19802005年太湖地区土地利用变化及驱动因素分析

R相 R局 R全 Ub - U a Ua Cb - Ca Ca
局部和整体的某一种土地利用类型的土地利用动 态度，Ua、Ub 分别为研究初期及末期局部某一种土 地利用类型的数量；Ca、Cb 分别为研究初期及末期 整个区域某一种土地利用类型的数量。 2.4 土地利用类型转换的趋势 状态指数通过对土地利用类型转出与转入速 度的比较， 反映土地利用/覆被类型变化的趋势和状 [27] 态 。 本文采用仙巍[28]的计算方法对研究区土地利 用状态指数 Di 进行计算，计算公式为 Di (Vout Vin ) (Vout - Vin ) （-1≤Di≤1） （5） 式中，Vout 和 Vin 分别表示某时段内土地利用类型 i 的转出速度和转入速度。-1≤Di≤0 表示该研究期 间内某土地利用类型转入速度大于转出速度，朝规 模增大的方向发展，处于“扩张”状态，0＜Di≤1 表示该研究期间内某土地利用类型转出速度大于 转入速度，面积减少，处于“缩减”状态。
收稿日期：2012-06-08 修订日期：2012-11-12
基金项目：国家自然科学基金（41101160） ；国土资源部公益性行业科 研专项经费项目： 土地利用规划的碳排放效应与调控研究 （200811033） ； 江苏省国土资源厅“江苏省环太湖地区国土资源承载力及调控措施研 究”项目；江苏大学高级专业人才科研启动基金项目（08JDG042） 作者简介：肖思思（1979－） ，女，安徽明光，博士，主要从事自然资 源与环境可持续发展研究。镇江 江苏大学环境学院，212013。 Email：xiao780@
利用上述资料，基于 ArcGIS 平台空间分析与 统计功能，对研究区 4 期土地利用图形数据进行各
类土地利用类型面积的计算和统计，统计结果如图 3 所示。
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农业工程学报
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图 3 分析结果显示：1）研究区居前 3 位的土 地利用类型在 1980－1990 年为水田、水域和林地， 1990－2000 年为水田、水域和建设用地，2000－ 2005 年转化为建设用地、水田和水域。2）水田面 积从 1980 年的 9 115.04 km2 增加至 1990 年的 9 767.64 km2，而后减少至 2005 年的 5 038.14 km2， 25 a 总计减少 4 076.90 km2，减少幅度 44.73%。其 中，苏州是研究区 25 a 水田面积减少的主要区域， 其水田面积减少量占研究区水田面积减少总量的 56.13%，无锡、常州分别占 26.49%和 19.58%。3） 旱地面积从 1980 年的 1 913.16 km2 减少至 1990 年 的 1 176.51 km2 ， 而 后 增 加 至 2005 年 的 1 638.32 km2，25 a 总计减少 274.84 km2，减少幅度 14.37%。其中，苏州是 1990 年后旱地面积增加的 主要区域，占 1990－2005 年 15 a 旱地面积总增加 量的 73.19%，其中吴江、苏州市区、张家港 3 市旱 地面积增加量占苏州增加总量的 70.46%。4）林地 面积从 1980 年的 2 238.59 km2 持续减少至 2005 年 的 935.92 km2， 25 a 总计减少 1 302.67 km2， 减少幅 度 58.19%。其中，苏州、无锡、常州分别占总减少 量的 41.44%、24.28%和 34.28%。5）草地面积从 1980 年的 172.81 km2 减少至 2000 年的 68.94 km2， 而后增加至 2005 年的 410.97 km2，25 a 总计增加 238.16 km2。其中，苏州、无锡和常州分别占总增 加量的 4.14%、47.28%和 48.58%。6）建设用地面 积从 213.69 km2 持续增加至 5503.24 km2， 25 a 总计 2 增加 5 289.55 km ，增加幅度 2 475.34%。其中，苏 州、无锡、常州分别占总增加量的 51.98%、25.53% 和 22.49%，苏锡常市区占总增加量的 39.02%，是 研究区建设用地增加的主要区域，而建设用地的增 加实际上是研究区内其他土地利用类型向建设用 地转换的结果。7）水域面积从 3 751.06 km2 变化至 3 731.52 km2，变化不显著。8）未利用地面积经历 了先减少后增加的变化，从 1980 年的 73.35 km2 减
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研究区概况与数据来源
研究区位于 119° 7'～121° 23'E， 30° 45'～32° 2'N，
行政区划上涉及苏州、无锡、常州 3 个地级市，下 辖苏州市区、昆山、张家港、常熟、太仓、吴江、 无锡市区、江阴、宜兴、常州市区、溧阳、金坛 12 个县级市（图 1）。该区域属北亚热带向中亚热带 过度的季风气候，具有四季分明、雨量丰富、热量 充裕的气候特点，年均气温 17℃左右，年均降水量 940～1 100 mm， 年均蒸发量 760～912 mm。 自 1978 年改革开放以来，江苏省环太湖地区一直经历着快 速的经济增长，同时也经历了土地利用方式多元化 和土地利用结构的迅速调整。截至 2005 年底，研 究区土地总面积 17 479.87 km2，总人口 1 420.55 万 人，2005 年 GDP 为 81.35×106 万元，人均 GDP 达 5.73 万元，其中第一、二、三产业增加值比值为 2.38:63.60:34.02。
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同种土地利用类型的转入与转出其驱动因素也并 非完全一致，此外，由于区域差异性特点的存在， 不同区域土地利用类型转换的驱动因素类型和同 种驱动因素对土地利用类型转换的影响程度也各 不相同。因此，若要深入了解 LUCC 的人文驱动机 制，就必须通过区域性个例的比较研究，在明确各 研究区 LUCC 变化过程的基础上， 进行土地利用类 型转换的主要人文驱动因素研究，明确不同土地利 用类型转换人文驱动因素的差异性特征，建立区域 性 LUCC 的驱动力模型，以期为中国同类型区域 LUCC 的调控和管理提供参考。
程，揭示其土地利用演化的内在人文驱动机制具有 重要的学术意义和实践价值。 目前中国学者对 LUCC 的研究主要集中在东部 沿海经济发达的大城市和生态脆弱地区， 而着眼于流 域内中小城市 LUCC 驱动机制的研究尚少。 江苏省环 太湖地区，占太湖流域总面积的 52.60%，是中国人 口密集、 经济发达， 人地矛盾相对突出的地区。 在 1984 年国家实施沿海开放战略，特别是在 1992 年国家决 定沿江开发战略以后，该地区工业化和城市化快速 发展，经济快速增长，外来人口不断涌入，由此引 发的区域内土地利用类型的大量转化，对流域整体 的环境与生态安全格局产生重大影响。因此，以江 苏省环太湖地区各市县为例开展小尺度 LUCC 的过 程及影响因素综合研究，具有典型性和借鉴性。李 闽[21]、仇恒佳[22]、徐刚[23]等分别采用统计数据或遥 感数据，对太湖流域不同区域土地利用结构演变过 程进行研究，并采用定性分析或通过构建单要素回 归分析模型的方法，揭示研究区经济发展、产业结 构变动、人口数量、政策行为等主要 LUCC 的驱动 机制， 但这些应用研究仅限于从 LUCC 的整体出发， 考察影响 LUCC 的共同性驱动因素。事实上，不同 土地利用类型间的转换的人文驱动因素并不相同，
Fig.1
图 1 研究区地理位置 Ggeographic location of study area
本次研究采用的土地利用影像为 1980 年、 1990 年、 2000 年 3 期 Land TM 遥感影像和 2005 年中巴卫星遥感 影像。其中，Land TM 遥感影像波段组成为 4、3、2 （RGB），参照 1:1 万地形图数据，以土地利用方式和 覆盖特征为主要分类依据，对遥感影像进行目视判读， 并采用土地利用现状图和地籍数据对遥感影像进行了 修正得到，空间分辨率 28.5 m× 28.5 m；2005 年的中巴 卫星遥感影像利用 2000 年遥感影像进行纠正，解译精 度约为 91.2%。解译均基于 ERDAS 和 ArcGIS 平台完 成。通过参照《土地利用现状分类》国家标准[24]，研究 区共分为水田、旱地、林地、草地、建设用地、水域、 未利用土地 7 类一级类型。 本次研究采用的社会经济数 据均来自江苏省及各市县统计年鉴。
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土地利用变化结果与分析
（4）
式中，R 相为相对土地利用变化率；R 局、R 全分别为
3.1 土地利用数量变化特征 3.1.1 土地利用变化的幅度特征 1980 年、1990 年、2000 年和 2005 年研究区土 地利用类型分布状况如图 2 所示。
Fig.2
图 2 太湖地区土地利用类型分布 Space distribution of land use types in Tai Lake region
i 1 i 1 n n
（2）
R Lb - a [100 ( Ai Cia )]
i 1
n
（3）
式中，La 和 Lb 分别为某区域 a 时间、b 时间土地利 用程度综合指数；Ai 为研究区域第 i 级土地利用程 度分级指数； Ci 为研究区内第 i 级土地利用程度分级 面积百分比；n 为土地利用程度分级数；Cia 和 Cib 分别为该区域 a 时间、b 时间第 i 级土地利用程度面 积百分比。 Lb-a＞0 或 R＞0 表明区域土地利用处于发展期， 否则处于调整期或衰退期。 2.3 土地利用数量变化的区域差异特征 单一土地利用类型相对变化率，即一定时间内 某一区域的土地利用动态度与整个区域土地利用 动态度之比，可用于反映土地利用数量变化的区域 差异，计算公式为[26]
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引
言
人类活动深刻地改变着自然地理环境，土地利 用是这种作用的主要形式，而其直接结果是地表覆 被状况的改变[1-2]。诸多的研究表明，土地利用/覆 被变化（land use/cover change，简称 LUCC）影响 着全球系统的多个方面， 包括对区域性气候[3-6]、大 [7] [8] 气组分 、土壤质量 、地球化学循环[9]、水文和水 质量[10-13]、生物多样性[14-15]等生态环境的影响，以 及对水资源[16]、土地资源[17]、食物安全[18]、经济安 全[19]等社会可持续发展的影响[20]， 进而也引发了诸 如自然灾害、能源短缺、粮食匮乏、经济危机等一 系列生态和社会问题。 为使 LUCC 对自然与社会环 境的不良影响降到最低， 必须深入了解 LUCC 的过 程及其人文驱动因素。 因而模拟区域 LUCC 变化过