南昌市土地利用变化及其驱动因素分析

赖小霞，温家洪*

（1.上海师范大学环境与地理科学学院，上海 200030）

在城市化不断推动发展的背景下，对土地利用变化的研究已成为全球变化研究中的热点[1-3]。土地利用变化研究对地区经济可持续发展[3]、生态经济协调发展[4]、土地可持续性利用[5]等方面具有重要意义。同时，土地利用规划作为城市总体规划的核心，研究土地利用的时空变化特征，对城市的总体规划具有重要的参考作用。国内外学者分别在土地利用覆被变化（LUCC）驱动力机制[6-8]、LUCC趋势[9-11]及LUCC动态演变[12-14]等众多领域进行了研究，并取得显著成果。

城市化过程表现最为直接的是非建设用地向建设用地的转变[15]，南昌市是中国城市化浪潮中的典型代表。因此，研究南昌市的土地利用时空动态变化，对更好地进行城市规划具有重要的参考作用。基于此，本研究以南昌市1995—2017年6期遥感影像为数据源，借助RS、ArcGIS软件得到了各期土地利用数据与各阶段土地利用转移矩阵，并初步探讨了其变化的驱动因素。

1 研究区概况

南昌市（如图1），总面积为7 400 km2（含水域），地处江西省的中部偏北，属亚热带季风湿润气候。境内东南地势较平，而西北多丘陵，起伏较大。水网密布、湖泊众多。

图1 研究区示意图

从社会经济条件方面看，一方面，南昌不仅是长江经济带、长江中游城市群中的重要成员之一，而且处在“一带一路”倡议节点上，还是联系中西部地区与东南沿海地区的重要交通走廊；另一方面，还是长江中下游、鄱阳湖西南部重要的综合生态保护区。随着鄱阳湖生态经济区、昌九一体化、长江中游城市群、赣江新区等系列政策措施相继落实。红谷滩新区、瑶湖片区、九龙湖片区等新城大规模开发，城市化步伐显著加速，城镇建设用地持续扩张，土地利用变化明显。

2 数据与方法

2.1 数据来源与处理

1995年、2000年、2005年、2010年、2014年、2017年6期遥感影像均来自地理空间数据云（http://www.gscloud.cn），空间分辨率为30 m，含云量均小于10%，具有良好的质量。

利用ENVI软件对影像进行辐射定标与大气校正等预处理后，导入ArcGIS中进行目视解译。参照GB/T21010-2007《土地利用现状分类》[16]，并结合研究区土地实际利用条件和动态监测需求，将其共分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地等大土地利用方式。经检验Kappa系数均在0.8以上，满足要求。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用动态度

土地利用动态度用来描述某一区域内土地利用变化的剧烈程度，同时反映区域内不同土地利用类型变化速率的差异[17]。该指标不仅可以反映地类的变化幅度与变化速率，而且能够用于未来变化趋势的预测，计算单一土地利用动态度的公式[18]为:

式中，D为分析时段内某一土地利用类型的动态度；Ua、Ub分别代表分析期初、末某一土地利用类型的面积；T为分析时段长。

2.2.2 土地利用类型转移矩阵

转移矩阵主要用来表示不同地类间的相互转换面积，从中能够得到一种地类在一定时期内转化为其他地类的数量，帮助了解研究初期各地类的去向以及末期各土地利用类型的来源与构成[19]。将检验后的土地分类矢量图层导入ArcGIS，借助Tabulate Areas工具获得土地利用转移矩阵。

2.2.3 一元线性回归模型

回归分析主要用于解释变量之间相关关系，一般分为一元和多元回归模型。本文主要选取一元回归模型，公式为：

式中，x、y分别为自变量、因变量；a、b为回归系数；ε为误差项的随机变量。

该模型中首先要利用P值判断x与y是否存在一元回归关系，P值越小越好。进而要对两变量之间的线性相关的紧密程度进行判断，其中相关系数R2是一个重要判断指标，取值范围为[0,1]，其值越接近于1，表示两变量之间的线性相关性越强。

3 结果分析

3.1 土地利用变化分析

如表1与图2所示，在时间尺度上，区内不同地类的面积、比重均发生了变化。耕地减少最明显，建设用地不断增加，其余地类变化幅度小。1995年耕地面积为4 102 km2，占总面积的55.32%；建设用地为385 km2，占比5.1%；水域、林地、未利用地、草地则各占总面积的19.03%、16.03%、3.56%、0.88%。到2017年，耕地面积变为3 294 km2，占总面积的44.42%；建设用地变为1 130 km2，占比15.24%；其余地类则分别占总面积的19.74%、13.52%、6.28%、0.79%。

图2 1995—2017年不同地类比重

表1 1995—2017年研究区不同地类面积及比重

如表2所示，南昌市1995—2017年期间土地利用变化特征主要体现为：

表2 1995—2017年南昌市不同地类面积变化与单一动态度

1）耕地总面积下降明显，动态度在波动中呈现变大趋势。1995—2017年区内耕地面积减少了808 km2，减少幅度在所有地类中最大，达10.9%。尽管其比例在下降，但在所有的用地类型中仍占据首位。

2）建设用地面积增加显著，变化程度较剧烈。22 a间区内建设用地面积共增加了745 km2，增加幅度达10.05%，仅次于耕地。同时，其面积比重也在不断增加，由1995年的5.19%增加到2017年15.24%，由此看出建设用地越来越成为研究区土地利用中的一个重要类型。

3）林地面积先减少后增加，但整体上还是减少了185 km2，降幅约为2.51%。这表明在城市化进程中，出现了早期破坏植被以扩展耕地、建设用地面积的做法，后期人们逐渐意识到林地对于环境质量的重要性，人工绿化面积开始增大。

4）水域面积略微增加，22 a仅增加了53 km2，增幅为0.71%。很大程度上，水域面积的变化主要与降雨量变化导致的水面升降有关。

5）草地和未利用土地的面积波动变化。综合看草地减少6 km2，未利用地增加202 km2。两者对比，未利用地的动态变化幅度远大于草地。

图3是南昌市6期土地空间分布图，由此可看出其土地利用在空间分布上的特征：

图3 1995—2017年南昌市不同地类的空间分布

1）耕地分布于除大面积水域外的各地，并表现出逐年减少的趋势。

2）建设用地主要集中分布于市中心及各河道两侧，随着时间的推移，其空间分布由中心向四周扩展，但总体保持组团状，市中心建设用地集聚现象最为突出。

3）水域主要分布于东、北部（鄱阳湖）以及中部（赣江），鄱阳湖区域内水域转化为未利用地的变化较明显。

4）林地、草地集中分布于市区的西北和东南，两种土地利用类型在空间分布上的变化表现均不明显。

5）未利用地在水域分布区附近分布较为集中，其变化位置主要体现在水域附近，由此说明未利用地变化的主要原因为水域的周期性涨落。

总体来看，1995年南昌市主要土地利用类型为耕地、水域及建设用地。22 a间，尽管耕地比例下降，但它在所有的用地类型中仍占主体地位；建设用地明显增加，同时林地比例也有所下降，未利用地在波动中有所增加，水域面积变化较小。另外，除耕地在各处均有分布外，其余地类都在不同程度上表现为相对的集中。

3.3 土地利用转移矩阵特征

结合表3以及表4数据，南昌市的土地利用类型表现出以下变化特征：

表3 1995—2017年南昌市土地利用转移矩阵/km2

表4 南昌市不同阶段土地利用转移矩阵/km2

1）建设用地持续快速增加，增加面积主要源自于耕地，城市化过程表现明显。在这22 a中，建设用地面积由初期的385 km2增加到期末的1 130 km2，年平均增加达33.86 km2，所占比例由5.19%增加到15.24%，年平均增加0.46%。从新增建设用地来源上看，期间有696 km2的耕地转移为建设用地，占建设用地新增面积的93.42%，由此可认为耕地是建设用地面积增加的主要来源，也进一步说明区内发生着显著的城市化过程。

2）非建设用地类型之间表现为明显的结构性调整。主要体现在耕地、林地、草地面积的下降以及水域和未利用土地的上升。林地及草地向耕地转化，水域与未利用地相互转化。

3）水域总面积变化较和缓。近20 a仅增加了53 km2，主要来自耕地。

4）未利用地增加的面积绝大部分来源于水域。即由于河湖的季节性的涨落，在枯水期水平面下降，河湖较低平处出露水面，形成裸地；同时人为毁林造成林地内水土流失加剧，从而形成未利用地，其面积从初期的264 km2增加到末期的466 km2。

4 驱动因素分析

大规模土地利用变化已成为一种典型的人地系统相互作用过程[20-21]。研究表明，由于社会经济水平提升与城镇化步伐加快，人类活动对于土地利用的影响已远远超过了自然因素，尤其在中国快速发展的城市中特别明显[22]。城市土地利用变化主要受人口、经济、政策等因素驱动[23-24]。基于此，主要通过数据统计、一元线性回归模型、政策收集等方法对上述因素进行了分析。考虑到耕地、建设用地变化最大，主要对两者进行了回归分析。

4.1 社会经济因素

高速发展的经济是城市区域向外延展的最大、最为直接的动力，也是土地利用变化中主要驱动因素[25-26]。经济发展一方面促使城市化进程的推进，非城市人口大量涌向城市；另一方面，则使得建设用地加快扩张以及大面积侵占耕地、林地、水域等。在最近的20 a，南昌市在GDP（如图4）、房地产开发投资方面均有不同程度上的增长。图5所示，说明GDP增长分别与耕地、建设用地间存在显著线性关系，经济的发展对于土地利用变化影响巨大。同时，区内房价在这十年间不断上涨。虽然在2008年国际金融危机、2011年南昌市地方版“限购限贷令”出台后，房价有2次回落趋势，但都在短时间内反弹。目前上涨势头仍存在，另外从2015年末地铁一号线投入运营到目前多条地铁投入运营及新的地铁线路相继建设对区内的房地产价格也产生了积极影响[27]。伴随房地产的蓬勃发展，城区建设用地的面积也将急剧增加，从而使得城市边界也不断外延。

图4 1995—2017年南昌市不同时期国民生产总值

图5 1995—2017年南昌市GDP与耕地、建设用地比重的线性关系

4.2 人口因素

如图6、7所示，大致与社会经济因素分析结果一致，但值得注意的是P、R2值更大，即与GDP相比，人口对于耕地、建设用地的影响程度更大。

图6 1995—2017年南昌市不同时期常住人口数

近年来，南昌人才政策持续推进，政府出台了诸多落户优惠政策。如在助力新型城镇化进程中，降低城市落户门槛，从而使得城市人口机械增长速度加快。新增人口需要更多的生活、休闲场所，从而导致建设用地需求旺盛，建成区面积快速扩展[28]。应该关注的是，建设用地的迅速扩展对于耕地、林地等面积的萎缩具有极大影响，大量人口的进入给区内耕地、林地等的保持及建设用地空间的延展提出了一个亟待解决的难题。

4.3 政策因素

在《南昌市国民经济和社会发展第十个五年计划》（以下简称：南昌“十一五”计划）中，明确提出了以一江两岸、两区拓展、三绿辉映、三城启动、两线延伸为总体布局的城区建设方案。“十二五”计划提出强化南昌的集聚和辐射功能、构建一小时经济圈、助推昌九一体化发展，打造“双核三圈五组团”的城市发展新格局。

随着两个五年计划的相继实现，“十三五”计划又提升到了一个新的高度：将九龙湖、国家级昌九新区列为重点开发对象，逐步实现赣江两岸总体统筹开发；确立了“一主两辅、两城多极”的城镇布局体系，努力促进城乡一体化协同发展；积极做强南昌大都市区，将南昌经济技术开发区、桑海经济技术开发区、临空经济区整合为“大昌北”区域，对接九江，实现昌九一体；同时明确划定城市生态红线，要求国家风景名胜区和国家森林公园以及鄱阳湖岸3 km范围限制开发；执行最严格的耕地保护政策等等。

一系列“计划”的出台与逐步实现，使得区内土地利用格局在二十多年里发生了巨大变化。放眼未来，政策计划也将继续助推该区的土地利用变化。

5 结论

利用RS、GIS技术，得到了南昌市6期各个地类的面积与所占比重以及不同时期各地类相互转换的矩阵。并初步探讨了该变化的驱动因素。分析结果如下：

图7 1995—2017年南昌市常住人口与耕地、建设用地比重的线性关系

1）2017年南昌市六大利用土地类型中，耕地占据主导地位，其次为水域，而建设用地逐渐成为市内土地利用中的一个重要类型，其余地类按面积大小排列依次为未利用地、林地、草地。

2）1995—2017年，南昌市土地利用变化明显。耕地逐年减少，期间共减少808 km2，但始终占据所有地类的首位；而建设用地不断增加，共增加745 km2；其余地类波动变化，且六大地类中以耕地和建设用地面积变化最大。

3）不同地类在不同阶段的转移幅度不一。表现为研究中期（2000—2010年）各地类之间转换的幅度最为剧烈，初、末期（1995—2000年、2010—2017年）各地类之间转换的幅度较小；耕地主要转变为建设用地，占建设用地新增面积的93.42%，可认为耕地是建设用地面积增加的主要来源；非建设用地类型之间表现为明显的结构性调整，主要体现在林地及草地向耕地转化，水域与未利用地相互转化。

4）社会经济与房地产业持续较快发展、市区人口机械增长速度加快以及一系列政策的推动是南昌市土地利用变化的主要驱动因素。

南昌市建设用地面积不断扩大，耕地及林地保护将面临较大挑战。守住耕地红线，构建山水林田湖草生命共同体，是建设生态城市的战略支撑。因此，在聚焦社会经济发展的同时，需树立可持续发展的土地利用战略，因地制宜，合理规划布局。