无锡市城镇用地变化及其环境效应研究_汤君友

无锡市城镇用地变化及其环境效应研究 汤君友1, 3, 杨 � 山2, 赵 � 锐 1 ( 1.中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京 � 210008; 2. 南京师范大学地理科学学院 ,南京 � 210097; 3. 中国科学院研究生院,北京 � 100101) 摘要 : 利用地形图和遥感影像提取无锡市城镇用地变化的空间信息, 分析无锡市城镇用地变化的特征及其动力机 制,探讨了无锡市城镇用地变化对生态环境带来的各种正负效应。 关键词: 城镇用地变化; 环境效应; 无锡市 中图分类号: TP 79� 文献标识码: A � � � 文章编号: 1001- 070X( 2002) 03- 0016- 03 0 � 引言 城镇用地是城镇各种经济活动的场所, 是影响 周围地区发展的经济辐射源和社会经济信息返馈交 流的中心, 也是城镇居民生活的基本空间。随着工 业化的迅速发展和城镇化过程的加快, 必然导致人 口的进一步集聚,使城镇用地需求增加,城镇土地利 用中的矛盾更趋紧张。对城镇用地变化的环境效应 进行分析评价, 弄清城镇用地变化对生态环境的影 响,为城镇设计,提高城镇土地利用水平以及城 镇土地利用的可持续发展都十分重要。 1 � 区域概况 无锡市地处长江三角洲江湖间的走廊部分, 位 于江苏省的东南部, 水陆交通便利。地形以平原为 主,星散分布着低山、残丘, 整个地形由西向东缓缓 倾钭。东部平原,水网发育, 地面高程 1~ 5 m,是无 锡市易受洪水影响的地区。西南部太湖沿岸丘陵起 伏,群山连绵,其中惠山三茅峰最高, 海拔 329 m, 锡 山为 75 m。属亚热带季风海洋性气候, 常年主导风 为东南风, 四季变化分明,气候温和湿润, 雨量充沛。 年平均气温为17 � , 8月份最高气温一般为35 � , 1 月份最低气温一般为- 4 � , 全年平均降水总量为 1 100 mm左右, 降水主要在 3~ 8月份。 收稿日期: 2002- 07- 08 2 � 城镇用地变化空间信息获取 采用 1970 年 1�10万比例尺地形图和 1984年、 1991年、1998年TM 卫星影像图, 同时参考1977年专 题地图、1998年 SPOT 影像图, 对遥感信息进行分析 与处理。将地图与 3S技术结合, 对地形图和遥感图 像用仿归一化植被指数法和监督分类法进行处 理[ 1] , 结合 GIS软件的分析和制图功能,获取城镇用 地变化的空间信息及其相关属性信息, 然后进行统 计分析。 3 � 城镇用地变化特征与机制分析 3. 1 � 城市用地与其它土地类型的转化 无锡市区城市用地的变化主要表现为城市建设 用地的扩展, 建设用地扩展过程使城内及城区边缘 的空地,农业用地等非建设用地不断被侵占, 也使市 郊的耕地、林地和水体向城镇用地转化。从 1970~ 1977年, 无锡市区用地扩展的范围很小, 主要围绕 1970年以前的老城区进行扩展,其空间分布基本与 1970年相同; 从 1977~ 1984年, 无锡市区用地面积 有较大的扩展, 主要沿河沿公路向外放射, 表现为城 市工业用地迅速增加,城市用地面积扩大到 57. 65 km2, 比 1970年增加了 42. 595 km2, 主要是农业用地转化 为建设用地; 从 1984~ 1991年, 无锡市区用地扩大 到 86. 7 km2, 主要集中在东、西北和西南 3个方向, 第 3期, 总第 53期 国 � 土 � 资 � 源 � 遥 � 感 No. 3, 2002 � 2002年 9 月 15日 REMOTE SENSING FOR LAND &RESOURCES Sept. , 2002 � 大量的林地、水面转化为风景旅游度假区。城镇 用地面积增加了 29. 05 km2, 其中 46. 39%是耕地, 35. 04%是林地,水体仅占 18. 57%;从 1991年~ 1998 年,无锡城市建设用地出现了较大规模的扩展, 面积 增加 49. 40 km2, 其中 37. 48%是耕地, 27. 29%是林 地,水体占 35. 23%, 总面积已达到 136. 1 km2, 扩展 的方向主要集中在东和东南方向, 以侵占大量耕地 的方式建立了大面积的开发区和无锡新区(图 1)。 图 1 � 无锡市区城市用地变化图 3. 2 � 城镇用地变化机制分析 直接影响城镇用地变化的政策因素包括行政区 划的调整、城市规划、土地开发利用规划等, 间接影 响城镇用地变化的政策因素包括所有影响城市发展 的政策。政策因素对城镇用地变化的影响很大, 它 们具有引导、控制城镇用地变化的作用。例如无锡 市区东南的无锡新区已成为城市有机增长的新城 区,由于它享有一些优惠政策,故能充分发挥开发机 制和政策导向的作用, 促进新城市由单一开发向综 合开发转化, 组织新区的联动效应, 在空间布局上, 由近及远, 滚动开发。城市用地更快地向东南方向 扩展,并使得新区周围的集镇用地朝向新区扩展。 4 � 城镇用地变化的环境效应 4. 1 � 无锡市生态环境质量的变化 用层次分析法对无锡市生态环境质量进行评 价[ 3, 4] ,无锡市生态环境质量等级为�中等� ( 40. 0~ 55. 0)。从 1993~ 1998年,无锡市区生态环境综合指 数增加了 8. 09, 生态环境综合状况变好; 锡山区生 态环境综合指数减少了 2. 06, 生态环境综合状况变 差。具体到每个子系统, 自然环境分指数分别减少 了 10. 7和 10. 5,表明环境污染状况有所改善, 各类 污染物工业处理量大大增加, 排放量减少。锡山区 环境污染分指数减少了 9. 2,环境污染变得严重。无 锡市区和锡山区社会经济分指数分别增加了 14. 6 和 15. 9, 对生态环境综合指数贡献值很大(表1)。 表 1� 无锡市生态环境质量综合评价表 县(市)名 年份 综合指数 自然环境分指数 环境污染分指数 社会经济分指数 无锡市区 1998 54. 10 64. 9 53. 8 43. 7 锡山市 1998 52. 72 55. 0 62. 5 37. 4 无锡市区 1993 46. 01 75. 6 36. 5 29. 1 锡山市 1993 54. 78 65. 5 71. 7 21. 5 4. 2 � 城镇用地变化对生态环境的影响 城镇用地作为生态环境的一个重要组成因子, 其扩展变化与生态环境的变化密切相关。由 1993 年、1997年生态环境综合评价指数可知,无锡市城镇 用地扩展和城市化直接造成了自然环境分指数的降 低,自然环境质量变差,耕地、林地面积减少, 气温升 高。城镇用地扩展, 城市化加强,社会经济发展, 表 现为生态环境中社会经济分指数提高, 但城镇扩展 和经济发展使得环境质量降低, � 三废�污染问题日 益突出。1970~ 1998年,无锡市环境质量下降很大, 尤其是水污染和大气污染,造成了一系列环境问题。 20世纪 90年代后期,无锡市政府对环境问题日益重 视, 实施对污染物排放总量控制和大规模老污染源 的治理,使得环境质量相对好转。1998年无锡市区 环境污染分指数比 1993 年增加了 17. 3。但锡山区 环境污染分指数减少了 9. 2,环境污染状况比原来更 严重。总之,无锡市区生态环境综合质量相对变好, 但锡山区生态环境综合质量仍在变差, 对城镇用地 和区域土地合理规划利用, 加快环境污染综合治理 尤为重要。 城镇用地的变化对城市地质地貌的影响一般是 缓慢渐进的,而无锡市工业用地、建筑用地与旅游资 源开发对地形地貌的影响很大, 至 2000年底, 地面 沉降已经涉及近 50个乡镇,全市地面沉降超过 1 m 的面积已达 220 km2。且地下水超采,地下水位下降 也造成了严重的污染。 城镇用地的变化, 特别是建设用地变化引起下 垫面性质的改变。20世纪 80年代以来,由于人口的 高度集中、工业生产扩大,无锡市城市建设用地不断 向郊区扩展,向空中扩展, 向地下扩展, 原来是林地、 草地、农田、水塘的郊区自然生态环境, 代之以水泥、 �17�第 3期 汤君友,等: � 无锡市城镇用地变化及其环境效应研究 沥青等为材料建造起来的人工地貌体。它们从根本 上改变了城市区域下垫面的热力学、动力学特征,粗 糙度比郊区大, 风速减小, 不利热量扩散, 产生温室 效应, 使城市的气温比郊区高。无锡市高温中心出 现在人口密集、建筑密度大、工商业最集中的崇安 区,园林、运河、太湖分布区气温稍低。城市热岛与 城市建筑面积、人口规模、人口密度、工业发展、交通 运输以及城市自然地理环境、人类活动方式等均有 密切关系, 城市用地规模、人口密度越大, 其城市热 岛强度愈强。 另外,城市园林绿地系统也是城市生态环境系 统的重要组成部分。无锡市城市园林绿地面积相对 较多, 而且逐年增加, 2000年林地面积为 361. 3 km2, 城市绿地面积为 34. 68 km2。1998年建成区绿化覆 盖率达 33. 9% ,人均公共绿地面积达到 7. 35 m2。城 市园林绿地的环境效应最明显的是改善城市局地气 候。绿化植物通过光合作用把太阳能转换成有机化 学能,同时吸收二氧化碳和放出氧, 改变其环境的能 源,影响环境的温度、水分和局地气流, 为城市生态 系统的物质能量转换提供动力条件, 具有调节气温 和增加空气湿度的效应, 同时它对许多有害有毒气 体具有吸收净化作用。 5 � 结论 ( 1)将地形图与 3S 技术结合, 对地形图和遥感 图像用仿归一化植被指数法和监督分类法进行处 理, 能够较准确地获取城镇用地变化的空间信息。 无锡市城市用地的变化主要表现为建设用地的扩 展,使市郊的耕地、林地和水体向城镇用地转化。城 镇用地变化是城市建设、道路交通、产业结构布局、 人口增长以及行政区划的调整、城市规划、土地开发 利用规划等政策因素综合作用的结果。 ( 2)随着城镇用地的扩展, 无锡市区生态环境综 合质量相对变好, 但锡山区生态环境综合质量仍在 变差。城镇用地的变化对地形地貌影响很大, 地面 沉降、地下水位下降并造成了严重的污染。城市建 设用地变化引起下垫面性质的改变, 从而影响城市 气候的变化。城市园林绿地的环境效应最明显的是 改善城市局地气候, 影响环境的温度、水分和局地气 流,为城市生态系统的物质能量转换提供动力条件, 具有调节气温和增加空气湿度的效应, 同时它对许 多有害有毒气体具有吸收净化作用。城镇用地面积 扩展很快, 同时也带来了以环境污染为主体的环境 问题, 而且越来越严重。 参考文献 [ 1] � 杨山.发达地区城乡聚落形态的信息提取与分形研究 � � � 以无 锡市为例[ J] .地理学报, 2000, (6) : 671- 678. [ 2] � 江苏省统计局. 江苏统计年鉴 [ M ] . 北京: 中国统计出版社, 1998. [ 3] � 赵焕臣,等.层次分析法[ M] .北京:科学出版社, 1986. [ 4] � 江苏省环境保护厅. 2000年江苏省环境质量报告书[ R] . 2001. RESEARCHES ON THE ENVIRONMENTAL EFFECT OF URBAN LAND- USE CHANGE IN WUXI CITY TANG Jun- you1, 3, YANG Shan2, ZHAO Rui 1 ( 1. Nanj ing Institute of Geography and Limnology Chinese A cademy of Sciences , Nanjing 210008, China; 2. Department of Geography Nanjing Normal University , Nanj ing 210097, China; 3. Graduate School of the Chinese Academy of Sciences , Beijing 100101, China) Abstract�Under the support of � 3S� technology, the spatial informat ion of urban land - use in Wuxi city, Jiangsu Province, was picked up from the relief map and the remote sensing images. Then the change of urban land- use was described and its dynamical change mechanism was analyzed. Based on the evaluat ion of the environment, the relat ionship between the change of urban land- use and the environment was discussed. Key words�Urban land- use change; Environmental effect; Wuxi city 第一作者简介: 汤君友( 1975- ) , 男,中国科学院南京地理与湖泊研究所博士研究生,主要研究方向为遥感与地理信息系统, 发表数篇。 (责任编辑: 肖继春) �18� 国 � 土 � 资 � 源 � 遥 � 感 2002 年