基于SPSS的广州市土地利用变化与驱动力分析

基于SPSS的广州市土地利用变化与驱动力分析黎海锋（中山大学地理科学与规划学院，广东广州510275）摘要：以广东省广州市1999~2008年末土地利用以及相关社会经济因素的统计数据为依据,分析该区土地利用变化的幅度、速度以及土地利用程度的变化,同时利用SPSS软件的相关分析、主成分分析等功能,分析该区土地利用变化的驱动力。关键词：土地利用变化；驱动力；影响因子；定量分析制定科学的土地利用规划,需要依据土地利用变化及与其相关的社会经济数据,分析土地利用变化的规律及其根本驱动力。以广东省广州市1999年末～2008年末城市土地利用及相关的社会经济统计数据为依据,利用主成分分析方法,分析该区内土地利用变化的驱动因子,将有助于广州市土地利用规划的编制的科学性。1导语面对当前日益加剧的人口—资源—环境问题,20世纪80年代以来,土地利用结构变化成为地理科学的主要研究方向之一,被列为全球地表资源变化的主要方面之一【1】。广州市位于珠江三角洲的中心腹地,地处南亚热带,为典型的海洋性季风气候区,地势东北向西南倾斜,东北部为山区,主要以林地和园地为主,而平原地区则以农业用地和建设用地为主。伴随着该地区经济的高速发展,广州市土地利用状况自改革开放以来发生了巨大的变化。了解、分析该地区土地利用变化情况,掌握土地资源变迁的内在机制,为该区调整土地利用对策,进而合理配置土地资源,提高土地利用价值,实现土地优化提供了数据基础,从而缓解人地矛盾,减少人类对生态环境造成的影响。土地利用变化是一个复杂的过程,在空间变化上呈现出不同土地类型间的变化,在时间变化上服从于人类利用土地方式的改变速度,两者都涉及变化的内容和幅度问题。所以本文决定利用定量分析的方法，研究1999年以来，广州市土地利用变化状况及其主要的驱动力，并对科学制定全市的土地利用规划方法提出一些个人觉得较为有效的建议与方法，为建立一种更为高效合理的土地利用模式贡献自己的智慧。21999年末~2008年末土地利用动态2.1土地利用变化幅度表1列出了1999年末~2008年末广州市各类土地面积变化情况,10年间三大地类中农用地和未利用地各减少了6532.00公顷和2515.00公顷;建设用地增加了9046.00公顷。农用地中园地减少幅最大,共减少5431.00公顷。建设用地中居民点及工矿用增幅最大,增加了4179.00公顷。表11999年末~2008年末广州市土地利用分类变化表土地利用类型1999年末土地利用分类面积（公顷）2008年末土地利用分类面积（公顷）10年间土地利用面积变化（公顷）农用地总计595432.00588900.00-6532.00耕地168100.00166800.00-1300.00园地73431.0068000.00-5431.00林地286700.00286700.000.00牧草地200.00400.00+200.00其它农用地67000.0067000.000.00建设用地总计116225.00125271.00+9046.00居民点及工矿93675.0097854.00+4179.00交通运输11100.0013600.00+2500.00水利设施11450.0013817.00+2367.00未利用地总计16999.0014484.00-2515.00未利用土地16999.0014484.00-2515.00其它土地0.000.000.00土地总面积728655.00728655.000.002.2土地利用变化速度土地资源数量变化的速度可用土地利用动态度来表示,单一土地利用动态度是指某一地区在某一时段内某种土地利用变化类型的数量变化情况,其表达式为【2】:K=(Ub–Ua)/(Ua×T)×100%。式中:K为T时段内某种土地利用类型动态度;Ua和Ub分别为研究期初和期末某种土地利用类型的数量;T为研究时段长度,当T设为年时,K为某种土地利用类型的年变化率。根据以上公式分别计算出广州市不同时期土地利用的年变化率(见图1)。图11999年末~2008年末广州市土地利用年变化率从图1可以看出:除牧草地外，农用地土地利用变化速度相对较缓和,其中园地减少幅度最大,1999年末~2008年末耕地面积平均年变化率为-0.74%;建设用地土地利用变化速度则相对较大,其中以交通运输用地及水利设施用地增长速度最快,1999年末~2008末交通运输用地及水利设施用地年变化率分别为2.25%和2.07%;十年间未利用地面积在不断缩小,总体上平均年减少率为-1.48%。2.3土地利用空间变化土地利用空间变化主要表现为各土地利用类型之间的转换。由于缺乏1999年末~2008年末各土地利用类型相互转化情况的精确数据，故这次研究就以2000年末~2005年末各土地利用类型相互转化情况代为分析，具体数据见表2。表2广州市2000年末~2005年末土地利用类型转换矩阵（单位：hm2）建设用地耕地园地林地牧草地水域未利用地建设用地33340.34508.35669.10148.18433.702034.63118.24耕地7772.3514878.94122.251189.931124.50548.5606.61园地1572.084041.994856.102506.94568.51225.72713.50林地1035.522089.724470.518041.00397.455980.201257.21牧草地1676.451690.16620.153171.90178.64543.6269.63水域2123.10867.57394.93182.49233.888210.0973.25未利用地1106.761203.98549.25516.45120.99133.21450.94从上述的表中可以发现从2000年末~2005年末，广州市由于城市化等原因而导致的土地利用结构的变化主要表现出以下特征：（1）其他类别用地转换成建设用地的21515.2hm2中，有12714.5hm2是来自耕地的，其次是来自于水域，占到13.89%，园地、林地、牧草地、未利用地分别占到11.39%,9.04%,4.85%,2.03%。2000~2005年间，经过上一时期的城市化迅猛发展，这一时期的城市化放慢了脚步，相对于上一时期较为缓慢；（2）在城市化的过程中，林地的面积始终是减少的，虽说国家一直有号召“退耕还林”这个口号，但是，某些地区林地仍被垦为耕地，很大一部分被征为林地，5044.33hm2的园地就是来源于林地。2000~2005年间，林地除大部分转换成园地或耕地外，还有一部分被征用为建设用地，总面积呈不断下降趋势；（3）尽管园地一部分会被征为建设用地，也会和其他用地相互转换，但园地总面积还是呈现出不断增加的趋势的，增幅则是从2000年的10.74%上升为2005年的11.63%，不是很大；（4）水域面积也在不断增大，但是变化幅度很小，至于增加的原因，主要是广州市水资源丰富，桑基鱼塘的经济产出较高，人们趋向于不断扩大鱼塘养殖面积，促使了水域面积的增加；（5）至于草地，面积本来就相对较少，只是零星的分布在河流的两旁，夹杂在耕地中间，草地面积的增加，很大一个原因是受经济因素的影响，农用地荒废成草地；（6）广州市未利用地的比重一直比较小，2000~2005年间，未利用地的比重稍微下降，究其原因，是由于城市化的发展，转换成建设用地了。3广州市土地利用变化的主要驱动力分析影响土地利用变化的驱动力既包括自然驱动力,也包括社会驱动力,而土地利用变化主要是人类活动造成的,因而分析土地利用的社会驱动力更为重要【3】。3.1人口增长驱动人口是土地利用变化的重要驱动力,对城乡居住建设用地的规模起着决定性的影响。广州市1999年人口为685万人,到2008年增长为784.25万人。人口增长势必引起耕地面积减少,居民用地以及相关交通设施用地面积的增加。3.2经济利益驱动社会经济的高速发展是影响土地利用变化的又一重要因素,广州市GDP由1999年的20567400万元增加到2008年的81258200万元。在经济的推动下,该地区房地产开发投资总额也从1999年的2959027万元增加到2008年的7635376万元。随着经济的调整增长及城市建设的不断扩张,导致农用地特别是耕地向建设用地转变的情况加剧。3.3生产效益驱动农业的经济效益的相对较低,促使农民抛荒耕地转向从事二、三产业,从而导致相当一部分耕地向未利用地流失,这也在很大程度上导致了土地利用的变化。4广州市土地利用变化驱动力定量分析影响土地利用变化的因素错综复杂,这些因素不仅与土地利用强度存在相关关系,而且相互之间也存在耦合关联。采用主成分分析可以将若干个自变量“合并”为几个独立成分变量,来减弱自变量之间的相互干扰【4】。根据主成分分析方法的思路和要求,广州市土地利用变化驱动系统的实际状况以及广州市现有的资料水平,选取人口总数(万人)(X1)、GDP(万元)(X2)、房地产开发投资额(万元)(X3)、实际使用外资金额(万美元)(X4)、第一、第二、第三产业产值占GDP的百分比(X5,X6,X7)、建成区土地面积(平方公里)(X8)等影响因子进行分析。采用SPSS软件对各因子进行主成分分析,得到以下结果(见表3～表5)。表3驱动力因子相关系数矩阵表4驱动力因子特征值及主成分贡献率表表5各因子的主成分载荷矩阵从表3的相关系数矩阵可以看到8个影响因子中存在着不同程度的相关性,其中(X1)人口总数和(X2)GDP具有极大的正相关性,其相关系数为0.975。同时,(X1)人口总数还和(X8)建成区土地面积有很大的正相关性,相关系数为0.987。按照主成分分析的要求,特征值1,且累计贡献率达85%~95%的特征值对应的主成分即可。从表4中可以看出前2个主成分的累计贡献率己经达到95.942%,用它们足以代表原始因子所代表的绝大部分信息,因此选取第一、第二主成分。从表5的各因子的主成分载荷矩阵中可以看出:第一主成分主要包括(X1)人口总数、(X2)GDP、(X3)房地产开发投资额、(X5)第一产业产值占GDP的百分比、(X6)第二产业产值占GDP的百分比、(X7)第三产业产值占GDP的百分比和(X8)建成区土地面积。第二主成分主要包括(X4)实际使用外资金额(万美元)。各因子对广州市的土地利用强度都具有驱动作用,其中人口和GDP等经济类因子是广州市土地利用变化的最主要因素。5结论1999年末~2008年末广州市土地利用结构发生了较大的变化,除耕地、园地、林地的农用地以及未利用土地不断减少外,其他地类都有不同程度的增加,土地利用程度上也经历了衰退期和缓慢发展期，这基本上是和广州的现实状况相吻合的，广州正处于城市化高速发展的阶段，随着各种用于推动经济不断发展、城市化不断蔓延的基础设施的建设以及工业用地的扩张，农用地、未利用地相应不断减少，但是最终，两者之间必然会达到动态平衡的状态，此时，土地利用水平是最高最有效的。基于对土地利用变化驱动因子的分析,广州市在以后保证社会经济发展的同时,应该节约集约用地,严格控制建设用地规模,切实保护耕地,控制人口增长速度,提高农业生产效益。我们应该坚持科学发展观，在保障生态安全，社会和谐的前提下，严格保护基本农田，节约集约用地，优化土地利用布局和结构，提高土地利用效率与产出，为广州市经济社会持续、高效、健康发展提供土地保障。参考文献（References）：【1】宋开山,刘殿伟,王宗明等。1954年以来三江平原土地利用变化及驱动力。地理学报,2008,63（1）：93-104【2】王秀兰,包玉海。土地利用动态变化研究方法探讨[J]。地理科学进展,1999,18(1)：81-87。【3】白利妮。花江示范区土地利用变化的驱动力分析[J]。贵州师范大学学报：自然科学版,2005,22(2)：27-32。【4】王良健,刘伟,包浩生。梧州市土地利用变化的驱动力研究[J]。经济地理,1999,19(4)：74-79。