國家級開發區地表覆蓋空間演變定量分析

吳 頔 潘啟鑫 石曉春

(1. 廣東省國土資源測繪院, 廣東 廣州 510500; 2. 華南農業大學 資源環境學院, 廣東 廣州 510642)

0 引言

國家級開發區是我國推進對外開放的重大戰略步驟,也是中國特色社會主義建設的成功實踐和重要組成部分。1984年國務院開始設立第一個國家級開發區,廣東省人民政府于1991年開始設立省級經濟開發區,各類開發區經過多年的發展,成績突出,成為地方經濟的新亮點。土地作為稀缺資源和新城區建設的載體和基本條件,是社會經濟發展中最為活躍的生產要素[1],其利用程度是衡量開發區集約利用效率的重要指標。目前,已有較為豐富的基于土地利用類型的土地利用程度綜合指數和土地利用動態度指數[2-5]的研究。地表覆蓋數據相對于土地利用數據而言,具有更加客觀的特性,即“所見即所得”。近年來。基于地表覆蓋類型的土地利用研究如火如荼[6-9],張紅月[6]基于地表覆蓋矢量數據,應用地理數量方法和地理信息系統(Geographic Information System，GIS)技術研究青海省地表覆蓋空間分布特征、結構特征及動態度變化,得到一系列定量化研究結果。閆政新[7]對2013—2017 年金普新區地表覆蓋變化及驅動力分析,結果表明金普新區的地表覆蓋總變化量和變化動態度指數均呈現先降低后減少的狀態。

由于地表覆蓋的特點,它能夠更加真實、客觀地反映地區的自然和資源條件,反映該地區社會經濟的發展狀況和結構[8],對國家級開發區地表覆蓋進行空間演變定量分析,可以得到開發區開發程度和速度,掌握開發區開發利用情況,為開發區建設提供必不可少的基礎信息。

1 研究區概況及數據來源

根據《中國開發區審核公告目錄》(2018年版)選取廣東省29個國家級開發區作為研究對象，主要分為經濟技術開發區、高新技術產業開發區和海關特殊監管區域。其中經濟技術開發區包括廣州經濟技術開發區、廣州南沙經濟技術開發區、增城經濟技術開發區、珠海經濟技術開發區、惠州大亞灣經濟技術開發區、湛江經濟技術開發區，高新技術產業開發區包括廣州高新技術產業開發區、深圳市高新技術產業園區、珠海高新技術產業開發區、佛山高新技術產業開發區、肇慶高新技術產業開發區、江門高新技術產業開發區、源城高新技術產業開發區、中山火炬高技術產業開發區、清遠高新技術產業開發區、惠州仲愷高新技術產業開發區、東莞松山湖高新技術產業開發區，海關特殊監管區域包括廣東廣州保稅區、廣東珠海保稅區、廣東汕頭經濟特區保稅區、廣州南沙保稅港區、深圳前海灣保稅港區、廣州保稅物流園區、廣州白云機場綜合保稅區、深圳鹽田綜合保稅區、廣東福田保稅區、廣東廣州出口加工區、廣東深圳出口加工區、珠澳跨境工業區。使用的高分辨率遙感影像現勢性為2017、2018年，分辨率優于2 m。

2 地表覆蓋空間演變定量分析

基于高分辨率正射影像,依據《基礎性地理國情監測數據技術規定》(GQJC 01—2017)以及《基礎性地理國情監測內容與指標》(GQJC 03—2017)要求對開發區范圍內的地表覆蓋進行目視解譯,采集結果通過精度驗證。地表覆蓋類型主要包括耕地、園地、林地、草地、房屋建筑(區)、道路、構筑物、人工堆掘地、荒漠與裸露地表、水域等10個類型,得到地表覆蓋圖層,并對開發區地表覆蓋圖層進行空間演變規律分析。分析指標主要包括地表覆蓋程度指數以及地表覆蓋變化動態度指數。

2.1 地表覆蓋程度指數

按照土地在社會因素影響下的自然平衡狀態,賦予各地表覆蓋類型不同的利用程度分級標準,本文依據地表覆蓋分類情況以及國內外相關研究的普遍劃分方式,定義了不同地表覆蓋類型的利用程度級別,如表1所示。其中建設用地包括房屋建筑(區)、道路、構筑物、人工堆掘地以及林地中的綠化林地、草地中的綠化草地,未利用地為荒漠與裸露地表。

表1 地表覆蓋程度分級指數標準

注:其中綠化林地、綠化草地、房屋建筑、道路、構筑物和人工堆掘地均屬于建設用地

地表覆蓋程度指數用于分析區域地表覆蓋強度情況。其計算公式如下

(1)

式(1)中,L為監測區地表覆蓋程度指數,Ai為區域內第i級地表覆蓋程度分級指數,Ci為區域內第i級地表覆蓋程度分級面積百分比,n為地表覆蓋程度分級數。L(b-a)=Lb-La表示研究區監測時段末期地表覆蓋程度指數Lb與監測時段初期La的差值,即監測時段內地表覆蓋程度指數變化量。若L(b-a)>0,則表示該區域地表覆蓋處于發展期,否則處于調整期或衰退期[6]。

2.2 地表覆蓋變化動態度指數

地表覆蓋變化動態度是定量描述地表覆蓋變化速度的指標,能很好地反映監測時段內區域地表覆蓋變化的總體態勢。本方法要求對兩期地表覆蓋類型進行面積統計。以研究時段內地表覆蓋類型間的轉換面積為研究對象,將其各種類型之間的轉換面積與前一時期各類型面積進行比較。地表覆蓋綜合變化動態度指數計算公式如下

(2)

式(2)中,ILC為監測起始時間第i類土地覆蓋類型的面積,T為監測時段,ΔSin-i為監測時段T內第i類土地覆蓋類型轉變為非i類土地覆蓋類型的面積之和;ΔSout-i為監測時段T內非i類轉變為第i類土地覆蓋類型的面積之和,n為土地覆蓋類型數[9]，若對于單個地表覆蓋類型其n為1。

2.3 結果分析

2.3.1開發區地表覆蓋程度指數

根據2017、2018年地表覆蓋數據和公式(1)，計算出開發區2017和2018年地表覆蓋程度指數以及兩期的變化量，如表2所示。

表2 開發區地表覆蓋程度指數

由表2可知2017—2018年開發區整體地表覆蓋程度指數呈上升趨勢，增加量為4.49，說明開發區整體地表覆蓋處于發展期。主要表現為構筑物和人工堆掘地面積的增加，使得建設用地類型的面積大幅增加，進而地表覆蓋程度指數提高，土地開發利用進程加劇。

分析每個開發區的地表覆蓋綜合程度指數可知，2017—2018年地表覆蓋綜合程度指數變化量小于零的開發區僅有2個，分別為增城經濟技術開發區和深圳市高新技術產業園區，變化量分別為-0.17、-1.55，其土地利用進程處于衰退期。其中變化量大的深圳市高新技術產業園區兩年間的地表覆蓋轉換集中于人工堆掘地和構筑物、林地和園地之間。

在所有開發區中，地表覆蓋程度指數增加最多的開發區是廣東汕頭經濟特區保稅區，其指數變化量達到30.91，主要表現為草地和林地的減少、人工堆掘地面積的增加。通過分析其2017—2018年的轉入轉出情況發現，人工堆掘地轉入量中有67%來自草地，其中草地的分級指數是2，建設用地的分級指數是4，地表覆蓋綜合程度指數變化量表現為增加。典型區域影像對比情況如圖 1所示，可以看出前期還未進行開挖建設的草地，后期轉變為裸露的人工堆掘地。

圖1 2017—2018年廣東汕頭經濟特區保稅區典型區域影像對比

2.3.2開發區總體地表覆蓋動態度特征

2017—2018年開發區地表覆蓋綜合變化動態度指數為4.45%,地表覆蓋變化總體比較穩定。從開發區單個地表覆蓋類型空間動態度來看(圖2),荒漠與裸露地表的動態度指數達到51.33%,人工堆掘地的動態度指數達到33.03%,遠超其他地表類型。

圖2 2017—2018年廣東省國家級開發區地表覆蓋類型空間動態度

結合空間變化規模來看(圖3),轉入規模較為突出的地類是人工堆掘地、構筑物、草地,而轉出規模較為明顯的地類為人工堆掘地和草地,可見人工堆掘地和草地的轉入轉出程度較為劇烈。監測期間,構筑物凈增了447.16 hm2,人工堆掘地凈增346.10 hm2,房屋建筑(區)凈增了90.18 hm2,土地利用方式依舊依舊以建設用地增加為主。

圖3 2017—2018年國家級開發區地表覆蓋類型空間變化面積

2.3.3 各開發區地表覆蓋空間綜合變化動態度分析

經測算,除廣東汕頭經濟特區保稅區外,其他開發區的地表覆蓋綜合變化動態度指數均在10%以下,通過對比分析2017年各開發區地表覆蓋動態指數發現,2018年各開發區整體動態度整體下降,處于中位的開發區動態度指數均不到4%,各開發區地表覆蓋變化比較穩定。按照地表覆蓋綜合變化動態度由大到小的順序排名,結果如表3所示。結果顯示動態度較高的國家級開發區屬于近年來大興土木的開發區,處于大力發展建設階段,而排名較后的開發區多為已經發展飽和、成熟的開發區,土地開發進程平緩。

綜合考慮開發區類型及地表覆蓋類型動態度,選取東莞松山湖高新技術產業開發區和廣東福田保稅區進行地表覆蓋空間動態分析。東莞松山湖高新技術產業開發區于2010年批準設立,自2014年起正式進入統籌階段。根據《松山湖高新區年鑒2018》,高新區2017年建筑竣工項目18個,總竣工面積117.15×104m2,其中研發辦公樓面積75.65×104m2、廠房面積28.5×104m2、住宅面積13×104m2,全年在建及籌建學校、幼兒園達16所。從地表覆蓋看,該園區地表覆蓋綜合動態度指數為8.78%,主要體現為人工堆掘地和草地的轉出和房屋建筑(區)和構筑物轉入。可見自2017—2018年來,東莞松山湖高新技術產業開發區內部建設如火如荼,發展進程迅猛。反觀廣東福田保稅區,其批準設立于1991年,1993年2月正式封關運作,是廣東省批準最早的國家級開發區之一。經測算,2018年廣東福田保稅區內部建設用地占比達到100%,開發利用已經完全達到飽和[10]。

3 結束語

本文根據高分辨率正射遙感影像,對廣東省29個國家級開發區內2017、2018年度的地表覆蓋進行采集,運用空間分析、數理統計方法對國家級開發區進行地表覆蓋空間演變定量分析。從地表覆蓋程度指數、地表覆蓋變化動態度指數兩個指標對廣東省國家級開發區進行空間演變定量分析,得出開發園區的發展程度,反映開發區發展速度,對掌握開發區建設發展狀態具有重要意義。對于設立時間早但發展進程緩慢的開發區需要結合其內部土地開發利用情況,綜合判斷該開發區內部建設是否飽和,若不飽和需找出其發展緩慢的原因,并提出有針對性的措施,進行有效的土地管理和建設監管。