西安—咸阳地区土地覆被时空变化及驱动因子研究

【摘要】：土地利用与土地覆被变化是影响资源和环境的一个重要因素。在人口密度较大的中国,城市化过程中引起的农村用地向城市用地的转变受到广泛的关注。在中国西北部生态脆弱地区,土地利用方式的转变和环境问题的相关度更为敏感。本文选用在进行一体化建设的西安-咸阳地区作为典型区域,选取1988年、1995年、2006年三期陆地卫星(Landsat)遥感数据作为基础,结合利用社会经济数据,以土地利用/覆被变化检测、城市化过程及景观格局分析、驱动机制研究为主线,进行了西安-咸阳地区城市化过程中土地利用/覆被时空变化研究。三期的数据精度分别为94.92%,95.70%,92.19%。研究结果表明： (1)1988年到2006年18年间,西安-咸阳地区出现了快速的城市化过程,耕地大面积流失,建设用地大幅度增加,土地利用/覆被发生了相当大的变化。在1988-2006的近20年间,该地区出现了快速城市化过程,导致土地利用/覆被发生了巨大变化,其中城市用地快速增加,农业用地迅速减少；在此时间段内,建设用地增加了207.68%,耕地减少了28.21%,林地减少了39.11%。在1988到1995年间,147 km2的耕地转化为建设用地,1995到2006年间,转化数量为232 km2,远大于第一阶段转化值；西安市的城市化进程大于咸阳市,尤其是在西安市东北角以及西南角地区,发展迅速。1988年到2006年,西安-咸阳地区发生变化的土地面积为335.90 km2,占研究区总面积的24.68%,年变化率的1.37%,主要发生变化的地类是耕地和建设用地,占转化总量的99.05%。在此期间,耕地净减321.83 km2,变化率为28.21%,减少的面积主要转变为建设用地,部分转化为水域；水体总面积变化不大；林地净减5.42 km2,变化率为39.11%；建设用地净增327.40 km2,变化率为207.68%,是变化率最大的地类。土地利用变化的方向主要是耕地-建设用地,水体-建设用地,林地-建设用地,耕地-水体,林地-耕地,其中,耕地-建设用地转变占总变化量的95.19%。由此可见,西安咸阳地区快速城市化过程中伴随着严重的耕地流失现象。1988年到1995年间,西安-咸阳地区发生变化的土地面积为135.78 km2,占研究区总面积的9.97%,年变化率为1.42%。1995年到2006年间,发生变化的土地面积为221.28 kim2,占研究区总面积的16.26%,年变化率为1.48%。 (2)在研究时间内,耕地景观受到的影响最为严重,斑块密度和斑块数量不断上升,最大斑块指数严重下降,从1988年的30.8650下降到2006年的14.0964,约下降了三分之二,耕地景观在距离城市较近的区域已大规模连片的消失,尤其是1995年以后,发展速度非常快。水体的整体变化变化不是非常大,斑块数、斑块密度、边缘密度、形状指数、最大斑块减小。林地由于整体占有面积非常小,且变化不是非常明显,对整个区域景观变化的贡献率不是很大,基本无明显影响。建设用地景观在研究时段内,发生的变化最为明显,变化面积及变化速度最快,对整个景观格局起决定性的影响,且该景观完全是由人为定向干扰活动而产生的人工景观类型。从1988年到2006年18年间,建设用地景观类型面积持续增长,斑块数、斑块密度显著降低,边界密度、最大斑块指数明显上升,表明城市的发展总体上呈片状集中向外扩张,人工景观正逐渐取代以耕地为主的自然景观. (3)1988-2006年18年间,西安咸阳地区整体规模不断扩大。在改革开放后的十年,经济快速发展,导致对城市用地需求增加,土地利用／覆被发生明显变化,城市扩张明显,城市规模从1988年的147.65 km2扩张到2006年的485.05 km2,净增加的城市用地面积为327.4 km2,城市所占土地面积从1988年的11.58%上升到2006年的35.06%,增长迅速。1988年到2006年,建设用地的增长率高达207.68%,年增长率为11.54%。在此期间,城市化的规模和速度变化也非常大,其中,城市化比例为27.21%,城市化强度达1.51%。1988-1995年,西安咸阳地区建设用地增加了113.37km2,增长率为71.91%,年增长率为10.27%。与1995-2006年相比,城市化比例此时并不是很高,为9.4%,城市化强度为1.34,对研究区研究时间内的城市化贡献率为34.63%,土地利用/覆被发生明显变化,城市用地快速扩张；1995-2006年,建设用地增加了214.03 km2,增长率为78.97%。在西咸一体化的影响下,经济开发区、工业区、旅游景点规划进一步上规模。在此期间,城市化比例为19.64%,城市化强度为1.79%,对城市化的贡献率为65.37%。利用GIS强大的空间分析功能,探讨了西安-咸阳地区城市发展时空变化模式。沿两市行政边界线,分别每隔一千米做为一个缓冲区,在连接两市市中心的地带共得到10个缓冲区。分析结果表明：在所有缓冲区内,建设用地增加,耕地减少,区域1到5城市用地增加值均超过400%,区域6到10城市用地增加值少于1到5区域,但增加值也在200%以上,其中,第一区域的增加值为498%,在离两市市中心最近的缓冲区的增加值为273%；城市发展模型表明,两市正在结构上朝一体的趋势发展。 (4)人口增长、政策驱动和经济发展,是西安-咸阳地区城市化过程中土地利用/覆被变化主要驱动因子。每户人口数量的变化对城市化过程的影响非常大,改革开放后30年,人口数和户数在不断上升,其中,人口每年增长率为1.83%,户数增长率是3.52%,平均每户人口数在不断减少。1978年每户人口数量为4.78人,2006年为3.64人。由于每户人口数不断减少,对住房要求不断增加,导致城市用地的直接增加,这是城市化进程中土地利用/覆盖变化主要原因之一。 城市化是伴随农村人口向城市推进的一个过程,对环境也造成了一定影响。西安-咸阳地区的城市化在快速发展,但是和沿海地区比较,发展速度相对较慢。做好城市发展变化监测,以减少发展过程中给环境带来的负面影响,尤其是对西安-咸阳这样在西北地区的生态脆弱区,显得尤为重要。