济南市土地利用变迁及其驱动机制分析
摘要：遥感技术与地理信息系统技术的发展, 为研究全球变化和可持续发展提供了信息源和技术手段。而土地利用作为地球表层系统最突出的景观标志,其变化是近年来全球变化研究的重要领域。本文以济南市为例对土地利用时空变化进行监测与分析, 研究结果表明，济南市研究时间段内城市建设用地迅速增加，而城市绿地和农业用地明显减少；济南整体景观格局的破碎度加大。在未来的几十年里，济南市建设用地面积呈增加的趋势，绿地和农业用地持续减少．研究结果将为城市土地利用的规划和城市自然景观的管理与保护提供参考和依据。
关键词：济南市；研究方法；土地利用变迁；驱动机制
1 引言
快速城市化是改革开放以来中国经济和社会发展的一个重要特征。随着城市化进程的加快,城市用地明显向外扩张,城市建成区面积不断增大,对周边的耕地、农村居民点和工矿、交通等其他建设用地等不断造成侵占。这种扩张不仅影响着城市自身的发展,还对城市所在的区域生态环境有着深刻的影响,因此,城市用地扩展是目前地理学、环境学和遥感应用等研究的热点问题之一。
我国对城市土地利用扩展规律的研究较为薄弱和零散,是伴随着改革开放以来城市土地有偿使用制度的实行、房地产业的迅猛发展和城市用地快速扩展逐渐暴露出土地、环境等各种问题后才开始活跃起来。应用遥感技术进行土地利用动态监测在我国已有近20年的历史，动态监测的目的有两个：一是利用遥感影像监测土地利用的动态变化情况；另一个是利用监测数据对影响土地利用变化的因素及其变化过程、变化趋势进行分析。土地利用的变化研究对环境监测、生态环境保护以及区域土地可持续利用具有重要意义。
改革开放以来,济南市的经济建设和社会发展取得了巨大进步,城市化进程不断加快,城区扩展速度较快。近年来关于济南市的土地利用研究工作取得了一些成果。然而,利用多源遥感数据,对改革开放以来济南市建成区扩展及其影响还没有进行过多时相、长时间序列的系统性地研究。遥感影像可以宏观、快速地提取地物信息,应用不同时期的遥感数据监测城市的扩展过程是遥感技术的优势所在。本文采用遥感影像对济南市近期土地利用状况进行研究,揭示济南市建成区扩展规律,为今后的发展规划提供依据。
2 研究区概况
山东省省会——济南市是全省的政治、经济和文化中心，享有“泉城”和“泉都”的美誉，位于山东省的中部，地理位置处在北纬36°40′- 37°32′,东经116°11′- 117°44′之间。南部为泰山山地，北部为黄河平原，地势南高北低，地形复杂多样，地处暖温带大陆性季风区，具有温差大、四季分明、雨热同季等特征，多年平均降雨量650mm。境内泉域补给主要源于黄河、小清河等河流以及大明湖、白云湖等湖泊。济南城市行政区包括历下、市中、槐荫、天桥、历城、长清6区，平阴、济阳、商河3县和章丘1市，市域总面积约为8227平方千米，2008年人口约达658万，是“全国城市综合实力50强”的城市之一。随着济南市城市发展步伐的加快，城市土地利用格局也随之发生很大变化。由于受特殊地形条件影响，济南市土地开发利用主要集中在济南市东北和西北方向并以居住区和工业区形式分布，而城市南部山区以风景林为主．城市空间布局逐步向“一带(东部产业带)一城(主城区)一区（西部片区)”呈“带状分片组团”式的格局转变。
图1 2010年济南市区遥感图
3 研究方法
通过遥感影像分析,可以快速、准确、宏观地提取不同的地物信息,特别是能够恢复重建过去时期的城市建设状况。本文基于遥感影像,提取济南市建成区,对济南市的土地利用类型进行分类。在地理信息系统软件的支持下,对建成区进
行图形编辑和面积统计,分析和归纳不同时间段的建成区扩展规律,并对占用的不同土地利用类型和数量进行分析。最后从自然环境条件、人口增长、城镇居民人均年收入水平、交通基础设施建设和政策因素等多个角度进行了建成区扩展的驱动机制分析。
中国城市统计中,计算一个城市的土地面积有两种方法:城市建成区土地面积和城市市区土地面积。城市建成区是指市政区范围内经过征用的土地并实际建设发展起来的非农业的生产建设地段,包括市区集中连片的部分以及分散在近郊区与城市有着密切联系,具有基本完善的市政公用设施的城市建设用地。城市市区则包括城区和郊区,市区范围要比城市建成区大得多 ,实际上是城市的管辖区域[1]。
参照全国土地利用分类方法,济南市的土地利用类型划分为耕地、林地、草地、水域、建设用地和其他用地等土地利用类型,其中耕地包括水田和旱地,林地包括有林地、灌木林地、疏林地、其他林地,草地包括高覆盖草地、中覆盖草地、低覆盖草地,水域包括河流沟渠、湖泊、水库和池塘、滩地,建设用地包括农村居民点、城镇用地、工矿等其他建设用地,其他用地包括沼泽地、裸土地、裸岩石砾地、海域等。在土地利用信息提取中,采用统一的分类体系和编码进行标注。在动态信息提取中,对未发生变化的区域保留原有土地利用类型和编码,对发生变化的区域采用统一的分类体系和动态编码进行标注。
4 济南市土地利用变迁研究
4.1 济南建成区的变化
济南市主要建成区在20世纪70年度末约96.32km2,这是应用航天遥感数据能够反映的济南市最早时期的状况。截至2008 ,建成区已有了非常显著的扩大,主要建成区的总面积达到209.93km2 ,相当于1979建成区面积的2.1倍,净增加面积113.61km2左右,平均每年扩展4.14km2(表1) 。济南市建成区的扩展基本上呈现以旧城区为中心向四周扩展的方式,并未在某一方向表现出特别明显的变化,但在不同时期内的扩展速度差异非常明显[2]。
表1 济南市不同时期的建成区面积（单位：km2）年度1979 1987 1995 2000 2004 2008
面积96.32 114.77 167.52 182.31 199.43 209.93
20世纪70年代,济南市建成区主要以旧城区为主,总面积不足100km2。大明湖位于济南市商业繁华区,城区扩展也基本上以大明湖为基准点向周边扩展。顺经十路向西和济泺路向北发展稍远。
此后开始直到80年代末期,济南市建成区的扩展速度相对较慢,在改革开放后的1979～1987年间,济南市建成区面积增加了18.45 km2,平均每年增2.31km2。城市建成区的扩展主要出现在济南市的南部千佛山附近以及二环西路与经十路交叉的部分。随着改革开放的实施,济南市的社会经济发展速度逐步加快,建成区面积也不断增加,整体扩展速度超前于社会经济的发展,其中的1987～1995年期间,建成区面积每年增加的面积6.59 km2 ,相当于25年间平均扩展速度的1.59倍。该时期济南市建成区向四周均有扩展。20世纪90年代中期,济南市的扩展平稳发展,监测到的1995～2000年间的年均增加面积为2.96km2。城市扩展总体表现为向东、向西、向南和东北三个方向。东部沿济王路和轻骑路的方向城市用地有大面积增长；西部由于张庄机场的阻断,城区扩展主要沿着济齐路和经十路分别向西和向西北延伸；南部主要沿着山区的沟谷地带延伸,新增了大片住宅小区;北部则主要是济青高速和小清河之间城市边缘区的延伸。
2000～2002年间建成区面积只增加了1.92km2 ,扩展速度仅相当于25年间平均扩展速度的五分之一左右,速度甚至低于20世纪80年代前期,是25年监测时期内扩展速度最慢的一段时间。该时间段扩展的建成区主要位于济南市东北部北园大街、全福立交桥以东、工业北路沿线。沿济(南)青(岛)高速公路沿线扩展显著。2002～2008年,济南市的建成区面积增加了15.70km2 ,年均扩展速度再次超过25 年间的平均发展水平，新增的城市建成区主要位于经十东路和二环东路的交叉地段,燕子山附近。
4.2 济南市扩展过程中的土地利用变迁
在济南市的扩展过程中,对周边土地利用造成的影响主要包括对耕地、农村居民点和工矿、交通等其他建设用地的占用,也有少量的其他土地利用类型成为城市的一部分（图1）。
由表2可见，1996——2009年济南市城市用地的变化主要表现在居住用地、工业用地等建筑用地以及农业用地、绿地等非建筑用地的变化，城市建筑用地总面积逐渐增加，其中居住用地面积增加变化的幅度较大，2009年相对于1996年增
