典型喀斯特河谷城镇土地利用变化及其驱动机制研究*
——以贵州省思南县为例

代阿娜， 苏维词，刘　丽

(1中国南方喀斯特研究院 ，贵州　贵阳　550001；2贵州科学院　山地资源研究所，贵州　贵阳　550001；3贵州师范大学　地理与环境科学学院，贵州　贵阳　550001)



典型喀斯特河谷城镇土地利用变化及其驱动机制研究*
——以贵州省思南县为例

代阿娜1， 苏维词2▲，刘丽3

(1中国南方喀斯特研究院 ，贵州贵阳550001；2贵州科学院山地资源研究所，贵州贵阳550001；3贵州师范大学地理与环境科学学院，贵州贵阳550001)

摘要：在快速城镇化的背景下，城镇土地利用的范围、形态、结构、功能等处于不断变化之中，探讨城市土地利用变化规律和驱动机制，有利于针对性地调控城市土地资源。以典型喀斯特河谷型城镇思南县2000年、2009年、2014年高分辨率遥感影像，应用统一分类标准解译提取出土地利用专题信息再进行叠加分析。结果表明：1)城镇扩展具有阶段性： 2000—2009年，城镇扩展速度较缓慢，扩张范围大部分位于河东片区，扩张的建设用地主要来自耕地和草地转化，其占建设用地的面积百分比分别约为5.24 %和17.97 %； 2009—2014年，建成区进入高速扩张阶段，扩张以乌江河西和城北为主。2)喀斯特河谷城镇扩展方向及形态布局严格受地形和交通条件的制约，由于建成区地处河谷，城镇空间拓展难度大，用地结构具有绿地、交通用地比例低，建成区人口密度大等特点。

关键词：思南县；河谷型城镇；土地利用变化；驱动机制

0引言

城镇化问题是人—地关系的焦点问题，在人地矛盾十分突出的喀斯特地区，加强城镇化问题研究，进而对城镇体系发展现状进行客观评价和判断，减少盲目性和无序性，不仅有利用于城镇化问题本身的优化决策，也是喀斯特地区解决“三农”问题的客观要求[1]。我国学者对河谷型城市发展的研究较晚，主要是集中在对以兰州为代表的河谷城市的内涵、特征分析[2-6]，总的来讲对河谷城市土地利用研究较少，缺乏对河谷城市土地利用变化过程、驱动机制及效应等方面的研究，而且研究区主要集中在西北地区(黄土高原区)的兰州市。在西南山区，由于缺乏大平原、盆地，许多城市(城镇)是建在河谷地区，如贵州省80 %以上的城镇是建在喀斯特山区，其中约一半是建在喀斯特河谷地区，典型的有都匀、镇远、思南、沿河等，由于喀斯特地区具有特殊的地表地下二元水文地貌结构，地表地下水文循环快、地下水易污染难治理，岩溶塌陷多、石山多、植被易破坏恢复难、生态系统承载力低、敏感性强等特点，河谷地区城镇发展都严格受地形、水文地貌等条件的制约，如果规划不当，就会影响河谷城市的可持续发展，因此选择喀斯特典型河谷城市思南县建成区作为研究区，研究扩张带来的土地利用变化、空间格局调整、扩张规律等，有助于揭示喀斯特河谷城市土地利用变化规律，为喀斯特河谷城市的土地合理利用、布局、调控及喀斯特地区新型城镇化发展模式的选择提供相关依据。

1研究区概况

思南县位于贵州省东北部，铜仁地区西部，地处高原大娄山山脉向湘西丘陵过渡的大斜坡地带北部边缘，因受武陵山脉的影响，地形东南、西南高，北面稍低，形成倾椅型。地貌以溶蚀、侵蚀的垄岗谷地为主，地形破碎，高程悬殊大。乌江呈南北走向贯穿整个县城，把县城分割成河西和河东两大片区，是典型的河谷型城镇。作为贵州历史文化名城，思南有2000多年历史，秦即为黔中属地，汉置永宁县，元设宣慰司，明永乐十一年废司建府，民国设专员公署，思南因水通巴蜀，得乌江航运之便，自古商贾云集，经贸繁荣，成为乌江中下游地区的商品集散地，曾为铜仁地区政治经济文化的中心，也是千里乌江上唯一一座县级商业性城镇[2]。解放以来尤其是改革开放以来，思南的城镇化建设虽然也取得较快发展，但因受特殊地形地貌影响，城镇化扩张受到很多制约，如何因地制宜，合理利用土地，走出一条有地域特色的河谷型城镇化路子是一个亟待解决的问题，本文试图通过对思南县城土地利用变化特点、驱动机制的研究，揭示思南县城土地利用变化规律及空间格局，对思南县适应城市化加速发展，促进区域土地利用结构优化调整、缓解人地矛盾及提高资源利用效率都具有重要的意义。

2数据来源及研究方法

2.1数据来源

本文采用2000年分辨率为30 m TM影像、2009年5 m SPOT 影像和2014年1 m航片为主要数据源，在15年间，完成三个时间点的动态监测，2000年至2009年间以9年为一个周期， 2009—2014年为第二周期。

2.2研究方法

首先对不同时相的遥感数据进行几何精校正，运用统一的分类标准对每一时相遥感影像进行分类得到土地利用信息，然后将专题信息进行空间叠加分析获得土地利用覆盖的变化。计算研究区域某种土地利用类型在监测期末(t2)与监测期初(t1)之间的年均变化速率来分析土地利用数量的变化，一般也称为年变化速率，计算公式如下：

(1) 式中：Ki为研究区域内某种土地利用类型i在监测期间的年均变化速率；LA(i,t1)和LA(i,t2)分别为该种土地利用类型在监测期初和期末的面积[3]。用土地利用变化速率来评价某种土地利用类型的利用强度。本文采用分类后比较法获取土地利用变化信息，结合监督分类和人工解译，根据遥感影像数据的可判读性、结合土地利用分类的地域特点，以《城市用地分类与规划建设用地标准》(GBJ137-90)一级分类体系为主，参考《土地利用现状分类标准》(GB/T21010-2007)进行适当调整，将研究区土地利用类型分为住宅及商服用地、水域、交通运输用地、耕地、林地、草地、其他用地七大类。

3结果分析

3.1建成区扩展过程中的土地利用变化

对三个时期的数据进行分类得到土地利用专题信息，通过ARCGIS平台空间叠加分析得到2000—2009年、2009—2014年土地利用转移矩阵，如表1、表2。

表1　2000—2009年土地利用转移矩阵

表2　2009年—2014年土地利用转移矩阵

根据(1)式计算得到不同土地利用类型在该监测期内的年均变化速率，如表3。

表3　2000—2014年研究区土地利用变化速率表

分析研究区土地利用转移矩阵和土地利用变化速率，结果表明：

1)2000—2009年间，城镇建设用地规模扩展到4.855 9 km2，也是面积增长最多的土地利用类型，主要来自于耕地和草地。耕地转化为建设用地面积为0.254 6 km2，草地转化为建设用地面积为0.872 6 km2。这个时期主要扩展的是河东片区，城镇扩展缓慢。

2)2009—2014年间，思南县建成区进入城镇高速扩展阶段，由于城南基本没有未利用土地，主要以乌江河两岸城北为主，离县城不远的邵家桥镇建立了工业园区和教育园区，建设用地面积达9.031 3 km2，是2000年的3倍；这阶段交通运输用地也大大增加，扩展到1.197 6 km2。

3)从2000—2014年研究区土地利用变化速率表(表3)分析得到，2009—2014年间城镇扩张引起的土地利用变化速率大于2000—2009年的土地利用变化速率。在两个时期，土地利用变化速率最快的都是建设用地、交通运输用地、耕地和草地。总的来说，思南县从2000—2014年监测年间 ，建成区的扩展速度是先缓后快。

3.2空间形态的变化特征

思南县在城镇扩展的过程中，空间形态的变化既有河谷型城镇扩展的普遍规律，又呈现出由于地域差异现象所表现出来的特殊性(图1：见封三)。1)早期的集聚发展。2000年思南县城由于人口规模和城镇面积相对较少，土地利用类型单一，其土地功能较为简单，河谷地形对城镇的影响不大，城镇的紧凑度和聚集度都较高，城镇布局呈现出长方形的形态。这一时期建设用地主要集中在河西，沿河较规整分布，同时这一时期河谷型城镇与平原型城镇两者在空间结构上差别不大，紧凑度很高、布局比较严谨、城镇土地利用率都相当高。 2)中期沿河谷放射发展，这个阶段是典型的河谷型城镇发展状态。2009年人口规模剧增、城镇的吸引力和辐射力也不断加强，城镇沿河谷向外围急剧扩张，使得用地紧缺、土地利用发生急剧变化，最终表现为由内向外发散的放射状扩展形态，整个扩展过程呈无序性、盲目性。这一阶段城镇向外扩张到新的区域，河东片区未利用土地得到了不同程度的发展，河西沿河谷轴线向外不断扩张，边缘区土地利用类型发生剧烈变化，空间布局和土地功能发生了明显转变。3)近期的单中心组团式结构。2014年后，思南县城空间结构的发展已经呈现规律化，城镇结构形态极具轴带分区的特点，布局主要表现为中心城区、外围组团。中心区出现了土地功能的更替现象，整个空间格局呈现出沿河流或交通线路的线状发展状态。为了在城镇外围扩大工业用地规模，新建的双龙工业园区、赵家坝工业园区、邵家桥教育园区等作为城镇边缘区，形成了具有不同功能的外围组团，建成区的城镇人口和功能不断向外围分解，使得最终的空间结构表现为一个中心加外围组团的空间形态。

4建成区扩展驱动因子分析

4.1地形地貌决定了城市基本形态和扩张方向

城市地貌系统与结构对城市用地选择、功能区组织和规划布局等都具有强烈的控制作用。由于喀斯特发育较强烈，山地多平地少，宜作为建设用地的喀斯特盆地、残丘洼地、溶蚀槽谷等零散而不规则分布，影响了土地的整块利用，决定着城镇建设的分散性[4]。南至小岩关、西至大岩关、北至大同岩，城区用地发展依托老城区，向西以双唐为主，后期向城南深推进。建成区在深切河谷，两边坡度大，地形窄，冲沟孕育丰富，高差悬殊大。对城镇的建设有很大的限制性，不仅建设成本高，而且建在坡度上面的住宅存在很大的安全隐患。

4.2人口因素是扩展的主要推动力

城镇人口的增长，客观上要求城镇区域在整体上有更大的社区工作和生活空间作支撑。而城镇经济发展和经济实力的增强，一方面可以促进城内各种生产生活的基础设施不断完善并逐步向城郊外延伸；另一方面，经济实力的增强，为城镇其它功能(如城市作为区域文教中心的功能、交通枢纽的功能等)的形成和发展奠定了基础。而城镇基础设施和各种功能的不断完善，又会增大城市的辐射能力和吸引力，从而吸引更多的资金、技术、人才流向 城市，推动着城市用地范围进一步扩展及其用地结构的相应变化[5]。从2000年到2009年。思南县城人口从5.4万人增加到11.5万人，十年增加了6.1万人，2009年规模是2000年的2.13倍，到2015年思南县城区人口规模已达15.14万人，相较2010年5年间增加了3.64万人，增长规模和速度创历史新高，同时这一阶段也是县城区扩张最快时期，人口规模大量增加带来的潜力是城区向外扩张的有力催化剂。对思南县建成区建设用地面积与人口进行曲线拟合，结果显示人口与建成区建设用地的指数拟合最优，拟合方程为y= 2.239 6 e 0.445 3x，相关系数R为0.951，如图2 。

图2　建设用地面积与人口关系图

4.3政策导向机制

政策是土地利用/土地覆被变化的导向因素，在宏观上影响着城市扩展的方向和速度[6]，它作为一种激励机制制约或推动城市土地利用变化。《思南县土地利用总体规划(1997—2010年) 》 、《思南县土地利用总体规划(2006—2020年)》、《思南县“十二五”城镇化发展专项规划》、《思南县“十二五”交通运输规划》等政府编制的一系列规划，其中在双龙建立固定资产投资27.26亿元工业园区，坐落在县城东南面邵家桥镇总投资为12亿全省首个县级教育园区，位于三桥下游乌江特色物流产业园区等都是政策导向的扩张结果。这些园区的建立与兴起，将带动园区周边的交通、经济、人口等方面的变化。同时也影响着城市扩张的方向和格局。

4.4交通是城镇扩展的牵引力

城市基础设施的完善是城市空间扩展的必需条件，城市作为区域的中心，其内部联系和区域外部联系主要都依靠交通来实现，交通的发展促进城市空间的扩展并改变城市的外部形态，对城市空间扩展具有指向性作用[7]。在十二五期间，思南县将实施“一港、一隧、两高速、三铁 、四桥、五联线”大交通规划，形成高速公路和内河航道运向结合的综合交通体系，工业化及城镇化将赢来快速发展时期。城区中心1987年修建的全长436 m、宽12 m的思南乌江大桥，2011年建成位于城南上渡至河东陈家寨的乌江之上桥长441.44 m的乌江二桥， 2012年底建成城北宽 12 m 、桥长近 500 m的乌江三桥。这一系列基础设施的完善，对方便群众出行、缓解城区交通压力、加快新区开发、完善城市功能、提高城市品位，促进经济社会协调发展具有重要意义。

5结论与讨论

结合GIS和RS技术对思南县城区2000—2014年扩展进行动态监测，结果表明：2000—2009年间，城镇扩展速度较缓慢，扩张范围大部分位于河东片区，建设用地主要来源于耕地和草地，其占建设用地的面积百分比分别约为5.24 %和17.97 %。2009—2014年间，建成区进入高速扩展，扩展范围以乌江河西为主，耕地和草地仍是发展的主要动力，2014年城区建设用约为2000年的3倍。在思南县的扩张过程中，扩张速度总体呈现出先慢后快的趋势，耕地和草地仍是建设用地的主要转化源，中心城区土地利用功能出现更替和改变，空间结构的发展已经呈现规律化，主要表现为沿河谷和交通呈线性分布和带状布局，城镇结构形态极具轴带分区的特点，布局主要表现为中心城区、外围组团，且土地利用类型由单一向多元优化结构发展。

自然环境、人口因素、基础设施、政策与规划都是建成区扩展方式和方向的主要影响因素。地形因素是城市扩展的基础，决定着城市扩展的方向和格局；人口和社会经济的增长是建成区扩展的主要推动力，决定着扩展的速度；交通的发展是建成区扩展方向的牵引力，建成区扩展起着引导和推动作用；而政策和规划在很大程度上决定了卫星城的发展模式和区域位置，对整个城镇的扩张都有着深远影响。

快速的城市化是以巨大的生态和资源耗损作为代价的，在城区大力发展的同时也带来了很多负面的环境效应。城镇的扩张是以压缩广大农村土地和自然绿地为代价，这直接导致耕地的减少和自然资源的大规模消耗，常常面临建设资源短缺与资源利用效率低下之间的尖锐矛盾，我们应该重视扩张带来的生态的问题，优化规划和政策，转向土地资源使用效率和生态资源综合效益最大化的可持续发展的道路。

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Research on change of using land and utilization mechanism of city land in karst valley——A example for study in Sinan county

DAI Ana， SU Weici， LIU Li

(1InstituteofSouthChinaKarst，Guiyang550001，China；2InstituteofMountainResourcesofGuizhouprovince，Guiyang550001，China；3SchoolofGeographyandEnvironmentalScience，GuizhouNormalUniversity，Guiyang550001，China)

Abstract：Under the background of rapid urbanization，the scope，shape，structure and function in city land utilization are constantly changing.Researching on change of using land and driving mechanism could promote controlling the change of city land resources.In order to get the characteristics of using land in different periods of Sinan County which is in the typical karst valley，we interpret the data in using land by unified classification standard and spatial overlay analysis based on the data in remote sensing image collected in 2000，2009 and 2014.

Keywords：SiNan country；valley-cities； land use change； driving mechanism

通讯作者：▲苏维词(1965-)，男，研究员，主要从事喀斯特生态环境与可持续发展研究。

作者简介：代阿娜(1989-)，女，硕士研究生。主要研究方向：为地理信息系统与遥感。

*基金项目：国家自然科学基金“喀斯特城市边缘带土地利用/覆盖变化及其环境效应(41261038)”。

收稿日期：2015-10-10；修回日期：2015-12-07

中图分类号：X 22

文献标识码：A

文章编号：1003-6563(2016)01-0040-06