耕地动态变化与易被侵占区风险等级划分——以大冶市为例

刘艳芳ａ，ｂ，ｃ，雷莎莎ａ，ｂ，方然ａ，ｂ

（武汉大学ａ．资源与环境科学学院；ｂ．地理信息系统教育部重点实验室；ｃ．地理空间信息技术创新平台，武汉４３００７９）

摘要：以大冶市为例，基于大冶市２００５和２０１０年的土地利用现状图及土地变更登记数据，分析了大冶市５年间的耕地动态变化情况，构建并定量分析了耕地侵占因子指标体系，并结合ＧＩＳ空间分析技术对耕地易被侵占区进行了风险等级划分。结果表明，建设用地侵占是大冶市耕地减少的主要原因；大冶市有４８．５６％的耕地位于被侵占风险较高的区域，耕地保护工作形势严峻；耕地被侵占的风险存在地区差异，陈贵镇、东岳街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡等乡（镇、办事处）的耕地所面临的被侵占风险要高于其他乡（镇、办事处）。

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关键词：耕地动态变化；侵占因子；易被侵占区；风险等级；大冶市

中图分类号：Ｆ３２３．２１１文献标识码：Ａ文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０５－１０５３－０６

ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１５．０５．００７

收稿日期：２０１４－１２－１６

基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目（２０１２ＢＡＪ２２Ｂ０２）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（２０１４２０５０２０２０２）

作者简介：刘艳芳（１９５９-），女，湖北武汉人，教授，博士生导师，主要从事区域规划和经济地理研究及地理信息应用工程研究，（电话）

１５３６５２６１７０１（电子信箱）１３６５０３２１４＠ｑｑ．ｃｏｍ；通信作者，雷莎莎，（电子信箱）ｍｕｍｕｓｈｕａｎｇ５４０＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ。

耕地是农业生产最重要的生产资料，是轻工业生产原料的主要来源，丰富的耕地资源是一国国民经济发展和粮食安全的重要保障。中国是人口大国，人均耕地数量低于世界平均水平，且耕地后备资源不足。随着社会经济的发展和城市化进程的推进，非农用地大量占用耕地，耕地资源紧缺状况愈发凸显。为此，国内外专家和学者从不同角度，就耕地利用动态变化趋势及驱动力展开了深入研究和探讨，研究领域主要集中于耕地动态变化的人文驱动力的定性分析，一些学者认为人口因素在耕地利用动态变化中起到了突出作用［１－４］，还有一些学者认为人口变化、国家制度、经济发展、政治经济政策、价值取向等人文因素是影响耕地利用动态变化的直接和间接因素［５，６］；建立模型对耕地利用动态变化的驱动力进行定量分析，如ＣＬＵＥ模型，Ａｄａｍｓ模型，ＣＴＭ模型等；不同尺度下研究耕地动态变化驱动因子，其中以全国尺度和省域尺度居多，如封志明等［７］通过研究新中国成立至２００３年这５５年里的中国耕地数量变化后认为国家政策对耕地数量动态变化影响较大，也有学者认为社会经济的发展、农业科技的提高是省域耕地动态变化的人文驱动力［８－１０］。这些研究多基于对宏观尺度的耕地利用动态变化的驱动力研究［11－１3］，而对微观尺度下根据某区域的耕地变化状况来预判该区域耕地保护状况的应用研究较少。前者能为国家制定相关政策提供科学的指导方向和决策依据，但对各土地管理基层单位的耕地保护工作的指导作用不明显。本研究通过对大冶市耕地利用动态变化进行分析，探究该市耕地侵占因子指标体系，并结合层次分析法的研究原理对侵占因子的权重进行测算，运用ＧＩＳ空间分析功能进行耕地易被侵占区域的风险等级划分，得出了大冶市耕地所面临的被侵占风险等级图，旨在为大冶市的耕地保护工作提供科学依据。

１研究区概况

大冶市位于湖北省东南部，隶属黄石市，地跨东经１１４°３１′—１１５°２０′，北纬２９°４０′—３０°１５′。大冶市土地总面积１５６６２９．２１ hm2，行政区域范围包括罗桥街道办事处、金湖街道办事处、金山街道办事处、茗山乡、保安镇、金山店镇、殷祖镇、大箕铺镇、刘仁八镇、金牛镇、灵乡镇、还地桥镇、陈贵镇、汪仁镇、东风农场等１１个乡（镇）、３个街道办事处和１个农场。大冶市属典型的亚热带大陆性季风气候，冬冷夏热，四季分明，光照充足，雨量充沛，气候条件适宜耕作，截至２０１０年，大冶市的耕地保有量为４７７８０ｈｍ２。

２数据来源和研究方法

２．１数据来源

本研究所引用的数据包括：①大冶市２００５和２０１０年土地利用现状图；②大冶市２００５－２０１０年土地利用类型变更登记资料；③大冶市２００５年和２０１０年统计年鉴。

２．２研究方法

２．２．１耕地侵占因子测算根据２００５年和２０１０年大冶市土地利用现状图，通过ＧＩＳ空间分析技术，得到大冶市２００５~２０１０年这6年的土地利用结构的空间变化和土地利用类型变更数据，在此基础上分析大冶市耕地动态变化的原因，并进行耕地侵占因子识别，构建侵占因子指标体系。结合专家打分法和层次分析法（ＡＨＰ）的原理［１4，１5］，测算耕地侵占因子的权重。层次方法原理简单，有数学依据，已有广泛应用，其方法大体可分为四个步骤：第一步，建立问题的递阶层次结构；第二步，构造两两判断矩阵；第三步，由判断矩阵计算被比较评价因子的相对权值；第四步，计算各层次因子的组合权重；第五步，进行一致性检验。层次分析法的计算过程如下：

１）对于ｘ１，ｘ２，…，ｘｍ个评价因子，运用Ｔ．Ｌ．Ｓａｔｔｙ１～９标度（表１）进行两两比较得到判断矩阵Ｘ；

２）假设有一同阶向量Ａ，使得存在，解此特征方程所得到的Ａ经正规化后即为ｘ１，ｘ２，…ｘｍ的权重；

３）进行一致性和随机性检验。由于客观事物的复杂及对事物认识的片面性，构造的判断矩阵不一定是一致性矩阵（也不强求是一致性矩阵），但当偏离一致性过大时，会导致一些问题的产生。因此得到后，还需进行一致性和随机性检验。检验公式为：

式中，ＣＩ为一致性指标，为最大特征根，ｎ为矩阵阶数，ＲＩ为平均随机一致性指标（表２），ＣＲ为随机一致性比率。只有当ＣＲ＜０．１时，判断矩阵才具有满意的一致性，所获取值才合理。

２．２．２耕地易被侵占的区域风险等级划分根据层次分析法计算的各个侵占因子的权重，结合ＧＩＳ空间分析技术进行缓冲区分析。具体方法是参考有关研究的成果和大冶市的具体情况，围绕各个侵占耕地的地类确定合理的缓冲距离分类标准，依次生成多个缓冲距离图层，用ＡｒｃＧＩＳ９．２软件依次进行栅格运算，计算各缓冲区域的得分，再将多个图层加权叠加汇总，确定耕地易侵占区的风险等级并划分。公式为：

式中，Ｓｉｊ为第ｉｊ个侵占因子的易侵占分值（等级）；ｇｉｊ（ｍ）表示第ｍ个侵占因子在第ｉｊ个格网的易侵占分值（等级）；Ｗｍ为表示第ｍ个评价因子的权重。

３结果与分析

３．１耕地动态变化分析

运用ＡｒｃＧＩＳ９．２软件对大冶市２００５年和２０１０年土地利用现状图的对比分析，得到了大冶市土地利用结构变化情况（表３）及耕地转变为其他地类的相关数据（图１、图２）。5年间大冶市的耕地保有量由４８０９３．５２ｈｍ２下降为４７７８０．００ｈｍ２，耕地面积减少了３１３．５２ｈｍ２。其他主要用地类型的面积都有不同程度的增加，其中园地面积增加了７７２．８４ｈｍ２，林地增加了６８２．２６ｈｍ２，城镇建设用地增加了２０７．５６ｈｍ２，工矿用地增加了１７８．６７ｈｍ２，农村居民点面积增加了８９．５９ｈｍ２，交通水利用地增加了６５８．２０ｈｍ２。

耕地因地类变更而减少的３１３．５２ｈｍ２中，有２２．４３％被城镇建设用地侵占，１８．８０％被工矿用地侵占，１６．０４％被农村居民点侵占，１３．８８％被道路用地侵占，１１．９２被园地侵占，７．７３％被水利设施用地侵占，６．３９％被林地侵占，还有２．８１％转变为了其他地类。根据实地走访调查，原因如下：城镇建设用地对耕地的侵占，是由于大冶市的发展导致城镇建设用地的增加，而城镇周边的土地因交通便利、市场需求大的缘故大多种植粮油蔬菜等作物，耕地比例大，建设用地的扩张逐步蚕食了城镇周边的耕地；大冶市是著名的矿区，２００５年大冶市的工矿用地规模是３３８９．６０ｈｍ２，到２０１０年工矿用地面积是３５６８．２７ｈｍ２，增长了１７８．６７ｈｍ２，而工矿企业多分布在郊区，周边多为农用地，工矿用地的扩张势必侵占部分耕地；农村居民点用地侵占耕地是因为在大冶市农民在自己的承包地上修建楼房的现象十分普遍，加上大冶市近年来的新农村建设工作积极推进，这两大因素导致农村居民点的扩张和耕地资源相应减少；道路用地对耕地的侵占是因为在２００５~２０１０年间，大冶市为了提高对外交通通达性修建了大量道路，如大广高速湖北南段、武汉—大冶—阳新一级公路、武汉—黄石城际铁路大冶部分等等，而耕地大多沿道路分布，侵占耕地等现象就不可避免了；耕地变更为园地是因为为了发展农村经济，许多乡镇按照“一村一产业”的思路，积极发展农业产业化，许多农民放弃种粮，通过转包、承包土地的方式大面积种植果树，到２０１０年，园地面积由２００５年的２２４８．８９ｈｍ２上升到了３０２１．７３ｈｍ２，增加了７７２．８４ｈｍ２；水利设施对耕地的侵占是因为大冶市修建引水灌溉工程，沟渠、泵房等设施占用了少量耕地；耕地变更为林地是因为大冶市按照土地整治的要求将一部分坡度较大而不适宜耕作的耕地进行了退耕还林。

３．２侵占因子指标选取与量化

根据大冶市２００５~２０１０年土地利用动态类型的分析结果，确定城镇建设用地侵占、工矿用地侵占、农村居民点侵占、道路用地侵占、园地侵占、水利设施用地侵占、林地侵占这７个侵占因子作为耕地动态变化的影响因子。将这７个侵占因子分为两类，构建侵占因子指标体系（表４）：一类为生态侵占，包括林地侵占和园地侵占；另一类为建设侵占，包括城镇建设用地侵占、工矿用地侵占、农村居民点侵占、道路用地侵占和水利设施用地侵占。

结合专家打分法和层次分析法计算上述侵占因子的权重，利用层次分析软件ＹＡＡＨＰ７．５运算，并进行一致性检验，结果如表５。

３．３易被侵占区域风险等级划分

根据侵占因子的权重，运用ＧＩＳ空间分析技术进行缓冲区分析，并将各缓冲区图层进行叠加，得出大冶市耕地易被侵占区域风险等级划分结果（图３）。其中各侵占因子的缓冲距离分类标准结合了大冶市的实际情况，参考了相关研究及《水土保持综合治理技术规范》（ＧＢ／Ｔ１６４５３．１-１９９６—ＧＢ／Ｔ１６４５３．６－１９９６），得到耕地动态变化侵占因子缓冲距离分类标准（表６）。

３．３．１各风险等级区域的比例对大冶市不同风险等级的耕地易被侵占区进行面积统计，各风险等级区的面积比例如下：高风险区的耕地面积占耕地总面积的２１．３２％，较高风险区的耕地面积占耕地总面积的２７．２４％，中风险区耕地面积占耕地总面积的３６．０３％，低风险区的耕地面积占耕地总面积的１５．４０％。其中，高风险区与较高风险区主要分布在建制镇周边，共有４８．５６％的耕地位于被侵占风险较高的区域，大冶市的耕地保护工作形势较为严峻。

３．３．２各乡镇耕地易被侵占区域风险等级的分布

图４中Ⅰ级表示高风险区，Ⅱ级表示较高风险区，Ⅲ级表示中风险区，ＩＶ级表示低风险区。从图４的数据中可以看出，陈贵镇、东岳路街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡的耕地所面临的被侵占的风险较其他乡镇略高；金牛镇、灵乡镇、刘仁八镇、汪仁镇、殷祖镇的耕地所面临的被侵占的风险较其他乡镇略低。

陈贵镇等乡镇和街道辖区是人口分布较为集中的行政区，经济比较活跃，且都位于大冶市中心及周边，大冶市区的扩张和周边乡镇的发展逐渐蚕食这些地区周边的耕地资源；金牛镇等地耕地易被侵占风险低是因为这些乡镇分布于大冶市的行政辖区边缘，人口分布较少且分散，经济活跃度不高，城镇化速度较为缓慢，且多丘陵地形，道路建设也相对滞后，耕地所面临的被侵占的风险低。综上，大冶市的耕地动态监测的重点区域应为陈贵镇、东岳路街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡等地，需密切关注这些地区的耕地动态变化，进行土地用途管制，从源头上遏制耕地资源流失。

４结论与讨论

①２００５－２０１０年大冶市的耕地动态变化的大体趋势是耕地资源数量下降，建设用地对耕地的侵占是主要因素，其中城镇建设用地、工矿用地、农村居民点、道路用地等用地类型的扩张对耕地的侵占较为严重。为了遏制耕地资源非农化转变，大冶市应严格按照土地利用总体规划的控制指标进行土地用途管制，摒弃城市发展“摊大饼”的思路，集约节约利用土地，积极推进城中村改造工程、农村居民点拆并项目和工矿用地复垦，提高土地利用效率，严控耕地“非农化”现象。

②２００５－２０１０年大冶市的耕地动态变化的大体趋势是耕地资源数量下降，建设用地对耕地的侵占是主要因素，其中城镇建设用地、工矿用地、农村居民点、道路用地等用地类型的扩张对耕地的侵占较为严重。为了遏制耕地资源非农化转变，大冶市应严格按照土地利用总体规划的控制指标进行土地用途管制，摒弃城市发展“摊大饼”的思路，集约节约利用土地，积极推进城中村改造工程、农村居民点拆并项目和工矿用地复垦，提高土地利用效率，严控耕地“非农化”现象。

③大冶市有４８．５６％的耕地位于被侵占风险较高的区域，耕地保护工作形势严峻，且耕地被侵占风险存在地区差异。其中，陈贵镇、东岳路街道、金湖街道、罗家桥街道、茗山乡等乡（镇、办事处）的耕地所面临的被侵占的风险要高于其他乡（镇、办事处）。土地管理部门在工作中应有针对性地对高风险区域进行耕地动态监测，及时监测耕地的变更状况，开展非法侵占耕地清理工作，坚决惩治侵占耕地尤其是基本农田的违规违法行为。

④微观尺度下的耕地利用动态变化研究是一个非常具有实用性的应用研究，如何科学地从耕地变化空间数据中提取耕地动态变化的驱动因子并构建指标体系；探究合适的模型对指标体系进行量化测算；结合驱动因子指标体系进行耕地预警研究，提高耕地保护工作的高效性和科学性，是今后深入探究的主要方向。

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