基于PCA的漢中市土地利用變化驅(qū)動力分析

王啟名　楊昆　楊揚

摘 要：該文以漢中市1998—2012年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)為研究對象，運用土地利用變化的模型分析了漢中市15年間土地利用的變化趨勢，并用PCA的方法對漢中市土地利用變化的原因進(jìn)行分析，為漢中市土地利用的合理性和規(guī)劃的科學(xué)性提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土地利用；驅(qū)動力；漢中

中圖分類號 F301.24 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）17-0014-03

土地利用/土地覆蓋變化（簡稱LUCC）備受多學(xué)者關(guān)注，是全球環(huán)境變化和可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分和核心主題之一，而土地利用驅(qū)動機(jī)制是土地利用變化的焦點和最核心研究部分，因而也成為現(xiàn)代地理學(xué)研究的熱點領(lǐng)域之一[1-3]。特別是近些年來，隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛帶來的工業(yè)化、城市化、大交通的快速發(fā)展，生態(tài)環(huán)境問題愈演愈烈，土地利用類型轉(zhuǎn)換幅度加大，特別是人為因素造成的土地供需矛盾加大，促使土地利用變化驅(qū)動力的研究成為必然性。隨著西漢、寶漢、十天、銀昆高速和西成客運專線等新交通線路形成，漢中市區(qū)域經(jīng)濟(jì)位置發(fā)生了新的變化，處于關(guān)天、成渝、江漢三大城市圈的交疊處，漢中市土地利用趨勢也必然發(fā)生變化，所以本文選取經(jīng)濟(jì)圈和交通圈疊加處的漢中為研究對象，分析驅(qū)動變化的原因，為土地的合理利用和規(guī)劃提供借鑒。

1 研究區(qū)域概況

漢中市位于秦嶺西段，陜西省西南部，北鄰寶雞市、西安市，東靠安康市，南達(dá)四川省，西接甘肅省，地理位置在東經(jīng)105°30′50"～108°16′45"，北緯32°08′54"～33°53′16"。漢中中部海拔在500m左右，為良田好地，適宜居住，而四周被山體包圍，高度在500～2 500m，地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，地貌類型多變，其中盆地僅占6%，淺山丘陵占36%，中高山區(qū)占58%。該區(qū)位于亞熱帶北部，氣候溫和濕潤，降水豐沛。全市土地總面積271萬hm2，管轄漢臺區(qū)和南鄭、城固、洋縣、勉縣、西鄉(xiāng)、略陽、寧強(qiáng)、鎮(zhèn)巴、留壩、佛坪11個縣區(qū)。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源 本文以1998—2012年漢中市國土資源局土地變更調(diào)查數(shù)據(jù)及漢中市統(tǒng)計年鑒和社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。根據(jù)第一次和第二次全國土地調(diào)查數(shù)據(jù)并結(jié)合漢中地域情況，將全區(qū)土地類型分為8個一級類，即耕地、園地、林地、草地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通用地、水域用地和未利用土地，在該區(qū)土地利用變化的基礎(chǔ)上進(jìn)行驅(qū)動力分析。

2.2 研究方法 運用模型分析和數(shù)理統(tǒng)計相結(jié)合，采用土地利用變化幅度、強(qiáng)度模型和速度模型[4-5]分析漢中市土地利用的變化趨勢，并運用目前驅(qū)動力分析較有效的方法，即主成分分析法，簡稱（PCA）對驅(qū)動漢中市土地利用變化的原因進(jìn)行分析[6]。

3 土地利用變化趨勢

通過土地利用變化模型計算出變化幅度和強(qiáng)度、速度，結(jié)果見表1。從表1可以看出，土地利用的變化幅度和變化強(qiáng)度，變化趨勢基本一致，變化較大的是未利用土地、林地和耕地，未利用土地和耕地減少明顯，林地增加較多；土地利用速度變化趨勢明顯，其中增加較快的是交通用地和園地，減少較快的為未利用土地、水域及水利設(shè)施用地、草地、耕地。由以上變化可以看出，漢中市土地利用變化趨勢明顯，土地利用類型由未利用土地、耕地轉(zhuǎn)換為交通用地和園地趨勢。

4 驅(qū)動力分析

土地利用的類型變化是在自然環(huán)境和人類影響的驅(qū)動力作用下使土地利用的方式和目的發(fā)生了改變。自然因素較短的時間內(nèi)相對穩(wěn)定，本文主要分析人為因素。人文因素包括社會經(jīng)濟(jì)因素和政策因素，社會經(jīng)濟(jì)因素主要采用主成分分析法研究土地利用變化的社會經(jīng)濟(jì)驅(qū)動力因子，而對政策因素則采取定性分析。

4.1 社會經(jīng)濟(jì)因素 近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，社會經(jīng)濟(jì)因素對土地利用變化的影響越來越明顯，而且成為影響土地利用變化的主要因素。本文主要基于SPSS19.0軟件利用相關(guān)分析和主成分分析法探討影響漢中市土地利用變化的社會經(jīng)濟(jì)因素。

4.1.1 主成分分析的變量選擇 依據(jù)數(shù)理統(tǒng)計中主成分分析方法的原則和思路，結(jié)合漢中市1998—2012年漢中市統(tǒng)計年鑒的社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，從社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)中選取15個影響土地利用變化的因子，分別并標(biāo)記為：總?cè)丝冢ㄈf人）—X1、非農(nóng)業(yè)人口（萬人）—X2、國內(nèi)生產(chǎn)總值（億元）—X3、第二產(chǎn)業(yè)總值（億元）—X4、第三產(chǎn)業(yè)總值（億元）—X5、交通運輸郵電業(yè)（億元）—X6、批發(fā)餐飲零售業(yè)（億元）—X7、城鎮(zhèn)固定資產(chǎn)投資（億元）—X8、房地產(chǎn)開發(fā)（億元）—X9、糧食（萬t）—X10、年末牛存欄數(shù)（萬頭）—X11、年末豬存欄數(shù)（萬頭）—X12、城鎮(zhèn)居民可支配收入（元）—X13、農(nóng)民人均純收入（元/人）—Xl4、社會消費品零售總額（億元）—X15。

4.1.2 計算結(jié)果與分析 運用統(tǒng)計分析軟件SPSS19.0對15個社會經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行主成分的因子分析，得到因子的特征值及主成分貢獻(xiàn)率（表2）、主成分載荷矩陣（表3）。

由表2可以看出，提取的主成分的特征值大于1且累計貢獻(xiàn)率大于85%的有2個，且這2個主成分的累計貢獻(xiàn)率已達(dá)97.021%，完全符合提取對應(yīng)主成分的特征值大于1的的主成分和累積貢獻(xiàn)率達(dá)85%以上的標(biāo)準(zhǔn)[7-8]，充分反映了漢中市土地的驅(qū)動力的有效因子。利用特征向量計算出的主成分載荷矩陣，第1主成分與X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X13、X14、X15有較強(qiáng)的正相關(guān)，達(dá)0.92以上，可以概括為重工業(yè)的生產(chǎn)能力的提高、交通的大發(fā)展、服務(wù)業(yè)和旅游業(yè)等第三產(chǎn)業(yè)崛起、城市化進(jìn)程加快、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)能力的提高和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響。第2主成分與X11有很強(qiáng)的相關(guān)性，在0.92以上，可概括為畜牧業(yè)的快速發(fā)展。由此可以看出，土地利用變化的主要驅(qū)動力為大交通、旅游業(yè)、城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整。

4.2 政策因素 政策是政府部門根據(jù)土地利用的幅度、強(qiáng)度、速度等的利用程度而制定出的一系列對生態(tài)環(huán)境和土地規(guī)劃有益的一些建議和措施，是政府調(diào)控土地利用的一種宏觀政策[9]。在《中共中央關(guān)于制定國民經(jīng)濟(jì)“十二五”規(guī)劃建議》明確指出：“完善土地管理制度，強(qiáng)化規(guī)劃和年度計劃管控，嚴(yán)格用途管制，健全節(jié)約土地標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)用地節(jié)地責(zé)任和考核?！睗h中市政府根據(jù)國家土地政策，認(rèn)真貫徹落實最嚴(yán)格的耕地保護(hù)制度和節(jié)約集約用地制度，調(diào)整農(nóng)業(yè)土地結(jié)構(gòu)，加大土地開發(fā)復(fù)墾力度，嚴(yán)格控制建設(shè)用地占用，堅持“墾多少、占多少”的原則，堅持“占補(bǔ)平衡”，以實現(xiàn)全市耕地總量動態(tài)平衡任務(wù)?？梢钥闯?，政策對于漢中土地利用的宏觀調(diào)控和土地類型的穩(wěn)定發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

5 結(jié)論

本文利用漢中市1998—2012年土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)分析顯示：漢中市土地利用變化趨勢明顯，土地利用類型由未利用土地、耕地轉(zhuǎn)換為交通用地和園地趨勢。通過對漢中15a來土地利用變化的原因進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)影響漢中土地變化的因素有：大交通、旅游業(yè)、城市化和工業(yè)化的快速發(fā)展、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整及政策的驅(qū)動。為了更有效合理地實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用，須掌握土地利用變化的特征及驅(qū)動力因子，進(jìn)而用來合理確定土地利用類型的比例，嚴(yán)格保護(hù)耕地，重視對土地資源的保護(hù)與修復(fù)，加大土地利用開發(fā)強(qiáng)度，大力推進(jìn)土地節(jié)約集約利用，提高土地利用率，實現(xiàn)土地資源的可持續(xù)發(fā)展。

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（責(zé)編：張長青）