近十年青岛市红岛经济区土地开发利用变迁遥感分析

于衍桂，许海蓬,2，任广波，马毅

(1.国家海洋局第一海洋研究所，山东 青岛 266061；2.山东科技大学，山东 青岛 266590)

0 引言

现代土地开发利用正在不断地改变着地表的格局，影响了全球生态系统、物种多样性、地球生物化学循环以及大气成分构成，其影响范围包括从基因到全球的所有组织水平[1]，是全球环境变化的重要组成部分。土地开发利用的现状及其变化影响着社会经济的发展和环境的变化，已引起各国政府的普遍关注[2]，因为这种变化与人类社会的可持续发展息息相关[3]。土地利用与土地覆盖变化研究计划由国际地圈-生物圈计划于1995年提出，之后土地利用变化研究成为了目前全球变化研究的前沿和热点课题[4-5]，而遥感也成为了该领域研究中土地利用及变化信息获取的重要手段[6-7]。

胶州湾海岸带是青岛市环湾保护、拥湾发展的战略核心区域，承载着青岛市大部分的经济社会发展，研究其海岸带土地开发利用的现状及变化情况有助于了解其经济社会的发展情况，国内学者已基于遥感技术开展了胶州湾土地开发利用现状及变化情况研究工作[8-11]。根据青岛市相关发展规划，未来将形成青岛、黄岛、红岛三城联动的城市发展格局，目前正着力开发与发展位于胶州湾北部的海岸带区域，近一段时间来，该区域土地开发利用情况十分剧烈，但还未有针对胶州湾北部海岸带区域红岛经济区的基于高分辨率遥感的土地开发利用现状及变化监测的研究。

该文以青岛市红岛经济区为研究区域，结合该地区的经济发展状况，利用2003年SPOT-5影像和2013年国产资源三号卫星影像，开展青岛市红岛经济区近10年来的土地开发利用状况遥感监测，并结合2期的监测结果和土地开发利用转移矩阵对10年间的土地利用类型变化及原因进行分析。

1 研究区域

研究区域位于胶州湾北部，是环胶州湾三面陆地中唯一一片还未全面进行城市发展的海岸带区域。该区域于2004年开始进行农村城市化改造，2006年经科技部批准建立青岛高新区北部园区，2007年青岛市成立高新区管委，负责胶州湾北部园区的开发建设，2012年成立红岛经济区，范围如图1所示，囊括了高新区北部园区、青岛出口加工区和红岛、河套街道办，目前，经济区内开发建设活动如火如荼，未来将成为青岛北部的核心城区。

图1 红岛经济区范围

2 数据和方法

2.1 数据

该文应用了两种高分辨率卫星遥感数据，分别为SPOT-5遥感影像(2003年11月3日获取)和资源三号遥感影像(2013年8月8日获取)。资源三号(ZY-3)卫星是我国首颗民用高分辨率光学立体测图卫星，集成了卫星测绘和资源调查功能，填补了我国立体测图领域的空白[12]，两种卫星影像参数如表1所示。

表1 SPOT-5和资源三号遥感数据参数

2.2 方法

研究所用的两种类型遥感影像均根据野外实地采集的控制点进行了几何精校正，校正误差在一个像元以内，同时根据野外踏勘信息，建立了解译标志。结合研究区的实际现状和10年的发展情况，将研究区的土地利用类型分为港口码头用地、耕地、工业用地、公路用地、坑塘、林地、裸地、盐田、养殖水面、住宅用地和人工河流11类，如表2所示。依据遥感影像解译的相关知识，对两期土地利用信息进行提取，同时生成土地利用类型转移矩阵，并进一步对土地利用类型变迁以及类型间的转化开展相关分析。

表2 研究区域土地利用分类体系与特征

3 结果与分析

3.1 土地利用状况分析

应用2003年和2013年两期遥感影像，基于建立的解译标志库，通过人机交互的方式对两期的土地利用信息进行提取，得出土地利用现状数据和土地利用状况分布图，如表3、图2和图3所示。

表3 2003年和2013年土地利用类型及其土地总面积的百分比

图2 青岛市红岛经济区2003和2013年土地利用空间分布

图3 青岛市红岛经济区2003和2013年土地利用面积比例

由两期土地利用状况分布图可知，整个研究区，除西南部的盐田还未开发外，研究区域西北部(河套街道)、东南部(红岛街道)和东北部(新技术产业园区)均得到了大范围的开发，其中尤以东北部的新技术产业园发生的变化最大，大面积的盐田已被开发为工业区，对应的西北部河套街道和东南部的红岛街道，10年间也发生了一定程度的变化，同样也为工业用地的大面积增加。

由两期不同类型土地利用面积统计数据可知，2003年红岛经济区的盐田所占面积最大，为5349.88hm2，占总面积的47.46%，其次为耕地，面积为2965.75hm2，占总面积的26.31%，再次为住宅用地，为979.47hm2，林地和港口码头用地较少，分别占总面积的0.95%和0.03%。

根据2013年红岛经济区的土地利用数据分析可知，工业用地所占的面积最大，为4531.88hm2，占总面积的40.20%，其次为盐田，占总面积的16.86%，再次为耕地和住宅用地，分别占总面积的15.11%和10.07%，并且出现了一定面积的人工河流。

3.2 变迁分析

通过2003年和2013年的土地利用数据分析可知，10年间，红岛经济区土地利用类型破碎化严重，盐田和耕地面积大为减少，幅度为30.60%和11.19%，其次为坑塘、裸地和养殖水面；但另一方面，工业用地大面积增加，幅度为36.30%；另外面积增加的土地利用类型还有公路用地、林地、人工河流和住宅用地(表4)。

由上述数据可知，盐田面积大幅减少，主要体现在东北部新技术产业园区的大面积建设，10年间共减少3449.9hm2，其中有86.65%转为工业用地，7.93%转为公路用地，少许的转为坑塘、裸地和人工河流等。

红岛东北部区域2003年分布有大面积的养殖水面，10年间，与盐田情况类似，减少了573.92hm2，其中有80%转为工业用地，其余部分主要转为裸地和人工河流。

耕地面积减少，主要是西北部河套街道和东南部红岛街道的工业用地建设，10年间共减少1362.91hm2，其中有42.09%转为工业用地，34.85%转为林地(防护林)，3.36%转为公路用地。

表4 青岛市红岛经济区2003—2013年

青岛红岛经济区的经济发展水平的大幅度提高，工业的发展不仅限于原有的耕地部分，原有盐田和养殖水面也成为增加土地的重要来源，这样一来，工业用地面积在10间共增加了4141.83hm2，其中有72.17%的面积来源于盐田，13.85%来源于耕地，8.7%来源于养殖水面。

工业经济的发展，同时随着城镇建设，会导致公路的大面积增加，10年间公路面积增加了3.61%，其中80%体现在东北部新技术产业园区，其余20%体现在城镇的公路建设。

公路建设使得道路旁的防护林随之增加，主要体现在西北部的河套街道和东南部的红岛街道，宽度可达几米甚至上百米，10年间面积增加了5.94%。

伴随着工业的发展，起景观作用的人工河流也随之出现，长度10km有余，最宽处达200m，总面积为120.72hm2，占2013年研究区总面积的1.07%。

4 结论

该文以青岛市红岛经济区为研究区域，结合该地区的经济发展状况，利用2003年SPOT-5影像和2013年国产资源三号卫星影像，开展了青岛市红岛经济区近10年来的土地开发利用变迁遥感监测分析，经过信息提取和2时相监测结果的土地开发利用转移矩阵分析，发现：盐田和耕地面积大为减少，分别减少了30.60%和11.19%，另一方面工业用地的面积大为增加，总面积增加了4091.87hm2，总体上主要表现为盐田和耕地向工业用地的大面积转化；其次，伴随着工业用地的大面积增加，公路用地的面积也在增加，附带的林地(林荫路)的面积也有了显著的增加。上述结果表明，研究区域的工业化发展水平显著上升。

该文给出了2003—2013年10年间的土地利用类型及其不同类型之间的转化，但只用了两期的数据，与土地开发利用相关的GIS数据不够充分，影响了土地利用变迁分析的深度；另外，由于遥感数据处理和信息提取会有一定的误差，该文的结果与实际的土地利用状况存在一定的差别。

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