性[19]。本文選取研究區的分辨率為30 m、不同時相的Landsat TM/ETM+遙感影像為數據來源，因為，Landsat TM/ETM+、ALOS/AVNIR-2數據是進行城鄉結合、城市與耕地時空變化長時段監測的理想數據源。同時，運用ENVI分析了1990—2010年南疆5個城市與耕地面積的時空變化特征和規律。通過對不同時期的遙感影像進行圖像處理，利用最大似然分類法對南疆地區的不同時相的3幅圖像進行監督分類，得到南疆5個城市的3個時期的城市空間變化圖。最后，利用ArcGIS軟件將影像解譯分類后的結果輸出成圖，得到1990年、2000年及2010年的城市與耕地面積變化圖。

2　南疆地區城市化進程與耕地資源變化相關性分析

2.1南疆地區城市化水平動態變化分析

城市化水平是衡量一個國家經濟發達程度，特別是工業化水平高低的一個重要標志，一般可以采用主要指標法和復合指標法[20]。城市化不僅是人口的城市化，還體現在城市經濟快速發展上，是經濟結構優化和產業結構提升的重要途徑[21]。根據南疆地區的具體情況確定出兩個主要指標并運用特爾斐法賦予一定權重，加權平均得到綜合指標C=0.8C1+0.2C2來衡量南疆地區的城市化水平。由表1可以看出，1989—2012年南疆地區城市化水平整體上呈上升趨勢，1989—2007年波動變化較大，2008年開始城市化水平變化比較穩定，處于較慢發展的時期，其中城市化水平最高的是庫爾勒市，城市化水平波動范圍為64.84%～70.36%，原因是庫爾勒市在南疆地區經濟發展最高、城市非農人口規模、比重最高，社會水平發展最高的城市，尤其是庫爾勒在南疆地區城市化綜合水平最高的城市，是南疆中心城市和區域經濟發展中心。城市化水平較高的有喀什市、阿克蘇市、和田市，城市化水平波動范圍分別為49.8%～83.93%，72.33%～47.36%，65.74%～37.12%，原因是，喀什、阿克蘇、和田等城市南疆地區少數民族文化、少數民族手工藝聚中的地方，喀什市是絲綢之路文化的中心，對這三個城市發展有帶動作用。城市化水平最低的是阿圖什市，城市化水平波動范圍為12.67%～45.92%，原因是在經濟結構中農業占的比重依然較高，第二、三產業發展的滯后，經濟結構的不合理造成了國民經濟發展的緩慢，經濟總量增長較慢，從而造成了城市化的發展乏力的后果。

城市化發展的乏力使得處于區域中心縣市對農村地區的吸引力不強，農業人口轉變為非農人口的速度不快，使得人口城市化的發展也較慢。城市化發展的乏力使得在政府和社會在城市的基礎設施和教育文化、醫療等公共建設的投資上缺少充裕的財力，也造成了社會城市化發展的緩慢。

2.2耕地資源動態變化分析

選取研究區的分辨率為30 m、不同時相的Landsat TM/ETM+遙感影像為數據來源，因為，Landsat TM/ETM+、ALOS/AVNIR-2數據是進行城鄉結合、城市與耕地時空變化長時段監測的理想數據源[22-23]。同時，運用ENVI 4.5，分析了1990—2010年南疆5個城市與耕地面積的時空變化特征和規律。通過對不同時期的遙感影像進行圖像處理，利用最大似然分類法對每個城市的不同時相的3幅圖像進行監督分類，得到南疆5座城市3個時期的城市空間變化圖。最后，利用ArcGIS 9.2軟件將影像解譯分類后的結果輸出成圖，得到1990年、2000年及2010年的城市與耕地面積變化圖。所得結果如圖1所示。

表1　1989-2012年南疆地區城市化水平和耕地資源狀況

注：數據來源于《新疆統計年鑒》。

如圖1可以看出1990—2010年：(1) 庫爾勒市城市擴展速度較快，大部分耕地被城市所占用，因此，西南部的耕地面積越來越減少，而在東南，東北部出現新開發的耕地。根據“庫爾勒市城市總體規劃”摘 要，庫爾勒市耕地面積向東北擴展原因是1989年塔里木石油會展為庫爾勒市建成區快速擴展奠定了基礎。2005年巴音郭楞蒙古自治州州委確定了“庫尉一體化”發展戰略，庫爾勒市加快城市建設，不斷優化城市空間分布，擴展城市建成區面積規模，造成了建成區占用耕地，耕地向庫爾勒東北部擴展。(2) 阿克蘇市城市擴展速度較快，但耕地面積依然出現增長趨勢，其原因是政府鼓勵農業生產，加大農業投入，修建大型灌溉區及水庫，使得農村經濟迅速發展，大量在經濟動蕩期未開墾的荒地和閑置土地被重新利用，耕地面積有所增加，除此之外，各級政府采取有力措施保護耕地資源，20世紀80年代耕地銳減勢頭得到控制，耕地面積出現增加趨勢。(3) 阿圖什市耕地面積遞減趨勢，原因是阿圖什市正處于經濟大動蕩時期，農業生產徘徊不前，農業所占比重持續下降，這導致了耕地面積的又一次減少。(4) 喀什市耕地面積增長趨勢，其原因是一方面由于棉花價格上場，商家和農民投資墾荒所致，另一方面各級政府采取有力措施保護耕地資源，前一階段耕地銳減勢頭得到控制，耕地面積出現增加趨勢。(5) 和田市耕地總量呈持續下降趨勢，下降幅度較大，原因是在此期間，隨著人口數量的增加，加之實施西部大開發戰略以來，和田地區加大了生態建設、退耕還林(草)和農村經濟結構調整力度，用于糧食生產的耕地面積大幅度減少，而和田地區由于受生態安全的制約，耕地開發又受到限制。因此，雖然加大了對耕地的保護，但耕地數量仍在減少。

2.3南疆地區城市化進程與耕地變化相關性分析

城市化過程包括了社會、人口、空間和經濟轉換等多方面內容[24]。城市化除了表現在城市人口增長、城市非農業人口比重增加以外，城市空間區域的擴展也是一個重要的衡量指標[25]。一方面，城市化發展要向外擴張，不可避免要占用一部分耕地，城市郊區的耕地與建設用地擴張之間的沖突是城市化早期的固有矛盾；另一方面，城市化又有利于土地集約節約利用，促進城鄉協調統一發展。由此可知，耕地非農化是城市化過程中的一種必然現象，耕地數量變化體現一定的社會經濟發展規律。

圖1　南疆地區1990年，2000年，2010年城市與耕地分類結果

相關分析的任務是揭示地理要素之間相互關系的密切程度。而地理要素之間相互關系密切程度的測定，主要是通過對相關系數的計算與檢驗來完成的。它的值介于[-1,1]區間。相關系數大于零表示正相關，小于零表示負相關,相關系數的絕對值越接近于1，表示兩要素的關系越密切[26]。研究主要討論的是南疆地區城市化率與耕地變化之間的相關性。設城市化水平的對數為自變量，耕地面積的對數為因變量，分別建立一元回歸模型，①庫爾勒市：y=0.0282x+66.360,R2=0.0475,②阿克蘇市：y=0.0224x+55.700,R2=0.0202,③阿圖什市：y=1.6423x+10.691,R2=0.3563,④喀什市：y=-3.3058x+87.424,R2=0.8152,⑤和田市：y=-3.3508x+73.258,R2=0.5257。由圖2可以看出庫爾勒、阿克蘇、阿圖什、喀什、和田里面相關系數最大的是喀什，其次是和田、阿圖什，這表示它們擬合度較好，相關系數最小的是阿克蘇和庫爾勒。分析可知：1989—2012年，庫爾勒與阿克蘇的城市化水平的提高部分不是建立在耕地減少的基礎上的，而喀什、和田、阿圖什等城市城市化水平的提高是建立在耕地減少的基礎上(圖3)。因此，如果不對耕地資源采取合理有效的保護措施，隨著城市化水平的不斷提高，耕地資源將進一步減少，二者之間的矛盾會日益嚴重，不僅影響農業生產，而且會嚴重影響整個城市經濟的發展。到了2009年，喀什、阿圖什、和田等城市城市化的發展，耕地面積能夠保持在相對穩定的狀態。說明城市化過程中，隨著可持續發展戰略的實施，各政府部門已經開始意識到保護耕地資源的重要性。

3　南疆地區城市化水平與耕地資源協調性分析

3.1協調度概念及模型

協調度是個時間概念，它描述了系統內部各要素之間的良性相互關系。協調度是度量系統之間或系統內部要素之間協調狀況好壞的定量指標[27]。耕地資源與城市化水平的協調度是衡量不同城市化水平階段，耕地資源與城市化水平之間的關系。

因此，耕地資源與城市化水平協調度是定量描述區域在一定的城市化水平階段，耕地資源承載力與區域城市化水平之間的耦合程度。借鑒經濟與環境協調度以及以往的研究成果[28-30]。

圖2　城市化水平-耕地面積對數散點圖

3.2南疆地區城市化水平與耕地資源協調性分析

根據協調度模型，結合南疆5個城市1990—2012年的耕地資源以及城市化水平的變化情況，計算獲得的南疆城市城市化水平與耕地資源協調度結果見表3。

圖3　南疆地區城市化水平與耕地面積變化相關分析

從表3協調度計算結果看出:(1) 庫爾勒市城市化水平與耕地資源協調度值最高，1990—2012年，城市化水平與耕地資源的協調度變化較大，其中最大值為1.39，最小值為-1；從協調度類型可以看出23a中基本協調有6a，調和狀態有4a，基本調和狀態有2a，較協調有4a，勉強調和狀態有1a，不協調狀態有6a；從協調度時序上看，庫爾勒市城市化水平與耕地資源的協調度表現出一定的階段性，總體呈現出“基本協調和較協調→不協調→調和和較調和”的趨勢。

(2) 阿克蘇市城市化水平與耕地資源協調度比較高，1990—2012年，城市化水平與耕地資源的協調度變化較大，其中最大值為1.39，最小值為-1.20；從協調度類型可以看出23a中基本協調有5a，調和狀態有2a，基本調和狀態有1a，較協調有5a，勉強調和狀態有2a，不協調狀態有8a；從協調度時序上看，阿克蘇市城市化水平與耕地資源的協調度總體呈現出“基本協調和較協調→不協調→不協調和基本協調”的趨勢。

(3) 阿圖什市城市化水平與耕地資源協調度也較高，1990—2012年，城市化水平與耕地資源的協調度變化較大，其中最大值為1.37，最小值為-1.41；從協調度類型可以看出23a中基本協調有9a，基本調和狀態有2a，較協調有3a，勉強調和狀態有1a，不協調狀態有8a；從協調度時序上看，阿圖什市城市化水平與耕地資源的協調度總體呈現出“基本協調→不協調和較協調→基本協調”的趨勢。

(4) 喀什市城市化水平與耕地資源協調度較低，1990—2012年，城市化水平與耕地資源的協調度變化較大，其中最大值為1.04，最小值為-1.41；從協調度類型可以看出23a中基本協調有9a，基本調和狀態有2a，較協調有3a，勉強調和狀態有1a，不協調狀態有8a；從協調度時序上看，喀什市城市化水平與耕地資源的協調度總體呈現出“不協調和基本協調→不協調→基本協調”的趨勢。

(5) 和田市城市化水平與耕地資源協調度最低，1990—2012年，城市化水平與耕地資源的協調度變化較大，其中最大值為1.01，最小值為-1.03；從協調度類型可以看出23a中基本協調有7a，基本調和狀態有2a，勉強調和狀態有1a，不協調狀態有13a；從協調度時序上看，和田市城市化水平與耕地資源的協調度總體呈現出“不協調→基本協調→不協調→基本協調”的趨勢。

從表3可以看出1990—2012年南疆地區耕地資源與城市化水平協調度呈上升趨勢,在研究期間南疆地區耕地資源與城市化水平的協調關系逐漸向良性發展。從1990年的不協調變了2012年的基本協調，說明研究期間南疆地區耕地資源與城市化水平協調度各年份的變化均不一致，尤其是2012年各城市間協調度的差異出現減少的特點。

表2　城市化與耕地資源協調度分類

表3　南疆地區1990-2012年城市化水平耕地資源協調度

4　結 論

(1) 南疆地區處于城市化較慢的發展時期，其中城市化水平最高的是庫爾勒市，較高的有阿克蘇市、喀什市、和田市，最低的是阿圖什市；庫爾勒、阿克蘇、喀什等城市的耕地面積出現增長趨勢，阿圖什市和和田市耕地總量呈持續下降趨勢，和田市的下降幅度較大。

(2) 1989—2012年，在庫爾勒、阿克蘇、阿圖什、喀什、和田等五個城市中，相關系數最大的是喀什、相關系數是0.815 2，其次和田、相關系數是0.525 7，阿圖什、相關系數是0.356 3，相關系數最小的是阿克蘇和庫爾勒、相關系數分別是0.020 2，0.047 5，南疆的城市化水平與耕地面積之間出現正相關關系。可知，庫爾勒與阿克蘇的城市化水平的提高部分不是建立在耕地減少的基礎上的，而喀什、和田、阿圖什等城市城市化水平的提高是建立在耕地減少的基礎上。

(3) 從協調度類型可以看出，1990—2012年南疆地區耕地資源與城市化水平協調度呈上升趨勢，在研究期間南疆地區耕地資源與城市化水平的協調關系逐漸向良性發展。從1990年的不協調變為2012年的基本協調，說明研究期間南疆地區耕地資源與城市化水平協調度各年份的變化均不一致，尤其是2012年各城市間協調度的差異出現減少的特點。

總之，耕地資源與城市化水平存在著密切的聯系，研究耕地資源變化與城市化的關系具有現實意義，有助于為當地政府城市規劃和進一步發展提供參考依據。

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Analysis on the Correlation between Arable Land Resources and Urbanization Development of Southern Xinjiang

Gulimeiheri·Abasi1， Alimujiang·Kasimu1,2

(1.College of Geographic sciences, Xinjiang Normal University, Urumqi 830054, China;2.UrbanizationDevelopmentResearchCenter,XinjiangNormalUniversity,Urumqi830054,China)

Using Landsat TM/ETM+, ALOS/AVNIR-2 data of 1990, 2000 and 2010 as the data source, we extracted the information arable land of Korla City, and applied linear regression analysis models and coordination analysis to examine the changes of urbanization and cultivated land resources, relevance and compatibility of Korla City based on social and economic statistics of the period from 1989 to 2012 years. The results showed that in 24 years, urbanization level of southern Xinjiang was keeping slow developing state; among these cities, Korla City has the highest urbanization level, followed by Korla City, Kashghar and Hotan City, respectively; Atux has the lowest urbanization level; among those cities, cultivated land areas of Korla，Aksu and Kashigar City presented the increasing trend, while Atux City and Hotan City demonstrated the declining trend. Arable land resources and the level of urbanization in recent years showed the positive correlation in Southern Xinjiang. The harmonious relationship between arable land resources and the level of urbanization tended towards the benign level, shifting from the inharmonious state in 1990 the harmonious state in 2012. It showed that there were various changes in coordinated indexes of southern Xinjiang in this period.

urbanization; cultivated land resources; coordinated index; southern Xinjiang

2015-08-22

2015-10-06

國家自然科學基金(41361043);新疆維吾爾自治區青年科技創新人才培養工程優秀青年科技人才項目(2013721031)；新疆師范大學地理學博士點支撐科學開放課題(XJNU-DL-201402)

古麗美合日·阿巴斯(1990—),女(維吾爾族),新疆喀什人,碩士研究生,研究方向:城市地理與規劃。E-mail:13070417725@163.com

阿里木江·卡斯木(1976—),男(維吾爾族),新疆克拉瑪依人,博士,教授,研究方向：城市遙感。E-mail:alimkasim@gmail.com

F323.21

A

1005-3409(2016)02-0267-08