長白山地區國土空間格局演變特征
——以2000—2020年為例

王天驕 金晶 劉吉平

(吉林師范大學旅游與地理科學學院，吉林 四平 136000)

引言

土地利用變化是全球生態系統變化、生物化學過程變化、氣候變化和人類脆弱性變化的主要驅動因素之一，反映了國土空間格局的變化和自然、人文系統的相互作用[1]。隨著城鎮化進程不斷加快，經濟發展與生態保護矛盾愈演愈烈，在一定程度上制約了區域空間的發展，加劇了自然環境的破壞，三生空間沖突矛盾日益加劇[2]。黨的十八大報告提出，構建國土“生產空間集約高效、生活空間宜居適度、生態空間山清水秀”的三生空間，建設新型的人地和諧文明形態，表明了國土空間優化的目標和方針。因此，研究城市生產-生活-生態空間的國土空間格局的變化規律，對城市實體空間布局、協調空間秩序、引導人口資源環境與社會經濟可持續發展具有重要意義。長白山地區作為歐亞大陸北半部山地生態系統的典型代表，承載了大量區域競爭力的運作，人地關系十分緊張[3]。隨著我國經濟的飛速發展，生產空間、生活空間、生態空間之間的競爭愈發激勵，伴隨著國土空間利用不平衡不充分等問題的出現，長白山地區的生產空間-生活空間-生態空間面臨著更為嚴峻的挑戰。探索其三生空間演變及優化的區域資源整合、規劃與布局至關重要[4]。

鑒于此，定量研究長白山地區社會經濟轉型發展過程中2000—2020年各時段國土空間格局演變的時空特征及其驅動因子，以期從生產、生活、生態3方面為評價該地區國土空間功能定位和發展提供科學依據，為長白山地區土地利用總體規劃、管理和生態文明建設提供參考依據。

1 研究區概況

長白山是歐亞大陸東緣的最高山系，地處吉林省東南部，生態環境優良，境內森林密布，資源環境承載能力較強，是同緯度地帶上原始森林狀況保存的最完整的地區。地處N40°40′～44°30′，E125°20′～131°20′，總面積約75626km2。氣候屬于溫帶大陸性季風氣候，地勢較高且地形復雜，其主要包括山地、丘陵、臺地、谷地以及長白山所特有的火山群等。行政區劃主要指延邊州、白山市和通化市的19個縣市[5]，見圖1。

圖1 長白山地區研究區示意圖

2 數據來源與研究方法

2.1 數據來源及處理

長白山地區2000年、2010年、2020年3期土地利用數據來源于Landsat衛星系列OLI/TM/ETM+影像，分辨率為30m×30m。依據《全國生態遙感監測土地利用/覆蓋分類體系》，結合第二次全國土地調查現狀圖與中國科學院土地分類方式等參考資料，通過eCognition提取長白山地區3期土地利用數據。得到長白山地區包括耕地、林地、草地、水域、建設用地、未利用地6個一級類和水田、旱地等21個二級類的土地利用數據。隨機均勻選取300個點，通過野外調查情況進行實地驗證，精度可達92.3%，可用于分析研究。

2.2 研究方法

2.2.1 三生空間分類體系

本文依據國家現有的土地利用分類體系并結合基于三生功能的國土空間分類體系，同時參考已有研究成果的基礎上[6]，建立基于三生功能的長白山地區國土空間分類體系，見表1。

表1 長白山地區國土空間分類體系

2.2.2 轉移矩陣

轉移矩陣是系統分析中系統狀態與狀態轉移的定量描述，是將各地類土地利用變化的轉移面積按矩陣形式排列,利用ArcGIS 10.2對任意2期三生空間格局分布圖進行空間疊加運算，獲取2000—2010年、2010—2020年以及2000—2020年3期國土空間利用類型轉移矩陣，從而更好地分析長白山地區國土空間結構的轉變過程。表達式：

式中，S為面積；i、j分別為研究期初和末的國土空間利用類型；n為國土空間利用類型數。通過對2000年、2010年和2020年國土空間利用類型數據進行分析，建立2000—2010年、2010—2020年以及2000—2020年3期國土空間利用類型轉移矩陣。

3 結果分析

3.1 長白山地區國土空間面積變化特征

依據2000年、2010年和2020年3期長白山區土地利用現狀數據，參考前文三生空間的用地長白山區分類體系表格，利用ArcGIS將土地利用類型分為8個二級用地類型，得到三期國土空間利用現狀圖，如圖2所示。

圖2 長白山地區2000—2020年國土空間現狀圖

從3期國土空間利用現狀數據提取各類國土空間的面積，其數據結果如表2所示。研究表明，長白山地區國土空間類型中，農業生產用地和林地生態用地占據主要空間分布，2000—2020年農業生產用地呈現“V字”型變化趨勢，林地生態系統則呈現“倒V字”型變化趨勢。另外，2000—2020年，長白山地區土地利用類型變化強度從大到小依次為林地生態用地>農業生產用地>草地生態用地>城鎮生活用地>水域生態用地>農村生活用地>其它生態用地>其它生產用地。20a間除去林地生態用地、草地生態用地、其它生態用地總體上是下降趨勢以外，其余類型的國土空間都呈現上升趨勢。農業生產用地與林地生態用地變幅較大，分別增加691.60km2和減少了744.30km2，說明這期間長白山地區林地大面積轉出，轉而開墾耕地，其保護形勢不容樂觀；而城鎮生活用地、農村生活用地面積持續增加，證明長白山地區工業化和城鎮化發展十分迅速。草地生態用地面積從2000年的1789.32km2減少至1211.84km2，共減少了578km2。水域生態用地面積從1124.61km2增加到1316.36km2，共增加了192km2。其它生態用地從115.98km2減少到24.16km2,共減少了91km2。

表2 長白山地區2000—2020年國土空間面積

3.2 長白山地區三生空間轉移特征分析

2000—2010年，林地生態用地、草地生態用地、水域生態用地大面積轉出，均轉為農業生產用地，其中林地生態用地轉化率最高，達1.8%。2010—2020年，林地轉為農業生產用地現象明顯，且農業生產用地和城鎮生活用地持續增多。

表3 2000—2010年長白山地區國土空間轉移矩陣

表4 2010—2020年長白山地區國土空間轉移矩陣

4 結論

研究區主要土地利用類型為生產用地和生態用地，占整個研究區的98.3%～98.9%。生活空間占比極少，僅為1.1%～1.7%。2000—2010年，生產空間和生態空間面積略有減少；2010—2020年，生態空間面積持續減少，生產空間面積反而大幅上升。長白山地區的生活空間面積相對最小，于2000—2020年持續增長。以國土空間視角看，研究區土地利用類型變化主要表現為農業生產用地和城鎮生活用地的變化，變化區域主要分布在西北、西南和中部地區，且有逐步擴張的趨勢，南北增幅較大。農村生活用地和水域用地分布相對穩定，空間上呈西南、中部集聚，四周分散分布的特點。