1引言
土地利用是人类出于某种原因,根据土地的性质特征,对土地进行的改造等活动。土地利用变化是目前全球变化的主题,它表现得非常复杂,它的结果会对人类的生存和发展产生影响。当前社会经济不断前进,土地必然会向城市化发展,所以城市化是土地利用变化的研究中的一个占比不小的方面[1-2]。人们在研究不同类型的城市的扩展,分析他们的规律特点,比较他们之间的差别的时候,一般用城市土地利用变化的过程、空间变化的特点等来进行研究[3-4]。在研究城镇化对环境的影响的时候,人们主要聚焦在局地的气候的过程[5-6]等方面。
我国长江三角洲地区经济活跃,其工业、城市、土地利用等方面都高度发展。近几十年来,长三角地区发生了翻天覆地的变化,土地利用类型大面积、大范围、多种类转变,城镇规模的扩展十分迅速,但随之而来的,人类和土地关系的矛盾也逐渐加深。前人对长江三角洲地区的空间怎样变化的形势以及城市化对环境的影响进行了研究并展开了分析。但在城市扩展对生态环境的影响这个问题上的研究还很薄弱。本文在相关数据的支持下,利用RS和GIS技术,将长江三角洲地区选为研究区域,对19年的城镇规模等的变化及此变化所对生态环境所产生的影响进行具体的研究,为改良本地区的生态环境、实现经济的可持续的发展,为推动社会的进步做出贡献。
2研究方法
2.1研究区与数据资料
本文的研究区域包括江苏省、上海市、以及浙江省的一部分,西到南京,北到扬州,南边包含杭州、绍兴、宁波,也就是28°N~32°N,118°E~122°E这一范围内的三角洲区域。本文采用了中国土地利用遥感监测数据集(CNLUCC),来源于中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn)。气温数据来自中国气象数据网(http://data.cma.cn)以及中国科学院资源环境科学数据中心,包括2000年—2018年研究区内气象站点实测温度的年平均气温和中国气象背景数据集中的全国空间分辨率为500m的年平均气温。
2.2空间分析方法与模型
2.2.1土地利用类型的重分类
为研究研究区城镇的时空动态格局,需要重新分类研究区域内的土地利用类型。本文参考了中国土地利用/土地覆盖遥感监测数据分类系统(LUCC分类体系),将土地利用类型分为水田,旱地,林地,草地,水域,城镇用地,农村居民点,其它建设用地,未利用土地。利用ArcGIS软件对研究区的土地利用类型进行重分类,再提取出各个市的数据进行处理分析。
2.2.2土地利用转移矩阵方法
在众多分析土地利用变化的方法中,土地利用转移矩阵法发挥着重要的作用,这种方法便捷有效,得到了大多数人的青睐,运用较为广泛。土地利用转移矩阵是将土地利用类型的变化用矩阵的形式展现出来,以面积、数量等变化的多少或大小直观地表现出土地利用类型转移的情况,能更方便地观察出土地利用类型的变化规律以及空间分布特点。从面积参数来说,该矩阵反映的是土地面积的变化,可以通过分析地类的面积量的变化了解土地利用的变化程度和结构的变化的。
3长江三角洲地区城镇的时空动态格局
通过分析长江三角洲城镇的经济、社会、人口等数据,本文主要分为几个动态变化的区域展开研究,分别是以上海市、南京市、无锡-常州-苏州、绍兴-宁波-杭州、扬州-泰州-镇江为中心的五大区域。通过分析各城市的土地利用转移矩阵,从扩展的时间上来看,各城镇发展的时间各有不同、各有特点;从扩大的面积上来看,2000-2018年整体上城镇规模是扩大的,且后九年总体上加快了发展的速度。表1表现了其他土地利用类型转化成了城镇用地的百分比。
表1 长江三角洲2000-2005年、2005-2010年、2010-2018年城镇动态变化结构的百分比
综上,2000年至2018年19年间长江三角洲地区城镇发展的时间上和空间上变化特征为:2000年至2010年间城镇扩展的速度缓慢,大部分城镇扩大的面积是由耕地转换而来。2010年到2018年,城镇用地的面积扩张了很多,大部分扩大的面积仍然由耕地转化而来,与前十年不同的是,水田的和旱地的转化的面积都变少了。在这些转化了的变成城镇的土地中,植被的转化的面积增多了,郊区的城市化的面积增加,速率加快。
4城镇扩展的生态环境效应分析
自然环境和城市人类活动相互影响,相互作用。城市的发展受到自然环境的推动或制约,城市中的人类的活动改变着自然环境,而环境又会影响人的活动,城市与环境总在相互作用。怎样使城市朝着生态友好的方向发展,是当前的热点问题。
4.1城镇规模扩大对局地气温的影响
城镇的规模及城镇的发展,使城市的下垫面吸收太阳辐射以及自身的热辐射、反射太阳辐射以及自身的热辐射的强度发生了变化,对区域的环境与区域的气候造成了影响。城市迅速发展影响区域气候的最好例子就是城市热岛效应。本文收集气象测站的气温数据,利用以下公式来计算研究区城市的热岛效应强度值:
其中,为分析单元热效应强度,为气象站点实测温度,为城市背景气温。
我们用研究的时间段每年的年平均气温来估计计算研究区域的平均的UHI强度值,从中得出,扬州-泰州-镇江区域的UHI强度值增大的幅度与其他地区相比较大,其他地区热岛强度值增加幅度较小,时间和空间的变化特点与城镇的变化特点相似。以上海为中心的城市热岛区,热效应强度较周围地区高。上海是长江三角洲地区最活跃的地方,城市的发展迅速,它的平均气温要比周围的地区高,故热效应强度高于周围地区。南京、杭州、绍兴等城市在2010年至2018年间城市扩展面积较小,故区域热岛强度值增加幅度较小。
5结论
(1)本文应用遥感数据,构造土地利用转移矩阵,计算得到土地利用类型的转变的情况,结果表现了研究区的城市扩展的时空动态格局。
(2)长江三角洲地区的位置、环境等比其他地方更加优越,城市在快速扩张,经济在高速发展,但是,在发展的同时,必须重视其对生态环境的影响,使城市化和区域的生态环境良性发展,实现人与自然的和谐共处。
(3)城市与自然、环境相互作用,相互影响,怎样将它们的关系用简单直观的方式确定表现出来,维持好城市生态系统的平衡,就能为解决人口密度大、环境污染问题等提供重要的依据。
参考文献
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