国土空间规划视角下县域土地利用及空间格局变化——以广东省博罗县为例

张玉婷

（中煤航测遥感集团有限公司，陕西 西安 511400）

土地利用是国土空间的核心主体和实体形态，土地利用变化是反映人与环境之间复杂的相互作用关系最直接的表现形式[1-3]，是研究环境变化的重要领域之一[4-5]。不同地域的土地利用变化的空间格局映射人地关系在空间上的作用模式与作用强度[6]。监测不同时期土地利用及空间格局变化，揭示该地区土地利用变化的特征及原因，可以反映出人类活动对生态、环境、资源等方面的影响[7]，有利于发现该地区人地关系及土地利用中的突出问题和主要矛盾，为国土空间格局确定、生态环境修复、资源优化利用提供科学依据[6]。

目前已有学者利用各种模型、方法从各类不同尺度进行了土地利用变化与人类活动相互作用程度分析[8-10]，刘纪远等运用相同技术方法，利用近30年的卫星遥感信息数据，通过定期更新中国土地利用变化数据，来研究土地利用变化的时空特征与空间格局[11]。范业婷等以江苏省为例，面向区域国土空间发展，构建了土地利用功能分类体系，综合测度两期时间节点下，各项土地利用功能及其变化，并研究其变化模式及成因，由此划分功能变化分区[12]。马才学[13]、龙花楼[14]等从省到区不同尺度的行政单元出发，研究土地利用变化及其驱动力。此外，也有学者针对单一土地利用功能时空演变规律展开研究，张志东探讨了2005—2014年博罗县耕地资源时空动态变化与经济社会发展之间的关联度，定量研究不同因素对于耕地数量变化的影响程度[15]。刘峰[16]、余春雪[17]等分别研究了科尔沁沙地和中国河湖沼泽系统的时空变化特征及迁移转换趋势，为合理分配利用资源、保护生态环境、保障经济健康可持续发展提供依据。

粤港澳大湾区建设为区域一体化带来新的重大机遇。博罗县位于粤港澳大湾区内，研究其10年土地利用变化特征及空间格局，对于着力推进新型城镇化，促进乡村振兴，加快城乡融合发展，具有指导作用。本研究以博罗县10年土地利用变化为研究对象，采用ArcGIS空间分析法、转移矩阵法及核密度等方法，探究第二次全国土地调查（2009年）以来，到2018年末10年期间，土地利用类型的时空变化特征及迁移转换趋势，定量及定性地对博罗县土地利用的整体空间格局进行探讨，有助于优化配置土地资源、有序推进全域土地综合整治与生态保护修复、科学划定区域发展空间格局、促进人与自然协调发展。

1 研究区及数据来源

1.1 研究区概况

博罗县地处广东省中南部，珠江三角洲东北端的东江中下游，全县面积约2858km2。地势东北高西南低，北部山地丘陵中间穿插平原，中部多为丘陵，南部沿东江为冲积平原。

1.2 数据来源

本文所涉及数据包括博罗县第二次全国土地调查数据（2009年），由于第三次全国国土调查数据与以往土地利用现状数据分类统计口径不一致，故选取博罗县2018年土地调查更新成果作为末期数据。此外，还涉及博罗县DEM（30m）数据、广东省行政边界矢量数据等。土地利用现状数据从博罗县自然资源局获取，用于国土空间规划相关研究。人口、经济等数据从博罗县人民政府网站获取，DEM数据从地理空间数据云下载。

本研究按照中华人民共和国国家标准中的《土地利用现状分类》（GB/T 21010-2017）划分博罗县土地利用类型。其中，计算土地利用动态变化及转移矩阵使用一级分类，分析土地利用空间格局变化使用“三大类”。

2 研究方法

2.1 土地利用动态变化分析

2.1.1 动态变化空间分析模型

单一的土地利用变化模型只考虑流出土地面积，未考虑流入土地面积。流出土地即在研究期内由i类土地利用类型转移为其他非i类土地部分；流入土地为研究期内由其他非i类土地利用类型转变为i类土地部分，也称新增部分。本研究采用刘盛和提出的土地利用动态变化空间分析模型[18]，同时考虑流入和流出土地面积及变化速率，更加准确地测算土地利用在时空上的演变过程及剧烈程度。公式如下：

式中，LCLi为第i地类的流出速率，LRLi为第i地类的流入速率，BHLi为第i地类的变化速率，FA(i,t1)为第i种地类在研究初期的面积，WBAi为第i种地类在研究期内类型和区位都没有变化的面积，t1、t2分别为初期和末期监测节点。

2.1.2 土地利用空间变化率指数

结合动态变化空间分析模型，通过土地利用空间变化率指数反映不同地类在空间上相互转化的程度与速率[19]。公式如下：

式中，Si为第i种地类的空间变化率指数，ΔVi为研究期内第i种地类变化总面积，A为研究区总面积。

2.2 土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵反映各类土地利用类型互相转化过程，反映土地利用变化的结构特征[20]。它映射出不同土地利用类型相互转换情况，以及时空特征变化的驱动力因素。计算公式如下：

式中，LUij为研究时间段内i类土地利用转换成j类土地利用的面积，i和j分别为转移前、转移后的土地利用类型，n为转移前后土地利用类型个数。

2.3 核密度估计

在空间分析中，核密度估计法可以用于计算各元素在其周围空间中的密度分布。本研究对2009—2018年博罗县土地利用图斑进行核密度分析，揭示10年间土地利用在空间上的变化特点和差异，厘清重点变化区域。计算公式如下[21]：

式中，k（x）为核密度计算函数；d为带宽；n为与位置x的距离小于或等于d的要素数量；f函数为权重函数；ci为每个核心要素的位置，密度值在此处最大，且在远离ci的过程中不断减小，当与ci的距离等于d时，核密度值降为0。

3 土地利用变化分析

3.1 变化数量分析

根据土地利用动态变化空间分析模型及土地利用空间变化率指数计算公式，分别计算，并按一级分类统计博罗县2009—2018年各地类土地利用动态变化空间速率（表1），以图的形式直观显示各地类的变化程度（图1，图2）。

表1 博罗县2009—2018年土地利用动态变化空间速率 单位：%

图1 博罗县土地利用动态变化空间速率

图2 博罗县土地利用空间变化率指数

通过析10年博罗县土地变化速率（表1）可知，交通用地的变化速率最快，为3.83%；进一步发现变化多源自流入速率（3.69%），说明这10年期间博罗县在交通建设方面取得了显著的成果。城镇村及工矿用地的变化速率位居第二（2.86%），且大部分变化来自流入部分，表明博罗县在过去10年间城市扩张较显著。草地的变化速率位居第三（2.06%），整体变化表现为草地转移为其他土地利用类型，说明2009—2018年博罗县草地逐渐衰退；其他土地（1.92%）主要为未利用地转移为其他土地利用类型。耕地的变化中流入和流出都存在，流出相比流入较为显著，流出速率约为流入速率的2倍；园地、林地和水域及水利设施用地的变化主要表现为转移为其他地类，且面积较少。

通过分析各地类空间变化剧烈程度—空间变化率指数可知，2009—2018年，博罗县空间变化最为剧烈的是城镇村及工矿用地，变化率指数0.17%，表明城镇村及工矿用地与其他土地利用类型相互转化幅度最大，程度最为剧烈；耕地变化率指数为0.08%。此外，其他土地利用类型的空间变化程度相近，且都处于低速波动的状态，其中草地变化最弱，为0.02%。

3.2 转移特征分析

将第二次全国土地调查数据和2018年土地调查更新成果两期土地利用现状数据进行叠加分析，计算统计得到2009—2018年博罗县土地利用类型的面积转移矩阵（表2，表3）。

表2 2009—2018年博罗县土地利用三大类转移矩阵 面积：km2

表3 2009—2018年博罗县土地利用类型转移矩阵 面积：km2

总体来看，2009—2018年，博罗县土地利用类型变化表现为农用地和未利用地向建设用地转移，分别为36.77km2、14.50km2。10年间建设用地净增加50.79km2，增幅为23.21%；农用地净减少35.63km2，降幅为1.43%；未利用地净减少15.14km2，降幅为10.29%。

从细分土地利用类型来看，10年间，博罗县耕地净减少7.45km2，其中转入7.03km2，转出14.48km2，转出去向主要为城镇村及工矿用地、交通用地，面积分别为11.39km2、2.65km2；园地净减少11.14km2，减少去向主要为补充耕地（4.96km2）和转为城镇村及工矿（4.77km2）；林地净减少11.52km2，主要为城镇村及工矿（5.71km2）和交通（3.81km2）占用；草地净减少5.83km2，主要为城镇村及工矿占用（5.51km2）；交通用地净增加9.30km2，面积增加来源主要为耕地、林地、园地和水域及水利设施；水域及水利设施用地净减少7.30km2，主要去向为城镇村及工矿用地（5.71km2）和交通用地（1.16km2）；城镇村及工矿用地增加了41.85km2，新增面积来源涉及上述各类土地利用类型（表3）。

3.3 土地利用空间格局变化

3.3.1 总体空间格局变化

通过ArcGIS10.2平台，运用空间叠加分析识别出2009—2018年博罗县土地利用变化图斑，按照“三大类”分类，并对变化图斑进行核密度分析，以此研究博罗县10年间土地利用空间格局总体变化情况。

结果显示，博罗县土地利用变化主要分布在博罗县西南部和东北部，其中西南部的土地利用变化类型主要为由未利用地和农用地转变为建设用地，且分布较为集中，重点在石湾镇、园洲镇和罗阳镇，即博西片区以建设用地成片增加为主；东北部的土地利用变化类型主要为农用地内部的互相转换，多为种植结构调整造成的耕地、园地、林地之间的转换，以及博罗县为响应广东省垦造水田和高标准农田建设的政策，实行的一系列补充、提升耕地质量的工作成果。此外，有若干条带状的农用地转变为建设用地的变化图斑，可推知这是农用地转为交通用地的变化图斑，此为博罗县在2009—2018年期间，修建、扩建了武深高速、揭博高速、从莞深高速和部分省道等多条高等级公路。

综上所述，博罗县2009—2018年土地利用类型变化在空间上主要分布在博东和博西片区，且博西的变化比博东显著，以建设用地的新增为主，这也体现了10年间博罗县的建设发展重点位于以县城所在地罗阳镇为主兼顾发展周边乡镇的区域。

3.3.2 建设用地空间格局变化

本研究分别对博罗县2009年、2018年土地利用现状数据中的建设用地计算核密度，对两期建设用地核密度分布进行对比，可知10年间博罗县建设用地的空间格局变化特征。

2009年，博罗县建设用地的密度总体上是东部高于西部，重点分布于博东片区的杨桥镇、杨村镇、石坝镇、公庄镇和柏塘镇，并向周边均匀过渡，广泛分布于博东片区地势平坦的区域；博西片区的建设用地密度低于东部，重点分布于长宁镇、龙溪镇，并向周边过渡。2018年，博罗县建设用地的密度总体上是西部高于东部，建设用地呈现出集中在博西片区的各个乡镇，其中石湾镇、园洲镇、龙溪镇和罗阳镇的聚集最为显著，而博东片区的建设用地密度较2009年有明显的减弱。

综上所述，2009—2018年间，博罗县的建设用地空间格局呈现由博东向博西转移过渡的趋势，建设用地向博西四镇的聚集明显，表明10年间博罗发展建设的布局主要在博西，这与博罗县构建沿东江发展经济带的发展战略契合，且空间上效果初显。

3.3.3 农用地空间格局变化

本研究分别对博罗县2009年、2018年土地利用现状数据中的农用地计算核密度，对两期农用地核密度分布进行对比，可知10年间博罗县农用地的空间格局变化特征。

对比2009年和2018年博罗县农用地核密度分布可知，10年间博罗县农用地空间格局总体稳定，呈东北高西南低的分布特征；博东片区主要聚集于地势相对平坦的石坝镇、麻陂镇、杨桥镇、杨村镇和观音阁镇；博西片区农用地在福田镇南部和石湾镇、长宁镇交界的地区较为密集。2009—2018年间，农用地的聚集程度整体变弱，这与农用地总量减少有关。

联系博罗县农业发展现状，博罗县依托丰富的自然生态资源和农业产业基础，以博东、博西两大沿东江次生盆地为重点，依托良好的土壤用水条件，成长为珠三角重要的粮食主产区和特色农产品生产区。博东片区主要为集中连片的永久基本农田，种植作物以水稻为主，适合发展成为大规模现代化的粮食生产基地；而博西片区依托便利的交通区位优势，结合本地特色蔬菜品牌，适合发展为特色农产品生产区。

4 结束语

通过对10年土地利用变化和空间格局的分析，可以看出博罗县10年间建设用地增加迅速，城市及产业用地重心转移趋势明显，农用地数量和空间格局相对稳定，得出了博罗县10年间在博东片区发展规模化现代农业，在博西片区发展现代工业及城市建设的战略及趋势。

博罗县是惠州市乃至广东省重要的加工制造业基地，同时也是珠三角重要的粮食主产区和特色农产品生产区。未来博罗县应依托生态环境和区位交通优势，在保护山水林田湖草生态系统的前提下，以博罗县城中心区为核心，加快推进惠博深度同城化，提升城区品质，打造惠州市城市副中心同时发展生态农业，强化大湾区农产品供给地优势，推动沿东江经济带、博东乡村振兴示范区高质量发展。