土地利用空间格局变化及驱动力分析

4长江口北岸土地利用空间格局变化及驱动力分析4长江口北岸土地利用空间格局变化及驱动力分析4Land-UseSpatialPatternChangeandDrivingForceAnalysisoftheNorthBranchofYangtzeRiverEstuary区域尺度土地利用变化研究是当前LUCC研究的重要领域之一，主要研究内容是利用遥感和GIS技术监测土地利用动态过程，分析土地利用变化的各种驱动力，从而揭示土地利用变化机制。本章分别使用参数构造法和景观指数法，分析长江口北岸土地利用空间格局变化过程，并进行了长江口北岸土地利用变化的驱动力分析。4.1区域概况(GeneralSituation)（1）积沙成陆史启东全境系长江口不同时期河相、海相沉积平原。汉朝以前，这里还是江口海域；清代中叶前，长江口崇明北侧陆续涨出小沙洲，至清末连成一片。因成陆参差，因而曾分属三个县管辖。北部吕四地区，宋、元、明、清时属海门，1912-1942年间属南通县；中部原属海门县；南部原属崇明，称祟明外沙。1928年3月，北部、中部、南部三地合并分设启县，1989年11月启东撤县建市。因在江北大陆最东端，且沙洲还在向东接涨，乃有“启吾东疆”之意。（启东土地管理志，1999）长江河口向海推进的模式与速度的变化与多种因素有关，如气候变化及其长江来水来沙量的变化、河口两侧淤积侵蚀强度的变化，以及沿江人类活动功效的变化，海平面及潮位与涨落潮流作用强度的变化等（杨达源，2006）。启东土地资源坍涨不定，沧桑变迁，除通吕水脊区成陆千年以上外，大部分是几百年间坍而复涨之地。但总的趋势是，长江以年平均32400立方米/秒流量入海，含沙量达4.5亿吨以上。到了江口，江面开阔，流速缓慢，泥沙易于沉积。遇上含有电解质的海水，生成大量胶态浮悬物质，又加速了凝结沉淀，海底逐渐升高。江口两侧经水力推动回旋形成沙嘴。沙嘴接涨沙洲，不断延伸，由此形成了江海平原。按成陆先后大体分为3块：倒岸河以北（通吕水脊区），为一千多年前的东布洲范围，14-18世纪，长江主泓道北移，经三次大规模坍削，江岸线退至倒岸河一线，这一块属长江古沙洲；倒岸河以南大片土地，是近二三百年坍而复涨之地。18世纪初，长江主泓道南迁，北岸涨出许多沙洲，逐渐成陆。沿海的东元（东部）、近海、向阳、东海镇等地，均属近海湾海积，是近百年来淤积成陆的。（2）地理位置4长江口北岸土地利用空间格局变化及驱动力分析启东市地处万里长江入海口北岸，中国东部海岸线的中部，东经121°25'40至121°54'30，北纬31°41'06至32°16'19，三面环水，形似半岛，集黄金海岸与黄金水道于一身，东、北濒浩瀚黄海，南临绵亘长江，西接海门县。南与上海隔江为邻，直线距离为50多公里，东与日本、韩国相望，直线距离为400海里，是出江入海的重要门户，也是江苏日出最早的地方。启东区位条件优越，交通网络完备，境内有苏336、苏335、苏221等省一级公路，连接南京、南通等大中城市，经长江通沙、通常、海太汽渡和苏通大桥、江阴长江大桥可直达上海、苏南。启东境内水网密布，通启、通吕等运河通江达海，水路运输十分便捷。距长江北岸第一大港南通港70公里，距中国第一大港上海港150公里，到南通兴东机场路程约90公里。通启高速公路西与宁通高速公路九华立交相接，东将与正在规划建设的上海至西安国家高速公路崇启通道及沿海高速公路相通，并与沪宁高速公路、同三高速公路相连接，构成了长江口高速公路枢纽网，形成沟通南北、贯穿东西、环绕长江口公路交通主动脉。通启高速启东段通过久隆大生互通立交与吕北一级公路相接，向南与336省道和沿江一级公路相通，向北与久隆、吕四相连，在启东西部地区形成十字型互通干道，形成了高速公路与地方路网的有机衔接。这一系列大交通工程的实施，使启东成为长江三角洲地区重要的交通枢纽，全面融入上海一小时都市经济圈，成为长江三角洲新的开发开放热点地区。（3）自然条件晋人王嘉“拾遗记”描述启东：“瀛洲，一名魂洲，亦曰环洲。东有渊洞，有鱼长千尺，色斑，鼻端有角，时鼓舞群戏。远视，水间有五彩云；就视，乃此鱼喷水为云，如庆云之丽，无以加也”。启东平原绿野，物产丰富，风光秀丽，人杰地灵，素有“江风海韵北上海”之称，被誉为“江海明珠”。启东位于北亚热带和中亚热带过渡地带,季风明显,四季分明；冬冷夏热，春温多变，秋高气爽；雨热同季，降水充沛，光能充足，热量富裕；自然条件优越，气候资源丰富。年平均气温15.5度，年平均降水量1097.1毫米，年平均降水日数126.8天，年平均日照时数2085.9小时，年平均无霜期237天，初霜期11月15日，终霜期3月26日，年平均风速3.7m/s。秋冬季盛行东北风和西北风，春夏季盛行东南风。境内地势平坦，沟河纵横，属沿海低平地区。微域地形略有起伏，西北向东南微倾，倒岸河为南北地貌的自然分野，河南高程（吴淞标高）3.6-4.6米，河北高程在5.1-6.1米，南北倾斜度约1/30000米，东西倾斜度约1/43500米，常年地下水位1.2-1.6米。在自然地面下17米范围内主要有：填土层（或耕土层）其一般厚度为0.6-1.0米，土质松软。次层为粉层粘土，局部地段以粉质粘土夹粉土薄层为主，此层厚度2-4米不等，为一般建筑物基础较好的持力层，其下层为粉砂粘土互层，局部夹有粉细砂薄4长江口北岸土地利用空间格局变化及驱动力分析层，较均匀，由西向东以粉砂为主转为粉砂粘土互层为主，厚度逐渐加厚7.5-10.0米左右，其承载力较高，土层有一定厚度，且分布为稳定，再下层为粉细砂层。总的来说，启东的地基承载力一般在10-13T/m2，属滨江临海的冲击平原。成土母质系海相沉积物和长江冲积物，具有强石灰。吕四地区土壤类型为壤性或砂性潮盐土；蒿技港以南，头兴港以西，协兴河以北地区主要为粘性灰潮土；沿海、沿江地区主要为壤性或粘性潮盐土。启东农业资源丰富，盛产的棉花、蚕茧、小红豆、青皮大豆及朝天小辣椒等农产品在国内外市场享有盛誉。著名的吕四渔场是中国四大渔场之一，启东吕四渔港是中国重要的渔业生产基地，拥有2000余种海产资源，海蛰、紫菜、文蛤、黄鱼、鲳鱼等水产品闻名海内外，经济鱼类、藻贝类海产品产量占江苏整个海产品产量的1/3。（4）社会经济改革开放以来，全市国民经济与社会事业取得了长足的进步，连续四届跻身全国农村综合实力百强县(市)行列，先后荣获全国首批小康县、全国科技百强县市、中国明星县市、全国卫生城市等称号。经过四十年的发展，目前，启东已形成纺织、轻工、机械、化工、医药、建材、电子等七大主导产业为主体，门类比较齐全的工业经济体系。启东是国际建筑大师陶桂林的故乡，素有“建筑之乡”的美誉，10万建筑工人遍布海内外建筑市场。2007年，启东实现地区生产总值283亿元，人均地区生产总值3900美元。完成财政收入26.2亿元，全社会固定资产投资171亿元，城镇居民人均可支配收入14700元，农民人均纯收入7540元。工业经济快速发展，完成工业总产值850亿元，规模工业实现产值425亿元、销售收入413亿元、利税31亿元。产业层次不断提升，精密机械、生物医药、新能源等高新技术产业产值比例达到26%，农业增加值36.5亿元，海洋渔业总产值35亿元，服务业增加值94.5亿元，实现全社会消费品零售总额98.5亿元，全市各金融机构存、贷款余额分别达245亿元、135亿元。（5）滩涂延伸启东滩涂资源丰富，据1991年测算，吴淞零米等深线以上的潮间带海涂面积为39.33万亩，其中20%左右的海涂面积为高潮区，80%左右的海涂面积为中、低潮区。蒿枝港口至寅阳圆陀角50公里长的沿海滩涂属淤涨型滩面，现正以年平均25米的速度向外淤涨，尤其是六七十年代引种的能消浪抗蚀、促淤造陆、护堤保滩的大米草，经反复试种推广，至1989年共种植8万亩，1985年引种能消浪滞流、促淤造陆的又一耐淹、耐咸的互花米草1.8万亩的地段，加快了滩涂高程的淤涨速度，年平均淤涨滩面高程达8厘米左右，为缓解启东人口增长与耕地减少的矛盾提供了土地后备资源（启东市土地管理志，1999）。启东的海涂因受陆地成因的影响，地域上大体分为三类，即天汾九锹深至蒿枝港4长江口北岸土地利用空间格局变化及驱动力分析口，滩面17.48万亩，为海成滩，水域条件适宜于文蛤繁育和紫菜养殖；蒿枝港口至协兴河口，滩面12.4万亩，为江、海合成滩，底土中有机质含量较高，盐分较低，文蛤、四角蛤、青蛤、西施舌、牡蛎、黄泥螺等生物资源蕴藏量丰富，也适应紫菜养殖；协兴河口至东南圆陀的海滩，面积9.44万亩，为江成滩，适合文蛤等贝类养殖生长。4.2长江口北岸土地利用动态变化分析(Land-UseDynamicChangeAnalysis)参数构造法充分利用了GIS技术来构造一些简单的参数，用于刻画土地利用特征以及变化特征，从而得到较为清楚的土地利用变化信息（陈文波，2007）。本节使用参数构造法，分别从土地利用结构、土地利用转移矩阵、土地利用动态度、土地变化程度、土地利用空间变化和多样化程度六个方面，对长江口北岸土地利用动态变化进行了系统的分析。4.2.1土地利用结构分析(Land-UseStructureAnalysis)研究区域1989、1995、2001和2007年各类土地面积统计和各年土地利用结构比例分别如表4-1和图4-1所示。从1989年至2007年，耕地面积持续减少，从1989年耕地86409.40公顷，面积比例63.77%，减少至2007年耕地77748.44公顷，面积比例57.38%；居民点及工矿用地面积持续增加，由19812.83公顷，面积比例14.62%，增加至26682.99公顷，面积比例19.69%；公路用地、河港水域、盐场及养殖池塘、林草地和滩涂各地类的面积都呈增加趋势。表4-11989年、1995年、2001年和2007年土地利用各地类面积（公顷）Table4-1Theareaofeverylandusetypein1989,1995,2001,2007（hm2）年份地类1989年1995年2001年2007年89—95年增减量95—01年增减量01—07年增减量公路1647.051831.252038.522430.27184.20207.27391.75河港水域3557.823869.544165.954174.24311.72296.418.29耕地86409.4083519.6780588.4977748.44-2889.73-2931.18-2840.04居民点及工矿用地19812.8322145.7324116.2926682.992332.901970.552566.70林草地1658.021635.911724.911803.17-22.1189.0078.26盐场及养殖池塘3427.745249.727794.869647.921821.972545.151853.06滩涂9679.8011129.0512122.8412944.611449.25993.79821.77其它用地9311.526123.302952.3172.53-3188.22-3170.99-2879.78总面积135504.17135504.17135504.17135504.174长江口北岸土地利用空间格局变化及驱动力分析图4-11989年、1995年、2001年和2007年土地利用结构图Figure4-1Landusestructureof1989,1995,2001and20074.2.2土地利用转移矩阵(Land-UseTransformAnalysis)转移矩阵方法来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述，为国际、国内所常用。转移矩阵不仅可以反映研究初期、研究末期的土地利用类型结构，同时还可以反映研究时段内各土地利用类型的转移变化情况，便于了解研究期初各类型土地的流失去向以及研究期末各土地利用类型的来源与构成。分别计算1989—1995年、1995—2001年和2001—2007年的土地利用转移矩阵如表4-2、表4-3和