1990年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究

第１９卷第１期 ２０１２年２月 水土保持研究 Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｓｏｉｌ　ａｎｄ　Ｗａｔｅｒ　Ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．１ Ｆｅｂ．，２０１２ 　 　　收稿日期：２０１１－０５－１１　　　　　　　修回日期：２０１１－０６－０８ 　　资助项目：国家自然科学基金（４１１０１０９８）；教育部人文社科基金（１０ＹＪＣ７９０１２１）；湖北省自然科学基金（２００９ＣＤＢ３４２，２０１０ＣＤＢ０５１０１） 　　作者简介：柯新利（１９７７—），男，湖北天门人，博士，副教授，主要从事土地系统动态模拟、土地利用变化研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｋｅｘｌ＠ｉｇｓｎｒｒ．ａｃ．ｃｎ 　　通信作者：韩冰华（１９６４—），男，湖北咸宁人，博士，教授，主要从事土地经济学方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｈｂｈ０９８＠１６３．ｃｏｍ １９９０年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究 柯新利１，２，韩冰华１，刘蓉霞１，袁永卫２ （１．咸宁学院 资源与环境科学学院，湖北 咸宁４３７１００；２．中国科学院 地理科学与资源研究所，北京１００１０１） 摘　要：武汉城市圈是全国首批资源节约与环境友好型社会建设综合配套改革试验区之一，也是长江经济带发展战 略和中部崛起战略的重点区域。科学认识武汉城市圈土地利用变化时空格局的历史特征，对区域土地利用政策的制 定和实施具有重要的意义。对已有的土地利用分类编码方式进行改进，结合土地利用动态度模型，对武汉城市圈 １９９０年、１９９５年、２０００年和２００５年４期土地利用数据进行分析，形成对武汉城市圈１９９０年以来土地利用变化的基本 规律、阶段性趋势和空间差异的科学认识。结果表明：１９９０年以来，武汉城市圈耕地、林地和草地大面积减少，水域和 建设用地面积有较大幅度的增加。在不同的发展阶段，武汉城市圈土地利用变化呈现出不同的规律：１９９０—１９９５年 武汉城市圈的土地利用变化以耕地减少为主要特征；１９９５—２０００年武汉城市圈土地利用变化以耕地和水域的相互转 换为主要特征；２０００—２００５年武汉城市圈土地利用变化以耕地向水域和建设用地转换为主要特征。武汉城市圈土地 利用变化表现出明显的空间差异性：土地利用动态度最大的区域集中在武汉市及其周边县域；从单一土地利用类型 看，耕地、林地、建设用地动态度最大的区域也主要集中在武汉市及其周边县域，而水域动态度最大的区域集中在仙 桃市和潜江市。 关键词：土地利用变化；空间差异；阶段性特征；武汉城市圈 中图分类号：Ｆ３０１．２４　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００５－３４０９（２０１２）０１－００７６－０６ Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　Ｓｐａｔｉａｌ－Ｔｅｍｐｏｒａｌ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　Ｌａｎｄ　Ｕｓｅ　Ｃｈａｎｇｅ ｉｎ　Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　Ｓｉｎｃｅ　１９９０ ＫＥ　Ｘｉｎ－ｌｉ　１，２，ＨＡＮ　Ｂｉｎｇ－ｈｕａ１，ＬＩＵ　Ｒｏｎｇ－ｘｉａ１，ＹＵＡＮ　Ｙｏｎｇ－ｗｅｉ　２ （１．Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　＆Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉａｎｎｉｎｇ　Ｃｏｌｌｅｇｅ，Ｘｉａｎｎｉｎｇ，Ｈｕｂｅｉ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ，４３７０００，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ　ａｎｄ　Ｎａｔｕｒａｌ　Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｃｈｉｎｅｓｅ　Ａｃａｄｅｍｙ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１０１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　ｉｓ　ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｅａｒｌｉｅｓｔ　ｒｅｓｏｕｒｃｅ－ｓａｖｉｎｇ　ａｎｄ　ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ－ｆｒｉｅｎｄｌｙ　ｓｏｃｉｅｔｙ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ａｒｅａｓ，ｉｔ　ａｌｓｏ　ｔｈｅ　ｍｏｓｔ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ａｒｅａ　ｏｆ　Ｙａｎｇｔｚｅ　Ｒｉｖｅｒ　Ｅｃｏｎｏｍｉｃ　Ｂｅｌｔ　ａｎｄ　ｔｈｅ Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｃｈｉｎａ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｓｔｒａｔｅｇｙ．Ｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇ　ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃａｌｌｙ　ｏｆ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔ－ ｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　ｄｕｒｉｎｇ　ｐａｓｔ　ｄｅｃａｄｅｓ　ｉｓ　ｏｆ　ｇｒｅａｔｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｆｏｒ　ｒｅｇｉｏｎａｌ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｐｏｌｉｃｙ　ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅ－ ｍｅｎｔａｔｉｏｎ．Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｃｌａｓｓｅｓ　ｃｏｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｔｏ　ａｄａｐｔ　ｏｕｒ　ｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｂｙ ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｃｏｄｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ａｎｄ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ　ｍｏｄｅｌ，ｗｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｄａｔａ　ｏｆ １９９０，１９９５，２０００ａｎｄ　２００５ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　ｔｏ　ｒｅｃｏｇｎｉｚｅ　ｇｅｎｅｒａｌ　ｐａｔｔｅｒｎ，ｔｒｅｎｄｓ　ｉｎ　ｐｈａｓｅｓ　ａｎｄ　ｒｅ－ ｇｉｏｎａｌ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ　ｏｆ　Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ　ｓｉｎｃｅ　１９９０．Ｒｅｓｕｌｔｓ　ｓｈｏｗ　ｔｈａｔ：（１）Ｉｎ　Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ，ａｒｅａ　ｏｆ　ｃｒｏｐｌａｎｄ，ｆｏｒｅｓｔ　ａｎｄ　ｇｒａｓｓｌａｎｄ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｇｒｅａｔｌｙ，ｗｈｉｌｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｏｄｙ　ａｎｄ　ｂｕｉｌｄ　ｕｐ　ａｒｅａ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｄｕｒｉｎｇ　１９９０ｔｏ　２００５．Ｍｏｓｔ　ｄｅｃｒｅａｓｅｄ　ｃｒｏｐｌａｎｄ　ｗａｓ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ　ｔｏ　ｗａｔｅｒ　ｂｏｄｙ　ａｎｄ　ｂｕｉｌｄ　ｕｐ　ａｒｅａ．（２）Ｉｎ　ｄｉｆ－ ｆｅｒｅｎｔ　ｐｈａｓｅｓ，ｉｔ　ｓｈｏｗｓ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｐａｔｔｅｒｎ　ｉｎ　Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ：ｄｕｒｉｎｇ　１９９０ｔｏ　１９９５， ｄｅｃｒｅａｓｉｎｇ　ｏｆ　ｃｒｏｐｌａｎｄ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｍａｊｏｒ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｄｕｒｉｎｇ　１９９５ｔｏ　２０００，ｉｎｔｅｒｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　ｃｒｏｐｌａｎｄ　ａｎｄ ｗａｔｅｒ　ｂｏｄｙ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；ｄｕｒｉｎｇ　２０００ｔｏ　２００５，ｃｒｏｐｌａｎｄ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｄ　ｔｏ　ｗａｔｅｒ　ｂｏｄｙ　ａｎｄ　ｂｕｉｌｄ ｕｐ　ａｒｅａ　ｗａｓ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．（３）Ｓｐａｔｉａｌ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ　ｏｆ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｃｈａｎｇｅ　ｉｎ　Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ　ｉｓ　ａｐｐａｒｅｎｔ：ｒｅｇｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ　ａｒｅ　ｃｅｎｔｅｒｅｄ　ｏｎ　Ｗｕｈａｎ　Ｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｉｅｓ　ｂｅｓｉｄｅ ｉｔ；ａｓ　ｆａｒ　ａｓ　ｔｈｅ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ　ｆｏｒ　ｓｉｎｇｌｅ　ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｃｌａｓｓ　ｉｓ　ｃｏｎｃｅｒｎｅｄ，ｒｅｇｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ｃｒｏｐｌａｎｄ ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ，ｆｏｒｅｓｔ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ　ａｎｄ　ｂｕｉｌｄ　ｕｐ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ　ａｒｅ　ｃｅｎｔｅｒｅｄ　ｏｎ　Ｗｕｈａｎ　Ｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｃｏｕｎｔｉｅｓ ｂｅｓｉｄｅ　ｉｔ，ｗｈｉｌｅ　ｒｅｇｉｏｎｓ　ｗｉｔｈ　ｌａｒｇｅ　ｗａｔｅｒ　ｂｏｄｙ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｄｅｇｒｅｅ　ａｒｅ　ｃｅｎｔｅｒｅｄ　ｏｎ　Ｘｉａｎｔａｏ　Ｃｉｔｙ　ａｎｄ　Ｑｉａｎｊｉａｎｇ　Ｃｉｔｙ． Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌａｎｄ　ｕｓｅ　ｃｈａｎｇｅ；ｓｐａｔｉａｌ　ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ；ｐｈａｓｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ；Ｗｕｈａｎ　Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ　Ａｒｅａ 　　土地利用／土地覆被变化（ＬＵＣＣ）是全球环境变 化与可持续发展研究的重要内容，也是全球变化研究 的核心内容［１－３］。“国际地圈与生物圈计划（Ｔｈｅ　Ｉｎ－ ｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｇｅｏｓｐｈｅｒｅ—Ｂｉｏｓｐｈｅｒｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ，ＩＧ－ ＢＰ）”和“全球变化人类因素计划（Ｔｈｅ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｈｕｍａｎ　Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｓ　Ｐｒｏｇｒａｍｍｅ　ｏｎ　Ｇｌｏｂａｌ　Ｅｎｖｉｒｏｎ－ ｍｅｎｔａｌ　Ｃｈａｎｇｅ，ＩＨＤＰ）”两大国际组织先后共同制 定和联合发起了“土地利用／土地覆被变化（ＬＵＣＣ） 科学研究计划”和“全球土地计划（Ｇｌｏｂａｌ　Ｌａｎｄ　Ｐｒｏ－ ｊｅｃｔ，ＧＬＰ）”，推动土地利用变化逐渐成为研究关注 的焦点问题［４－６］。土地利用变化的过程、模式及驱动 力是土地利用／土地覆被变化研究的重要内容［６］，土 地利用变化的空间格局研究则是土地利用／土地覆被 变化研究的基础。国内土地利用变化研究主要集中 在基于遥感和ＧＩＳ的土地利用变化时空格局［７－８］、土 地利用变化驱动力和驱动机制［９］、土地利用效应［１０］ 等方面。 武汉城市圈是国务院批准的全国首批资源节约 型与环境友好型社会建设综合配套改革试验区，同时 也是全国重要的粮食生产基地。快速的经济发展与 城市化推动了武汉城市圈的土地利用空间格局演化。 科学认识武汉城市圈土地利用变化时空格局对正确 理解武汉城市圈土地利用变化规律、理清区域土地利 用变化的时空差异、指导区域土地利用政策制定和实 施具有重要的意义。因此，本文选择以武汉城市圈为 案例区，利用１９９０年、１９９５年、２０００年和２００５年４ 期遥感影像解译数据，对案例区土地利用变化的时空 特征进行研究，揭示武汉城市圈１９９０年以来土地利 用变化的总体规律、区域差异及阶段性特征。 １　研究区域与数据来源 １．１　研究区概况 武汉城市圈位于湖北省中东部，辖武汉、黄石、鄂 州、孝感、黄冈、咸宁、仙桃、天门、潜江９市。该区占 湖北省国土面积的３５．９％，武汉城市圈人口的聚集 度高，２００８年常住人口为２　９９４．３万人，占湖北省的 ５２．４％；ＧＤＰ达６　９７２．１１亿元，占湖北省 ＧＤＰ的 ６１．５％。 武汉城市圈土地总面积５７８．５３２　６万ｈｍ２，以农用 地为主，为３５０．０５３　２万ｈｍ２，占土地总面积６０．５１％； 林地为１３９．９６０　４万ｈｍ２，占土地总面积２４．１９％； 草地１６．１６０　８万ｈｍ２，占土地总面积２．７９％；水域 ４５．３０２　２万ｈｍ２，占土地总面积７．８３％；建设用地面 积为２３．４２２　５万ｈｍ２，占土地总面积比重４．０５％；未 利用土地面积为３．６３３　６万ｈｍ２，在土地总面积中的 比重为０．６３％。 １．２　数据来源 本文采用的数据包括研究区域１９９０年、１９９５ 年、２０００年与２００５年４期土地利用数据，涵盖耕地、 林地、草地、建设用地、水域、未利用地６大用地类型。 该土地利用数据集来源于中国科学院资源环境数据 中心的土地利用数据库［１］。该数据库由 Ｌａｎｄｓａｔ ＴＭ／ＥＴＭ影像解译得到，原始空间分辨率为３０ｍ× ３０ｍ，对解译结果重采样，得到１００ｍ×１００ｍ的栅 格数据。 ２　模型与方法 ２．１　土地利用类型编码方法 为了获取土地利用变化信息，需要将两期土地利 用数据进行叠加分析。采用常用的土地利用编码方 式（１为耕地，２为林地，３为草地，４为水域，５为建设 用地，６为未利用地），两期土地利用数据相减只能通 过结果是否为０来判断某栅格的用地类型是否发生 了变化，而不能根据结果判断该栅格变化前后的土地 利用类型。 因此，需要对土地利用编码方式进行改进，使相 减以后的结果能反应变化前后的土地利用类型。分 别用１（２０）、２（２１）、４（２２）、８（２３）、１６（２４）、３２（２５）表示 耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地。采用 改进后的编码方式对土地利用数据进行编码后，两期 土地利用数据相减可能得到的结果如表１所示。由 表１可见，采用改进编码方式的两期土地利用数据相 减结果不仅可以判断是否发生了变化，还可以判断变 化前后的土地利用类型。 ２．２　土地利用变化模型 土地利用变化模型在区域土地利用变化规律总 结上发挥了重要的作用，已经被广泛应用于土地利用 变化研究中。本文主要研究武汉城市圈近２０ａ来土 地利用变化的总体规律、区域差异以及阶段变化特 征，涉及单一土地利用动态度模型、单一地类变化的 方向分析模型、土地利用动态度模型、土地利用相对 变化率模型和土地利用重要度模型［１１］。 ７７第１期 　　　　　　柯新利等：１９９０年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究 表１　采用改进编码方式的两期土地利用数据相减结果 项目 １（耕地） ２（林地） ４（草地） ８（水域） １６（建设用地） ３２（未利用地） １（耕地） ０　 １　 ３　 ７　 １５　 ３１ ２（林地） －１　 ０　 ２　 ６　 １４　 ３０ ４（草地） －３ －２　 ０　 ４　 １２　 ２８ ８（水域） －７ －６ －４　 ０　 ８　 ２４ １６（建设用地） －１５ －１４ －１２ －８　 ０　 １６ ３２（未利用地） －３１ －３０ －２８ －２４ －１６　 ０ ３　结果与分析 ３．１　近２０年来武汉城市圈土地利用变化基本特征 １９９０年武汉城市圈耕地面积为３　０２９　１４３ｈｍ２，林 地面积为１　７６０　４７９ｈｍ２，草地面积为１４４　３５６ｈｍ２，水 域面积为５５８　３３８ｈｍ２，建设用地面积为２８７　３４２ｈｍ２； ２００５年武汉城市圈耕地面积为２　９４５　０３０ｈｍ２，林地面 积为１　７５５　６４７ｈｍ２，草地面积为１４２　１６８ｈｍ２，水域面 积为６０２　３０５ｈｍ２，建设用地面积为３２８　２８９ｈｍ２。 １９９０—２００５年武汉城市圈土地利用总体变化情况见 图１。耕地面积有较大幅度减少，１５ａ间耕地面积总 共减少８４　１１３ｈｍ２；林地和草地面积也有一定程度的 减少，１５ａ间分别减少了４　８３２ｈｍ２ 和２　１８８ｈｍ２；水 域和建设用地面积有较大幅度增加，其中水域面积增 加了４３　９６７ｈｍ２，建设用地面积增加了４０　９４７ｈｍ２； 未利用面积也较小幅度的增加，１５ａ间总共增加 ６　２１９ｈｍ２。 图１　武汉城市圈１９９０－２００５年土地利用变化情况 为了更清楚分析１９９０—２００５年武汉城市圈各土 地利用类型变化的方向，采用前面提出的土地利用类 型编码方式对研究区域土地利用数据进行编码，在 ＡｒｃＧＩＳ　９．３软件支持下对研究区域１９９０年与２００５ 年的土地利用数据进行叠加分析，得到武汉城市圈 １９９０—２００５年土地利用转移矩阵（表２）。 表２　武汉城市圈１９９０－２００５年土地利用转移矩阵 ｈｍ２ 项目 ２００５年 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地 转出总量 １９９０年 耕地　　 － ３７３４　 ４８６　 ６１１７５　 ３２７７７ 　８４６　 ９９０１８ 林地　　 ５３２５ － ９９０　 １７７９　 ２７１３　 ４４　 １０８５１ 草地　　 １０３５　 １７５６ － １０７２ 　５２９　 １５　 ４４０７ 水域　　 ８１０１　 ２９７　 ６３２ － ５５３３　 ９１５１　 ２３７１４ 建设用地 １０２ 　３６　 ４ 　６１１ － 　１３１ 　８８４ 未利用地 ３４２　 １９６　 １０７　 ３０４４ 　２７９ － ３９６８ 转入总量 １４９０５　 ６０１９　 ２２１９　 ６７６８１　 ４１８３１　 １０１８７ － 　　由表２可见，１９９０—２００５年武汉城市圈耕地转出 面积达到９９　０１８ｈｍ２，居各土地利用类型转出面积之 首。其中，耕地转为水域的面积最大，为６１　１７５ｈｍ２， 占耕地转出总面积的６１．７８％；耕地转为建设用地的面 积次之，为３２　７７７ｈｍ２，占耕地转出总面积的３３．１０％。 除耕地之外，水域的转出总面积也较大，达到了２３　７１４ ｈｍ２。其中，水域转变为未利用地和耕地的比重较大， 分别占水域转出总面积的３８．５９％和３４．１６％，水域转 换为耕地主要是因为围湖造田导致的。１５ａ间林地转 出总面积达到１０　８５１ｈｍ２，其中转变为耕地的有 ５　３２５ｈｍ２，占林地转出总量的４９．０７％。 从转入总量来看，１９９０—２００５年武汉城市圈各 种土地利用类型转入面积最多的为水域。由其它土 地利用类型转换为水域的面积达到６７　６８１ｈｍ２。其 中，由耕地转为水域的面积占到水域转入总面积的 ９０．３９％。建设用地的转入量仅次于水域，达到 ４１　８３１ｈｍ２，其中由耕地转为建设用地的面积占建设 用地转入总量的７８．３６％。１５ａ间耕地转入量也达 到１４　９０５ｈｍ２，主要由水域和林地转换而来，分别占 到耕地转入总量的５４．３５％和３５．７３％。 为了定量反映１９９０—２００５年武汉城市圈各种类 型的土地利用变化的快慢程度，采用单一土地利用动 态度模型分别计算各类型土地利用动态度（图２）。 可见，１９９０—２００５年武汉城市圈未利用地的土地利 用动态度最大，达到了３５．４１％。但由于未利用地的 基数很小，未利用总量变化有限。其次是建设用地， ８７ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１９卷 动态度达到了１４．２６％，说明１９９０—２００５年武汉城市 圈建设用地扩张十分迅速。水域的动态度也比较高， 达到了７．９４％，即武汉城市圈１９９０—２００５年间水域 的增加也比较明显。耕地动态度虽然只有－２．７８％， 但是研究区域耕地基数较大，耕地的大量减少仍然值 得关注。 ３．２　近２０ａ来武汉城市圈土地利用变化的阶段性 特征 就武汉城 市 圈 整 体 而 言，在 １９９０—１９９５ 年、 １９９５—２０００年和２０００—２００５年三个阶段土地利用变 化特征各有特点：（１）１９９０—１９９５年武汉城市圈土地 利用变化的特征主要表现为耕地—水域间的相互转 换剧烈，耕地流失明显，建设用地增长较快；（２）１９９５ —２０００年武汉城市圈土地利用变化以耕地向水域和 建设用地转换、林地向耕地转换以及水域向耕地和未 利用转换为主要特征；（３）２０００—２００５年耕地向水域 和建设用地转换成为这一阶段武汉城市圈土地利用 变化的主要特征（表３）。 图２　武汉城市圈１９９０－２００５单一土地利用动态度 表３　武汉城市圈分阶段土地利用转移矩阵 ｈｍ２ 土地利用类型 １９９５年 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地 转出总量 耕地 － １７７８９　 ３１０　 ２２０１０　 １４８７１　 １２９９　 ５６２７９ 林地 ４８１０ － １３４６　 ２４１　 ６１５　 ９　 ７０２１ 草地 １４９　 １１３８ － ３３４　 １７０　 ０　 １７９１ １９９０年 水域 ２５１７９　 ２１６７　 ２５８ － １９４６　 １３４８　 ３０８９８ 建设用地 １６０９　 １３１　 ７　 ３３１ － ８　 ２０８６ 未利用地 ４３５　 １７３　 ０　 ５３９　 ７７ － １２２４ 转入总量 ３２１８２　 ２１３９８　 １９２１　 ２３４５５　 １７６７９　 ２６６４ － 土地利用类型 ２０００年 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地 转出总量 １９９５年 耕地 － ４３７０　 ２０３　 ３７２１６　 １０１０１　 ８９８　 ５２７８８ 林地 １９８１０ － １８４０　 ２２５８　 ８１６　 １０　 ２４７３４ 草地 １１００　 １８５０ － ２３９　 １９５　 ７　 ３３９１ 水域 ８６６４　 ２３８　 ５６２ － ２２５８　 ８６９１　 ２０４１３ 建设用地 ４７８３　 ３３５　 １２７　 １００２ － ７５　 ６３２２ 未利用地 １５１５　 ８５　 ０　 ２７５０　 １２９ － ４４７９ 转入总量 ３５８７２　 ６８７８　 ２７３２　 ４３４６５　 １３４９９　 ９６８１ － 土地利用类型 ２００５年 耕地 林地 草地 水域 建设用地 未利用地 转出总量 ２０００年 耕地 － ８０９　 １１８　 ２９４５５　 １４０９３　 ４２６　 ４４９０１ 林地 １４ － ３１　 １２７２　 １６５５　 ３５　 ３００７ 草地 １４　 ８５７ － １０５３　 ３２４　 ０　 ２２４８ 水域 １７１８　 ３４　 ３０１ － ２７８８　 １８２９　 ６６７０ 建设用地 ２７　 ４１　 １　 ６４６ － １５０　 ８６５ 未利用地 ２８　 ２　 １３８　 ２６０２　 １８２ － ２９５２ 转入总量 １８０１　 １７４３　 ５８９　 ３５０２８　 １９０４２　 ２４４０ － 　　为了分析武汉城市圈土地利用变化特征的空间 差异，本文采用土地利用动态度模型分别计算武汉城 市圈各县域３个５ａ期的土地利用动态度（图３）。可 见，位于武汉城市圈北部的大悟县、安陆市、红安县、 麻城市等区域在前两个５ａ期内土地利用动态度较 大，而在最后一个５ａ期内土地利用动态度很小；位 于武汉城市圈中部的武汉市市辖区、汉阳区、仙桃市、 武昌区、新洲区、黄冈市辖区和鄂州市辖区等在３个５ ａ期中都具有较高的土地利用动态度；而位于武汉城 市圈东南部的通城县、崇阳县、通山县等区域在３个５ ａ期内的土地利用动态度都较低。 ３．３　近２０ａ来武汉城市圈土地利用变化区域差异 本文通过计算武汉城市圈各县域土地利用动态 度识别土地利用动态度的区域差异，计算结果如图４ 所示。可见，１９９０—２００５年武汉城市圈土地利用动 态度较大的区域集中在武汉市市辖区、汉阳区、仙桃 ９７第１期 　　　　　　柯新利等：１９９０年以来武汉城市圈土地利用变化时空特征研究 市、黄冈市市辖区、鄂州市市辖区和嘉鱼县等区域；而 位于武汉城市圈西部和北部的天门市、应城市、安陆 市、大悟县和红安县以及位于武汉城市圈东部的罗田 县、英山县、团风县、浠水县、蕲春县和阳新县等区域 土地利用动态度较小。 图３　武汉城市圈分阶段土地利用变化特征的区域差异 　　为了剖析武汉城市圈各种土地利用类型土地利 用动态度的区域差异，本文对各种土地利用类型在武 汉城市圈各县域的土地利用动态度进行了计算（图 ５）。结果表明：耕地利用动态度最大的区域集中于武 汉市辖区及其周边的汉阳区、仙桃市、黄冈市市辖区、 鄂州市市辖区和黄石市市辖区，其它区域的耕地利用 动态度相对较小；林地利用动态度比较大的区域也是 以武汉市市辖区及其周边地区为主，主要包括武汉市 辖区及其周边的汉阳区、仙桃市、汉川市、黄冈市市辖 区、新洲区、武昌区、鄂州市市辖区、黄石市市辖区、咸 宁市市辖区、嘉鱼县和赤壁市等区域；水域利用动态 度最大的区域为仙桃市和潜江市，位于东南部的咸宁 市市辖区、嘉鱼县、赤壁市和位于中部的黄陂区、新洲 区、黄冈市市辖区以及与云梦县和汉川市的水域利用 动态度相对较高；建设用地动态度最大的区域集中在 武汉市市辖区及其周边的汉阳区、武昌区、黄陂区和 大悟县等区域，而位于武汉城市圈西部的潜江市、天 门市、仙桃市、汉川市、应城市和位于武汉城市圈东部 的蕲春县、阳新县和黄梅县等区域的建设用地动态度 较低。 图４　武汉城市圈１９９０－２００５年土地利用动态度的区域差异 图５　武汉城市圈１９９０－２００５年单一土地利用动态度区域差异 ０８ 　　　　　　　　　　　　 　　　　　水 土 保 持 研 究　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第１９卷 ４　结论与讨论 武汉城市圈位于湖北省中东部，地处长江经济带 发展战略和中部崛起战略的重点区域。１９９０年以 来，随着社会经济的快速发展和城市化进程的推进， 武汉城市圈土地利用时空格局也发生较大的变化。 本文利用１９９０—２００５年武汉城市圈４个５ａ期的数 据，对武汉城市圈土地利用变化时空格局进行了研 究。研究结果表明：１９９０—２００５年的武汉城市圈土 地利用变化呈现明显的时空差异性。 （１）从整体来看，１９９０—２００５年期间，武汉城市 圈土地利用变化的主要特点是：耕地面积呈现大幅度 减少的趋势，林地和草地面积也有一定程度的减少， 而水域和建设用地面积有较大幅度的增加，未利用地 有少量增加。其中，耕地面积减少的主要去向是水域 和建设用地，尤以水域面积的增加为主；林地减少的 去向以耕地为主。即武汉城市圈土地利用的基本特 征是以耕地向水域和建设用地转换为主，林地向耕地 的转换也比较显著。此外，耕地和水域的相互转换也 是武汉城市圈１９９０—２００５年土地利用变化的基本 特征。 （２）分阶段来看，武汉城市圈土地利用变化的主 要特点是：１９９０—１９９５年武汉城市圈土地利用变化 以耕地的迅速减少为基本特征，主要表现为其与水域 的相互转换及其向林地和建设用地的转换；１９９５— ２０００年武汉城市圈土地利用变化以耕地和水域的相 互转换、耕地向建设用地转换、林地向耕地转换为主 要特征；２０００—２００５年武汉城市圈土地利用的基本 特征是耕地向水域和建设用地转换。 （３）从区域差异来看，１９９０—２００５年武汉城市圈 土地利用变化存在着明显的区域差异，土地利用动态 度最大的区域主要集中于武汉市及其周边的仙桃市、 黄冈市市辖区、鄂州市和嘉鱼县等区域；耕地和林地 利用动态度较大的区域也主要集中于武汉市及其周 边的仙桃市、黄冈市市辖区、鄂州市市辖区等区域；水 域利用动态度最大的区域则主要集中于仙桃市和潜 江市；建设用地动态度最大的区域主要集中于武汉市 及其周边的黄陂区和大悟县等区域。 参考文献： ［１］　刘纪远，刘明亮，庄大方，等．中国近期土地利用变化的 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