基于遥感技术的城市化进程中南京浦口区
刘世峰1 ，李来芝2 ，潘剑君1 ，夏哲
闻1
(1 . 南京农业大学资源与环境科学学院 ，江苏 南京 210095 ;
摘要 ：揭示城市郊区的土地利用变化规律对于城市化过程中如何正确规划和合理利用有限的土地
资源具有重大的意义。利用 1988 、2000 和 2006 年的遥感影像对南京市浦口区进行了土地利用分 类 ，并把 2000 年和 2006 年的分类矢量图层进行 GIS 空间叠置 ，结合数理统计分析 ，对江浦 2000～
2006 年这段时间内土地利用类型的变化进行了时空变化分析 ，揭示了该区土地利用类型变化的数
量特征和空间变化特征 ，全面分析了影响土地利用类型变动的经济 、人口 、政策等主要因素 ，并对本 地区未来几年的土地利用变化趋势做了预测。 关 键 词 ：城市化 ；土地利用 ；遥感 ; GIS ；南京市浦口区 中图分类号 : T P 79
文献标识码 : A
文章编号 :100420323 (2008) 022*******
的一个大背景 ，城市化的长远效应是提高人口的区 域集聚水平 ，吸引和容纳农村剩余劳动力 ，促进社会
进步和经济发展。一定程度上 ，城市化为农业生产 的集约化和现代化创造了有利条件 ，最终将会提高
耕地资源的利用效益 。市、镇 、村不同的人均占地水 平可清楚地表明这一点 。目前我国特大城市人均建 设用地约为 75 m 2 , 大城市为 88 m 2 , 中等城市为
108 m 2 ，小城市为 143 m 2 ，建制镇则达到 154 m 2
，农
引 言
1 土地利用变化研究是全球变化研究的前沿和热 点课题[ 1 ,11 ] 。通过利用遥感对地观测技术 , 揭示 L U CC 空间变化规律 ，分析引起变化的驱动力 ，建立 区域土地利用变化驱动力模型 ，己成为当前国际上 开展土地利用/ 土地覆盖研究的最新动向[
2 ,12 ] 。 城市化是指农业人口转化为非农业人口、农村 地域转化为城市地域 、农业活动转化为非农业活动 的过程。城市化的内涵包括两个方面 ，即数量与质 量两个方面 : ①农村人口转变为城市人口 ，农村地域 转变为城市地域 ———可理解为城市化的数量过程 ; ②城市文化、生活方式及价值观等城市文明在农村 地域上的扩散 ，以及生产要素的集聚 、经济结构的演 进和城市体系结构升级等过程 ———可理解为城市化 的质量过程 [
3 ,
4 ] 。
城市化是与土地利用类型变动密切相关的一个 重要因素 。由于城市化过程导致的大规模的土地利 用/ 土地覆盖变化在当前各种区域 L U CC 变化中也 显得格外引人注目。作为我国现阶段社会经济发展
2 村居民点人均用地为 170 m ，城市尤其是大城市用 地的集约效应己经略现一斑 。但同时 ，城市发展需 要占地也是不争的事实。因而 ，在我国快速的城市 化过程与大量的耕地资源流失在时间上相伴相生 , 但空间上不同区域表现出不同的特点 ，并无统一结 论 ，因此有必要对不同地方的城郊在城市化进程中 各种土地利用类型的变化规律进行研究[ 4 ,10 ] 。本文 就是在这一论断下对南京市浦口区的土地利用类型 进行了遥感图片的解译调查 ，并对其变化进行分析 。
建国以来 , 南京市的城市化进程发展很快. 城 市化水平由 1949 年的 39 . 47 %上升到 2000 年的
收稿日期 :2007212206 ; 修订日期 : 2008203216 基金项目 : SR T 项目 0607B08 ( 1310512) 资助。 作者简介 ：刘世峰( 1985 - ) ，男 ，硕士研究生 ，研究方向为水土质量的遥感动态监测。E 2mail : 2007103104 @nj a u . edu . cn 。 通讯作者 ：潘剑君( 1959 - ) ，男 ，博士 ，教授 ，博士生导师 ，研究方向为土壤/ 土地资源调查与评价、遥感应用、地理信息系统应用、土水环境
质量检测、精准农业。E 2mail :jpa n @njau . edu . cn 。
第 2 期 刘世峰等 ：基于遥感技术的城市化进程中南京浦口区的土地利用变化 167
54 . 28 % 。土地利用也伴随着城市化进程的加快发
生了很大的变化 [ 8 ]
。研究区地处南京北面 , 和南 京紧密相连 ，在南京城市化的进程中 , 本地区的人 口 、经济 、文化以及生产要素的集聚 ，经济结构的演 进和城市体系结构的升级受到的影响很大 。2002 年江浦县和南京的浦口区合并 , 并入南京 , 真正成 为南京的一个区 。浦口区在其城市化的进程中 ，土
地利用类型的变化是受城市化进程影响很激烈的
一方面 。
本文以土地资源遥感调查数据为基础 ，利用遥
感和地理信息系统
( GIS ) 方法 ，结合统计分析 ，揭示 南京市江浦县 1988～2006 年在城市化进程中土地 利用的数量变化和空间变化特征 ，明确耕地～林地 ～水域～建设用地等主要土地利用类型变动的主要 方向 ，同时结合社会经济指标和本地地缘特点以及 政策导向分析确定其变动的主要影响因素 ，揭示本 地区的土地利用演变规律 ，预测未来变化趋势。
一次多项式和最近邻域插值法对影像进行几何精纠
正 ，经检验 ，配准误差
( R M S ) 不到一个像元。 (2) 利用 ERDA S 的 ma s k 模块 ，用电子县界对
校正好的图片进行裁剪 。
(3) 土地利用类型分类系统采用国家土地资源
分类系统规范表 ，同时结合调查区的特点 ，取 6 个一 级类型中的 5 个 ( 耕地、园地与林地 、建设用地、水
域、未利用土地) 和 9 个二级类 ( 交通用地、河流、城 镇农村居民点、工矿用地、林地、水田、旱田、湖泊 (包
括人工水库) 、滩涂) 。分类结果中的一级地类数据 由二级地类数据汇总得出。
(4) 利用 A rc GIS 软件对 3 张图片进行人工解
译 ———对整个县界分割多边形赋予属性 ，并对 1988 年的分辨率不是很高的图像的解译结合监督分类的
方法。在解译区随机取 30 个检查样点 ，抽样结果的 监测表明 ，此种分类结果的精度在 85 %以上 。
(5) 将解译图片转换成 co vera ge 文件 , 把数据
库中各种土地利用类型的面积统计数据导出在 e x 2
cel 文件中 ，统计各地类分布面积和变化特点。
3 . 2 GIS 空间叠置分析
在 A rc GIS 软件中 ，对 2000 年和 2006 年的两 幅图进行空间叠置分析 , 再通过 A r c GIS 软件的
“select by at t r i b ut e s ”模块进行不同土地利用类型 之间的属性提取 , 求出不同土地利用类型之间的
相互转
化 , 得 出 两 个 时 期 的 土 地 利 用 动 态 变 化 矩阵。
研究区概况
本文以南京市江浦县为研究区 ,2002 年江浦县 和南京的浦口区合并组成“大浦口区”，本研究使用 的县界是合并以前的 ，不包括盘城镇、沿江街道、泰
山街道和顶山街道。
遥感图像的提取面积是 745 k m 2
( 经调查和翻
阅县志和统计年鉴等资料得知 ，此电子县界不是合 并以后的大浦口 ，但包括南京市划给本区的经济开 发区) 。 研究区地貌多姿 ，集低山、丘陵 、平原、岗地、大 江、大河为一体 ，属宁 、镇 、扬丘陵山
地。西北边缘地 带 ，低山、丘陵占 68 . 9 % 。地势中部高 , 老山横贯 , 南北低 ，呈“太阳帽形”。老山山脉由东向西横亘中
部 ，制高点大刺山海拔 442 . 1 m , 平原标高 7 ～15 m ，山地两侧为岗 、塝 、冲相间的波状岗地 , 临江、沿 滁为低平的沙洲、河谷平原 。
2 结果与分析
从已经提取的数据 ，结合马尔可夫模型矩阵计 算可得表 1 、2 。表中各项变动反映出本地区的土地
利用变化的基本过程 ，即建设用地迅速增加 ，林地显
著减少 ，耕地 1988～2000 年之间有增加的幅度 ，可 是在 2000 年以后迅速减少 ，林地和耕地向建设用地 和水域转化 ，未利用土地 ( 本地区就是江边的湿地) 面积几乎没有变化。
除转化因素外 ，识别误差因素是一个主要原因 。 由于本县南部地区的旱田和林地果园的分布零散 , 波谱特征又十分相近 ，地物没有规则统一的波谱特
征和明显规则的界限 ，容易增大识别误差 ，而耕地 、
林地和城乡建设用地相对识别误差较小。除去识别 误差因素 ，从总体变化看出 ，耕地、林地仍是江浦县 土地利用变化的核心 , 与建设用地变动关系密切 。
下面就本地区的各中土地利用类型之间的变化做详 细解析。
4 3 材料与方法
3 . 1 遥感影像解译
3 个时期的土地利用类型图都是通过遥感解译 卫星影像所得 ，影像的来源是 : 1988 年 7 月 5 日的 TM 影像 , 2000 年 11 月 03 日的 E T M + 影像和 2006 年 3 月 23 日中巴卫星影像。
对于 3 个时期的不同影像需分别处理 、分类而 后拼接。处理的方法和过程大致如下 :
(1) 在地形图上选择地面控制点 ( G C P ) , 采用
168 遥感技术与应用第23 卷
居民点林地水田旱田湖泊滩涂工矿用地总和
14 . 88
342 . 23
141 . 90
201 . 08
14 . 56
5 . 29
0 . 48
745 . 26
2 . 00
45 . 92
19 . 04
26 . 98
1 . 95
0 . 71
0 . 06
1 . 00
南京有几个区10 . 08
274 . 24
136 . 24
246 . 57
29 . 19
6 . 50
0 . 50
745 . 40
1 . 35
36 . 79
18 . 28
33 . 08
3 . 92
0 . 87
0 . 07
1 . 00
38 . 09
262 . 85
135 . 18
209 . 25
44 . 94
3 . 15
1 . 19
745 . 46
5 . 11
35 . 26
18 . 13
28 . 07
6 . 03
0 . 42
0 . 16
1 . 00
表2 2000～2006 年南京江浦县的土地利用转换矩阵
T a b le 2T he land2use chang e ma trix f r om 2000 to 2006 in Jiangpu
2006 年( h m2 )
2000 年( hm2 )
耕地林地建设用地水域未利用土地合计
耕地
林地建设用地水域未利用土地
合计22 455 . 13
10 313 . 18
1 111 . 010
1 377 . 220
312 . 720 0
35 569 . 26
11 576 . 16
14 473 . 18
448 . 920 0
358 . 500 0
26 856 . 76
3 007 . 290
2 020 . 960
1 314 . 810
426 . 690 0
32 . 500 00
6 802 . 250
2 475 . 790
1 135 . 680
406 . 060 0
2 750 . 330
28 . 2400 0
6 796 . 100
0 . 940 000
37 . 950 00
276 . 420 0
315 . 310 0
39 514 . 37
2 794
3 . 00
3 281 . 740
4 950 . 690
649 . 880 0
76 339 . 68
4 . 1 1988～2000 年的各种土地利用类型的变化
1988～2000 年本地区的耕地面积从34 297. 06 hm2增加到38 281 . 53 h m2 ，增加了11 . 62 % ，平均年增长率是0 . 97 % ，变化剧烈。经解译图片得知, 这一时期耕地面积的增加主要是由于林地向耕地转化。这段时间内, 林地面积急剧减少, 从1988 年的34 222 . 91 h m2 减少到2000 年的27 423 . 64 h m2 ，总共减少6 799 . 27 h m2 ，平均每年减少566 . 61 h m2 。建设用地的比例在1988～2000 年有了很大的提高, 从1 875 .65 h m2 , 增长到3 259 .36 h m2 , 增加了73 . 77 % ，几乎一倍。平均年增长率达到6 .15 % 。是一级分类类型中变化幅度最大的一种类型。调查时间内的水域面积也有增加，主要是湖
泊数量的增加，河流稍微减少，几乎没变。从表1 可以看出，这段时期, 湖泊水域面积从1 456 .15 h m2 增加到2 918 . 53 h m2 ，共增加了1 465 .38 h m2 , 增幅达到100 . 63 % ，平均年增长率达到8 . 39 %是这一时期变化最剧烈的二级分类中的土地利用类型。
第2 期刘世峰等：基于遥感技术的城市化进程中南京浦口区的土地利用变化169
4 . 2 2000～2006 年的各种土地利用类型的变化
由上面表1 可以看出,2000～2006 年这6 a 中, 耕地面积急剧减少，建筑面积继续增加，林地面积变化不大，水域面积也持续增加。对这段时间内的两幅图像做了叠置分析，得到表2 的转移矩阵，由此矩阵可以看出这个时期的主要土地利用类型的数量和
空间变化。由于使用叠置分析的过程中文件经过多
次的转换(co vera ge 和s hapfile 之间的转换) 和多次的选择提取( select by at t ri b ut e) , 各项面积都稍微有所增加( 大概有2 %) ，不过变化趋势一样。所以就采用增长的百分率来说明增长的变化幅度。
4 . 2 . 1 数量变化
从表 2 中可以得出, 这 6 a 中耕地减少了
10 . 03 % ，其中的73 . 42 %变成林地,10 . 88 %转化成建设用地，剩下的15 . 7 %转化成为水域( 主要是水域中的湖泊) 。而林地的减少中，大部分是向耕地转换。所以，由于林地和耕地之间的相互转换，这个时期的林地的总面积变化不大。可是，在这个时期中, 林地、耕地、水域都不同程度地向建设用地转化，使得建设用地面积增大了107 . 28 % ，一倍还多。由表1 可以知道，居民用地占总面积的百分比由2000 年的1 . 35 %增加到2006 年的5 . 11 % ，增加3 倍之多, 而这一时期的交通用地面积也有很大的增加。工矿用地(主要是老山顶的采石场之类的用地) 几乎没有变化。未利用土地在本地区本来就少( 主要是江浦农场东南沿江部分到三桥之间的湿地) ，但是仍然减少到不足原来的一半。
4 . 2 . 2 空间变化
通过表1 的数量变化，对2000～2006 年之间面积变化大的各种类型的土地进行空间变化的分析, 解析土地利用空间更替变化的规律。
从图2 、3 、4 、5 中可以看到,2000～2006 年林地向居民点的转化主要集中在县城的周围和老山脚下；耕地向居民点的转化主要是沿江地带以及各个村镇；林地向交通用地的增加主要发生在本县东北和南京市接壤的地方，以及老山的西北麓和沿滁河
170 遥感技术与应用第23 卷
地区；而这个时间段内由耕地向交通用地面积的增加在全县的分布主要是沿江和本县的南部分。林地和耕地向交通用地转化的空间分布从另一方面证明了林地和耕地在本地区空间上的分布。即耕地主要分布在本县的沿江和南部地区，而林地主要分布在本县的东北和南京接壤的地方以及老山的西北麓和沿滁河地区。
从表2 计算亦可以得出，耕地面积向建设用地的增加只占到这个时期耕地面积变化的10 . 88 % , 而耕地向林地和水域转化所占其转出面积的比例分别为73 . 42 %和15 . 70 % ，都比建设用地所占的比例大。再对这些变化作空间上的分析，得到耕地的空间变化规律。
如图6 、7 所示，耕地面积向林地的变化主要发生在本县的西部，以星甸镇和汤泉镇为辐射周围的大片面积以及东南部的沿江地带; 而耕地向水域的变化则主要是在滁河沿岸地区，以及本县南部地区繁星点点的湖泊、水库和池塘的增加，都是来源于耕地的转化。耕地向林地大量输送而林地总面积不升反降。
耕地向林地的转移很大，可是林地也同样向耕地转化了不少, 占此时期内林地向外转化面积的58 . 35 % ，如图8 所示。这样，林地又由于向建设用地转化了不少，所以不增反降。对这一时期的林地流出量作空间因素提取，得到其向耕地和水域的转化的空间分布，如图9 所示。
由图可知, 2000 ～2006 年, 本县南部相当一部分林地转化成为耕地，其中很大一部分转化成了旱田。所以尽管星甸和汤泉附近的林地面积有所增加，但是林地向耕地面积的转化和建设用地对林地的占用使得
林地的面积不增反降。这种耕地和林地之间大规模的相互转化都体现了本地区的土地利用变化的激烈程度，在一定程度上也说明了土地利用者为追求最大利益而不断改变土地的利用方式。而这个时期林地向水域面积的转化还是发生在本县北部的滁河附近以及南部星星点点的湖泊、池塘和水库的增加。
这个时间段内，本地区的各种土地利用类型之间转入转出的幅度比较大，可是也有相当地域的土地利用类型是稳定不变的。由图10 可知，这个时期土地利用类型最稳定的区域是本县的两座山脉上的林地。还有就是本县的中东部靠近南京地区的建设用地以及分布于各处的一些耕地。
4 . 3 南京市浦口区土地利用变化的驱动力分析
影响各种土地利用类型面积变化的因子错综复杂，主要有自然因素和人文因素两方面。在自然条
件复杂的地区各种自然因素对土地利用变化发挥着较大作用；而对于受自然因素限制较小的区域，经济发展、人口增长、城市化及政策等人文因素的控制作用更为突出[ 1 ] 。浦口区处于南京市北部，是南京的边缘区( 城市边缘区是指位于城市建成区与乡村地域之间受城市辐射深刻影响的过渡地带) [ 7 ] ，自然条件近年来几乎没有什么变化，城市化过程使建设用地增加是主要方面。建设用地增加主要受社会经济因素影响，即人文因素是主要驱动力。下面结合浦口区的特点，主要在城市化的背景下，从经济、人口和政策等驱动力方面对江浦县的土地利用类型的变化进行分析。
4 . 3 . 1 经济影响经济发展对土地利用类型面积变
化的影响较为
直接地体现在建设占地的增加上，包括独立工矿用地、城镇用地、交通用地[ 9 ] 等。根据近几年本地区的
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