基于PCA的汉中市土地利用变化驱动力分析

王启名　杨昆　杨扬

摘 要：该文以汉中市1998—2012年土地利用变更调查数据为研究对象，运用土地利用变化的模型分析了汉中市15年间土地利用的变化趋势，并用PCA的方法对汉中市土地利用变化的原因进行分析，为汉中市土地利用的合理性和规划的科学性提供理论依据。

关键词：土地利用；驱动力；汉中

中图分类号 F301.24 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）17-0014-03

土地利用/土地覆盖变化（简称LUCC）备受多学者关注，是全球环境变化和可持续发展的重要组成部分和核心主题之一，而土地利用驱动机制是土地利用变化的焦点和最核心研究部分，因而也成为现代地理学研究的热点领域之一[1-3]。特别是近些年来，随着中国经济的腾飞带来的工业化、城市化、大交通的快速发展，生态环境问题愈演愈烈，土地利用类型转换幅度加大，特别是人为因素造成的土地供需矛盾加大，促使土地利用变化驱动力的研究成为必然性。随着西汉、宝汉、十天、银昆高速和西成客运专线等新交通线路形成，汉中市区域经济位置发生了新的变化，处于关天、成渝、江汉三大城市圈的交叠处，汉中市土地利用趋势也必然发生变化，所以本文选取经济圈和交通圈叠加处的汉中为研究对象，分析驱动变化的原因，为土地的合理利用和规划提供借鉴。

1 研究区域概况

汉中市位于秦岭西段，陕西省西南部，北邻宝鸡市、西安市，东靠安康市，南达四川省，西接甘肃省，地理位置在东经105°30′50"～108°16′45"，北纬32°08′54"～33°53′16"。汉中中部海拔在500m左右，为良田好地，适宜居住，而四周被山体包围，高度在500～2 500m，地质结构复杂，地貌类型多变，其中盆地仅占6%，浅山丘陵占36%，中高山区占58%。该区位于亚热带北部，气候温和湿润，降水丰沛。全市土地总面积271万hm2，管辖汉台区和南郑、城固、洋县、勉县、西乡、略阳、宁强、镇巴、留坝、佛坪11个县区。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源 本文以1998—2012年汉中市国土资源局土地变更调查数据及汉中市统计年鉴和社会经济指标。根据第一次和第二次全国土地调查数据并结合汉中地域情况，将全区土地类型分为8个一级类，即耕地、园地、林地、草地、城镇村及工矿用地、交通用地、水域用地和未利用土地，在该区土地利用变化的基础上进行驱动力分析。

2.2 研究方法 运用模型分析和数理统计相结合，采用土地利用变化幅度、强度模型和速度模型[4-5]分析汉中市土地利用的变化趋势，并运用目前驱动力分析较有效的方法，即主成分分析法，简称（PCA）对驱动汉中市土地利用变化的原因进行分析[6]。

3 土地利用变化趋势

通过土地利用变化模型计算出变化幅度和强度、速度，结果见表1。从表1可以看出，土地利用的变化幅度和变化强度，变化趋势基本一致，变化较大的是未利用土地、林地和耕地，未利用土地和耕地减少明显，林地增加较多；土地利用速度变化趋势明显，其中增加较快的是交通用地和园地，减少较快的为未利用土地、水域及水利设施用地、草地、耕地。由以上变化可以看出，汉中市土地利用变化趋势明显，土地利用类型由未利用土地、耕地转换为交通用地和园地趋势。

4 驱动力分析

土地利用的类型变化是在自然环境和人类影响的驱动力作用下使土地利用的方式和目的发生了改变。自然因素较短的时间内相对稳定，本文主要分析人为因素。人文因素包括社会经济因素和政策因素，社会经济因素主要采用主成分分析法研究土地利用变化的社会经济驱动力因子，而对政策因素则采取定性分析。

4.1 社会经济因素 近年来，随着社会经济的快速发展，社会经济因素对土地利用变化的影响越来越明显，而且成为影响土地利用变化的主要因素。本文主要基于SPSS19.0软件利用相关分析和主成分分析法探讨影响汉中市土地利用变化的社会经济因素。

4.1.1 主成分分析的变量选择 依据数理统计中主成分分析方法的原则和思路，结合汉中市1998—2012年汉中市统计年鉴的社会经济指标，从社会经济指标中选取15个影响土地利用变化的因子，分别并标记为：总人口（万人）—X1、非农业人口（万人）—X2、国内生产总值（亿元）—X3、第二产业总值（亿元）—X4、第三产业总值（亿元）—X5、交通运输邮电业（亿元）—X6、批发餐饮零售业（亿元）—X7、城镇固定资产投资（亿元）—X8、房地产开发（亿元）—X9、粮食（万t）—X10、年末牛存栏数（万头）—X11、年末猪存栏数（万头）—X12、城镇居民可支配收入（元）—X13、农民人均纯收入（元/人）—Xl4、社会消费品零售总额（亿元）—X15。

4.1.2 计算结果与分析 运用统计分析软件SPSS19.0对15个社会经济指标进行主成分的因子分析，得到因子的特征值及主成分贡献率（表2）、主成分载荷矩阵（表3）。

由表2可以看出，提取的主成分的特征值大于1且累计贡献率大于85%的有2个，且这2个主成分的累计贡献率已达97.021%，完全符合提取对应主成分的特征值大于1的的主成分和累积贡献率达85%以上的标准[7-8]，充分反映了汉中市土地的驱动力的有效因子。利用特征向量计算出的主成分载荷矩阵，第1主成分与X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X13、X14、X15有较强的正相关，达0.92以上，可以概括为重工业的生产能力的提高、交通的大发展、服务业和旅游业等第三产业崛起、城市化进程加快、农业生产能力的提高和经济发展的影响。第2主成分与X11有很强的相关性，在0.92以上，可概括为畜牧业的快速发展。由此可以看出，土地利用变化的主要驱动力为大交通、旅游业、城市化和工业化的快速发展、产业结构的调整。

4.2 政策因素 政策是政府部门根据土地利用的幅度、强度、速度等的利用程度而制定出的一系列对生态环境和土地规划有益的一些建议和措施，是政府调控土地利用的一种宏观政策[9]。在《中共中央关于制定国民经济“十二五”规划建议》明确指出：“完善土地管理制度，强化规划和年度计划管控，严格用途管制，健全节约土地标准，加强用地节地责任和考核。”汉中市政府根据国家土地政策，认真贯彻落实最严格的耕地保护制度和节约集约用地制度，调整农业土地结构，加大土地开发复垦力度，严格控制建设用地占用，坚持“垦多少、占多少”的原则，坚持“占补平衡”，以实现全市耕地总量动态平衡任务。可以看出，政策对于汉中土地利用的宏观调控和土地类型的稳定发展起着至关重要的作用。

5 结论

本文利用汉中市1998—2012年土地利用变更调查数据分析显示：汉中市土地利用变化趋势明显，土地利用类型由未利用土地、耕地转换为交通用地和园地趋势。通过对汉中15a来土地利用变化的原因进行分析，可发现影响汉中土地变化的因素有：大交通、旅游业、城市化和工业化的快速发展、产业结构的调整及政策的驱动。为了更有效合理地实现土地资源的可持续利用，须掌握土地利用变化的特征及驱动力因子，进而用来合理确定土地利用类型的比例，严格保护耕地，重视对土地资源的保护与修复，加大土地利用开发强度，大力推进土地节约集约利用，提高土地利用率，实现土地资源的可持续发展。

参考文献

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[2]陈佑启，杨鹏.国际上土地利用/土地覆盖研究的新进展[J].经济地理，2001，21（1）：95-100.

[3]何英彬，姚艳敏，唐华俊，等.土地利用/覆盖变化驱动力机制研究新进展[J].中国农学通报，2013，02：190-195.

[4]张静，马彩虹，王启名，等.汉中市土地利用变化的动态变化研究[J].水土保持研究，2012，01：112-116.

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[7]袁迎珍.冷战结束以来我国国防安全可持续发展水平实证分析[J].经济论坛，2011（4）：29-34.

[8]傅德印. 主成分分析中的统计检验问题[J].统计教育，2007，09：4-7.

[9]陈志，胡勇，刘成武.咸宁市土地利用结构时空演变及其驱动力分析[J].安徽农业科学，2007，26：8299-8301，8332.

（责编：张长青）