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城市土地利用变化的时空特征分析近年来，随着城市化进程的不断加速，城市土地的利用与利益分配问题越来越引起人们的关注。
城市土地利用变化是一个复杂且多元的过程，涉及到人口增长、经济发展、政府规划等众多因素。
本文将从时空特征的角度对城市土地利用变化进行分析，以期更好地理解城市土地利用的变化趋势与规律。
一、时空特征的概念与意义城市土地利用的时空特征指的是城市土地利用变化的时间和空间分布特点。
通过对时空特征的分析，可以帮助我们了解城市土地利用变化的趋势、原因和影响，为城市规划和土地管理提供科学依据。
二、城市土地利用的时空演变1. 时间维度城市土地利用的时间维度是指城市土地利用变化随时间推移的过程。
在城市化初期，人口和经济的快速增长引发了大规模的城市扩张。
随着工业化和现代化的推进，城市功能的多元化趋势逐渐显现。
在城市化的后期阶段，城市土地利用变化更加注重可持续发展和人居环境的改善。
2. 空间维度城市土地利用的空间维度是指城市土地利用变化在空间上的分布格局。
一般而言，城市土地利用呈现出由内向外扩展的趋势。
城市核心区的土地利用主要以商业和住宅为主，而城市边缘区则以工业和农业为主。
随着城市范围的扩大和区域发展的不平衡，城市土地利用的分布格局也逐渐呈现出多中心化的趋势。
三、城市土地利用变化的影响因素1. 人口增长人口增长是城市土地利用变化的主要驱动因素。
人口的增长导致城市土地需求的增加，促使城市向外扩张。
此外，不同人口结构对城市土地利用也有重要影响。
例如，老龄化人口的增加会带来对住宅和服务设施的需求增加。
2. 经济发展经济发展是城市土地利用变化的重要推动力。
随着经济的发展，工业和商业的需求逐渐增加，促使城市向外扩张。
同时，经济发展也导致城市产业结构的变化，进而对城市土地利用产生影响。
3. 政府规划政府规划是城市土地利用变化的重要制约因素。
政府对土地利用的规划和管理起到了引导和定向的作用，直接影响着城市土地利用的方式和格局。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第21卷第7期2001年7月生 态 学 报A CTA ECOLO G I CA S I N I CAV o l .21,N o.7Jul .,2001深圳市土地利用变化对流域径流的影响史培军,袁 艺,陈 晋(北京师范大学资源科学研究所,北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京,100875)基金项目:国家自然科学基金(49671001)和国家自然科学重大基金(39899374)资助项目收稿日期:2001201202;修订日期:2001204210作者简介:史培军(1959～),男,陕西靖边人,博士,教授。
主要从事区域资源开发、自然灾害、环境演变的研究。
摘要:土地利用所引起的流域下垫面变化严重影响着洪涝灾害的致灾过程。
以深圳市为例,探讨下垫面条件对流域径流过程的影响,应用美国农业部水土保持局(So il Conservati on Service )研制的小流域设计洪水模型——SCS 模型对深圳市部分流域进行了径流过程的模拟,重点分析了土地利用方式、土壤类型、前期土壤湿润程度等下垫面因素以及降雨因素对降雨2径流关系的影响。
结果表明,随着人类活动的加剧,土地利用的变化使径流量趋于增大;降雨强度越大、前期土壤湿润程度越大,土地利用变化对径流量的影响越小。
降雨2径流的空间格局随土地利用方式、土壤类型、前期土壤湿润程度而发生变化,CN 值(Curve N um ber )的高值区主要集中在城市用地和水体;低值区主要出现在林地、灌草地、果园等植被覆盖较好、地势起伏较大的地区。
关键词:土地利用变化;降雨2径流关系;SCS 模型;深圳The effect of land use on runoff i n Shenzhen C ity of Ch i naSH I Pei 2Jun ,YUAN Y i ,CH EN J in (Institu te ofR esou rces S cience ,B eij ing N or m a l U n iversity ;K ey L abo 2ra tory of E nv ironm en ta l Chang e and N a tu ra l D isaster ,M in istry of E d uca tion of Ch ina ,B eij ing N or m a l U n iversity ,B ei 2j ing 100875,Ch ina )Abstract :T he land cover change induced by the land use of hum an beings is the m ain cause and i m po rtant part of eco 2environm ent change 1T he effect of land use on natural disasters is one of the m ain p rocesses 1F lood disaster is one of the disasters ,the num ber of w h ich is mo st and the lo ss of w h ich is the mo st seri 2ous 1T he effect of land use on rainfall 2runoff p rocess is studied to understand the relati onsh i p betw een land use and flood disaster 1In the flood generati on p rocess ,the effect of land use pattern and intensity on runoff generati on and concentrati on is the foundati on to study the change of urban flood caused by the hu 2m an activities 1R evealing the m echanis m of land use on the flood generati on is i m po rtant to reduce urban flood disaster 1T he first i m po rtant issue ,w h ich should be ans w ered ,is how the land use pattern influ 2ences the change of runoff coefficient and the m echanis m of runoff generati on and concentrati on 1Shenzhen C ity has grow n to a modernized city from a fishery village after it w as assigned as the first Special Econom 2ic Zone in Ch ina from 19801W ith mo re than tw enty years econom ic refo r m and opening ,the great changes of land use patterns in Shenzhen C ity are inevitable 1So ,Shenzhen C ity is taken up as case study area to study runoff change due to land use change 1Based on the data of land use ,hydro logy and m eteo ro logy ,SCS model ,developed by So il Conservati on Service (SCS ),U 1S 1A 1,is app lied to study the rainfall 2runoff relati onsh i p of som e rivers in Shenzhen C ity 1T he fo llow ing is the m ain conclusi ons of the paper :(1)Basin 2scale hydro logic model is a good m eans to study the rainfall 2runoff relati on 1R emo te 2sens 2ing 2based hydro logic model is one of m ain develop ing directi ons of basin 2scale model in the future ,and it has a good develop ing p ro spect 1Based on the si m ulati on p rocess and result ,SCS model is a good hydro log 2ic model to study the rainfall 2runoff relati on in the regi ons being sho rt of hydro logical and m eteo ro logic da 2ta 1CN value in SCS model describes the relati onsh i p betw een rainfall and runoff ,w h ich reflects the runoff© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. generati on capability of underlying surface unit in basins 1Based on the definiti on of SCS model ,CN value is the functi on of land use classes ,so il classes and antecedent mo isture conditi ons (AM C )1Generally ,the CN value is large w h ile the runoff is large in certain underlying surface units 1(2)T he spatial distributi on of CN value is successive ,reflecting the runoff generati on capability of different underlying surfaces in spatial pattern 1By analysing the CN contours of Shenzhen C ity ,the spa 2tial distributi on of rainfall 2runoff relati onsh i p changes along w ith the change of land use classes ,so il class 2es and antecedent mo isture conditi ons of so il 1T he regi ons of h igh values of CN are urban and w ater 1T he regi ons of low value of CN are fo rest ,sh rub grassland and o rchard ,and the elevati on of these regi ons is comparatively h igh 1A cco rding to the spatial distributi on of CN contours ,the land use changes caused by the urbanizati on is the m ain cause of the increase of runoff coefficient 1(3)A cco rding to the si m ulati on results of sto r m runoff in Buji R iver Basin (one of the m ain tribu 2taries of Shenzhen R iver ),there are som e i m po rtant results 1F irstly ,the land use is one of the m ain fac 2to rs w h ich effect the rainfall 2runoff relati onsh i p 1T he runoff increases from 1980to 1994,and the relative increasing m agnitude ranges from 116%to 6219%1F rom 1980to 1994,the econom ic developm ent leads to the runoff coefficient transfo r m ing into h igh values 1T he increase of runoff coefficient fo llow ing the land use change ranges from 01021to 010751Secondly ,bo th the rainfall and the so il antecedent mo isture condi 2ti on influence the effect of land use on the rainfall 2runoff relati onsh i p 1O n certain antecedent so il mo isture conditi ons ,the relati onsh i p betw een the change of land area of different runoff coefficients in Buji R iver Basin and the rainfall intensities is in the o rder 90%>50%>10%,nam ely the heavier the rainfall ,the lit 2tle the effect of land use on the rainfall 2runoff relati onsh i p 1Given p reci p itati on ,the relati onsh i p betw een the change of runoff coefficients from 1980to 1994and the antecedent mo isture conditi ons is AM C I (dry conditi on )>AM C II (no r m al conditi on )>AM C III (w et conditi on ),demonstrating w hen the antecedent so il mo isture conditi ons becom e w etter ,the land use change has a s m aller effect on the change of the runoff 1F inally ,the changes of runoff coefficients in different ti m es are different along w ith the change of the rainfall intensities o r the change of the antecedent so il mo isture conditi ons of so il 1T he m axi m um change appears in 19801T hen is 19881T he least is in 19941T he results i m p ly that the land use changing to urban land w eakens the effect of the rainfall intensity and the antecedent so il mo isture conditi ons on the rainfall 2runoff relati onsh i p 1Key words :land use change ;rainfall 2runoff relati on ;SCS model ;Shenzhen C ity of Ch ina 文章编号:100020933(2001)0721041209 中图分类号:X 4 文献标识码:A 土地利用所引起的地表景观格局的变化是引起地表各种地理过程变化的主要原因,亦是区域环境演变的重要组成部分,其中土地利用对自然灾害的影响是这一过程的一种突出表现。
我国城市土地利用动态变化及其影响研究随着人口不断增长和城市化进程的推进，我国城市土地利用动态变化已经成为了研究的热点之一。
土地利用是人类社会生产和生活的重要基础，它不仅关系到人们的生存和发展，而且涉及到自然生态环境的保护和整体经济社会的发展。
本文将对我国城市土地利用动态变化及其影响进行一定的研究和探讨。
一、我国城市土地利用的动态变化1. 建设用地扩张迅速随着城市化进程的加速，我国城市建设用地不断扩张。
近年来，建设用地扩张速度明显加快，特别是2000年以后，建设用地快速增加，从2000年到2015年，建设用地就增加了69.65万公顷，占到全国总增长的78.29%。
2. 农用地逐步减少随着建设用地的扩张，我国的农用地逐步减少。
据统计，时至2015年，全国农用地面积已经减少了53.4万公顷。
在城市的快速发展和人口持续增长的过程中，为了满足新兴产业和住房的强烈需求，农用地被征迁和转换为城市用地，导致农地出现大面积流失的现象。
3. 工矿用地的增长有所减缓随着城市化进程的不断加速，工业化水平也呈现出快速增长的趋势。
2010年以前，我国的工业用地逐年增加迅速，但是自2010年以后，工矿用地增加的速度已经明显减缓。
这是因为我国改变经济发展方式，加强了环境保护和土地资源管理，并实施了一系列土地节约利用措施。
二、我国城市土地利用变化的影响1. 阻碍农业发展我国农业的发展面临着许多问题和挑战，其中，土地流失和面积缩减是其中比较严重的问题之一。
我国的人口数量庞大，在城市化进程中，农地大量转换为建设用地，导致农业用地流失，农业面积逐步缩减，对农业发展造成了阻碍。
2. 改变了土地生态环境土地利用的变化对土地生态环境的影响是很大的。
建设用地的扩张不仅会导致农用地的缩减，而且还会影响水资源的利用，降低空气质量等。
特别是在城市发展过程中，由于建设用地的大面积发展和人口增长的加速，城市环境面临着许多问题，如空气质量、噪声污染、交通状况等。
中国城市规划与土地利用变化的时空分异研究中国近几十年来的快速城市化进程带来了空前的城市规划需求和土地利用变化。
随着经济的发展，城市人口不断增加，城市面积不断扩大，城市规划和土地利用的变化对于生态环境、社会经济和国家发展具有重要影响。
本文将探讨中国城市规划与土地利用变化的时空分异，并分析其对社会经济和可持续发展的影响。
中国城市规划与土地利用的变化在时空上呈现出显著的分异。
首先，从时间角度来看，不同时期的城市规划和土地利用变化具有自身的特点。
在过去的几十年中，中国城市规划主要集中在解决农民工迁移、就业和住房问题上。
大量农村人口涌入城市，城市面积扩大，土地利用模式发生变化，农村耕地被城市建设所取代。
而随着城市化进程的推进，城市规划开始重视人文和自然环境的融合，注重保护历史文化遗产和生态环境。
未来的城市规划将更加注重可持续发展和人民生活质量的提升。
其次，从空间角度来看，中国不同地区的城市规划与土地利用变化存在差异。
一方面，一线城市和特大城市在城市规划和土地利用上拥有更多的资源和机会。
由于其经济发展更为迅速，这些城市往往拥有更多的土地供城市建设和发展使用。
同时，一线城市和特大城市在城市规划上也更加成熟，注重城市布局、交通规划和产业结构的优化。
另一方面，中小城市和农村地区的城市规划和土地利用变化相对较为滞后。
这些地区面临着资源有限、规划欠缺和基础设施不完善的挑战，城市化进程相对较慢，土地利用模式相对较为传统。
城市规划和土地利用变化对社会经济和可持续发展产生着重要影响。
首先，城市规划和土地利用的变化直接影响着城市的发展空间和产业结构。
合理的城市规划可以促进城市产业的发展和经济的增长，同时避免资源浪费和环境破坏。
其次，合理的土地利用可以为城市提供更多的发展空间和经济增长的机会。
科学合理的土地利用规划可以平衡城市发展和生态环境的关系，增强城市的可持续性。
此外，城市规划和土地利用的变化还与人们的生活质量和幸福感密切相关。
城市规划与土地利用变化的时空分析城市规划与土地利用是城市化进程中的重要组成部分。
城市规划是对城市发展的整体战略性规划，包括城市空间分布、交通、建筑风格、市政建设等方面。
土地利用则是指人类对土地资源的开发利用，包括农业、工业、商业、住宅等用途。
城市规划与土地利用变化的时空分析，即对城市规划和土地利用的变化进行分析，探究变化背后的时空规律。
一、城市规划变化城市规划是城市发展的战略性规划，反映了城市政府对城市未来发展的整体战略性规划。
城市规划的变化反映了城市政府对未来城市发展的认知和政策导向。
城市规划变化的重要表现是城市用地结构的变化。
城市用地结构的变化，主要表现在以下几个方面：1. 城市扩张，新增用地。
城市人口不断增长，城市扩张是不可避免的趋势。
城市规划必然包括对城市规模的控制和扩张的预判。
城市扩张的主要表现是新增用地的变化，一般包括用地总量的变化和用地用途的变化。
例如，城市增设了新的工业区和商业区，需要开发新的用地。
2. 城市密度的变化。
城市密度是指城市人口和城市用地面积的比例。
随着城市化和经济发展，城市密度会发生变化。
城市变得更加拥挤或者更加宽敞，都会反映城市密度的变化。
例如，过去的城市落后，人口密度较低，随着城市化进程的推进，城市密度逐渐增加，人均住房面积减小。
3. 城市布局的变化。
城市布局是指城市用地的空间分布。
城市布局的变化，主要表现在城市用地的不同区域之间的比例和分布上。
城市布局的变化主要受到政策、市场需求和人口分布等因素的影响。
例如，城市政府根据资源和环境的限制，调整不同区域的用地用途，调整工业区和居住区的空间分布。
4. 城市形态的变化。
城市形态是指城市建筑和道路的形态。
城市形态的变化，主要受到城市规划的导向和城市建设的实际情况的影响。
城市形态的变化反映了城市发展的不同阶段的不同特点。
例如，城市的规划导向决定了城市的建筑风格和道路布局。
二、土地利用变化土地利用是指人类对土地资源的开发利用。
城市土地利用变化的时空分析研究一、前言城市土地利用变化是城市发展的一个重要内容，它是一个综合性的过程，涉及到经济、社会、环境等多个方面。
随着城市的发展，城市土地利用也在不断变化，这对城市的可持续发展产生了很大的影响。
因此，时空分析城市土地利用变化是非常有必要的。
二、城市土地利用变化的类型城市土地利用变化的类型通常可以分为以下几种：1. 城市扩张型变化：城市向外扩张，新的城市用地得到开发，并逐渐形成新的城市区域。
2. 内部重组型变化：城市内部不断重组，老旧城区得到改造，新的建筑用地得到开发并投入使用。
3. 内部调整型变化：城市内部的空间资源得到合理利用，城市功能的调整得到改善。
三、城市土地利用变化的空间分析城市土地利用的空间分析主要包括以下三个方面：1. 土地利用结构分析：通过对城市土地利用结构的分析，可以了解城市土地利用的各种类型、比例、分布情况等。
这可以为城市规划和土地利用管理提供重要的参考依据。
2. 土地利用扩张分析：城市土地利用的扩张通常体现为城市的向外扩张。
通过分析城市土地利用的扩张情况，可以了解城市发展的规模和速度，为城市规划和控制城市扩张提供数据支持。
3. 土地利用调整分析：城市土地利用的调整是对城市功能和资源的优化，通过分析城市土地利用的调整情况可以了解城市功能的调整、资源的优化情况等，为城市规划和调整提供重要参考。
四、城市土地利用变化的时间分析城市土地利用变化的时间分析主要包括以下几个方面：1. 历史变化分析：对城市土地利用的历史变化进行分析，可以了解城市土地利用的演变过程，为城市规划和发展提供历史数据支持。
2. 现状变化分析：对城市土地利用的现状进行分析，可以了解城市土地利用的现状和分布情况，为城市规划和土地利用管理提供依据。
3. 未来趋势分析：对城市土地利用未来的趋势进行分析可以预测未来的城市土地利用发展趋势，为城市规划和决策提供参考。
五、城市土地利用变化的影响城市土地利用变化的影响主要包括以下几个方面：1. 经济影响：城市土地利用的变化会对城市经济产生影响，影响城市功能的发挥，影响城市经济可持续发展。
深圳城市规划对土地利用的调控效能摘要：就城市规划而言，各个国家的城市都需要将实施效能加以研究，引入空间分析技术，从定向、定量的角度进行论述，采取对土地利用调控性能研究的方式，根据政府部门提供的资料和实际调查的材料，强化城市规划中对土地利用调控的效果。
本文以深圳为案例，针对深圳城市规划对土地利用的调控效能，采用城市规划调控效能研究的方式，从定性到定量的角度，系统全面的开展深圳城市空间结构控制与引导的方式，对其在快速发展中仍然能保持良好的城市空间结构进行分析。
关键词：深圳城市；土地利用；调控效能近年来，深圳对特区土地利用的调控按照已经审批的规划进行城市建设，从无序蔓延到基本控制土地综合合理利用，涉及到了城市建设用地规划许可等，其中关于审批用地、挤占耕地、园地林地、水域等问题的调控等进行论证，经过实际验证能够提升城市规划对土地利用调控能力，这对于其他城市具有参考作用。
1、深圳城市规划对土地利用的调控背景作为人类生存发展最根本的资源，土地一直受到全人类的关注，由于受到各国的国土部门和规划部门的关注，全球人口的压力也在日益增加，土地资源显得日益短缺。
经过多年的高速发展，深圳在经济规模上逐渐扩大，但是土地空间利用难以为继，随着城市建设的日趋完善，城市综合实力在不断增强，要解决水资源土地资源短缺的问题，就要合理规划土地空间布局，对土地资源进行优化配置，以提升深圳建设用地效能。
深圳市近年来在土地利用上创造了巨额的投资价值。
城市云集了各方工商企业，土地使用密度趋于饱和。
经过与香港、新加坡、东京比较，深圳的独特地理位置（南边连接香港，东临大亚湾和大鹏湾，北部接壤东莞和惠州）。
在土地利用上以罗湖区为代表的，深圳市发展出了重要的商贸金融信息和物流中心，在这个区域形成了深圳特区最早的商业中心区。
但是不可否认的是，曾经的深圳由于对于土地利用没有重视，使得损耗了其稀缺的土地资源，过度开发深圳的土地带来了负面的影响，大量农业和生态用地的消失，从深圳市的城市发展角度，与发达城市差距较大，这是城市用地规模急速扩张带来的后果，其中耕地大幅度减少，林地次之。
中国土地利用变化的时空特征及驱动机制近年来，随着经济的飞速发展和城市化进程的加快，中国的土地利用状况发生了深刻变化。
在这个变化的过程中，不仅出现了城市扩张、农田减少的现象，还涉及到了生态环境的破坏与修复、土地利用结构的优化与调整等问题。
本文将从时空特征和驱动机制两个方面，分析中国土地利用变化的现状与趋势。
时空特征是指土地利用变化在时间和空间上的分布特点。
从时间上看，中国土地利用的变化可以分为不同的阶段。
20世纪80年代以前，中国农业是主导经济的重要部门，农田占据了大部分土地面积。
然而，随着经济的发展，城市化的进程加快，工业用地和居住用地的需求也随之增加，导致农田面积的减少。
同时，自然保护区和造林工程的推进也使得森林、湿地等生态用地面积有所增加。
从空间上看，土地利用变化呈现出明显的区域差异。
东部沿海地区由于经济发展较早，城市化程度较高，土地利用变化较大。
而西部地区由于资源丰富，土地利用压力较小，变化较为缓慢。
土地利用变化的时空特征背后的驱动机制是多方面的，其中包括经济、政策、社会和环境等因素。
首先，经济的发展是推动土地利用变化的最主要驱动力之一。
中国自改革开放以来经济快速发展，特别是城市化进程的加快，使得工业用地和居住用地的需求不断增加。
与此同时，农田的减少也是城市扩张必然带来的结果。
其次，政策因素也对土地利用变化产生了重要影响。
中国政府一直致力于推动生态文明建设，通过限制农村建设用地、鼓励土地整理和耕地保护等政策措施，来实现农业现代化和生态环境保护的协调发展。
社会因素也在一定程度上影响土地利用变化。
人口的增加和人口红利的消失，使得城市化进程势在必行，这也促使土地利用结构的调整。
此外，环境因素也在一定程度上塑造了土地利用变化的格局。
土地退化、生态灾害等环境问题，催生了自然保护区和绿化工程建设的需求，从而改变了土地利用状况。
总的来说，中国土地利用变化的时空特征体现了经济发展和社会进步的成果，同时也带来了一系列的挑战。
城市土地利用生态效率时空演变特征及驱动因子分析城市土地利用生态效率时空演变特征及驱动因子分析城市土地利用生态效率是评估城市可持续发展的重要指标之一。
本文通过对城市土地利用生态效率时空演变特征及驱动因子进行分析，旨在揭示城市土地利用的生态效率变化趋势，并找出影响其变化的关键因素，为城市土地规划和管理提供科学依据。
一、城市土地利用生态效率时空演变特征1. 时间尺度上的演变特征：从整体上看，城市土地利用生态效率呈现出明显的提升趋势。
过去几十年来，随着城市化进程的加速，城市土地规模不断扩大，但相对于土地利用的增长，城市的经济、社会和生态效益的增长更为显著。
尤其在近年来，城市土地利用生态效率提升的速度更快，表明城市发展步入了更加可持续和生态友好的方向。
2. 空间尺度上的演变特征：城市土地利用生态效率的空间分布存在明显的差异。
一般来说，城市中心区域的土地利用效率较高，而城市边缘区域的土地利用效率相对较低。
这主要是由于城市中心区域的交通便利度高、资源利用效率高、环境容量大等因素的影响。
然而，随着城市不断扩张，城市边缘区域的土地利用效率也在逐渐提升。
二、城市土地利用生态效率驱动因子分析1. 经济驱动因子：城市土地利用生态效率与经济发展密切相关。
经济增长将促使城市土地利用向高产值、高效能的方向发展，提高土地利用的生态效益。
投资、产业结构、创新与科技发展等都是经济驱动因子的重要表现，这些因素能够提高城市土地利用的经济价值和生态效益。
2. 政策驱动因子：政策对城市土地利用生态效率的影响是显著的。
例如，建立和完善土地利用规划制度、加强土地保护政策、推行生态环境保护税收政策等，都能够提高城市土地利用的生态效益。
3. 社会文化驱动因子：城市居民对环境保护意识的提升是推动城市土地利用生态效率提高的重要因素。
城市居民的环保意识、环保行为以及居民文化素质的提高，将推动城市土地利用向生态友好型方向发展。
4. 技术驱动因子：技术进步对城市土地利用生态效率的提高起到了重要作用。
第24卷 第2期2008年3月地理与地理信息科学Geog ra phy and Geo-Infor matio n Science V ol.24 N o.2M arch 2008收稿日期:2007-10-12; 修订日期:2007-11-13 基金项目:国家自然科学基金项目(40401019、40601033);广西科学基金项目(桂科青0728046);广西师范学院博士科研启动项目 作者简介:毛蒋兴(1976-),男,博士,副教授,从事城市地理与城市规划教学与科研。
*通讯作者E-mail:liz hig@公式中将高程级别和坡度级别分别加1后再取自然对数,可以有效避免地形综合指数出现负值。
深圳土地利用时空变化与地形因子的关系研究毛蒋兴1,2,李志刚2*,闫小培2,周素红2(1.广西师范学院资源与环境科学学院,广西南宁530001;2.中山大学城市与区域研究中心,广东广州510275)摘要:引入G IS 空间分析和数字地形模型(DEM )技术,利用土地利用数据和地形数据,定量分析土地利用时空变化与地形因子的关系,从土地利用空间分布、土地利用转移和土地利用变化速度3方面总结地形因子对深圳土地利用时空变化的影响特征及规律。
结果表明:在深圳土地利用时空变化过程中,地形因子对土地利用变化的影响作用明显,在不同地形级别上土地利用分布、土地利用转移和土地利用变化速度等均表现出不同的时空变化特征。
关键词:土地利用时空变化;地形因子;D EM ;深圳中图分类号:F301.24 文献标识码:A 文章编号:1672-0504(2008)02-0071-060 引言地形中的海拔、坡度和坡向等因素是土地利用的重要背景因子,因此,土地利用时空变化与地形因子关系的研究一直是LU CC 的重要内容之一。
西方学者研究表明,地形差异是土地利用结构和空间分布格局分异的重要影响因子,特别是在人为活动占优势的区域,地形特征通常成为大尺度人为干扰活动地域分布格局的基本骨架[1-4]。
国内学者从定性与定量角度探讨了海拔、坡度和坡向等地形因子对土地利用类型时空分布及其变化的影响,认为地形因子与其他自然、人文因素一起影响土地利用变化[5-9]。
概括起来,国内外学者从宏观角度揭示了地形因子与土地利用时空变化的普遍关系,但由于基于地形的土地利用变化数据较难获取,阻碍了该项研究的深入,地形因子对土地利用时空变化的影响机制揭示仍较模糊[9,10]。
随着GIS 空间分析和DEM 技术的发展,有效获取土地利用变化与地形数据的技术日趋成熟,有待于提出新的研究论题开展深入的定量研究。
深圳作为珠江三角洲地区中心城市之一,自1979年设立经济特区以来,从一个不足3万人的边陲小镇发展为2006年常住人口800多万的城市。
在其快速发展过程中,土地资源大规模开发,土地利用时空变化特征十分突出。
另外,深圳地形反差强烈,地势东南高、西北低,从东南到西北依次排列着半岛、海湾、海岸山脉、丘陵和河谷等多种地形[11]。
因此,选择深圳为案例开展土地利用时空变化与地形因子的关系研究,具有典型性和借鉴性,对促进土地利用变化机制研究及土地利用变化调控和管理均具有重要的理论和实践意义。
1 研究指标与方法1.1 地形综合指数高程、坡度和坡向是地形的三大基本要素,地形的影响作用是全部地形因子综合作用的结果,单一地形要素无法综合反映地形的影响作用[8]。
1990 2003年深圳土地利用变化以建设用地的快速增长为主要特征,由于坡向对于建设用地空间分布的影响作用不大,因此本文主要考察高程和坡度对土地利用变化的影响。
为综合反映高程和坡度两个地形要素,本文构建了地形综合指数:T =ln((E+1) (S+1))(1)式中:T 为地形综合指数;E 为高程级别;S 为坡度级别。
地形综合指数与高程和坡度的原尺度具有一致性,可完整地体现高程与坡度的原始信息,高程和坡度级别均较高的地区,其地形综合指数较高;高程和坡度级别均较低的地区,其地形综合指数较小;其余组合情况下,地形综合指数居于中间,较好地体现了高程和坡度的组合分布。
1.2 地形分布优势指数研究地形对土地利用空间分布变化的影响,实际就是探讨不同级别的地形区域的土地利用类型空间分布变化,其中各土地利用类型的数量和比例是常见的分析指标。
然而,由于不同土地利用类型所占面积和比例差异很大,并且地形级别划分时并不是对区域进行等面积划分,使得对于不同地形级别,其土地利用类型的面积和比例差异较大,致使无法进行统一对比分析。
为消除面积差异所带来的影响,便于对各地类进行地形综合指数下的统一对比分析,本文构建了地形分布优势指数:F ij =S ij S S i S j(2)式中:i 为第i 种土地利用类型;j 为第j 级地形;F ij 为第i 种土地类型在第j 级地形上的地形分布优势指数;S ij 为第i 种地类在第j 级地形上的面积;S i 为研究区域第i 种地类的总面积;S j 为研究区域第j 级地形上的土地总面积;S 为研究区域土地总面积。
某种土地利用类型的地形分布优势指数对于其在地形上的空间分布有着指示意义:如果F ij 值大于1,表示第i 种地类在第j 级地形上的分布水平高于该地类在区域中的平均分布水平,即其在第j 级地形上的分布属于优势分布,F ij 值越大,优势度越高,该级别地形适宜该类土地发育和分布的程度越大。
反之,如果F ij 值小于1,则说明第i 种地类在第j 级地形上的分布低于区域平均分布水平,属于劣势分布,说明该地形级别不适宜该地类分布或者发育。
1.3 土地利用转移分布指数1990 2003年深圳各类用地相互转换频繁,大量耕地、园地、林地等发生转移,导致土地利用的迅速变化。
本文构建土地利用转移分布指数来探讨地形因子对土地利用转移变化的影响。
C ij =Q ij QQ i Q j(3)式中:C ij 为第i 种地类在第j 级地形的转移分布指数;Q ij 为第i 种地类在第j 级地形区域发生转移的土地面积;Q i 为研究期第i 种地类发生转移的土地面积总和;Q j 为研究期第j 级地形区域发生转移的土地面积总和;Q 为研究期整个区域发生转移的土地面积总和。
土地利用转移分布指数表征了土地利用转移的相对水平,对各地类在各级别地形区域的转移相对程度具有指示意义。
若C ij 值大于1,表明第i 类土地在第j 级地形区域的土地转移水平大于区域平均转移水平,在第j 级地形区域的转移具有优势地位,C ij 值越大,表明其转移程度越高。
在同一地形级别区域内,地类转移分布指数的差异反映了该地形区域内地形因子对地类转移过程影响作用的大小,转移分布指数越大,表明在同一地形区域内该地类转移相对容易。
1.4 土地利用变化速度地形对土地利用变化速度也有重要影响,本文构建各地形级别区域的土地利用变化速度指标来探讨地形因子对土地利用变化速度的影响作用。
L C k =4i=1,j=1Lu (k)ij Lu k1T100%(4)式中:i 、j 分别为第i 、j 种土地利用类型;k 为第k 级地形;LC k 为第k 级地形区域的土地利用变化速度; Lu (k)ij 为第k 级地形区域第i 类土地转换为第j 类用地的土地面积;Lu k 为第k 级地形区域的土地总面积;T 为研究时段。
2 土地利用空间分布与地形因子的关系根据公式(2),利用GIS 空间分析技术[12]提取数据,计算1990 2003年4种地类的地形分布优势指数(图1)。
由图1可知,地形因子对深圳土地利用时空分布的约束作用十分突出,各土地利用类型在地形梯度上的分布格局呈显著变化。
图1 1990 2003年深圳各土地利用类型地形分布优势指数Fig.1 T he dominant distribution ind ex of top ographic gradient ofdifferent land use type of S henzhen from 1990to 20032.1 农业用地优势分布地形范围调整一般在土地利用原始分布状态下,农业用地多集中分布于高程低、坡度缓的低级别地形区域。
然而,深圳农业用地优势分布地形范围发生较大调整,页72第地理与地理信息科学 第24卷并呈现如下特征:1)农业用地低地形优势分布范围不断被挤占,优势分布最低地形级别向外推移6个级别,表明低地形区域的农业用地发生了大量损失。
2)农业用地优势分布范围不断扩大,从1990年的16个级别扩大为2000年的21个级别和2003年的19个级别,同时优势范围逐渐由低地形区域向中、高地形区域拓展,优势分布最高地形级别从第16级上升到26级,向外拓展10个级别。
3)农业用地优势分布范围外移前期快,后期慢。
1990 1995年向外推移5个级别,1995 2000年向外推移4个级别, 2000 2003年仅推移1个级别。
表明随着优势分布地形级别的不断外移,地形对农业用地分布的限制作用越来越大,已经接近农业用地优势分布的最高地形区域。
2.2 建设用地优势分布地形范围调整建设用地对地形条件要求较高,在没有其他用地限制条件下,建设用地一般位于高程较低和坡度较缓地区。
然而,从图1可知,深圳建设用地优势分布范围不断拓展,逐步从狭适性分布向广适性分布转变。
1)建设用地在低地形区域优势分布范围得以保持,并继续向外扩展,从1990年的1~8级扩展为1~14级,侵占了区域内大量其他土地类型。
2)建设用地优势分布范围向外扩展速度前期比后期快。
1990 1995年优势分布范围扩展4个级别,1995 2000年及2000 2003年仅扩展1个级别。
表明地形因子对建设用地有着巨大的约束作用,当其优势地形分布范围达到一定限度后(12级左右),高于此级别地形区域的土地作为建设用地的适宜性急剧降低,使得1995 2003年建设用地的优势分布范围并未明显外移。
3)建设用地低地形区域优势分布范围保持稳定,且最优分布地形级别一直保持在第1级地形区域,表明建设用地的优势分布偏向于低地形区域。
然而在其快速发展过程中,低地形区域可用于建设的土地资源逐渐枯竭,新增建设用地不得不转向较高地形级别区域,使得建设用地优势分布范围持续向外扩展。
可以预见,未来深圳建设用地扩展将面临更为严重的地形条件约束。
2.3 林地优势分布地形范围调整林地优势分布地形范围发生较大调整,具有如下特征:1)林地低地形区域优势分布范围不断萎缩,逐渐向高地形区域迁移。
1990年林地优势分布地形范围为11~50级,1995年11~15级被挤占,优势分布范围缩为16~50级,2000年、2003年优势分布范围继续向高地形区域迁移,缩为18~50级,共有7个低地形级别的优势分布区域被挤占。
2)林地地形分布优势指数发生较大变化,低地形区域优势指数不断下降,高地形区域优势指数上升,导致林地地形分布优势指数曲线日益陡峭,其中11~17级地形范围内的林地损失最大,优势分布地形区域趋于高地形区域。
