国家级开发区地表覆盖空间演变定量分析

吴 頔 潘啟鑫 石晓春

(1. 广东省国土资源测绘院, 广东 广州 510500; 2. 华南农业大学 资源环境学院, 广东 广州 510642)

0 引言

国家级开发区是我国推进对外开放的重大战略步骤,也是中国特色社会主义建设的成功实践和重要组成部分。1984年国务院开始设立第一个国家级开发区,广东省人民政府于1991年开始设立省级经济开发区,各类开发区经过多年的发展,成绩突出,成为地方经济的新亮点。土地作为稀缺资源和新城区建设的载体和基本条件,是社会经济发展中最为活跃的生产要素[1],其利用程度是衡量开发区集约利用效率的重要指标。目前,已有较为丰富的基于土地利用类型的土地利用程度综合指数和土地利用动态度指数[2-5]的研究。地表覆盖数据相对于土地利用数据而言,具有更加客观的特性,即“所见即所得”。近年来。基于地表覆盖类型的土地利用研究如火如荼[6-9],张红月[6]基于地表覆盖矢量数据,应用地理数量方法和地理信息系统(Geographic Information System，GIS)技术研究青海省地表覆盖空间分布特征、结构特征及动态度变化,得到一系列定量化研究结果。闫政新[7]对2013—2017 年金普新区地表覆盖变化及驱动力分析,结果表明金普新区的地表覆盖总变化量和变化动态度指数均呈现先降低后减少的状态。

由于地表覆盖的特点,它能够更加真实、客观地反映地区的自然和资源条件,反映该地区社会经济的发展状况和结构[8],对国家级开发区地表覆盖进行空间演变定量分析,可以得到开发区开发程度和速度,掌握开发区开发利用情况,为开发区建设提供必不可少的基础信息。

1 研究区概况及数据来源

根据《中国开发区审核公告目录》(2018年版)选取广东省29个国家级开发区作为研究对象，主要分为经济技术开发区、高新技术产业开发区和海关特殊监管区域。其中经济技术开发区包括广州经济技术开发区、广州南沙经济技术开发区、增城经济技术开发区、珠海经济技术开发区、惠州大亚湾经济技术开发区、湛江经济技术开发区，高新技术产业开发区包括广州高新技术产业开发区、深圳市高新技术产业园区、珠海高新技术产业开发区、佛山高新技术产业开发区、肇庆高新技术产业开发区、江门高新技术产业开发区、源城高新技术产业开发区、中山火炬高技术产业开发区、清远高新技术产业开发区、惠州仲恺高新技术产业开发区、东莞松山湖高新技术产业开发区，海关特殊监管区域包括广东广州保税区、广东珠海保税区、广东汕头经济特区保税区、广州南沙保税港区、深圳前海湾保税港区、广州保税物流园区、广州白云机场综合保税区、深圳盐田综合保税区、广东福田保税区、广东广州出口加工区、广东深圳出口加工区、珠澳跨境工业区。使用的高分辨率遥感影像现势性为2017、2018年，分辨率优于2 m。

2 地表覆盖空间演变定量分析

基于高分辨率正射影像,依据《基础性地理国情监测数据技术规定》(GQJC 01—2017)以及《基础性地理国情监测内容与指标》(GQJC 03—2017)要求对开发区范围内的地表覆盖进行目视解译,采集结果通过精度验证。地表覆盖类型主要包括耕地、园地、林地、草地、房屋建筑(区)、道路、构筑物、人工堆掘地、荒漠与裸露地表、水域等10个类型,得到地表覆盖图层,并对开发区地表覆盖图层进行空间演变规律分析。分析指标主要包括地表覆盖程度指数以及地表覆盖变化动态度指数。

2.1 地表覆盖程度指数

按照土地在社会因素影响下的自然平衡状态,赋予各地表覆盖类型不同的利用程度分级标准,本文依据地表覆盖分类情况以及国内外相关研究的普遍划分方式,定义了不同地表覆盖类型的利用程度级别,如表1所示。其中建设用地包括房屋建筑(区)、道路、构筑物、人工堆掘地以及林地中的绿化林地、草地中的绿化草地,未利用地为荒漠与裸露地表。

表1 地表覆盖程度分级指数标准

注:其中绿化林地、绿化草地、房屋建筑、道路、构筑物和人工堆掘地均属于建设用地

地表覆盖程度指数用于分析区域地表覆盖强度情况。其计算公式如下

(1)

式(1)中,L为监测区地表覆盖程度指数,Ai为区域内第i级地表覆盖程度分级指数,Ci为区域内第i级地表覆盖程度分级面积百分比,n为地表覆盖程度分级数。L(b-a)=Lb-La表示研究区监测时段末期地表覆盖程度指数Lb与监测时段初期La的差值,即监测时段内地表覆盖程度指数变化量。若L(b-a)>0,则表示该区域地表覆盖处于发展期,否则处于调整期或衰退期[6]。

2.2 地表覆盖变化动态度指数

地表覆盖变化动态度是定量描述地表覆盖变化速度的指标,能很好地反映监测时段内区域地表覆盖变化的总体态势。本方法要求对两期地表覆盖类型进行面积统计。以研究时段内地表覆盖类型间的转换面积为研究对象,将其各种类型之间的转换面积与前一时期各类型面积进行比较。地表覆盖综合变化动态度指数计算公式如下

(2)

式(2)中,ILC为监测起始时间第i类土地覆盖类型的面积,T为监测时段,ΔSin-i为监测时段T内第i类土地覆盖类型转变为非i类土地覆盖类型的面积之和;ΔSout-i为监测时段T内非i类转变为第i类土地覆盖类型的面积之和,n为土地覆盖类型数[9]，若对于单个地表覆盖类型其n为1。

2.3 结果分析

2.3.1开发区地表覆盖程度指数

根据2017、2018年地表覆盖数据和公式(1)，计算出开发区2017和2018年地表覆盖程度指数以及两期的变化量，如表2所示。

表2 开发区地表覆盖程度指数

由表2可知2017—2018年开发区整体地表覆盖程度指数呈上升趋势，增加量为4.49，说明开发区整体地表覆盖处于发展期。主要表现为构筑物和人工堆掘地面积的增加，使得建设用地类型的面积大幅增加，进而地表覆盖程度指数提高，土地开发利用进程加剧。

分析每个开发区的地表覆盖综合程度指数可知，2017—2018年地表覆盖综合程度指数变化量小于零的开发区仅有2个，分别为增城经济技术开发区和深圳市高新技术产业园区，变化量分别为-0.17、-1.55，其土地利用进程处于衰退期。其中变化量大的深圳市高新技术产业园区两年间的地表覆盖转换集中于人工堆掘地和构筑物、林地和园地之间。

在所有开发区中，地表覆盖程度指数增加最多的开发区是广东汕头经济特区保税区，其指数变化量达到30.91，主要表现为草地和林地的减少、人工堆掘地面积的增加。通过分析其2017—2018年的转入转出情况发现，人工堆掘地转入量中有67%来自草地，其中草地的分级指数是2，建设用地的分级指数是4，地表覆盖综合程度指数变化量表现为增加。典型区域影像对比情况如图 1所示，可以看出前期还未进行开挖建设的草地，后期转变为裸露的人工堆掘地。

图1 2017—2018年广东汕头经济特区保税区典型区域影像对比

2.3.2开发区总体地表覆盖动态度特征

2017—2018年开发区地表覆盖综合变化动态度指数为4.45%,地表覆盖变化总体比较稳定。从开发区单个地表覆盖类型空间动态度来看(图2),荒漠与裸露地表的动态度指数达到51.33%,人工堆掘地的动态度指数达到33.03%,远超其他地表类型。

图2 2017—2018年广东省国家级开发区地表覆盖类型空间动态度

结合空间变化规模来看(图3),转入规模较为突出的地类是人工堆掘地、构筑物、草地,而转出规模较为明显的地类为人工堆掘地和草地,可见人工堆掘地和草地的转入转出程度较为剧烈。监测期间,构筑物净增了447.16 hm2,人工堆掘地净增346.10 hm2,房屋建筑(区)净增了90.18 hm2,土地利用方式依旧依旧以建设用地增加为主。

图3 2017—2018年国家级开发区地表覆盖类型空间变化面积

2.3.3 各开发区地表覆盖空间综合变化动态度分析

经测算,除广东汕头经济特区保税区外,其他开发区的地表覆盖综合变化动态度指数均在10%以下,通过对比分析2017年各开发区地表覆盖动态指数发现,2018年各开发区整体动态度整体下降,处于中位的开发区动态度指数均不到4%,各开发区地表覆盖变化比较稳定。按照地表覆盖综合变化动态度由大到小的顺序排名,结果如表3所示。结果显示动态度较高的国家级开发区属于近年来大兴土木的开发区,处于大力发展建设阶段,而排名较后的开发区多为已经发展饱和、成熟的开发区,土地开发进程平缓。

综合考虑开发区类型及地表覆盖类型动态度,选取东莞松山湖高新技术产业开发区和广东福田保税区进行地表覆盖空间动态分析。东莞松山湖高新技术产业开发区于2010年批准设立,自2014年起正式进入统筹阶段。根据《松山湖高新区年鉴2018》,高新区2017年建筑竣工项目18个,总竣工面积117.15×104m2,其中研发办公楼面积75.65×104m2、厂房面积28.5×104m2、住宅面积13×104m2,全年在建及筹建学校、幼儿园达16所。从地表覆盖看,该园区地表覆盖综合动态度指数为8.78%,主要体现为人工堆掘地和草地的转出和房屋建筑(区)和构筑物转入。可见自2017—2018年来,东莞松山湖高新技术产业开发区内部建设如火如荼,发展进程迅猛。反观广东福田保税区,其批准设立于1991年,1993年2月正式封关运作,是广东省批准最早的国家级开发区之一。经测算,2018年广东福田保税区内部建设用地占比达到100%,开发利用已经完全达到饱和[10]。

3 结束语

本文根据高分辨率正射遥感影像,对广东省29个国家级开发区内2017、2018年度的地表覆盖进行采集,运用空间分析、数理统计方法对国家级开发区进行地表覆盖空间演变定量分析。从地表覆盖程度指数、地表覆盖变化动态度指数两个指标对广东省国家级开发区进行空间演变定量分析,得出开发园区的发展程度,反映开发区发展速度,对掌握开发区建设发展状态具有重要意义。对于设立时间早但发展进程缓慢的开发区需要结合其内部土地开发利用情况,综合判断该开发区内部建设是否饱和,若不饱和需找出其发展缓慢的原因,并提出有针对性的措施,进行有效的土地管理和建设监管。