武汉市土地利用现状分析

武汉市土地利用现状分析 1 研究区概况 武汉是湖北省省辖市，湖北省省会。位于江汉平原东缘，长江与汉水交汇处。北距首都北京1190公里。介于东经113°41’～115°05’，北纬29°58’～3l°22’之间。东与黄冈市、鄂州市、大冶市接壤，南与咸宁市、嘉鱼县、洪湖市相连，西与仙桃市、汉川市毗邻，北与孝感市、红安县、麻城市相接。南北最大纵距155公里，东西最大横距134公里，辖区总面积8549平方公里，其中城区面积2718平方公里，城市建成区面积460平方公里。现辖江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、武昌区，青山区、洪山区，蔡甸区、江夏区、东西湖区、汉南区、黄陂区、新洲区13个区。总人口838.91万人，其中城市人口533.21万人。 地形属残丘性河湖冲积平原，山丘、湖泊与平陆相间，其中北部小片山地为大别山余脉。海拔19.2～873.7米。江(河)湖水面占总面积的25％。主要河流有长江、汉水、滠水、府河、倒水、举水、金水、东荆河等。较大的湖泊有梁子湖、涨渡湖、汤逊湖、东湖等。呈东西向的两列低矮山系与南北向的长江在市区形成垂直轴线。长江、汉水把市区分割为武昌、汉口、汉阳三部分，形成“三镇鼎立”的独特城市格局。 武汉市属典型的亚热带湿润季风气候，四季分明。年平均降水量1284毫米，降水相对集中于6～8月，年平均气温16.4℃。 2 土地利用数量分析 2.1 武汉市各土地利用类型数量概况 据武汉市土地利用现状调查，2008年武汉市农用地面积为556733.21公顷，占武汉市土地总面积的65.12%，其中耕地面积为338344.27公顷，占土地总面积的39.58%；园地面积为13455.40公顷，占土地总面积的1.57%；林地面积为87971.71公顷，占土地总面积的10.29%；牧草地面积为184.09公顷，占土地总面积的0.02%。建设用地面积为148273.71公顷，占土地总面积的17.34%，其中居民点及工矿用地面积为117120.5公顷，占土地总面积的13.70%；交通用地面积为15378.51公顷，占土地总面积的1.80%；水利设施用地面积为15774.67公顷，占土地总面积的1.85%。未利用地面积为149901.91公顷，占土地总面积的17.53%，其中可利用土地（包括草地、滩地、荒草地、盐碱地、沼泽地）为31329.01公顷，占土地总面积的3.66%；难利用土地（冰川、永久积雪、沙地、裸土地、裸岩、石砾地、田坝等）为1635.45公顷，占土地总面积的0.19%。 2.2 武汉市各土地利用类型变化速率分析 武汉市辖江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、武昌区，青山区、洪山区，蔡甸区、江夏区、东西湖区、汉南区、黄陂区、新洲区等13个区，现研究武汉市各个辖区主要的土地利用类型在1996到2008年间土地利用变化的速率，土地利用变化速率可以用单一土地利用类型动态度来表示，即 式中：K为土地利用类型动态度；V 、V 为基期和报告期末某一土地利用类型的数量，T为研究时段。 计算得到的武汉市各辖区主要土地利用类型动态度如表1所示： 表 1  1996-2008年间武汉市各辖区主要土地利用类型动态度   耕地 园地 林地 居民点及工矿用地 交通用地 水利设施用地 江岸区 -0.0568 -0.0769 -0.0381 0.0311 0.0306 0.0069 江汉区 -0.0769   -0.0661 0.0124 -0.0194 -0.0455 硚口区 -0.0559   -0.0519 0.0105 0.0234 0.0309 汉阳区 -0.0365 -0.0409 -0.0429 0.0371 0.0528 0.0546 洪山区 -0.0219 -0.0148 -0.0142 0.0345 0.0093 -0.0105 武昌区       -0.0366     青山区       -0.0143     东西湖区 -0.0190 0.0096 0.0472 0.0547 0.0844 -0.0102 汉南区 -0.0120 -0.0201 0.0738 0.0186 0.1053 0.0562 蔡甸区 -0.0133 0.0277 0.0079 0.0418 0.1020 0.0014 江夏区 -0.0128 0.0038 0.0232 0.0410 0.1411 0.0243 黄陂区 -0.0095 0.0977 0.0316 0.0168 0.2462 -0.0052 新洲区 -0.0093 0.2506 0.0002 0.0200 0.0986 -0.0205               从表1可以得出，1996-2008这13年间，武汉市除武昌和青山这两个区的耕地从无到有增加外，其他的11个区的耕地都在以不同的速率减少,江汉区耕地减少速率最快，其次是江岸区和硚口区，速率最慢的是新洲区和黄陂区；对于园地，江汉区、硚口区、武昌区、青山区在1996年就没有园地，到2008年仅武昌区从无到有，增加了23.21333公顷，江岸区、汉阳区、洪山区、汉南区园地都减少，其中江岸区和汉阳区减少速率最快，除此以外的区园地有所增加，增加速率最快的属新洲区。对于林地，武昌区、青山区从无到有，到2008年分别增加了391.48公顷和120.3933公顷,江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、洪山区林地减少，其中江汉区减少速率最快，其次是硚口区。除此以外的其他区，林地有所增加，其中汉南区林地增加的速率最快，其次是东西湖区；对于居民点及工矿用地，武昌区、青山区两个区层减少态势，其他的区都在增加，其中东西湖区增加的速率最快，其次是蔡甸区，最慢的属江汉区和硚口区；对于交通用地，武昌区、青山区从无到有，到2008年分别为97.66公顷和42.58公顷，除江汉区的交通用地减少外，其余的都有所增加，其中黄陂区增加的速率最快，其次是江夏区，最慢的是洪山区；对于水利设施用地，武昌区和青山区从无到有，2008年分别为51.75公顷和29.55公顷，江汉区、洪山区、东西湖区、黄陂区、新洲区的水利设施用地减少，其中江汉区减少的速率最快，其余的有所增加，其中汉南区、汉阳区增加的速率最快。 2.3 武汉市各区域土地利用类型变化的差异 研究武汉市13个区土地利用变化相对于整个武汉市土地利用变化的区域差异，计算公式为 式中：K 、K 为区域某一特定土地利用类型基期和报告期末的面积；C 、C 为全区域某一特定土地利用类型基期和报告期末的面积；R为单一土地利用类型相对变化率。R>1,说明变化速率快，R<1，说明变化速率慢。 计算得到武汉市13个区土地利用类型相对变化率如表2： 表 2  武汉市各辖区土地利用类型相对变化率   耕地 园地 林地 居民点及工矿用地 交通用地 水利设施用地 江岸区 6.8124 1.7024 1.3719 0.3927 0.1743 0.8760 江汉区 9.2260   2.3810 0.1561 0.1106 5.8145 硚口区 6.7076   1.8687 0.1324 0.1334 3.9460 汉阳区 4.3836 0.9060 1.5446 0.4684 0.3006 6.9753 洪山区 2.6222 0.3274 0.5108 0.4362 0.0528 1.3438 武昌区       0.4626     青山区       0.1809     东西湖区 2.2845 0.2133 1.7023 0.6905 0.4804 1.3055 汉南区 1.4342 0.4458 2.6606 0.2353 0.5998 7.1784 蔡甸区 1.5918 0.6123 0.2836 0.5279 0.5806 0.1783 江夏区 1.5392 0.0837 0.8347 0.5178 0.8036 3.1072 黄陂区 1.1378 2.1613 1.1397 0.2118 1.4020 0.6699 新洲区 1.1209 5.5463 0.0066 0.2521 0.5612 2.6192               从表2可以得出，对于耕地，除武昌区、青山区外，其他区耕地减少速率相对于整个武汉市都要快，其中减少最快的是江汉区，其次是江岸区、硚口区，最慢的是新洲区；对于园地，黄陂区、新洲区园地在增加，并且速率相对于整个武汉市的变化要快，而江岸区的园地在减少，速率相对来说也较快，而汉阳区、洪山区和汉南区园地在减少，速率相对较慢，东西湖区、蔡甸区和江夏区在增加，速率也相对较慢；对于林地，江汉区减少的速率相对最快，江岸区、硚口区、汉阳区也在减少，速率相对与整个武汉市较快，而洪山区则相对较慢地减少，除此以外，汉南区林地增加，且相对速率最快，其次是东西湖区和黄陂区相对较快，而蔡甸区、江夏区和新洲区则相对较慢地增加；对于居民点及工矿用地，相对变化率都较慢，最快的属蔡甸区和江夏区；对于交通用地，只有黄陂区相对于整个武汉市增加速率快；对于水利设施用地，汉南区和汉阳区相对于整个武汉市增加速率最快，而江汉区则是减少得最快。 3 土地利用结构分析 3.1 武汉市农用地土地利用结构图及分析 根据土地详查数据统计，武汉市行政辖区内土地总面积为854908.83公顷，2008年土地利用分类结构如图1，从图中可以看出武汉市农用地占了较大比重，2008年农用地土地利用分类结构如图2，从图中可以看出武汉市耕地也很多，2008年其他农用地分类结构如图3，结合三个图可以得出，武汉市农业以种植业为主，其次是林业、渔业。 图 1  2008年武汉市土地利用分类结构 图2  2008年武汉市农用地土地利用分类结构图 图3 2008年武汉市其他农用地分类结构图 3.2 武汉市建设用地土地利用结构图及分析 2008年建设用地分类结构如图4： 图4  2008年武汉市建设用地分类结构图 从图4可以看出武汉市城市化程度、工业化程度、交通便利度反映在用地数量上的特征：在居民点用地总量中，城市居民点用地仅占17％，而农村居民点达到34％之多，说明武汉市的城市化具有较大的发展空间；工矿用地仅占建设用地总量的18％，说明武汉市是一个工业特征明显的县市，武汉市的交通用地有公路用地、铁路用地，说明武汉交通多样发达。 3.3 武汉市建设用地土地利用结构图及分析 2008年武汉市未利用地分类结构如图5： 图5  2008年武汉市未利用地分类结构图 从图1可以看出武汉市的未利用地占武汉市土地总面积比例较大，超过了建设用地所占比例。结合图6进行具体分析发现，未利用地中数量最大的是湖泊水面，占了未利用地总量的55％之多，其次是河流水面，占了20％，再其次是滩涂，占了12%，荒草地占了7%。说明武汉是一个水资源丰富的城市，但是土地的后备资源不足，开发潜力不大。 3.4 运用区位熵分析武汉市土地利用空间结构与布局上的差异 土地利用类型区位熵是指某一区域某地区某土地利用类型与该区域该土地利用类型面积的比例与该地区总土地面积与土地面积之比，计算公式为 式中：Q为土地利用类型区域熵；a为某地区某土地利用类型面积；A为全区域该土地利用类型面积；b为该地区土地总面积；B为全区域土地总面积。 通过计算区域熵，可以找出该地区在整个区域内具有一定地位的专门部门，并可根据Q值的大小衡量其专门化，Q>1，地区有比较优势，Q<1，地区无比较优势。 计算各辖区农用地土地利用类型的区域熵，结果如表3： 表 3 各辖区农用地土地利用类型的区域熵   耕地 园地 林地 牧草地 坑塘水面 养殖水面 江岸区 0.1045 0.0000 0.0756 0.0000 0.8722 0.2816 江汉区 0.0000 0.0000 0.0187 0.0000 0.0006 0.0000 硚口区 0.0774 0.0000 0.0652 0.0000 0.8443 1.3949 汉阳区 0.3023 0.0920 0.0847 0.0000 1.2103 2.3569 洪山区 0.6132 0.9090 0.4105 0.7651 1.2833 1.4204 武昌区 0.0097 0.1830 0.4720 0.0000 0.2515 0.0000 青山区 0.0942 0.0000 0.2441 0.0000 1.7061 0.0000 东西湖区 0.9566 3.4246 0.2748 0.0000 2.3363 1.4447 汉南区 1.0897 1.4871 0.4237 0.0000 0.4387 2.4735 蔡甸区 1.0389 0.2631 0.5095 0.0000 0.6818 1.7276 江夏区 0.9655 0.9892 0.9476 0.0000 0.8316 0.2717 黄陂区 1.0983 0.7532 2.0843 3.6296 1.1559 0.5917 新洲区 1.2441 1.3146 0.5879 0.0000 0.8127 1.5046               从表3可以得出，在农用地中，就耕地而言，汉南区、蔡甸区和新洲区有比较优势；就园地而言，东西湖区、汉南区、新洲区有比较优势；就林地而言，黄陂区有比较优势；就牧草地而言，黄陂区有比较优势；就坑塘水面而言，汉阳区、洪山区、青山区和黄陂区有比较优势；就养殖水面而言，硚口区、汉阳区、洪山区、汉南区、蔡甸区和新洲区有比较优势。 计算各辖区建设用地土地利用类型的区域熵，结果如表4： 表 4  各辖区建设用地土地利用类型的区域熵   城市用地 独立工矿 公路用地 对外交通用地 特殊用地 江岸区 2.1986 0.3457 0.1441 1.7178 0.0194 江汉区 2.7123 0.0344 0.0100 0.5009 0.0155 硚口区 2.0608 0.1835 0.0992 0.5687 2.4223 汉阳区 1.7510 0.7240 0.3555 0.8428 0.2782 洪山区 1.6871 0.6374 0.4753 0.9290 0.7322 武昌区 2.6998 0.0367 0.0244 0.4952 0.0345 青山区 2.5552 0.2129 0.0339 0.1303 0.0233 东西湖区 0.0000 1.5342 1.7531 1.0881 1.3906 汉南区 0.0203 1.1217 3.1142 0.0000 0.5615 蔡甸区 0.0665 1.8547 1.4467 0.0893 0.6462 江夏区 0.0780 1.6553 1.2968 0.7406 1.7099 黄陂区 0.0000 1.2288 2.0433 2.3319 1.5980 新洲区 0.0004 1.2385 1.9963 2.2389 1.7201             从表4可以得出，在建设用地中，就城市用地而言，江岸区、江汉区、硚口区、汉阳区、洪山区、武昌区、青山区有比较优势；就独立工矿而言，东西湖区、汉南区、蔡甸区、江夏区、黄陂区、新洲区有比较优势；就公路用地而言，东西湖区、汉南区、蔡甸区、江夏区、黄陂区、新洲区有比较优势，说明工业发达的地方，公路交通同样发达；就对外交通用地而言，江岸区、东西湖区、黄陂区、新洲区有比较优势；就特殊用地而言，硚口区、东西湖区、江夏区、黄陂区、新洲区有比较优势。 4 土地开发利用程度分析 在这里分别选取了9个指标，分别查找了13个区的数据，指标依次为土地垦殖率、土地利用率、土地农业利用率、土地建设利用率、水面利用率、人口密度、林地覆盖率、人均城市居民点用地面积、人均农村居民点用地面积。如表5所示,由于汉阳区和武昌区没有农村人口，因此这里将它们的人均农村居民点用地定位比较大的数值。 运用主成分分析对指标进行了综合分析，得出每个区的土地开发利用程度，并进行比较。主成分分析是一种通过降维技术将多个变量化为少数几个主成分的统计分析方法软件环境为SAS统计软件。 表5  各个区各指标值   土地垦殖率（%） 土地利用率（%） 土地农业利用率（%） 土地建设利用率（%） 水面利用率（%） 人口密度（人/公顷） 林地覆盖率（%） 人均城市居民点用地面积（公顷/人） 人均农村居民点用地（公顷/人） 江岸区 0.041 0.792 0.122 0.652 0.305 85.644 0.008 0.005 0.096 江汉区 0.000 0.046 0.002 0.946 0.001 208.199 0.002 0.004 5.059 硚口区 0.031 0.094 0.146 0.750 0.613 114.379 0.007 0.005 0.009 汉阳区 0.120 0.168 0.306 0.504 0.525 47.699 0.009 0.005 10000000. 洪山区 0.243 0.247 0.460 0.279 0.379 20.744 0.042 0.006 0.356 武昌区 0.004 0.385 0.071 0.542 0.039 55.733 0.049 0.009 10000000. 青山区 0.037 0.000 0.169 0.829 1.000 173.130 0.025 0.004 0.489 东西湖 0.379 0.072 0.660 0.214 0.824 5.312 0.028 0.005 42.055 汉南区 0.431 0.205 0.625 0.129 0.466 3.732 0.044 0.004 1.120 蔡甸区 0.411 0.217 0.584 0.174 0.475 4.295 0.052 0.006 0.268 江夏区 0.382 0.271 0.571 0.136 0.214 3.591 0.098 0.004 9.433 黄陂区 0.435 0.083 0.770 0.129 0.693 5.036 0.214 0.002 2.343 新洲区 0.492 0.151 0.699 0.123 0.512 6.741 0.060 0.002 3.259                     在SAS中进行主成分分析程序为： data ex; input x1-x9@@; cards; （数据略）; proc princomp out=prin ; var x1-x9; run; proc print data=prin; var x1-x9; run; 得到的结果为： 从程序结果可以看出，第一、第二、第三、第四主成分累计解释方差的比率已经超过了91.10%，所以只需要求 ， ， ， 所对应的正交化特征向量 。 根据程序结果Y可知 , , , 其中Y=[ ]， 从程序运行结果可以得出，前面四个主成分 基本上反映了原来所有的信息的91%。第一主成分与土地垦殖率、土地农业利用率等密切相关，表示的是农业用地的开发程度；第二主成分与土地利用率、人均城市居民点用地面积密切相关，表示的是土地的整体开发程度；第三主成分与水面利用率、人均农村居民点用地密切相关，表示的是农村居民点的开发程度；第四主成分与土地建设利用率、人口密度、林地覆盖率密切相关。 接着计算四个主成分得分，并将其对应的方差比率作为权重，进行综合评价。计算得到的各个主成分得分如表6所示。 表 6  各个区四个主成分得分   Z1 Z2 Z3 Z4 江岸区 -2.0782 1.0665 -2.0709 -0.8163 江汉区 -3.0801 -1.509 -0.8999 1.2745 硚口区 -1.6742 -1.4405 0.0924 -0.3043 汉阳区 -1.163 0.7019 1.7788 -0.0397 洪山区 0.3071 0.6602 -0.2477 -0.3711 武昌区 -2.7255 2.7682 1.0599 0.7269 青山区 -1.5849 -2.7169 0.7335 -0.4394 东西湖区 1.5796 -0.4335 0.7381 -1.1955 汉南区 1.655 0.3705 -0.2135 -0.4791 蔡甸区 1.2846 0.7119 -0.0155 -0.5621 江夏区 1.5925 0.8556 -0.7657 0.6292 黄陂区 3.453 -0.6649 0.1607 1.6057 新洲区 2.4341 -0.3701 -0.3504 -0.0292           根据已知的各个主成分对应的方差比率，可以得到进行综合评价的计算公式为： 表 7  各个区的总分值及排序 所在区 总分值 排序 江岸区 -1.10927 10 江汉区 -1.90353 13 硚口区 -1.18499 11 汉阳区 -0.25827 8 洪山区 0.247337 7 武昌区 -0.62326 9 青山区 -1.36139 12 东西湖区 0.700133 6 汉南区 0.869116 4 蔡甸区 0.768663 5 江夏区 0.969427 3 黄陂区 1.760267 1 新洲区 1.125687 2       根据表7可以得出，东西湖区、汉南区、蔡甸区、江夏区、黄陂区、新洲区这6个区的土地利用程度较高，而这6个区恰好都是武汉市的城郊区。其中黄陂区的土地利用程度最高，其次是新洲区，之所以是这样的结果，原因是选取的9个指标中5个是直接有关农业的，有3个是直接与城市建设有关，还有1个是整体评价指标。而又因为第一个和第三个主成分是农业方面的，第二主成分受到农业方面的影响也较大，所以最后的总分值也是偏向于农业方面。 5 武汉市土地利用存在的问题与建议 武汉市在1996-2008年间各个区的耕地都在不同程度地减少，说明武汉市在耕地保护方面存在严重的问题，武汉市政府和土地管理部门应该采取有效的措施保护好现有的耕地。特别是经济发展好的主城区在发展经济的同时不忘保护耕地，保证地区生态环境，实现可持续发展。另外值得关注的是主城区的林地每年都在以一定的比例减少，而城郊区的林地则每年以一定比例增加，市政府可能是通过此种方式达到林地平衡发展，不过为了维护地区的生态平衡，我认为保存原有区的林地更好。城镇建设用地不断增加，随着社会经济的发展和城镇化进程的加速，城镇建设用地规模扩展较快。在城镇建设用地内部，用地布局不尽合理，土地级差效益未能充分发挥。因此要调节用地布局，对土地利用结构进行优化，在现有的基础上达到最好的土地利用效果。