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土地利用/覆被变化(LUCC)是全球变化研究及土地科学研究的核心内容之一。清城区既是珠三角高端要素延伸内地的桥头堡,又是内地资源要素进入珠三角的前沿阵地,在承接珠三角产业转移和内地资源要素输出过程中担当着重要角色。作为清远实施“桥头堡”战略的先行区,承担了扩展城市空间框架、增强综合承载能力的功能。近20年来发展迅速,土地利用/覆盖格局也发生着迅速而深刻的变化。本文选择清远市作为研究区域,以土地科学、景观生态学以及遥感与地理信息系统等理论与方法作为支撑,研究了全区域整体一级、二级土地利用/覆盖变化、各行政区土地利用格局重建与转移分析、全区及各行政区土地利用景观格局重心转移,在以上分析的基础,进行了区域土地利用演化驱动因子研究。本文的研究揭示了在经济快速发展中清远市土地利用/覆盖格局变化特征与规律,为清远市土地综合利用与管理提供了数据支持,对推动清远乃至珠三角地区经济发展具有重要意义。通过上述系列研究,本文获得以下主要结论:
本文利用清远市1989-2010年间土地利用数据、遥感影像数据及地形数据作为主要数据源,对城市土地利用信息进行提取,分析清远市城市化过程中土地利用的时空变化特征、城市扩展的形态特征和模式。得出以下主要结论:
城市化是城市土地利用变化的主要推动力。城市的扩展导致城镇村及工矿用地、交通运输用地的大量增加,耕地、林地、园地、草地等自然绿地面积大量缩减;河流水面、湖泊水面、水库等自然水域景观面积大量减少,而沟渠、设施农业用地、坑塘水面、沟渠、水工建筑用地等人工水域景观面积相应增加。在所有的土地类型转换中,耕地面积流失最为严重,城镇村及工矿用地的面积增加最为明显。
(1)土地利用动态变化结果分析基于土地利用变化的理论内涵,对土地利用变化的主要特征、表现形式和一般规律进行分析,并从土地利用的数量变化、结构变化和区域差异三方面对清远市的土地利用动态变化进行分析。数量变化主要从幅度和速度两方面对12大类土地进行具体分析。研究结果表明:①园地、林地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他用地、城镇村及工矿用地呈正增长,其中以城镇村及工矿用地类型增长速度最快,21年间总增幅达到52401556.37 m2;其次是水域及水利设施用地,总增幅为44247122.74 m2。(2)耕地、草地、特殊用地及其他用地呈现减少的态势,尤以耕地的流失最为严重,研究期间净流量达113075276.6 m2,其次是草地。(3)1989~2010年间,耕地、城镇村及工矿等用地类型变化速率最快。其中城镇村及工矿用地年均增加2495312.21 m2;而耕地年均减少5384536.98m2。区域社会经济的发展带动研究区整体建设用地的快速发展,耕地、园地、草地等农业用地向高经济产出的用地类型转移,或者向高经济附加值的产业转移。
根据对二级用地类型的统计,耕地中水田的减少最为严重,其次是旱地,而水浇地则略有上升倾向。增加的水浇地位置主要是1989年水田所在位置,由此可知由于环境的变化以及人为干扰活动导致整个区域的耕地生态环境恶化的局面。园地中茶园面积减少,果园及其他园地则相对增加,追溯其原因,可能取决于种植农户的经济种植偏好变动及茶叶市场的波动引起。林地中有林地有增加的趋势,而灌木林地及其他林地则大量缩减。牧草地的三个二级用地类型面积变化都较大,用于放牧和割草的天然牧草地和人工种植的牧草地经21年变迁后均已消失,而不用于畜牧业的其他草地也以每年550424.35m2的惊人速度流失。这不仅反映出20年来城市化过程中产业结构改变对用地结构调整的影响,同时也是对人类干扰生态环境的一种警示。作为交通运输用地的铁路用地和公路用地则以年50181.95m2和378223.82m2的速度激增,且从原来的市中心集聚的形态向城市各个方向蔓延。湖泊等然水域景观消失,而河流、坑塘、沟渠、水工建筑用地等人工水域景观则得到了较多的塑造,益于养殖业的发展、人为活动逐步由城市中心向四周扩散,对其居住生活空间、生存环境改善。城市用地增加与城镇用地减少的幅度相当,体现出城市化过程中小城镇向城市转变的大趋势。农村居民点则以约3倍于城市增加的速度大幅向四周扩散,年均增加面积达2333773.23m2。
(2)土地利用类型相互转移分析结果各土地利用类型的转移方式与强度存在较大差异,主要表现为以下几个特征:①耕地的转出量大于转入量,其转移过程表明,主要转出类型面积从大到小依次为:城镇村及工矿用地、水域水利设施用地及林地。园地及林地的转入转出基本持平。②由于城市扩张、城市化过程中建设用地的增量需求及对耕地的占用导致交通运输用地、水域水利设施用地的转入大于转出。转入主要来源为耕地。③其他土地的面积显著增加,较为明显的是盐碱地和沼泽地完全消失,沙地也急剧缩减,裸地大量增加。从其转出情况来看,对耕地、林地、草地、水域水利设施用地及城镇用地均有贡献,对耕地的贡献率最大,达19.90%。而转入来源主要由耕地、林地等用地类型受产业调整等原因受到占用所致。④城镇村及工矿用地是研究区内变化最明显的类型。转入是转出的2倍多,转入类型主要是耕地,占26.34%,其次是林地,占21.28%。
(3)重心转移分析结果在城市化过程中,建设用地不断侵入与蚕食周围其他土地类型,从而使建设用地总量增加,耕地大量流失。主要体现在重心的转移。从迁移轨迹及距离来看,园地的重心迁移距离最大,其次为城镇村及工矿用地和交通运输用地。从迁移方向来看,随着城市用地沿东北向西南迁移对耕地的蚕食,促使各行政区及镇的耕地、园地、林地、草地等绿地呈现由南向北和由东向西的趋势,且轨迹和方向均从市中心向郊区转移。而水域水利设施用地的发展方向随城镇村工矿用地的重心由北向南发展,轨迹相似;设施用地、水工建筑用地、裸地等其他用地类型由西向东。呈现出向城镇村工矿用地重心集聚的态势。
(4)土地变化驱动分析结果论文从自然驱动力、社会经济驱动力及空间要素驱动力等3方面进行研究。结果表明:①影响土地利用和土地覆盖变化的因素很多,各种驱动力对土地利用变化的影响不是简单的一一对应关系。转化为城镇用地及农村居民点的土地主要与距城镇中心的最近距离相关,且与城镇的规模、经济增长速度关系密切。城镇周边的水田及早地被占用的概率相当高,同时交通运输沿线的蔓延也直接导致耕地的大量流失及沿线两侧用地类型转移概率的提高。②对园地面积影响最大的是区域经济发展水平增高及人们对非农产业用地需求的逐步增加导致园地转入转出频繁。③水田、旱地等耕地向城镇村及工矿用地的转化与交通干线的关系最为密切,距城镇中心的距离影响不明显。