青岛市西海岸新区土地利用变化研究

　摘要

青岛市西海岸新区作为国家级新区，近年来经济快速增长,已成为青岛市新的经济发展重心。随着城镇化的加速推进，西海岸新区土地开发利用显露出一系列问题。对西海岸新区土地利用变化进行分析和研究，总结土地利用变化的原因和规律，有利于促使新区土地的合理利用。针对土地利用变化问题，本文以青岛市西海岸新区为研究对象，利用西海岸新区2013年、2018年的Landsat TM影像和社会经济发展统计数据，采用文献研究法、定性与定量分析相结合、RS与GIS技术相结合等方法展开研究。

主要研究内容如下：（1）西海岸新区土地利用变化时间特征分析；（2）西海岸新区土地利用变化空间格局分析；（3）新区土地利用变化与经济社会发展的关系分析；（4）总结西海岸新区土地利用变化中存在的问题，提出了土地可持续利用的对策和建议。主要研究结论为：2013年至2018年，西海岸新区农林用地、水域呈减少趋势，建设用地呈增加趋势且变化幅度最大；新区中部和西南部土地利用变化比较明显；影响西海岸新区土地利用变化的主要社会经济因素有经济增长、产业结构变化、人口增多、城镇化进程加快和国家、地方政策。研究结果对优化西海岸新区土地资源配置、促使土地可持续利用具有相当重要的参考价值。

　关键词：土地利用变化；遥感；西海岸新区

　　第1章 绪论

　　1.1 研究背景及研究意义

　　1.1.1 研究背景

国家级新区是我国区域经济发展的重要经济功能形态，自1992年xxx批复设立上海浦东新区以来，我国新区建设发展迅速，对创新区域城市功能、疏散城市人口、改善城市产业结构等产生了巨大的影响，促进了区域的可持续发展[]。

青岛市西海岸新区是xxx批准的第9个国家级新区，包括原青岛市经济技术开发区和原胶南市全部行政区域。近年来,西海岸新区经济快速增长,经济总量占全市的比重逐年提升,已成为青岛市新的发展重心，并且日益成为产业转移和科技创新的重要基地。随着城镇化的加速推进，西海岸新区的土地开发利用显露出“重点项目落实与土地指标不协调、后备预留土地不足、城镇闲置低效用地较多”等问题[]。要解决这些问题，就需要关注土地利用变化，总结新区土地利用变化的特点和问题，研究新区土地利用变化与经济社会发展之间的关系，从土地利用变化的规律出发，优化土地利用结构，探索寻找与新区发展相协调的土地利用之路。

　　1.1.2 研究目的

本研究选取具有典型意义的时间点，利用遥感影像数据、新区行政边界数据和相关社会经济发展数据，研究西海岸新区土地利用时间变化特征和空间格局变化特征，目的是揭示该地区土地利用结构的特征及变化规律，分析影响其土地利用变化的社会经济因素，发现土地利用变化存在的问题,从而为合理利用西海岸新区有限的土地资源,提高土地利用效率,实现土地可持续利用提出建议。

　1.1.3 研究意义

（1）理论意义

土地利用/覆被变化（LUCC）是全球环境变化的重要组成部分之一，土地利用变化影响着能量交换、水分循环及生物多样性和生态系统[][]。国家级新区作为推动城市和区域经济发展新的经济增长极，其土地利用的变化有其自身的特殊性。目前关于国家级新区的研究主要集中在区位选择、产业发展、管理体制研究以及土地集约利用评价等方面[-][][][]，而对国家级新区土地利用变化的相关研究较少，本文以青岛市西海岸新区为研究对象，探索其土地利用变化的特征、规律，在一定程度上，为国家级新区的研究提供了新的切入点。

（2）实际意义

国家级新区已经成为中国城市化最具有活力的地区。以青岛西海岸新区作为典型案例区，对土地利用变化过程中的时空特征进行分析，有助于科学合理地制定西海岸新区土地利用战略，优化土地资源的结构、调整土地利用布局，以土地利用变化推动产业结构的优化，对解决新区发展过程中土地利用方面的瓶颈问题，实现土地资源可持续利用有重要的参考价值。

　1.2 国内外研究现状和发展趋势

　　1.2.1 国外土地利用变化研究的现状

土地利用/覆被变化(Landuse/Coverchange, LUCC)研究是地表科学研究领域中的一个重要内容，是全球变化研究的前沿和热点问题。国际上，土地利用变化研究开展较早。20世纪 70年代之前，各国根据国情和发展需要，开展相应的土地利用变化研究，这一阶段为土地利用变化研究的发展初期阶段，发展比较缓慢。20世纪 70年代后，进入土地利用/覆被变化研究新阶段。作为引起全球环境变化的重要原因之一，土地利用/覆被变化逐渐被学术界关注，开始对土地利用变化进行深入研究。

1980年，国外学者运用多学科探索土地资源的配置，A.P.A.Vink引入了景观生态学理论，对土地利用结构进行分析研究；随后，1994年，Shrifi把系统动力学理论引入土地利用优化配置的研究。从20世纪80年代起，更广泛的土地资源调查、遥感技术和GIS技术先后应用于土地利用变化研究中[]。

至 20世纪 90年代，全球变化委员会提出了全球性土地利用/覆被变化研究框架；联合国在“21世纪议程”中提出将加强土地利用/覆被变化研究作为 21世纪工作的重点；1993年，“国际地圈与生物圈计划”(IGBP) 和“全球变化人文因素计划”(IHDP) 两大国际组织共同制订的“土地利用/土地覆盖变化 (LUCC) 科学研究计划”，将其作为全球变化研究的核心内容，并确定了两个主要研究方向：一是通过实例研究揭示不同状态下覆被动态的特征与原因，二是建立全球或区域土地利用变化模型，通过模型揭示土地利用与驱动力的相关关系，预测全球或区域土地利用的未来趋势[]。同时IGBP还成立了科学研究计划委员会,并于1996年1月28日～2月2日在荷兰举行了有关LUCC的国际会议 ,提出了5个LUCC研究的框架问题和3个重点研究领域。在此基础上，2005年启动全球土地计划 (GlobalLandProject, GLP)，强调陆地系统中人类—环境耦合系统的综合集成与模拟研究，以人类—环境耦合系统为核心的土地利用/土地覆盖动态过程的监测与模拟逐渐成为研究关注的焦点。

总的来说，国外土地利用/覆被变化研究主要集中在以下几个关键领域：土地利用变化状况研究、土地利用变化的驱动力及驱动机制研究、土地利用变化的效应与作用机制研究、土地利用变化的模型模拟研究以及遥感技术在土地利用变化研究中的应用等。

国际上开展的主要项目有：国际应用系统分析研究所（IIASA）确立的以欧洲和亚洲北部为主要研究区域的土地利用/覆被变化研究项目；联合国粮农组织（UN/FAO）开展的土地利用分类项目；国际卫星对地观测委员会（CEOS）提出的全球森林和地表覆被动态监测项目；国际地理学联合会（IGU）开展的土地利用与土地覆被变化研究项目；日本对亚太地区土地利用/覆盖情况进行可持续研究所做的 LU/GEC项目；X国家航空航天局（NASA）的土地利用/覆被变化研究项目等[]。

　1.2.2 国内土地利用变化研究的现状

随着时代发展，我国土地利用发生了非常大的变化，形成了我国特有的土地利用格局与土地覆被类型。改革开放以来，我国社会经济发展快速，城镇化进程加速推进，人口集聚等因素对我国土地利用变化研究提出了更高的要求。20世纪 50年代末，我国开始绘制大、中比例尺土地类型图；70年代以土地类型为基础进行土地资源评价和农业区划；80年代绘制了不同比例尺的土地类型图，并出版了《1:100万中国土地利用图集》。

近年来，中国发展迅速，人地矛盾问题突出，国内学者相继开展了一系列的土地利用/覆被变化研究项目。例如，中国科学院和农业部组织实施的“八五”重大应用研究项目“国家资源环境遥感宏观调查和动态研究”、农业部计划司项目“我国农业土地利用/覆被变化与 21世纪的粮食安全”、国家自然科学基金重大项目“我国主要陆地生态系统对全球变化的响应与适应性样带研究”项目、国土资源部组织实施的国家“十一五”科技支撑计划重点项目“区域土地资源安全保障与调控关键技术研究”项目、2010年启动的由中国科学院地理科学与资源研究所主持的“973”计划全球变化研究重大科学研究计划“大尺度土地利用变化对全球气候的影响”项目、《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》所确定的国家科技重大专项“高分辨率对地观测系统”等。

除以上研究外，我国学者分别从不同角度、不同尺度、不同领域对土地利用/覆被变化开展了研究。主要体现在以下四个方面：

（1）土地利用/覆被时空变化研究

土地利用变化不仅是时间上数量的变化，而且包括空间格局的变化。随着研究的不断深入，土地利用变化的研究逐渐从现状研究转变为空间格局的分析。在时间变化上，通过土地利用的变化量、变化率、幅度及速度等指标来进行分析[][]，一般采用多项指标的时序综合分析；在空间变化上，借助遥感影像解译或土地利用专题地图，获得土地利用类型空间格局及动态信息，运用 GIS中的空间分析功能，测算区域土地利用类型转换，表述土地空间演变特征[]。此外，一些学者运用FRAGSTATS分析软件，提取多样性指数、均匀度指数、斑块密度、景观聚集度等景观指标，用来描述土地覆盖的景观演变，其实质是集成图斑地类和几何双重要素的土地覆盖演变分析[]。

（2）土地利用/覆被变化的驱动力及驱动机制研究

中国土地利用开发历史悠久，土地利用变化驱动机制比较复杂，这类研究一直占据主导地位，成果比较丰富。土地利用变化驱动力及驱动机制研究的核心任务在于揭示土地利用变化的机理、驱动因子及贡献程度，为预测未来土地利用提供基础。土地利用变化的驱动力主要存在于自然和社会两个系统，自然驱动力较为长期并且稳定，发挥累积性效应；社会经济驱动力则较活跃，目前的研究更多集中在人类社会经济驱动力探究。土地利用是一个动态且复杂的系统，受到自然、社会、经济等诸多因素的影响，不同空间尺度和模型算法之间，测算得到土地驱动强度差异很大，因此选择典型的区域，从时空差异化的角度研究土地利用变化驱动机制是一种有效的手段[]。

（3）土地利用/土地覆盖变化模型模拟研究

土地利用变化模拟采用模型方法，定性或定量预测未来土地利用规模或空间格局趋势。其研究的技术路径，部分是从导致土地利用变化的驱动机制考虑，构建由驱动因子组成的预测模型，探究由驱动因子变化形成的土地利用[]，从而预测未来土地利用数量或规模变化，但空间格局的预测较少。另一部分研究是基于历史和目前的土地利用变化规律，以时间变化为引导，预测未来某一时间点或时期的土地利用数量变化，并且大多数能够预测出土地利用的空间格局。其中，重点研究侧重预测模型，代表性的空间预测模型有 CLUE-S模型、GTR模型、CA模型等，这些模型综合考虑了时间空间两个维度，但是要借助专业软件或计算机编程技术，这是当前及未来的研究趋势，已经得到很多学者的深入研究。

（4）土地利用/土地覆被变化生态环境效应研究

人类利用土地，通过土地覆被作用于全球和区域系统。土地利用/覆盖变化生态环境效应研究较多关注土地利用对气候、土壤理化及生物植被等影响，主要有大气效应、土壤效应、水环境效应，并且三者相互作用，相互影响，共同构成了土地利用/覆被效应系统。近年来，土地利用/土地覆被变化的环境效应研究，除了对大气成分、气候变化、水文变化、土壤性质的影响外，还增加了对自然灾害的影响，即分析土地利用变化对于水土流失、土地荒漠化、环境污染、生物多样性损失以及自然灾害灾情等的影响。但由于土地利用/土地覆被变化引起的环境效应具有复杂性和累积性，是时空耦合的动态变化过程，涉及自然、社会和经济等多方面，这使得研究困难较大，因此对土地利用变化环境效应过程与机理的研究较少[]。

　1.2.3 土地利用变化研究发展趋势

（1）土地利用变化与生态安全机制的研究

土地利用变化对环境的影响研究多偏重于对气候的影响,还有对气候、水文、土壤及沉积物、生物多样性等的影响研究。而生态安全是与人类密切相关的研究课题，它包括土壤自然侵蚀临界值的确定、自然生态系统服务价值测算以及生态系统的恢复和重建等多方面的内容[]。

（2）LUCC的可持续性研究

LUCC与人类社会经济可持续发展密切相关，众多全球性环境问题的有效分析往往依赖于对LUCC可持续性的研究评价.LUCC的可持续性研究包括:土地利用/土地覆盖类型、结构的持续性、土地利用方式和方法的可持续性、LUCC过程的可持续性以及实现可持续土地利用的对策等。

（3）数据处理及数据建库

中国土地利用/土地覆盖研究支撑的数据资料呈现出定性化向定量化、非空间化向空间化转变的趋势，虽然科技不断发达，数据精度及实相多样化，但在数据信息提取及分类方面，仍是当前以及未来研究的重难点，且需要加强技术衔接统一及数据成果共享机制，研究建立全国范围内的不同尺度的空间与属性关联的动态数据库[16]。

（4）人地关系协调及效应研究

人地协调理论应该贯穿于整个土地利用/土地覆盖研究过程中，只有注重人地关系，研究成果才具有实践价值。当前，对人类开发利用土地资源以及土地覆盖变化对自然环境效应影响研究很多，但在土地覆盖变化对人类利用土地资源的方式、行为及心理等方面比较薄弱，今后应从人类行为学角度审视研究人类利用土地及自身效应，加强正逆双向研究土地利用与人类活动的相互作用或相互影响。

　　1.3 研究内容

研究内容主要包括以下几个方面：

（1）基本概念和相关理论：本研究涉及的国家级新区、土地利用变化、土地利用类型等相关概念界定，概述研究的相关理论基础，主要包括土地可持续利用理论、人地共生理论和土地优化配置理论。

（2）新区土地利用变化时空特征分析：首先对西海岸新区土地利用总体特征进行了描述和分析，然后分别从时间上和空间格局上分析西海岸新区土地利用变化的规律和特征。

（3）新区土地利用变化与经济社会发展的关系：定性地分析影响西海岸新区土地利用变化的社会、经济因素，总结西海岸新区土地利用存在的问题，并提出土地可持续利用的建议。

　1.4 研究方法及技术路线

　　1.4.1 研究方法

本文采用的研究方法主要包括以下几种：

（1）文献研究法

文献研究法主要指搜集、鉴别、整理文献，并通过对文献的研究形成对事实的科学认识的方法。本文通过查阅相关文献获得充足的资料，从而全面地了解了土地利用/覆被变化研究的历史、现状以及前景。对土地可持续利用、人地共生、土地优化配置等相关理论进行分析，获得基础理论支持。

（2）定性与定量分析相结合

本研究运用土地利用变化幅度、单一土地利用动态度、综合土地利用动态度等数学定量分析方法来研究西海岸新区的土地利用变化特征，并且定性地分析了影响西海岸新区土地利用变化的社会经济发展因素。

（3）RS与GIS 技术相结合

本研究获取了西海岸新区的遥感影像，利用ArcGIS软件进行遥感影像的裁剪，采用遥感的方法在特定波段组合下进行监督分类和分类后处理，在ENVI软件中统计出各类土地利用类型的面积，并生成土地利用类型面积转移矩阵，最后在ArcGIS中制作出西海岸新区土地利用专题图。

　1.4.2 技术路线

　　图1-1技术路线图

　第2章 相关概念和基础理论论述

　　2.1 相关概念

　　2.1.1 国家级新区的概念

国家级新区，是由xxx批准设立，承担国家重大发展和改革开放战略任务的综合功能区。目前,国家级新区共有19个。尽管新区在发展程度和发展效果上差异巨大，但新区作为国家核心增长极和区域战略发展支点，在优化区域发展格局、促进经济快速发展、推动全方位改革开放、创新行政管理体制等方面，发挥着重要的辐射带动和试验示范作用[1]。

　2.1.2 土地利用变化的概念

土地利用指人类根据土地的自然特点，按照一定的经济、社会目的，采取一系列生物、技术手段对土地进行长期或周期性的经营管理和治理改造活动；强调土地的社会属性，是自然、经济、社会诸因素综合作用的过程。土地覆被是指地球表层的植被覆盖物和人工覆盖物的总和；强调土地的自然属性，是自然过程和人类活动共同作用的结果。土地利用/覆盖变化包括两个方面：一是，土地利用导致同一种土地覆被类型的内部变化，即土地利用类型不变；二是，直接导致土地覆被类型改变。本研究中土地利用变化是指第二种变化，即土地利用类型的改变。

　　2.1.3 土地利用类型的概念

土地利用类型指的是土地利用方式相同的土地资源单元，是根据土地利用的地域差异划分的，是反映土地用途、性质及其分布规律的基本地域单位。是人类在改造利用土地进行生产和建设的过程中所形成的各种具有不同利用方向和特点的土地利用类别。

土地利用类型是人类为了满足自身日益多样化的生存和生活需求而利用土地、改造土地的产物，人类对土地资源多方面的索取决定了土地利用类型的多样化。土地利用类型是土地利用地域组合的基本单位，表现为人类对土地利用与改造的方式和成果，反映了土地的利用形式和功能。

2.2 基础理论

　　2.2.1 土地可持续利用理论

土地可持续利用是指土地利用既满足当代人的需求,又不影响人类以后的长远需要。土地可持续利用包含两个层面，一是土地资源本身的高效持续利用，二是土地资源与社会其他资源相配合共同支持经济、社会的持续发展。

具体来讲,土地可持续利用包括[]：（1）在资源数量的配置上与资源的总量稀缺性高度一致。（2）在资源的组合上与资源禀赋相适应。（3）在资源的时间安排上与资源的时序性完全相当。（4）土地资源配置应当考虑各地区差异,反应各地区特点,激发各地区发展活力。

　2.2.2 人地共生理论

“人地共生”理论,是人类社会在长期社会实践中得出的一个重要理论。它要求在实现人类社会的长期稳定发展中,必须遵守人类与自然和谐共生思想。通过自然系统与社会系统的有机耦合,创造出“自然、空间、人类”高度协调统一的复合人地系统。

“人地共生”的前提是必须遵循土地的自然生态规律。尊重土地的自然生态规律,也是合理利用土地的基本要求,禁止将一些有重要生态功能的土地开发成耕地,并严格加以保护。因此,在土地利用中,遵循因地制宜原则,确定合理的土地开发利用方式,以期实现既保护了土地的生态环境,又为人类生产和生活创造了经济价值,真正实现人地合一,永续利用土地资源[]。

2.2.3 土地优化配置理论

土地配置是一个转换用途或对土地做实体性改变的社会过程,由于人类对土地的需求是多方面的,因而土地配置的目的和途径也千差万别。土地配置实质上是一个包含社会、经济、生态等在内的综合性问题。土地优化配置,应该是指在一定时空条件下,通过土地的最优分配和最佳使用,合理组织土地的开发、利用、保护和整治,协调人地关系,以期达到最佳的社会、经济、生态综合效益。

就土地优化配置研究的内涵而言,它主要包括以下内容[]：土地利用结构优化、土地空间布局优化、土地集约配置、土地优化配置效益。

　第3章 西海岸新区概况

　　3.1 区域位置

西海岸新区地处青岛市西南部，山东半岛西南隅，胶州湾畔。位于北纬35°35′～36°08′，东经119°30′～120°11′。南临黄海，北靠胶州市，西邻诸城市、五莲县和日照市。东北西南斜长79.25公里，东西宽62.36公里。陆域面积2096平方公里，海域面积约5000平方公里，区内海岸线282公里，滩涂83平方公里，岛屿42处，沿岸分布自然港湾23处。

　　图3-1西海岸新区位置图

西海岸新区处于京津冀和长三角两大都市圈之间，环渤海经济圈的南缘，山东半岛蓝色经济区的核心地带，是黄河流域主要出海通道和亚欧大陆桥东部重要端点，与韩国隔海相望。西海岸新区的区位条件、科技人才、海洋资源、产业基础、政策环境等综合优势明显，具备推进陆海统筹、城乡一体、军民融合发展的独特条件。

　3.2 自然地理概况

西海岸新区属于鲁东丘陵区，境内山岭起伏，沟壑纵横。西部是小珠山山脉，主峰海拔724.9米。北部有老君山，海拔236米；龙雀山海拔309米；抓马山海拔237米。东面濒海，海岸线蜿蜒曲折，长达102.6公里，岛屿众多，港汊遍布。东南面的薛家岛把胶州湾与黄海分开。中部为海积平原，整个地形呈西高东低之势。境内的山脉主要是西部的小珠山山脉，该山脉向东，向北延伸。大小山头遍布全区，仅有名称、海拔在百米以上者即有42座，分布在区内的各山。区内海滩主要分为砾石海滩和沙质海滩两种，砾石海滩多分布在西海岸新区和竹岔岛周围，沙质海滩主要分布在徐戈庄东北、西海岸新区前湾和薛家岛南海岸。

西海岸新区地处北温带季风区域内，暖温带半湿润大陆性气候，空气湿润，雨量充沛，温度适中，四季分明，有明显的海洋气候特点，具有春寒、夏凉、秋爽、冬暖的气候特征。

3.3 社会经济发展概况

　　3.3.1 行政区划

2012年12月1日按照xxx的批复，撤销青岛市黄岛区、县级胶南市，设立新的青岛市黄岛区，以原青岛市黄岛区、县级胶南市的行政区域为新的黄岛区的行政区域。截至2019年底，黄岛区（青岛西海岸新区）辖23个街镇，分别为张家楼镇、琅琊镇、藏马镇、泊里镇、大场镇、海青镇、大村镇、六汪镇、宝山镇、王台镇、长江路街道、黄岛街道、薛家岛街道、辛安街道、灵珠山街道、红石崖街道、灵山卫街道、隐珠街道、胶南街道、珠海街道、滨海街道、铁山街道、灵山岛省级自然保护区。全区共有城市社区67个、农村社区176个、行政村 980个。

2014年6月3日，xxx《关于同意设立青岛西海岸新区的批复》，正式批复同意设立青岛西海岸新区，青岛西海岸新区成为中国第九个国家级新区。根据批复，青岛西海岸新区位于胶州湾西岸，包括青岛市黄岛区全部行政区域。

　3.3.2 经济概况

根据青岛市统计年鉴、西海岸新区国民经济和社会发展统计公报的数据，2018年新区实现地区生产总值3517.07亿元，增长9.8%（见图3-2）。其中，第一产业增加值73.7亿元，增长3.81%；第二产业增加值1578.2亿元，增长9.12%；第三产业增加值1865.17亿元，增长10.39%。三次产业比例为2.10：44.87：53.03。公共财政预算收入261.7亿元，公共财政预算支出221.7亿元，房地产开发投资282.98亿元，社会消费品零售总额643.3亿元，农林牧渔总产值138.61亿元，综合实力在19个国家级新区中位列前三，连续五年综合考核全青岛市第一。

2018年末全区常住总人口157.73万人，增长2.48%。其中，城区常住人口127.18万人，增长4.7%；农村常住人口30.55万人，下降5.86%。

　　图3-22014-2018年西海岸新区地区生产总值增速

2018年全区居民人均可支配收入43063元，增长8.6%。按常住地分，城镇居民可支配收入49880元，增长6.8%；农村居民可支配收入21022元，增长8.3%。全区城乡居民收入比为2.37：1。

　3.4 西海岸新区总体规划

《青岛西海岸新区城市总体规划（2013-2030年）》规划范围为青岛市黄岛区行政辖区范围，陆域面积约2127平方公里，海域面积约5000平方公里西海岸经济新区的规划范围北至胶州市，西至潍坊市、日照市，南至海岸线，东至胶州湾，包括胶南市、黄岛区两个行政区。

西海岸新区发展定位为：依托长三角和渤海城市群、服务山东半岛蓝色经济区，面向东北亚，辐射沿黄流域，努力建设成为国家级经济新区、高端蓝色制造业和现代服务业基地、东北亚国际航运中心和国际物流中心，逐步成为经济繁荣、社会和谐、环境优美的宜居宜业生态型海陆统筹和城乡统筹发展区。

如图3-3所示，《西海岸经济新区建设总体规划（规划纲要）》确定的功能板块为：“新区中心区、国际经济合作区、保税功能拓展区、西海岸国际旅游度假区、董家口经济区、古镇口服务保障区、生态农业和发展储备区”。

　　图3-3西海岸新区功能板块

规划按照生产空间集约高效、生活空间宜居适度、生态空间山清水秀的总体理念，划分禁建区、限建区、适建区，形成新区的大尺度国土空间结构。禁建区划定范围总面积约1252平方公里。限建区划定范围总面积约276平方公里。适建区划定范围总面积约600平方公里。

　第4章 青岛西海岸新区土地利用变化分析

　　4.1土地利用变化数据获取及处理

　　4.1.1 数据获取

2012年，XX设立了新的青岛市黄岛区，以原青岛市黄岛区、胶南市的行政区域为新的黄岛区的行政区域，也就是如今的西海岸新区的行政区域，因此研究时期选择为2013年至2018年。本研究用到的遥感数据为2013年8月27日、2018年4月19日的Landsat TM遥感影像（在地理空间数据云http://www.gscloud.cn/下载），影像来自Landsat 8 OLI_TIRS 卫星数字产品，具体信息见表4-1。辅助数据为的西海岸新区行政边界shapefile面状数据。

表4-1两期遥感影像信息

　4.1.2 遥感图像裁剪

图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除。在ArcGIS10.4软件中，利用西海岸新区行政边界shapefile数据对遥感影像进行裁剪。由于黄岛区行政边界数据的投影与遥感影像的投影不一致，还需要对边界数据进行投影转换。投影一致后，运用空间分析工具中的“按掩膜提取”，裁剪出西海岸新区遥感影像图。

4.1.3遥感图像土地利用分类

　4.1.3.1 选择波段组合

遥感解译一般采用3个波段成像，组合种类繁多。这就要求3个波段的选择要尽可能增大图像的信息量，各波段之间相关性尽量小，冗余度小以达到最大程度提高图像质量的目的[]。按照 TM 影像波段组合，选择不同的波段组合成像比对效果，发现7、6、4波段组合的效果最清晰（如图4-1），水体和植被得到了增强，信息量比较丰富，而且根据资料，波段7、6、4的组合适用于城市的研究[]，最适合本研究区域。因此本文选择RGB通道与7、6、4波段相对应的组合，进行波段组合成像。

　　图4-17、6、4波段组合成像后的效果

　4.1.3.2 建立分类体系

土地利用分类参考了《城市用地分类与规划建设用地标准GB50137-2011》[],综合研究区的特点，确定分类类型共3类：农林用地、建设用地、水域。

农林用地包括耕地、园地、林地、牧草地、设施农用地、田坎和农村道路等用地。从遥感影像图上可以看出，研究区大面积为林地和耕地，极少量的园地、草地散落在耕地间，30 米分辨率影像无法区分，故分类中将其归到农林用地中。通过图像观察发现建设用地为第二大类，相对比较集聚。该类别里包括城乡居民点建设用地、区域交通设施用地、区域公用设施用地、特殊用地和其他建设用地。新区拥有优越的海洋优势，第三类则是水域，包括河渠、湖泊、水库坑塘、滩涂等。

　4.1.3.3 建立解译标志和样本选择

遥感目视解译的标志见表4-2。利用ENVI 5.3中建立感兴趣区的功能，建立分类样本。农林用地和建设用地选择了40个分类样本，水域选择了20个分类样本。2013年和2018年分类样本的可分离性均超过了1.8，说明样本可分离性良好。

表4-2遥感解译标志表

　4.1.3.4 监督分类

监督分类又被称为“训练分类法”，是用被确认类别的样本像元来识别未知类别像元的过程。监督分类根据分类的复杂度、精度需求等来选择分类器。常用的分类器有平行六面体、最小距离、最大似然、马氏距离、神经网络、支持向量机等。其中，最大似然分类法的总体分类精度最高，制图精度和用户精度都很高，而且计算时间较短[]。因此，选择最大似然法进行监督分类。

　4.1.4 分类后处理

　4.1.4.1 小斑块去除

监督分类的结果中不可避免地会产生一些面积很小的图斑。无论从专题制图的角度，还是从实际应用的角度，都有必要对这些小斑块进行剔除或重新分类，聚类处理能很好地解决这个问题。在ENVI 5.3中，利用Clump Classes（聚类处理）工具对分类结果进行处理，这种工具运用数学形态学算子，可以将临近的类似分类区域聚类并进行合并。

　　4.1.4.2 分类统计

利用ENVI5.3中的Class Statistics得出各土地利用类型的面积和占总面积的百分比。打开ENVI classic，在Basic Tools选项卡中 Change Detection-compute detection statistics生成土地利用类型面积转移矩阵，体现了研究时期内各类用地相互转化的情况。

　4.1.4.3 精度评价

分类精度计算用来评价分类结果是否可靠。精度验证的真实参考源可以使用两种方式：一是标准的分类图；二是选择的感兴趣区（验证样本区）。因为没有标准的土地利用分类图进行验证，所以通过选择验证样本区的方式进行精度评价，对农林用地、建设用地、水域分别选取验证样本，利用ENVI中的“Confusion Matrix UsingGround Truth ROIs”工具，将验证样本与监督分类结果比较，得出分类精度评价混淆矩阵。从混淆矩阵中得出，2013年和2018年总体分类精度分别为99.08%和92.92%，均大于85%，达到了土地利用变化研究的要求。

　4.1.4.4 制作专题图

将处理后的分类结果导入到ArcGIS软件中，进行地图整饰，调整分类颜色，插入指北针、图例、比例尺等要素，输出2013年和2018年西海岸新区土地利用专题图。

4.2 土地利用总体特征分析

通过ENVI 5.3软件，对2013年和2018年的监督分类结果进行土地类型面积统计，得出2013年和2018年新区各土地利用类型的数量结构（表 4-3、图 4-2）如下：2013年，农林用地面积为1501.23km²，建设用地面积为401.57km²，水域面积为93.77km²；2018年，农林用地面积为1326.88km²，建设用地面积为584.64km²，水域面积为85.05km²。

表4-3 2013和2018年新区土地利用分类面积表

图4-2西海岸新区各土地利用类型占比

　　对表 4-1及图 4-1进行分析，西海岸新区土地利用总量变化特征表现为：2013年，西海岸新区农林用地、建设用地和水域占总面积的比例分别为75.19%、20.11%和4.7%。2018年，农林用地的面积减少了174.35km²，比例降至66.46%；水域的面积减少了8.72km²，比例降至4.26%；建设用地的面积增加了183.07km²，比例增至29.28%。

　4.3 土地利用变化时间特征分析

土地利用变化首先表现为各种土地利用类型面积及所占比例的变化，通过土地利用类型面积及所占比例的变化，可以充分了解研究区土地利用变化的趋势及结构变化特征。

　4.3.1 土地利用变化幅度

土地利用变化幅度指土地利用类型在面积方面的变化幅度。它反映不同类型在总量上的变化。可了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化。土地利用变化幅度的数学表达式为：

4.3.2 土地利用变化速度

（1）单一土地利用类型动态度

单一土地利用动态度是指某一地区在某一时段内某种土地利用类型能够反映的数量变化情况，其土地利用动态度公式，其表达式为

根据公式计算得出西海岸新区2013-2018年各土地类型单一土地利用动态度。其中，农林用地动态度为-2.32%，建设用地动态度为9.12%，水域的动态度为-1.86%。其中，建设用地的单一土地利用动态度较高，说明建设用地面积增长速度较快，西海岸新区的城镇化进程在这一阶段发展比较迅速。

（2）综合土地利用动态度

综合土地利用动态度，表达某研究区一定时间范围内土地利用的数量变化情况，土地利用动态度定量地描述了土地利用的变化速度，对预测未来土地利用变化趋势有积极的作用。某一研究区域的综合土地利用动态度可表示为：

计算得到西海岸新区2013-2018年综合土地利用动态度为1.83%，这说明西海岸新区这5年来土地利用类型总体变化速度并不是很大，相对来说比较稳定。

　4.4 土地利用变化空间格局分析

土地利用空间格局变化是将变化落实到空间，从数量变化上升到空间表示。空间格局变化不仅可以清晰的表达不同阶段数量变化的空间分布，并且可以很好的表达土地利用变化在时间、空间上的递变过程。

土地利用数量变化，只得到不同年度之间各地类总面积的最终变化结果，是一个静态值，并不能反映各类的流入与流出过程[]，因此建立转移矩阵（见表4-4、表4-5），表征前后两时期不同类型间的转变。通过转移矩阵，不仅可以表示土地利用类型的面积变化，而且可以清晰的揭示产生变化的来龙去脉。

表4-4 新区2013-2018年土地利用类型转移面积矩阵（km²）

表4-5 新区2013-2018年土地利用类型转移比率矩阵（%）

表4-4、表4-5结果表明：2013年-2018年，有13.66%的建设用地、15.54%的农林用地、24.56%的水域发生变化。其中，13.2%的建设用地转化为农林用地，面积为53km²，0.46%的建设用地转化为水域，面积为1.85km²；14.7%的农林用地转化为建设用地，面积为220.68km²，0.84%的农林用地转化为水域，面积为12.64km²；18.18%的水域转化为建设用地，面积为17.05km²，6.38%的水域转化为农林用地，面积为5.98km²。由此可见，这段时期内，农林用地转化为建设用地和建设用地占用水域的转化是最主要的变化。

利用ArcGIS软件得到2013年、2018年土地利用图（如图4-3、图4-4）。西海岸新区土地利用变化在空间上表现为：变化范围广，几乎遍及全区各处，在沿海的片区及城乡结合部的变化更为明显。城市周边的耕地、林地等农林用地被建设用地占用，转化为城市建设用地。从变化的图斑可以看出，中部和西南部土地利用变化的幅度较大，中部的建设用地增加，主要由于西海岸新区的发展中心发生了改变，在规划中，原胶南市成为新区的中心区，这带动了这一片区第二、三产业的发展；由于董家口港区的建设，西南部的建设用地也有所增加；北部和东部地区变化幅度较小，原因是东部的经济技术开发区、保税港区和薛家岛等片区土地开发程度较高，土地利用结构比较稳定。在新区西部、北部一些建设用地转化为农林用地，主要由于这片区域的定位生态农业储备区，在这片区域新增了一些生态园区，如藏马山生态旅游度假区、中德生态园等。水域转化为建设用地主要是由于一些填海造地项目，部分滩涂被开发为城乡、工矿、居民用地，导致水域面积减少，比如灵山湾的星光岛项目，面积为3.76 km²。

　　图4-32013年土地利用类型图

　　图4-42018年土地利用类型图

　　4.5 土地利用变化和新区经济社会发展关系分析

土地利用是一个复杂的系统,人类活动对土地利用的影响主要是通过决定生产和消费的各种社会经济和政治文化因素及其相互作用而起作用的,这些因素构成了土地利用变化的社会驱动力。具体到影响西海岸新区土地利用变化的社会经济因素主要为经济增长、产业结构变化、人口增多、城镇化进程加快、国家和地方政策等。

　4.5.1 经济增长

经济活动作为人类最基本的活动之一，是影响一个地区土地利用变化的重要驱动力。一个地区的土地利用状况和变化，都与该地区的生产力水平和产业结构密切相关。经济结构与土地利用结构之间存在着密切的互动关系。经济结构的变化会引起土地利用的变化。相反，土地利用结构的变化会影响区域经济的发展[]。

西海岸新区近年来经济飞速发展，据青岛统计信息网（http://www.stats-qd.gov.cn）数据显示，2014 年到 2018年西海岸新区地区生产总值数据、三产业数据如表4-6所示。2018年新区国内生产总值3517.07亿元,比2014年的2404.74亿元增长了46.26%，三次产业之间的比例由2013年的2.5：50.7：46.8变为2018年的2.1：44.9:53.0。

表4-6 2014-2018年西海岸生产总值数据、三产业数据

表4-7的数据来源是前文遥感影像处理结果，再同表4-6中生产总值构成数据进行对比，如图4-5，可以得出随着人均国民生产总值的提高和经济的进一步发展,生产要素从第一产业转移到第二、三产业,从而导致土地资源从第一产业向第二、三产业转移,具体表现为农林用地面积稳步减少,建设用地面积不断增加。

表4-7 2013-2018年西海岸新区各土地类型面积（km²）

图4-5经济发展-土地利用变化图

　　4.5.2 产业结构变化

产业结构的变化会引起土地资源的调整，从而导致土地利用结构的变化。产业结构调整就是指域内产业结构的不断调整和优化，具体而言就是指各产业之间的经济联系和数量关系不断趋于协调合理的一个过程。刘平辉和郝晋民认为，产业结构通常反映了土地利用格局[]，因此可以得出：土地利用结构和产业结构之间存在着同步互动关系。

2014-2018年西海岸新区三次产业结构的总体变化趋势为：第一产业比重不断下降，其比重由2014年的2.5%下降到2018年的2.1%；第二产业的比重呈下降趋势，由2014年的50.7%下降到2018年的44.9%；第三产业呈飞速发展趋势，其比重已由2014年的46.8%上升到2018年的53%，产业结构属于“三二一”型。与此相对应的是，西海岸新区的土地利用结构也体现出二、三产用地增长迅速，建设用地占土地总面积的百分比从2013年的20.11%增长到2018年的29.28%，与此同时，农林用地占土地总面积的百分比则从2013年的75.19%减少到2018年的66.46%。

　4.5.3 人口增多

人口对土地利用的影响,是所有的社会经济因素中是最主要的因素，也是最具活力的土地利用变化的驱动力之一，人口的变化与土地利用变化具有很强的相关性。

随着青岛市西海岸新区经济的快速发展，人口总量持续增长，人口流入量增多。据青岛统计信息网（http://www.stats-qd.gov.cn）的数据，2013年到 2018年新区的人口数据如表4-8所示。自2014年青岛西海岸新区成立以来，新区良好的发展前景、“双招双引”政策和宜居的气候条件吸引了外来人口流入，也导致一部分农村劳动力转移到城镇就业。2013年至2018年，常住人口由146.37万人增长到157.73万人，增加了11.36万人，国民经济各部门就业人数由48.3万人增长到75.8万人，增加了27.5万人。全年实现城镇新增就业15.2万人，本区城乡人员就业7.5万人，其中城镇就业2.9万人，农村劳动力转移就业4.6万人，外来人员就业7.7万人。

表4-8 2013-2018年西海岸新区人口概况

图4-6人口-土地利用变化图

　　如图4-6所示，随着人口增长发生的是建设用地面积的增加，2013-2018年，建设用地面积增长幅度为45.59%，变化幅度明显高于其它用地类型，由此可见，人口因素变化所带来的土地利用结构的变化比较显著。

　4.5.4 城镇化进程加快

城镇化是人口向城镇聚集以及乡村转变为城市的过程,这一过程使城镇的数量增多,城镇的规模扩大,其实质内容是人口及第二三产业向城镇的聚集所带来的聚集的空间结构和空间形态的变化[]。

近年来，青岛市把推进新型城镇化作为加快转变经济发展方式、促进城乡融合发展的关键途径，2018年青岛市常住人口城镇化率达到73.76%。根据2013-2018年的青岛西海岸新区国民经济和社会发展统计公报的数据（如图4-7），新区城镇化率从2013年的59.22%迅速提高到2018年的80.63%,5年间增长个21.41个百分点,呈现快速发展的势头，比全省平均城镇化水平高出19.45个百分点，城镇化水平走在全省前列。如图4-8所示，随着新区城镇化率不断提高，建设用地面积也逐渐增加，而农林用地面积逐渐减少。

　　4.5.5 国家和地方政策

土地利用是一种人为活动，其目标的达到要受到政治及社会环境的严格限制，如中央的各项政策、法律、地方XX的决策与社会文化背景等。

作为国家级新区，西海岸新区逐步成为青岛市乃至山东省的重要增长极，国家在金融改革、对外开放、财政税收、土地等资源要素使用等方面给予了新区一系列优惠政策。

西海岸新区推行“产城融合”政策，是指产业发展与城市功能协同并进、良性互动的发展状态。“产城融合”有利于实现城市土地节约集约利用和增加就业人口,利于促进城市转型升级和城市一体化建设[]。西海岸新区把“双招双引”作为经济工作的重心，成立招商中心、招才中心和专业化招商公司，出台促进“双招双引”二十条政策，着力打造董家口经济区、现代农业示范区、藏马山旅游度假区等“五大活力源”，辐射带动西海岸西部农村加快发展。

这些政策影响着西海岸新区土地利用变化的整体格局，全市的城镇建设用地面积呈现增长趋势,而农林用地和水域面积则呈现减少趋势。

　4.6 西海岸新区土地可持续利用的对策建议

（1）严格保护耕地,确保粮食安全

西海岸新区后备土地资源不足，农林用地面积逐年下降,为此,必须控制建设用地总量,强化用地计划管理,严格用地审批,严禁一切违法占地、无计划用地和超标准用地,并加强农村建房管理。严守耕地红线，明确永久基本农田保护地块边界、地类、面积、质量等级及片编号等信息，以确保永久基本农田面积划实、划足、划优，并加强对农田的污染监督。应该严格落实耕地占补平衡制度，各种建设项目应科学合理选址，优先选择符合国土空间规划的土地，节约集约利用耕地资源。

（2）盘活存量建设用地，提高建设用地利用率

一方面,应注重现有建设用地的内涵挖潜,尽力提高土地利用的集约度,可应用价格、税收、和补贴等经济杠杆,通过市场机制来配置土地资源,减少行政干预,还原土地真实价格,提高非农建设用地的利用率；另一方面，应大力开展闲置土地清理工作，用技术手段界定和核实闲置土地，建立闲置土地数据库。通过对闲置土地的清理，全面摸清闲置土地位置、类型、分布、面积和闲置原因，区别不同类型情况，依法依规妥善处置。

（3）加强海岸带和湿地的保护

上文数据表明，西海岸新区水域面积不断减少，一些海岸线的无序开发使西海岸新区的生态海岸线遭到了严重破坏。据2016年的统计,新区沿海一线各类填海造地项目90多个、长约54公里；海岸带沿线存有违法建筑近130处、4.4万余平方米。这些数据说明海岸线整治和保护已是刻不容缓。

另一方面，根据《西海岸新区湿地保护总体规划（2018-2025）》，因为城镇建设和港口、码头用地占用了湿地资源，造成西海岸新区湿地资源面积萎缩，导致湿地自然属性和生态特性发生改变，造成湿地面积减少，生物多样性受到影响。

西海岸新区应该加强海岸线和湿地的日常管护,加大违法建筑的拆除管控力度，加强海岸带规划管理，对重点区域实行全天候看护、无缝隙监管，对新增违法建筑依法组织集中拆除。

　结论

本文以经济迅速发展的西海岸新区为研究区，利用 2013年和2018年Landsat TM影像以及社会经济统计数据等，从多角度分析了西海岸新区土地利用变化的时空特征、土地利用变化与社会经济发展的关系，并提出了西海岸新区土地可持续利用的对策和建议。 论文主要研究结论如下：

（1）2013年至2018年这段期间，西海岸新区土地利用变化明显，从数量上看，农林用地、水域呈现减少趋势，降幅分别为11.61%、9.3%；建设用地呈增加趋势，增幅为45.59%。农林用地、建设用地、水域的单一土地利用动态度分别为-2.32%、9.12%、-1.86%，建设用地的单一土地利用动态度较高，说明建设用地面积大幅增加，西海岸新区的城镇化进程在这一阶段发展比较迅速。这5年来，西海岸新区的综合土地利用动态度为1.83%，土地利用类型总体变化相对比较稳定。

（2）采用土地利用转移矩阵研究土地利用类型转化，结果表明，农林用地转化为建设用地和建设用地占用水域这两种转化最为明显。对西海岸新区土地利用变化空间格局进行分析，结果表明，新区土地利用变化范围较广，沿海的片区及城乡结合部的变化更为突出。新区中部和西南部土地利用变化幅度较大，北部和东部变化幅度较小；由于一些填海造地项目，部分沿海滩涂被开发为城乡、工矿、居民用地，导致水域面积减少。

（3）影响西海岸新区土地利用变化的主要社会经济因素有经济增长、产业结构调整、人口增长、城镇化进程加快和国家、地方政策推动。

（4）提出了西海岸新区土地可持续利用的对策及建议,包括：严格保护耕地，确保粮食安全；盘活存量建设用地，提高建设用地利用率；加强海岸带和湿地的保护。为土地利用管理、规划和土地使用者提供参考,使今后的土地利用在满足社会经济发展需要的同时,朝着健康、有序的方向发展变化。

　致谢

首先要感谢我的指导老师，本论文是在老师的悉心指导下完成的。从论文选题、开题、资料收集直至论文的定稿,每当我遇到问题，老师总是能耐心地解答，通过老师认真的指导和帮助，我的研究思路逐渐清晰起来，问题和困难也得以解决。老师，您给我们上的地理信息系统和土地信息系统这两门课，也让我收获颇丰，值此论文完稿之际,谨此向恩师致以我最诚挚的谢意。

感谢土地资源管理专业的老师，你们的谆谆教导使我在学习上不敢松懈，也让我对土地资源管理专业产生了深厚的感情。

我的室友们，谢谢你们，天南海北我们有缘相聚，你们是我大学生涯中最亲密的朋友，感谢你们在我的学习中、生活中的给予帮助和照顾，同时真心感谢土地161班的所有同学。

感谢大学对我的培育，“百折不挠、刚毅厚重、勇承重载”的理工精神对我产生了很大的影响，祝愿母校越来越好。

最后，感谢我的父母，有了他们的鼓励、关心和支持，我才能顺利完成大学的学习。

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青岛市西海岸新区土地利用变化研究

价格 ¥9.90 发布时间 2023年5月15日

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