北京山区建设用地扩展及其与耕地变化关系研究

1、88第22卷第10期2006年10月农业工程学报TransactionsoftheCSAEVol.22No.10Oct.2006北京山区建设用地扩展及其与耕地变化关系研究姜广辉1,张凤荣1,吴建寨2,周丁扬1,宫攀1,苏子友1(1.中国农业大学土地资源管理系,北京100094;2.北京师范大学资源学院,北京100875)摘要:基于土地利用详查和变更数据并利用两期土地利用现状图,分析比较了北京山区建设用地空间变化历史形态,力求准确测算建设用地扩展的时空特征及其差异;并对山区建设用地景观格局动态变化进行分析,探讨了其与耕地变化的相关关系。研究结果表明山区建设用地扩展程度逐年增强,圈层性与不规则性并

2、存,并对耕地保护产生巨大压力;将来,必须制定科学的土地利用规划对建设用地扩展进行调控,防止大量优质耕地被占用。关键词:建设用地;扩展;扩展程度指数;耕地保护;北京山区中图分类号:F301.2文献标识码:A文章编号:100226819(2006)1020088206姜广辉,张凤荣,吴建寨,等.北京山区建设用地扩展及其与耕地变化关系研究J.农业工程学报,2006,22(10):88-93.ConstructionlandexpansionanditsrelationshipwithcultivatedlandJiangGuanghui,ZhangFengrong,WuJianzhai,etalin

3、BeijingmountainousareasJ.TransactionsoftheCSAE,2006,22(10):88-93.(inChinesewithEnglishabstract)0引言当今,城市化背景下的区域大规模土地利用 覆盖变化引人注目1,以自然为主的土地利用 以工厂和住宅为主的人为土地利用 ,杂的社会、经济和环境后果,2-5展。,6,它在有,必然要占用周边的耕地,导致优质耕地的损失;也对耕地保护施加了巨大的压力,加剧原本紧张的耕地供需矛盾7。20世纪90年代以来,随着人口及产业的陆续外迁,北京市进入了离心分散的典型城郊化阶段8,其大规模城市化特征的快速土地利用 覆盖变化因其代

4、表性9-13和特殊性受到了广泛关注。建设用地扩展对山区生态效应的发挥、环境的保护以及北京空间布局构想的实现有着重要影响。目前建设用地扩展的相关研究主要关注于以北京市区为主的平原区9-14,且研究多局限于一级地类。本文拟将研究深入到建设用地的二级地类,综合GIS、数理统计手段与景观指数等多种分析方法,对北京山区各不同类型建设用地扩展情况及其对耕地影响进行深入分析。鉴于土地台帐数据为当前土地管理部门的主要数据依据,基于此的建设用地扩展与耕地关系研究对指导当前土地管理工作实践具有一定指导意义。11.1,既有大都市郊。它处于北京上风、上水地,是市区的生态屏障和水源涵养地;山区生态发展战略是北京市城市空

5、间布局设想的重要战略支点,其担负的城市生态补给功能是城市实现可持续发展的基础。山区总面积10400km2,占全市土地总面积的62%,总人口近300万。主要分布于房山、延庆、密云、怀柔、昌平、平谷、门头沟等远郊区县,为研究方便,本文所指山区包含了有山地分布的以上全部区县(图1)。由于资源、环境承载力的限制,决定了北京山区城镇化要走一条适合自己的道路。未来,围绕着建设国际性现代化大都市的目标,山区土地利用必然还会发生很大变化。收稿日期:2005212209修订日期:2006208228基金项目:北京市自然科学基金重点项目“北京山区土地利用变化(6031001)规律及持续利用模式研究”作者简介:姜广

6、辉(1980-),男,山东省东阿县人,博士生,研究方向为土地规划与可持续利用。北京中国农业大学土地资源管理系,100094。Email:macrophage通讯作者:张凤荣(1957-),男,博士生导师,教授,研究方向为土地规划与可持续利用。北京中国农业大学土地资源管理系,100094。Email:zhangfr图1北京山区范围Fig.1ScopeofBeijingmountainousareas第10期姜广辉等:北京山区建设用地扩展及其与耕地变化关系研究891.2资料来源本文研究对象为北京山区建设用地。由于各时期土地利用分类系统的差异,为方便研究,按照中国土地利用现状调查技术规程的土地类型分

7、类方法,一级地类主要是居民点及工矿用地和交通用地,二级地类则为城镇用地、农村居民点用地、独立工矿用地、特殊用地、公路、铁路和农村道路6类。相关建设用地现状数据来源于19932002年土地利用详查和变更的台帐数据,图件主要包括了1993年和2002年两期土地利用现状图。2各类建设用地总量的历史变化及其景观表现19932002年北京山区建设用地扩展情况见图2。对各类建设用地总量变化的分析主要是在分析建设用地扩展来源的基础上,通过计算19931996年、19961999年、19992002年3个变化时段各类用地的扩展面积、各类用地扩展贡献率、各阶段建设用地扩展强度图2山区建设用地扩展图(199320

8、02)Fig.2Expansionofconstructionlandin2002)Beijingmountainousareas(1993等,以表现不同建设用地类型扩展的时序特征规律及对总量增减的影响。扩展贡献率指某类建设用地扩展面积占同期建设用地扩展总面积的百分比15,扩展强度指各阶段建设用地的扩展增量与该类建设用地基期面积的比值。2.1北京山区各类建设用地扩展面积利用多年土地利用变更台帐数据得到各阶段各类建设用地的总量扩展面积,见表1。可以看出,进入20世纪90年代以来,北京山区建设用地总量逐年增长,扩展面积总计达30511.48hm2,年均扩展变化率2.6%。从3个阶段建设用地扩展面积

9、和速度来看,19931996年和19992002年两个阶段呈快速扩展态势,而19961999年则表现为缓慢增加,3个阶段面积年扩展变化率分别达到2.7%、0.4%和6.3%,表现为由快到慢再到快的时序特征。从各地类扩展数量上来看,以城镇用,分别净增166%和54%,交通用地增加了22%。2.22。总体,。居民点和工矿,但一直保持较高扩展贡献率,。从各二级地类对建设用地的扩展贡献率来看,城镇用地、独立工矿和农村居民点表现出阶段性差异。3个阶段扩展居首位的分别为独立工矿用地、农村居民点和城镇用地。由于北京市产业政策的调整,独立工矿的增长贡献率从第一阶段的77.90%下降到45.26%再到38.84

10、%,始终呈下降趋势,但贡献率始终保持高位,显示出了北京市各区县政府对经济发展的重视。在19961999年建设用地扩展处于较为缓慢的时期,农村居民点和独立工矿用地扩展占据了前两位。而19992002年,城镇用地的扩展贡献率居于绝对优势地位,显示了近期北京山区城市化进程的加快。在交通二级地类中,铁路在略有降低之后又呈增长趋势,公路逐年增长;农村道路在经历了一段降低之后,又呈现出了增长势头。表1各阶段建设用地扩展面积Table1AreaincreasesofconstructionlandinBeijingmountainousareasindifferentphases时段199319961996

11、199919992002hm2农村道路111.86-319.061592.37建设用地小计12328.331904.2816278.8711742.671834.5613716.09居民点及工矿用地城镇875.10136.339949.84交通用地特殊用地608.77-54.23-3178.36农村居民点独立工矿用地658.19890.56621.189600.61861.906323.43小计585.6669.722562.78铁路18.01-0.63171.64公路455.79389.41798.77表2各阶段建设用地面积扩展贡献率Table2Contributiveratesofcons

12、tructionlandexpansioninBeijingmountainousareas时段小计19931996199619991999200295.2896.3484.26%居民点及工矿用地城镇7.107.1661.12交通用地特殊用地4.94-2.85-19.52农村居民点5.3446.773.82独立工矿用地77.9045.2638.84小计4.723.6615.74铁路0.15-0.021.05公路3.6820.454.91农村道路0.9-16.759.7890农业工程学报2006年2.3各类建设用地年均扩展强度变化各类建设用地各阶段年均扩展强度变化见表3。无论是扩展面积变化率还是

13、扩展强度,19961999年北京山区都经历了一个扩展缓慢期,这主要是国家1997年冻结建设用地增量和宏观调控房地产热等政策出台引起的。居民点和工矿用地的扩展强度先降低然后增加,19992002年城镇用地是最高的,达到了0.654。城镇用地也已超过独立工矿用地的扩展强度,成为扩展强度最大的地类,这与社会发展的趋势也是吻合的。同时,交通用地扩展强度在19992002年这一阶段已经超过居民点及工矿用地。在交通道路内部,公路用地始终保持增长,而铁路和农村道路则增长趋势不明显,并且台帐显示个别区县个别时期交通道路的负增长现象,原因是由于农村道路的升级整理以及部分区域铁路改道失修遭废弃引起的。表3各阶段建

14、设用地年均扩展强度变化Table3ExpansionintensityofconstructionlandinBeijingmountainousareasindifferentphases居民点及工矿用地时段199319961996199919992002交通用地特殊用地0.008-0.001-0.079建设用地0.0270.0050.063居民点及工矿用地0.0290.0050.060城镇0.0330.0060.654农村居民点0.0040.0070.007独立工矿用地0.0780.0070.076交通用地0.0100.0020.086铁路0.00300.053公路0.0180.0190.

15、056农村道路0.004-0.0160.1282.4北京山区建设用地扩展的空间分异使用扩展程度指数的概念以表现北京山区建设用地的扩展空间分异情况。该指数在分别计算各类建设用地扩展相对变化率9,17-20和扩展强度指数17,18础上,式合成,基数的影响,京山区,有效全面。通过北京山区不同阶段建设用地、居民点和独立工矿用地以及交通道路用地扩展程度指数的计算,制作了各期主要城乡建设用地地类空间扩展分异图据此揭示其扩展趋势,见图3、4、5。从19931996年的扩展程度指数来看,由于昌平相对优越的区位条件,使其处于城市扩张的前哨位置,因此昌平的扩展程度指数大大领先于其他区县,密云和门头沟则是两个扩展缓

16、慢的地带。该时段,山区扩展程16,由于政策因。各区县扩展情,。同,。近郊区扩展的绝对优势正逐步缩小,因而,扩展重心发生了细微变化,城市化进程正在向远郊推进,远郊城市化日趋活跃。19992002年各区县扩展的空间差异日渐缩小,绝大部分区县建设用地扩展程度较大。昌平区因其得天独厚的区位条件以及交通道路的日趋完善,该区居民点和工矿用地扩展保持了第一位的位置,结合几个阶段的总体变化过程,可以认为昌平是该区城市化最活跃的地区。同时,分析还可以发现个别区县出现了独立工矿用地的减少状况,主要是由于北京市不再将北部山区作为工业用地的主要发展区域,大部分工业产业南移的政策所致。图319931996年北京山区不同

17、建设用地类型扩展程度分异图Fig.3Spatialdifferencesofgrowthdegreeofdifferentconstructionlandtypesfrom1993to1996inBeijingmountainousareas第10期姜广辉等:北京山区建设用地扩展及其与耕地变化关系研究91图419961999年北京山区不同建设用地类型扩展程度分异图Fig.4Spatialdifferencesofgrowthdegreeofdifferentconstructionlandtypesfrom1996to1999inBeijingmountainousareas图51999200

18、2年北京山区不同建设用地类型扩展程度分异图Fig.5Spatialdifferencesofgrowthdegreeofdifferentconstructionlandtypesfrom1999to2002inBeijingmountainousareas3建设用地扩展与耕地变化关系3.1北京山区建设用地扩展趋势分析通过各区县3个阶段建设用地的不同扩展情况可以发现,20世纪90年代以来北京郊区化正逐步向远郊区扩散,扩展程度逐年增强,但尚处于城市化的初级阶段;对3阶段扩展程度的分析揭示建设用地扩展区位逐渐向外推移,建设用地扩展重心空间上发生一定幅度的移动,山区建设用地扩展不规则。此外,远郊区交

19、通道路扩展强度的增加也从一个侧面说明了山区基础设施建设力度正在加大,城市化现象日趋活跃。可以预见,随着该区点轴系统的形成与成熟,山区城市化进程将会进入一个新的发展阶段。市场经济在自发市场力的作用下,农业用地和建设用地经济产出上存在巨大差距。同时,相对独立的区域经济利益决定了转型期地方政府在农地保护这个具有公共产品特性的行为上存在着搭便车动机,具有通过农地非农化来发展地方经济的经济人“理性”特征。上工业项目、建产业经济开发区和开展大规模高标准住宅的改造与扩张建设,这都是地方政府在发展经济和增加地方财政收入这些基本目标的驱动下产生的。这是一种高能耗的土地消费形式,它带来经济效益、收入和福利的同时也

20、大大增加了对土地和资源环境的压力。并且,乡村城市化过程中,缺少科学建设用地布局规划的指引,大量居民点和独立工矿用地是在无规划可依的情况下发展起来的。因此,建设用地布局缺乏规模效益,扩展随机混杂,散布各地,大部分区县扩展呈现出不均匀的点状扩张现象,发展具有盲目性和随意性,给建设用地扩展预测带来难度。过于分散的结构,不但不利于节约土地,不利于防治污染,而且加大了经营管理的难度,增大了耕地的占用压力。并且,由图1和图2也可以看出,山区建设用地扩展受到地形地貌的影响,扩展大都出现在山区的平原地带,这些区域经济相对发达,建设用地拓展规模需求大;而这些区域恰恰也都是山区耕地分布多、92农业工程学报2006

21、年生产条件好、质量较高的地区。因此,如何协调该区域城市化与耕地数量保护和质量保护的关系是亟需深入探讨的课题,这也对山区耕地保护提出了更高要求。3.2北京山区建设用地扩展来源分析通过对1993年与2002年两期土地利用现状图的空间分析得到了山区建设用地的扩展来源情况,见表4。可以看到,总体而言,耕地是建设用地扩展的主要来源,转为建设用地面积为19986.32hm2,占新增建设用地总面积的65.5%,其中城镇用地有75%来自于耕地,公路为67%,农村居民点为55%,独立工矿为54%。从扩展占用耕地面积来看,独立工矿占用耕地最多,占占用耕地总面积的45.2%,城镇用地占41.1%。建设用地扩展对山区

22、耕地保护产生了极大压力,如何正确处理保护耕地与建设扩展的关系,尤其是耕地与城镇用地和独立工矿用地扩展的关系,是山区耕地保护的关键,对建设用地扩展方向的分析将对耕地保护起到积极的指导作用。表4山区建设用地扩展来源情况Table4Resourcesandtheirproportionsofconstructionlandexpansion耕地城镇用地农村居民点独立工矿特殊用地铁路公路农村道路合计8219.461201.969025.65-247.0481.391095.1609.819986.32km未利用地643.31213.832200.59-442.9836.4.2751.2园地573.59

23、269.662077.37-355.1817.54141.95444.223169.15林地789.79401.442407.91-1446.4646.53241.45327.112767.77牧草地70.480.7817.08-1.130.330.21水域664.6482.261057.34-131.046.8869.090建设用地0.430.104.9100005.433.3建设用地扩展与耕地流失相关关系分析1993年至2002年,北京数208337.74hm2减少到,均3.5%。SPSS11.0统计软件对山区3进行相关性分析,各阶段样本量分别为115个,共计345个。得到3阶段对应的Pe

24、arson相关系数,分别通过0.01和0.05水平上的显著性检验。Pearson相关系数是衡量两个变量间线性相关程度的指标,3个阶段耕地与建设用地数量变化具有较高相关性,尤其是在没有政策干扰下的两个阶段相关指数尤其高。因而,城市化水平的提高,意味着耕地总量的大幅度减少,建设用地;,促进建设,减少其低水平扩张对耕地的占用。表5三阶段耕地数量变化与建设用地数量变化相关系数Table5Pearsoncorrelationcoefficientbetweenthechangeofcultivatedlandandconstructionland19931996pearsoncorrelation.-0

25、.95230.000319961999-0.78630.02119992002-0.94030.0013注:3p<0.05;33p<0.01。4结论与讨论本文通过对北京山区建设用地空间变化历史形态的分析,构建了扩展程度指数力求准确测算各建设用地类型扩展的时空特征及其差异,并对山区建设用地景观格局动态进行了分析,揭示郊区化过程中建设用地结构演变的空间分异特点与未来发展趋势,探讨其与耕地变化的相关关系。这对提高建设用地扩展的模拟、预测及调控能力,使山区建设用地布局协同有序,协调山区社会经济发展和耕地保护等土地利用目标之间的矛盾冲突,促进山区耕地保护,构建山区土地可持续利用模式有重要的理

26、论和现实意义。1)进入20世纪90年代以来,北京山区建设用地总量正逐年增长,年均扩展变化率2.6%;城镇建设用地和独立工矿扩展始终保持较高扩展贡献率,2002年分别为61.12%和38.84%。现阶段,要促进耕地保护,需要有效地控制北京山区建设用地的扩展,加强城镇建设以及住宅开发的引导,严格地控制工业用地、住宅用地的规划与管理,防止各种名目的圈地行为和无章乱建,促使建设用地实现由粗放经营向集约经营的转变。2)北京山区建设用地空间扩展具有区域差异,建设用地扩展圈层性与不规则性并存,扩展区位逐渐向远扩展以外延发展途径为主。此外,从耕地减少的空间分布以及不同区域的被占用强度来看,和建设用地扩展一致,

27、主要发生在昌平等地形条件好、劳动投入大的城镇周边,这些地区也都是北京市优质耕地比较集中的地区,建设用地扩展将导致山区耕地质量的整体下降。应加大对扩展程度较大区域的耕地保护力度,并针对不同区域不同地类扩展形式采取不同的耕地保护措施加以调控。山区土地利用现状是人类与大自然长期协调的结果,自然和社会条件适宜的土地已基本被开垦完毕,可以说一定社会经济技术条件下,山区耕地有其分布的空间固定性与数量极限。因此,如果不对现有耕地资源采取有效保护措施,使耕地保护和开发矛盾进步加剧,山区将不再拥有优质的耕地资源。同时,为保护生态,山区土地开发受到限制,农业生产必然受到影响。在耕地占补平衡政策不容撼动的前提下,山

28、区的土地资源特点和经济发展趋势决定了建设用地扩展必须以保护耕地为前提。山区的开发活动要重视建设用地的规模、选址和第10期姜广辉等:北京山区建设用地扩展及其与耕地变化关系研究93郊区外推扩散。随着该区点轴系统的形成与成熟,山区城市化进程正进入一个更为活跃发展阶段。并且由于山区自然条件的限制以及城市化阶段的制约,在大量用地无规可依的情况下,山区大部分区县建设用地扩展呈不均匀的点状扩张现象。耕地保护的重点应向远郊区县转移,并制定科学的土地利用规划对建设用地扩展方向进行调控,防止大量优质耕地被占用。3)研究同时表明,山区建设用地外延扩张、布局混乱,缺乏规模效益。鉴于山区地位的特殊性,山区的开发活动要重

29、视建设用地规模、选址和布局的科学确定;应综合审度建设用地之间、建设用地与交通网、生态环境之间的合理结合,继续发挥城镇增长极点的作用,加大农村居民点的内部挖潜,促进点轴连接,优化建设用地布局。还要制定严格的产业政策,严格产业方向和环境保护,减少建设用地低水平扩张对耕地的占用。4)耕地是建设用地扩展的主要来源,19932002年建设用地总量的65.5%来源于耕地,面积为19986.32hm2,其中城镇用地有75%来自于耕地,公路为67%,农村居民点为55%,独立工矿为54%。从扩展占用耕地面积来看,独立工矿占用耕地最多,占占用耕地总面积的45.2%,城镇用地为41.1%。地数量变化有较高的相关性,

30、0.952、-0.786、-0.,地为前提,。参考文献1陈述彭.城市化与城市地理系统M.北京:科学出版社,1999.2ClarkeKC,GaydosLJ,HoppenS.Aself2modifiedcellularautomatonmodelofhistoricalurbanizationintheSanFran2ciscoBayAreaJ.EnvironmentandPlanningB,1997,24:247-261.3曾磊,宗勇,鲁奇.保定市城市用地扩展的时空演变分析J.资源科学,2004,26(4):96-103.4马荣华,陈雯,陈小卉,等.常熟市城镇用地扩展分析J.地理学报,2004,

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