第20卷第4期2006年8月
文章编号:1671-1211(2006)04-0482-05
资源环境与工程
ResourcesEnvironment&EngineeringVol120TotalNo161
城市土地利用变化及其驱动力分析
位 欣,陈翠芳,陈 华
(武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉 430079)
摘 要:以湖北省黄石市近9年来土地利用以及相关社会经济因素的统计数据为依据,分析该区土地利用变化的幅度、速度以及土地利用程度的变化,并利用spss软件的主成分分析功能,分析该区土地利用变化的驱动力,提出对黄石市土地利用的建议。
关键词:土地利用变化;驱动力;主成分分析
中图分类号:F301.21 文献标识码:A
0 引言
为了制定科学合理的土地利用规划,必须利用科
分析,,次要因素,根本驱动力,即对影响城市土地利用和导致各类用地
[1]
发生变化的各项指标有一个宏观的把握。本文以湖北省黄石市近9年来与城市土地利用有关的社会经济统计数据为依据,在前期GIS、RS技术应用研究的基础上,利用主成分分析方法,分析该区内土地利用变化的总体趋势和驱动因子,找出一些具有代表性的、不改变系统基本规律的主要因素进行分析,以达到利用少数变量来分析整个系统的目的。
人均耕地面积仅0.046hm,0.056hm,经济和社
2
2
,建材、电,同2 黄石市土地利用动态变化
本研究以黄石市1996～2004年土地变更数据为依据,对该市土地利用变化的幅度、速度及利用程度变化情况进行了分析。2.1 土地利用变化幅度各土地利用类型面积总量的变化,可以反映出区域土地利用变化的总趋势以及土地利用结构的变化(见表1、图1)。
从各土地利用类型数量的总体变化来
1 研究区概况
黄石市位于湖北省东南部,长江南岸,北纬29°51′
～30°20′,东经114°32′～115°16′,为湖北省省辖市,管辖黄石港、西塞山、下陆、铁山四区及大冶市(县级市)、阳新县。黄石市属亚热带季风气候区,夏热冬寒,四季分明,光照充足,无霜期长,雨量丰沛。该区土地类型多样、山多平地少、难用面积大,森林覆盖率占总面积的33.1%。2004年全市总人口为251.75万人,
2
土地总面积为458285.3hm,其中农用地293889.90222hm,建设用地46430.09hm,耕地115181.00hm,
收稿日期:2006-03-13;改回日期:2006-04-05
作者简介:位欣(1983-),女,在读硕士研究生,人文地理专业,研究方向:土地资源管理、区域规划。E-mail:[email protected]
图1 1996～2004年黄石市土地利用面积变化对比图
Fig11 ContrastofareachangeoflanduseofHuangshiCityfrom1996to2004
第4期位欣等:城市土地利用变化及其驱动力分析
表1 1996～2004年黄石市土地利用分类变化表
483
Table1 ClassifiedchangesoflanduseinHuangshiCityfrom1996to2004土地利用类型
耕地园地林地牧草地建设用地未利用地
1996年土地利用
2004年土地利用
9年间土地利用
多,其次是林地,园地增加也较大;牧草地变化比较突
2
出,直接由1996年的44.8hm到0。2.2 土地利用变化速度土地资源数量变化的速度可用土地利用动态度来表示(王秀兰等,1999)。单一土地利用动态度是指某一地区在某一时段内某种土地利用变化类型的数量变
[2]
化情况,其表达式为:
U-UK×100%①
Ua
T
分类面积/hm
112918.309589.00126925.1044.8040999.79129125.80
2
分类面积/hm
107195.9010040.80129804.800.0045444.89126353.80
2
面积变化/hm
-5722.40451.802879.70-44.804445.10-2772.00
2
式中:K为T时段内某种土地利用类型动态度;Ua和
Ub分别为研究期初和期末某种土地利用类型的数量;T为研究时段长度,当T设为年时,K为某种土地利用
数据来源:黄石市1996年规划基期年主要地类统计表、2004年变更上报表。
看,黄石市的耕地和未利用土地呈不断减少的趋势,其
中耕地减少的幅度最大,减少了5.07%;其他地类(除牧草地外)都有不同程度的增加,其中建设用地增长最
类型的年变化率。
根据以上公式分别计算出黄石市不同时期土地利用的年变化率(见表2)。
表2 黄石市土地利用的年变化率
Table2 AnnualchangerateoflandofCity
土地利用类型
耕地园地林地牧草地建设用地未利用地
1996年土地利用2000年土地利用-0.0711.010-0.10000.718-0.127
2000～2004-0.946-0.0650.557-201.401-0.301
1996～2004-0.5630.5240.
252-11.1111.205-0.239
分类面积/hm2
9925.44.8040999.79129125.8
/hm516.[1**********]7.6044.8042470.79128307.8
/2
10040.80129804.800.0045444.89126353.8
数据来源:黄石市1996年规划基期年主要地类统计表、2004年变更上报表。
由表1、2和图2可以看出:生态退耕是国家政策实施的结果,而建设占用耕地和农业结构调整是城市和城镇建设扩展、国家基础设施投资、产业发展以及农业比较效益驱动的结果。
(2)园地变化 1996～2000年,园地面积增加484.3hm,年增加率达到1.010%。2000年以后,直
2
到2004年,园地面积有所减少,年变化率为0.065%。但由于农业结构调整的原因,黄石市园地面积总体呈现增加趋势,这也说明农用地内部结构调整正处于盲目调整到理性调整的过渡阶段。
(3)林地变化 由于黄石市积极开展退耕还林的政策,目前林地面积较广。1996～2000年林地面积在减少,但减少速度极低,为0.100%。此后到2004年林地面积一直有所增加,年增加率为0.557%。显然,林地增加幅度大于林地减少幅度。因此,林地面积变化总趋势是在增加,林地增长的原因就是退耕还林政策的执行,通过农业结构调整为林地的,开发荒草地、裸岩石砾地、田土坎等。
图2 1996～2004年黄石市土地利用年变化率
Fig12 AnnualchangerateoflanduseofHuangshiCityfrom1996to2004
(1)耕地变化 从1996～2004年,9年间耕地面
积减少5722.40hm,其中,1996～2000年耕地减少幅
度远远
2
484
资源环境与工程
2
(4)牧草地变化 黄石市牧草地面积为44.8hm
2006年
土地利用程度变化模型为:
△Lb-a=Lb-La=100∑(A1・C1,b)-∑(A1・C1,a1
1
直到2004年变化为0hm。(5)建设用地变化 由于黄石市各县区人口、经济增长,必然造成城镇实际占地面积的增大,且2000～2004年的增长率>1996～2000年的增长率,说明城市在快速发展。此外,在这一过程中,城市用地政策还起到了很大的作用。1996～2004年黄石市建设用地增加的主要方向是城市建设用地扩张、农村居民点用地增加、建制镇用地扩展,三者分别占建设用地增量的66.73%、30.92%和9.05%。
(6)未利用地变化 从1996～2004年,未利用地
22
面积减少了2772hm,其中1924.2hm开发为耕地,占土地开发总量的69.21%,其他开发为园地、林地和建设用地。未利用土地变化的驱动力主要是国家耕地保护力度不断加大,耕地占补平衡政策的实施以及耕地占用成本不断提高,转向未利用土地开发等。
综上所述,从1996到2004年这9年间,耕地和未利用地总趋势是在不断减少,其中耕地的年减少率较大,但是因为其基数较大,的面积较为可观;用类型之首;提高、、/。2.3 土地利用程度变化分析
2
(3)
R∑(A1・C1,b)-∑(A1・C1,a)
∑(A1・C1,a)
1
(4)
式中:△Lb-a为土地利用程度变化量;R为土地利用程度变化率;Lb和La分别为研究期末和期初的区域土地利用程度综合指数;A1为第1级土地利用程度分级指数;C1,b和C1,a分别为研究期末和期初第1级土地利用程度面积百分比。如果△Lb-a>0或R>0,则该区域土地利用处于发展时期,否则处于调整期或衰退期。
运用1996年和2004年的数据资料,计算黄石市各县(区)土地利用程度变化量与变化率(见表4)。由表4得知,1996～2004年间黄石市土地利用程
度变化率R>0,表明其土地利用处于发展时期。土地利用程度变化率都较大,以最为明显,达到3.;大冶程度变化率低于(区)土地利用程度变化量与变化率表
Table4 Changequanityandchangerateoflandusedegree
ofHuangshiCityanditssubordinatecities
市(县)黄石市城区大冶市阳新县
土地利用程度综合指数
1996214.172257.145232.709200.488
2004215.575265.978232.904201.915
土地利用程度变化量
1.4038.8330.1951.427
土地利用程度变化率/%
0.6553.4350.0840.712
土地利用程度反映土地利用的广度和深度,它反
映了人类因素与自然因素综合效应。根据刘纪远先生(1994)等提出的土地利用程度的综合分析方法,将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为若干级,并赋予分级指数(见表3),从而给出了土地利用综合指数及土地利用程度变化模型的定量表达式。
表3 各土地利用类型分级指数表
Table3 Gradedindexesofdifferentkindsoflanduse
数据来源:黄石市1996年规划基期年主要地类统计表、2004年变更上报表。
3 黄石市土地利用变化的主要驱动力
分析
城镇聚落用地级
未利用土地级
林、草、水用地级
3.1 经济发展
农业用地级
经济发展是土地利用结构变化的主要驱动力。建设用地的增加,除人口增长因素外,主要是近年来黄石市城镇化水平有所提高,城镇的扩展占用了大量的土地。随着“中部崛起”战略的实施,武汉都市圈的建设以及长江经济带对黄石市社会经济发展的影响,该市建设
用地的需求将会不断提高。从黄石市的产业结构看,第
土地利用类型分级指数
未利用地或林地、草地、耕地、园地、城镇居民点及难利用地
1
水域
2
人工草地工矿交通用地
3
[2]
4
其中,土地利用程度综合指数为
L=100×∑A1・C1
1
:
(2)
式中,L为某研究区域土地利用程度综合指数;A1为研
究区域第1级土地利用程度分级指数;C1为研究区域内第l级土地利用类型面积百分比。
一产业所占比重呈下降趋势,而第三产业呈快速上升趋势,农业生产结构渐趋合理。可以预见,农业用地所占比例仍将下降,随着农业用地内部结构的调整,园地、林地将趋于稳定,耕地面积大量减少的局面会有所改观。
第4期位欣等:城市土地利用变化及其驱动力分析485
3.2 人口增长
人口的增长引发了各类用地需求的增大,加剧了人口、资源、环境的矛盾。人口增加和城市扩展也占据了大量的土地。据统计数据,全市人口由1996年的237.86万增加到2004年的251.75万,短短几年净增加5.84%,全市人口增长将需要大量的居住用地。为了缓解人口增长的压力,保证社会经济的发展,开发了大量的未利用地,使其比重下降。3.3 政策变化
素要细致全面,但指标过多又会加大分析问题的难度
和复杂性。这些因素不仅与土地利用强度存在相关关系,而且相互之间也藕合关联。在实际问题中,主成分分析可以将若干个自变量“合并”为几个独立成分变量,来减弱自变量之间的相互干扰。由于社会行为及土地利用者主体行为和政策制度等因子难以量化,因此,在此仅仅就人口增长、经济增长和技术进步等三大
[3]
驱动因子进行定量化研究。根据主成分分析方法的思路和要求、黄石市土地利用变化驱动系统的实际状况以及黄石市现有的资料水平,选取人口增长类因子:X1———人口总数(万人)、X2———城市化水平(%);经济增长类因子:X3———国内生产总值(亿元)、X4———社会固定资产投资(万元)、X5———经济非农化率(二、三产业产值/GDP,%)、X6———农业结构比值(农业产值/农林牧渔业总产值,%);技术进步类因子:X7———
2
有效灌溉率(kg/hm)、X8———农业机播面积(千公顷)等8(见表5),软件对各因子进～表8)。
土地是人类生存和发展的主要物质基础,其利用
结构变化深受区域政策影响。20世纪90年代以来,黄石市大力推进城市化进程,大力发展二、三产业,使该市建设用地大幅度增加,城镇化水平逐渐提高;同时,响应国家的号召,黄石市积极开展“退耕还林”工程,使得林地面积有所增加。
4 黄石市土地利用变化驱动力定量分析
由于土地利用变化十分复杂,影响因素错综复杂,在进行土地利用变化驱动力的定量研究时,5 analysisofrawvariabledata
年份
[***********][***********]
237.86242.83247.01249.36247.82248.87249.83250.82251.75
35.117334.979234.9823934.8692735.4531535.4803736.024536.4006136.5005
X3111.27134.75156.4180.03200.[1**********].64316.98
X[***********][***********][***********]0
X585.2970384.9573389.2583190.2905190.9838191.3452991.6572692.0808491.43164
X650.7549.3444.7847.5247.1347.9847.2746.0946.02
X7972026953.33333
[**************].33333
3152026286.66667
3234028126.66667
X[***********]113.3333343586.6666743113.33333
[**************]
表6 驱动力因子相关系数矩阵
Table6 Relevantcoefficientmatrixfordrivingforcefactors
X1
X1X2X3X4X5X6X7X8
1.0000.6180.8610.7660.923-0.7840.7620.328
1.0000.9160.9330.644-0.4030.4090.786
1.0000.9720.832-0.5830.6310.674
1.0000.707-0.5600.5070.806
1.000-0.7110.6410.241
1.000-0.322-0.223
1.0000.270
1.000
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
486
资源环境与工程
表7 驱动因子特征值及主成分贡献率表
Table7 Characteristicvalueandprincipalcomponentcontributionrateofdrivingforce
2006年
主成分特征值贡献率/%累计贡献率/%
15.57369.66069.660
21.32616.57586.235
30.6848.55094.785
40.3043.80398.588
55.887E2020.73699.324
65.012E2020.62799.951
73.907E203(4.883E202)99.999
86.363E205(7.953E204)100.000
表8 各因子的主成分载荷矩阵
Table8 Principalcomponentloadmatrixofeachfactor
主成分因子
12
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X82.272E2020.955
要因素,其次为农业技术的进步。
5 总结及建议
通过对黄石市土地利用变化及驱动力的分析,可
以看出:近年来黄石市土地利用程度不断加大,土地利用结构发生了较大的变化,除耕地和未利用地不断减少外,其他地类都有不同程度的增加,其中建设用地增加最多。虽然这期间黄石市的经济在不断发展,但这与黄石市及人类社会共同的目标———可持续发展是有一定差距的。析,,应该切实,控制人口增长速度,;,严格,节约集约用地,提高土地利用效益;调整用地结构,优化土地布局;合理利用土地,优化土地生态环境;加快土地信息系统的建设,推进土地的信息化管理,力争创造一个社会、经济、生态和谐发展的黄石。参考文献:
[1] 张新长.基于GIS技术的城市土地利用时空结构演变分析模型研
0.9420.3820.6690.5240.9090.3140.8830.7290.8410.283
-0.7900.720-0.1450.210
从相关系数矩阵可以看到8个影响因子中存在着
不同程度的相关性,但其中X3国内生产总值和X4社会固定资产投资具有极大的正相关性,其相关系数为0.972。同时按照主成分分析的要求,特征值>1,且累计贡献率达70%～90%的特征值对应的主成分即可。从表7中可以看出前2个主成分的累计贡献率己经达到86.235%,部分信息,(见表8):X1、X5经济非农化率、X6农业结构比值、X7有效灌溉面积;第二主成分包括X2城市化水平、X3国内生产总值、X4社会固定资产投资和X8农业机播面积。由主成分载荷矩阵看,各因子对黄石市的土地利用强度都具有驱动作用。第一主成分主要是人口和农业产值、技术类因子,表明农业技术也是其土地利用强度变化的驱动因子之一;第二主成分主要是经济增长类因子,属于社会经济发展型因子,表明黄石市的土地利用强度也受社会经济发展的驱动。由主成分贡献率表可知,人口、城市化水平、GDP等经济类因子是黄石市土地利用变化的最主
究[D].武汉:武汉大学,2003.
[2] 王秀兰,包玉海.土地利用动态变化研究方法探讨[J].地理科学
进展,1999,18(1):81-87.
[3] 王良健,刘伟,包浩生.梧州市土地利用变化的驱动力研究[J].经
济地理,1999,19(4):74-79.
CHANGESOFLANDUTILIZINGINCITIESANDANALYSISOF
THEIRDRIVINGFORCES
WEIXin,CHENCui2fang,CHENHua
(SchoolofResourcesandEnvironmentalScience,WuhanUniversity,Wuhan,Hubei 430079)
Abstract:Basedonthestatisticdataoflanduseandinterrelatedsocialeconomicfactorsfrom1996to2004inHuangshiofHubeiProvince,Thispaperanalyzedtherangeandpaceoflandusechangeanditsdegree,andatthesametimebymakinguseoftheanalyticalfunctionofprincipalcomponentsofSPSS,analyzedthedrivingforcesoflandusechange,andbroughtforwardsuggestionsoflanduseofthecity.
Keywords:changesoflandutilizing;drivingforce;analysisofprincipalcomponents
第20卷第4期2006年8月
文章编号:1671-1211(2006)04-0482-05
资源环境与工程
ResourcesEnvironment&EngineeringVol120TotalNo161
城市土地利用变化及其驱动力分析
位 欣,陈翠芳,陈 华
(武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉 430079)
摘 要:以湖北省黄石市近9年来土地利用以及相关社会经济因素的统计数据为依据,分析该区土地利用变化的幅度、速度以及土地利用程度的变化,并利用spss软件的主成分分析功能,分析该区土地利用变化的驱动力,提出对黄石市土地利用的建议。
关键词:土地利用变化;驱动力;主成分分析
中图分类号:F301.21 文献标识码:A
0 引言
为了制定科学合理的土地利用规划,必须利用科
分析,,次要因素,根本驱动力,即对影响城市土地利用和导致各类用地
[1]
发生变化的各项指标有一个宏观的把握。本文以湖北省黄石市近9年来与城市土地利用有关的社会经济统计数据为依据,在前期GIS、RS技术应用研究的基础上,利用主成分分析方法,分析该区内土地利用变化的总体趋势和驱动因子,找出一些具有代表性的、不改变系统基本规律的主要因素进行分析,以达到利用少数变量来分析整个系统的目的。
人均耕地面积仅0.046hm,0.056hm,经济和社
2
2
,建材、电,同2 黄石市土地利用动态变化
本研究以黄石市1996～2004年土地变更数据为依据,对该市土地利用变化的幅度、速度及利用程度变化情况进行了分析。2.1 土地利用变化幅度各土地利用类型面积总量的变化,可以反映出区域土地利用变化的总趋势以及土地利用结构的变化(见表1、图1)。
从各土地利用类型数量的总体变化来
1 研究区概况
黄石市位于湖北省东南部,长江南岸,北纬29°51′
～30°20′,东经114°32′～115°16′,为湖北省省辖市,管辖黄石港、西塞山、下陆、铁山四区及大冶市(县级市)、阳新县。黄石市属亚热带季风气候区,夏热冬寒,四季分明,光照充足,无霜期长,雨量丰沛。该区土地类型多样、山多平地少、难用面积大,森林覆盖率占总面积的33.1%。2004年全市总人口为251.75万人,
2
土地总面积为458285.3hm,其中农用地293889.90222hm,建设用地46430.09hm,耕地115181.00hm,
收稿日期:2006-03-13;改回日期:2006-04-05
作者简介:位欣(1983-),女,在读硕士研究生,人文地理专业,研究方向:土地资源管理、区域规划。E-mail:[email protected]
图1 1996～2004年黄石市土地利用面积变化对比图
Fig11 ContrastofareachangeoflanduseofHuangshiCityfrom1996to2004
第4期位欣等:城市土地利用变化及其驱动力分析
表1 1996～2004年黄石市土地利用分类变化表
483
Table1 ClassifiedchangesoflanduseinHuangshiCityfrom1996to2004土地利用类型
耕地园地林地牧草地建设用地未利用地
1996年土地利用
2004年土地利用
9年间土地利用
多,其次是林地,园地增加也较大;牧草地变化比较突
2
出,直接由1996年的44.8hm到0。2.2 土地利用变化速度土地资源数量变化的速度可用土地利用动态度来表示(王秀兰等,1999)。单一土地利用动态度是指某一地区在某一时段内某种土地利用变化类型的数量变
[2]
化情况,其表达式为:
U-UK×100%①
Ua
T
分类面积/hm
112918.309589.00126925.1044.8040999.79129125.80
2
分类面积/hm
107195.9010040.80129804.800.0045444.89126353.80
2
面积变化/hm
-5722.40451.802879.70-44.804445.10-2772.00
2
式中:K为T时段内某种土地利用类型动态度;Ua和
Ub分别为研究期初和期末某种土地利用类型的数量;T为研究时段长度,当T设为年时,K为某种土地利用
数据来源:黄石市1996年规划基期年主要地类统计表、2004年变更上报表。
看,黄石市的耕地和未利用土地呈不断减少的趋势,其
中耕地减少的幅度最大,减少了5.07%;其他地类(除牧草地外)都有不同程度的增加,其中建设用地增长最
类型的年变化率。
根据以上公式分别计算出黄石市不同时期土地利用的年变化率(见表2)。
表2 黄石市土地利用的年变化率
Table2 AnnualchangerateoflandofCity
土地利用类型
耕地园地林地牧草地建设用地未利用地
1996年土地利用2000年土地利用-0.0711.010-0.10000.718-0.127
2000～2004-0.946-0.0650.557-201.401-0.301
1996～2004-0.5630.5240.
252-11.1111.205-0.239
分类面积/hm2
9925.44.8040999.79129125.8
/hm516.[1**********]7.6044.8042470.79128307.8
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10040.80129804.800.0045444.89126353.8
数据来源:黄石市1996年规划基期年主要地类统计表、2004年变更上报表。
由表1、2和图2可以看出:生态退耕是国家政策实施的结果,而建设占用耕地和农业结构调整是城市和城镇建设扩展、国家基础设施投资、产业发展以及农业比较效益驱动的结果。
(2)园地变化 1996～2000年,园地面积增加484.3hm,年增加率达到1.010%。2000年以后,直
2
到2004年,园地面积有所减少,年变化率为0.065%。但由于农业结构调整的原因,黄石市园地面积总体呈现增加趋势,这也说明农用地内部结构调整正处于盲目调整到理性调整的过渡阶段。
(3)林地变化 由于黄石市积极开展退耕还林的政策,目前林地面积较广。1996～2000年林地面积在减少,但减少速度极低,为0.100%。此后到2004年林地面积一直有所增加,年增加率为0.557%。显然,林地增加幅度大于林地减少幅度。因此,林地面积变化总趋势是在增加,林地增长的原因就是退耕还林政策的执行,通过农业结构调整为林地的,开发荒草地、裸岩石砾地、田土坎等。
图2 1996～2004年黄石市土地利用年变化率
Fig12 AnnualchangerateoflanduseofHuangshiCityfrom1996to2004
(1)耕地变化 从1996～2004年,9年间耕地面
积减少5722.40hm,其中,1996～2000年耕地减少幅
度远远
2
484
资源环境与工程
2
(4)牧草地变化 黄石市牧草地面积为44.8hm
2006年
土地利用程度变化模型为:
△Lb-a=Lb-La=100∑(A1・C1,b)-∑(A1・C1,a1
1
直到2004年变化为0hm。(5)建设用地变化 由于黄石市各县区人口、经济增长,必然造成城镇实际占地面积的增大,且2000～2004年的增长率>1996～2000年的增长率,说明城市在快速发展。此外,在这一过程中,城市用地政策还起到了很大的作用。1996～2004年黄石市建设用地增加的主要方向是城市建设用地扩张、农村居民点用地增加、建制镇用地扩展,三者分别占建设用地增量的66.73%、30.92%和9.05%。
(6)未利用地变化 从1996～2004年,未利用地
22
面积减少了2772hm,其中1924.2hm开发为耕地,占土地开发总量的69.21%,其他开发为园地、林地和建设用地。未利用土地变化的驱动力主要是国家耕地保护力度不断加大,耕地占补平衡政策的实施以及耕地占用成本不断提高,转向未利用土地开发等。
综上所述,从1996到2004年这9年间,耕地和未利用地总趋势是在不断减少,其中耕地的年减少率较大,但是因为其基数较大,的面积较为可观;用类型之首;提高、、/。2.3 土地利用程度变化分析
2
(3)
R∑(A1・C1,b)-∑(A1・C1,a)
∑(A1・C1,a)
1
(4)
式中:△Lb-a为土地利用程度变化量;R为土地利用程度变化率;Lb和La分别为研究期末和期初的区域土地利用程度综合指数;A1为第1级土地利用程度分级指数;C1,b和C1,a分别为研究期末和期初第1级土地利用程度面积百分比。如果△Lb-a>0或R>0,则该区域土地利用处于发展时期,否则处于调整期或衰退期。
运用1996年和2004年的数据资料,计算黄石市各县(区)土地利用程度变化量与变化率(见表4)。由表4得知,1996～2004年间黄石市土地利用程
度变化率R>0,表明其土地利用处于发展时期。土地利用程度变化率都较大,以最为明显,达到3.;大冶程度变化率低于(区)土地利用程度变化量与变化率表
Table4 Changequanityandchangerateoflandusedegree
ofHuangshiCityanditssubordinatecities
市(县)黄石市城区大冶市阳新县
土地利用程度综合指数
1996214.172257.145232.709200.488
2004215.575265.978232.904201.915
土地利用程度变化量
1.4038.8330.1951.427
土地利用程度变化率/%
0.6553.4350.0840.712
土地利用程度反映土地利用的广度和深度,它反
映了人类因素与自然因素综合效应。根据刘纪远先生(1994)等提出的土地利用程度的综合分析方法,将土地利用程度按照土地自然综合体在社会因素影响下的自然平衡状态分为若干级,并赋予分级指数(见表3),从而给出了土地利用综合指数及土地利用程度变化模型的定量表达式。
表3 各土地利用类型分级指数表
Table3 Gradedindexesofdifferentkindsoflanduse
数据来源:黄石市1996年规划基期年主要地类统计表、2004年变更上报表。
3 黄石市土地利用变化的主要驱动力
分析
城镇聚落用地级
未利用土地级
林、草、水用地级
3.1 经济发展
农业用地级
经济发展是土地利用结构变化的主要驱动力。建设用地的增加,除人口增长因素外,主要是近年来黄石市城镇化水平有所提高,城镇的扩展占用了大量的土地。随着“中部崛起”战略的实施,武汉都市圈的建设以及长江经济带对黄石市社会经济发展的影响,该市建设
用地的需求将会不断提高。从黄石市的产业结构看,第
土地利用类型分级指数
未利用地或林地、草地、耕地、园地、城镇居民点及难利用地
1
水域
2
人工草地工矿交通用地
3
[2]
4
其中,土地利用程度综合指数为
L=100×∑A1・C1
1
:
(2)
式中,L为某研究区域土地利用程度综合指数;A1为研
究区域第1级土地利用程度分级指数;C1为研究区域内第l级土地利用类型面积百分比。
一产业所占比重呈下降趋势,而第三产业呈快速上升趋势,农业生产结构渐趋合理。可以预见,农业用地所占比例仍将下降,随着农业用地内部结构的调整,园地、林地将趋于稳定,耕地面积大量减少的局面会有所改观。
第4期位欣等:城市土地利用变化及其驱动力分析485
3.2 人口增长
人口的增长引发了各类用地需求的增大,加剧了人口、资源、环境的矛盾。人口增加和城市扩展也占据了大量的土地。据统计数据,全市人口由1996年的237.86万增加到2004年的251.75万,短短几年净增加5.84%,全市人口增长将需要大量的居住用地。为了缓解人口增长的压力,保证社会经济的发展,开发了大量的未利用地,使其比重下降。3.3 政策变化
素要细致全面,但指标过多又会加大分析问题的难度
和复杂性。这些因素不仅与土地利用强度存在相关关系,而且相互之间也藕合关联。在实际问题中,主成分分析可以将若干个自变量“合并”为几个独立成分变量,来减弱自变量之间的相互干扰。由于社会行为及土地利用者主体行为和政策制度等因子难以量化,因此,在此仅仅就人口增长、经济增长和技术进步等三大
[3]
驱动因子进行定量化研究。根据主成分分析方法的思路和要求、黄石市土地利用变化驱动系统的实际状况以及黄石市现有的资料水平,选取人口增长类因子:X1———人口总数(万人)、X2———城市化水平(%);经济增长类因子:X3———国内生产总值(亿元)、X4———社会固定资产投资(万元)、X5———经济非农化率(二、三产业产值/GDP,%)、X6———农业结构比值(农业产值/农林牧渔业总产值,%);技术进步类因子:X7———
2
有效灌溉率(kg/hm)、X8———农业机播面积(千公顷)等8(见表5),软件对各因子进～表8)。
土地是人类生存和发展的主要物质基础,其利用
结构变化深受区域政策影响。20世纪90年代以来,黄石市大力推进城市化进程,大力发展二、三产业,使该市建设用地大幅度增加,城镇化水平逐渐提高;同时,响应国家的号召,黄石市积极开展“退耕还林”工程,使得林地面积有所增加。
4 黄石市土地利用变化驱动力定量分析
由于土地利用变化十分复杂,影响因素错综复杂,在进行土地利用变化驱动力的定量研究时,5 analysisofrawvariabledata
年份
[***********][***********]
237.86242.83247.01249.36247.82248.87249.83250.82251.75
35.117334.979234.9823934.8692735.4531535.4803736.024536.4006136.5005
X3111.27134.75156.4180.03200.[1**********].64316.98
X[***********][***********][***********]0
X585.2970384.9573389.2583190.2905190.9838191.3452991.6572692.0808491.43164
X650.7549.3444.7847.5247.1347.9847.2746.0946.02
X7972026953.33333
[**************].33333
3152026286.66667
3234028126.66667
X[***********]113.3333343586.6666743113.33333
[**************]
表6 驱动力因子相关系数矩阵
Table6 Relevantcoefficientmatrixfordrivingforcefactors
X1
X1X2X3X4X5X6X7X8
1.0000.6180.8610.7660.923-0.7840.7620.328
1.0000.9160.9330.644-0.4030.4090.786
1.0000.9720.832-0.5830.6310.674
1.0000.707-0.5600.5070.806
1.000-0.7110.6410.241
1.000-0.322-0.223
1.0000.270
1.000
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X8
486
资源环境与工程
表7 驱动因子特征值及主成分贡献率表
Table7 Characteristicvalueandprincipalcomponentcontributionrateofdrivingforce
2006年
主成分特征值贡献率/%累计贡献率/%
15.57369.66069.660
21.32616.57586.235
30.6848.55094.785
40.3043.80398.588
55.887E2020.73699.324
65.012E2020.62799.951
73.907E203(4.883E202)99.999
86.363E205(7.953E204)100.000
表8 各因子的主成分载荷矩阵
Table8 Principalcomponentloadmatrixofeachfactor
主成分因子
12
X1
X2
X3
X4
X5
X6
X7
X82.272E2020.955
要因素,其次为农业技术的进步。
5 总结及建议
通过对黄石市土地利用变化及驱动力的分析,可
以看出:近年来黄石市土地利用程度不断加大,土地利用结构发生了较大的变化,除耕地和未利用地不断减少外,其他地类都有不同程度的增加,其中建设用地增加最多。虽然这期间黄石市的经济在不断发展,但这与黄石市及人类社会共同的目标———可持续发展是有一定差距的。析,,应该切实,控制人口增长速度,;,严格,节约集约用地,提高土地利用效益;调整用地结构,优化土地布局;合理利用土地,优化土地生态环境;加快土地信息系统的建设,推进土地的信息化管理,力争创造一个社会、经济、生态和谐发展的黄石。参考文献:
[1] 张新长.基于GIS技术的城市土地利用时空结构演变分析模型研
0.9420.3820.6690.5240.9090.3140.8830.7290.8410.283
-0.7900.720-0.1450.210
从相关系数矩阵可以看到8个影响因子中存在着
不同程度的相关性,但其中X3国内生产总值和X4社会固定资产投资具有极大的正相关性,其相关系数为0.972。同时按照主成分分析的要求,特征值>1,且累计贡献率达70%～90%的特征值对应的主成分即可。从表7中可以看出前2个主成分的累计贡献率己经达到86.235%,部分信息,(见表8):X1、X5经济非农化率、X6农业结构比值、X7有效灌溉面积;第二主成分包括X2城市化水平、X3国内生产总值、X4社会固定资产投资和X8农业机播面积。由主成分载荷矩阵看,各因子对黄石市的土地利用强度都具有驱动作用。第一主成分主要是人口和农业产值、技术类因子,表明农业技术也是其土地利用强度变化的驱动因子之一;第二主成分主要是经济增长类因子,属于社会经济发展型因子,表明黄石市的土地利用强度也受社会经济发展的驱动。由主成分贡献率表可知,人口、城市化水平、GDP等经济类因子是黄石市土地利用变化的最主
究[D].武汉:武汉大学,2003.
[2] 王秀兰,包玉海.土地利用动态变化研究方法探讨[J].地理科学
进展,1999,18(1):81-87.
[3] 王良健,刘伟,包浩生.梧州市土地利用变化的驱动力研究[J].经
济地理,1999,19(4):74-79.
CHANGESOFLANDUTILIZINGINCITIESANDANALYSISOF
THEIRDRIVINGFORCES
WEIXin,CHENCui2fang,CHENHua
(SchoolofResourcesandEnvironmentalScience,WuhanUniversity,Wuhan,Hubei 430079)
Abstract:Basedonthestatisticdataoflanduseandinterrelatedsocialeconomicfactorsfrom1996to2004inHuangshiofHubeiProvince,Thispaperanalyzedtherangeandpaceoflandusechangeanditsdegree,andatthesametimebymakinguseoftheanalyticalfunctionofprincipalcomponentsofSPSS,analyzedthedrivingforcesoflandusechange,andbroughtforwardsuggestionsoflanduseofthecity.
Keywords:changesoflandutilizing;drivingforce;analysisofprincipalcomponents