基于象限方位法的重庆市耕地时空格局演变分析

基于象限方位法的重庆市耕地时空格局演变分析

刘松1.2 ,严为孝1.2

（1.重庆市勘察规划设计有限公司，重庆 401120; 2.重庆欣荣土 房屋勘测技术研究所有限责任公司，重庆401120）

摘要：全文通过对重庆市市域内近20年耕地的时空格局变化进行分析，旨在总结耕地的演变规律及驱动因素，为重庆市以及西南丘陵山区耕地资源保护和政策制定提供科学依据。在研究方法上，采用了自然资源部全球30米地表覆盖数据，运用地理信息系统（GIS）的空间提取和分析功能，对市域2000年、2010年、2020年的耕地进行提取及对比叠加分析，通过象限方位法进行区域方位划分和强度指数法进行减少强度系数分析，对耕地的时空变化及空间特征进行定性和定量研究。研究结果表明，重庆市近20年间由于城镇建设、生态退耕等驱动因素，市域耕地呈现出总体减少的态势，且不同象限方向内由于国土空间发展格局规划和定位的差异，造成耕地演变的方向呈现出区域同质集中的特征。

关键词：耕地、象限方位、时空演变

耕地作为粮食安全的重要载体和人类社会永续发展的基本命脉，特别是在当今我国正面临百年未有之大变局下，耕地数量持续减少、粮食对外依存度持续增加，切实保护耕地和确保粮食安全，无疑成为维护国家总体安全格局的重要组成部分。近年来，国家从顶层设计出发，修订《土地管理法》、推进《耕地保护法》立法，全面落实最严格耕地保护制度。同时，重庆市作为我国西部唯一的直辖市和典型的丘陵山地地貌，集“大城市、大农村、大山区、大库区”为一体，耕地保护的压力及形势日益严峻。本文通过按主要发展方向、等间隔将市域划分为八个象限方位，采用定性和定量相结合等研究方法对重庆市全域近20年的耕地时空格局变化和驱动因子进行研究，以期为重庆市等丘陵山区耕地保护管理和政策制定提供科学依据。

1研究方法与数据来源

1.1研究思路

1.2研究区概况

重庆市地处我国长江上游、西南部、四川盆地东南缘，东经105°17′—110°11′、北纬28°10′—32°13′，地貌以山地、丘陵为主，按地貌划分，分为华蓥山—巴岳山以西的西部方山丘陵区、华蓥山—方斗山之间的中部平行岭谷区和盆周山地区三大地貌区。全市土地利用以林地为主，主要分布在渝东南、渝东北；其次为耕地，主要分布在渝西地区，呈现出明显地域同质集中的特征。

1.3研究方法

1.3.1象限方位研究法

象限方位研究法是以重庆市几何中心为坐标原点，以正东方向为起始方向，按45度间隔进行划分，将全市分为8个象限。同时，利用2000年、2010年、2020年全球地表覆盖数据，运用定性分析和定量分析相关结合的方法，结合近年来重大战略及政策制定执行情况，对各象限内耕地的演变状况进行时空分析，研究耕地演变的变化规律及驱动因素。

图1象限方位图

1.3.2强度指数研究法

强度指数是指在象限划分的基础上，通过对一定区域、周期内耕地总量增减速度进行标准化处理，以使不同象限内的耕地增减速率具有可比性。其计算公式如下：

Ei=

式中：Ei为第i个象限强度指数；为第i个象限研究时间段内耕地变化面积，为第i个象限土地总面积；为研究周期。

1.3.3研究数据来源

本次研究选取了2000年、2010年、2020年作为目标年，采取的地表覆盖数据来源于自然资源部全球地表覆盖数据产品服务网站（GlobeLand30），覆盖类型包括耕地、林地、草地、灌木地、湿地、水体、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久积雪，数据精度为30米，总体精度85.72%。

2研究结果与分析

2.1耕地变化规模与强度

2000年-2010年间，全市地表覆盖耕地总量基本持平，期末较基础年净增加5652.81公顷、增长比例0.1%。从区域分析，I、V、VII、VIII象限区位耕地呈现出负值的特征，变化强度系数在0至-1之间浮动（其中，I象限减少强度系数较大，为-0.38；VIII象限减少强度系数接近了0），总体变化强度较弱，II、III、IV、VI象限呈现出正增加的特征，变化强度系数在0-3.5之间（其中，III象限增长强度系数较大，为3.31），强度系数总体呈现出区域个体性差异较大的特征。

2010年-2020年间，全市耕地覆盖总量净减少205129.34公顷、减少比例5.05%。从区域分析，全市各象限内均呈现出减少的态势，I、II、III、IV、VI、VIII减少强度系数较小，均在0-2之间；V、VII

象限较少强度系数较大，均在2以上。从中可以看出，在此期间，各象限的变化轻度系数较上一研究期间进一步增强，且呈现出区域性分异发展的趋势。

综上，2000年至2020年期间市域耕地共计减少199476.53公顷，平均变化强度系数为-1.21（其中，2000年-2010年期间市域耕地基本持平、2010年-2020年期间耕地呈现出净流出的状况）。按象限划分，V、VII象限流出耕地数量较大、且变化强度系数小于-1，

III象限耕地为净流入，变化强度系数为正0.78，详见表1。

表1 2000年-2020年耕地变化面积汇总表

单位：公顷

2.2耕地变化原因分析

2000年-2010年间，耕地减少量主要集中在I、V象限，通过对期间耕地时空变化类型及流向进行深入分析，可得出两个象限内耕地流出原因呈现出不同的驱动因素，I象限涵盖了渝东北三峡库区大部分区县，耕地主要流向了河流水库、生态林地等，主要是在近10年间由于三峡水库建设、淹没对沿江耕地占用较大且期间实施的生态退耕造成相关区域耕地的大量流失；V象限主要包括为重庆中心城区及自然地理条件较好的渝西大部分区县，耕地主要流向了城镇用地、交通道路用地等，主要是受重庆直辖以来相关政策扶持、城镇及基础设施建设占用城乡近郊耕地较多。耕地增加量主要集中在III、IV象限，以上两个象限内自然地理条件较好且不在城镇建设重点发展方向上，农业活动和土地流转较为频繁，既没有大量侵占耕地的同时又及时的利用后备资源拓展了耕地来源，客观了形成了耕地总量的增长。

2010年-2020年间，耕地减少量主要集中在V、VII象限，较前10年间耕地流失的方向出现了一定的偏移，V象限内城镇及基础设施建设仍是象限内耕地流失的主导因素，同时受农村产业结构影响出现一定数量的耕地流向经济园地等现象，从耕地流失量来看象限内耕地流失总量较前十年间增长了近20倍；VII象限内耕地大量流向了生态林地、经济园地，主要是期间生态文明建设的突出，大力推行退耕还林还草政策，渝东南武陵山区相关区县将坡耕地实施退耕，造成耕地集中减少。其余象限内，耕地总量均出现一定程度的减少，未出现净增长的情况，说明这十年期间内，对耕地的侵占的现象较为突出。

综上，从2000-2020年间耕地变化空间分布分析，研究期间总体上耕地呈现出减少的趋势。减少较多的主要为V、VII象限，强度系数分别为-3.06、-1.28，主要包括渝北区、巴南区等主城都市区以及彭水县、酉阳县等渝东南武陵山区，按减少原因分析，V象限区域内包含了以城镇化为主的中心城区及渝西新主城都市区，主要是社会经济发展和城镇建设扩展，造成城镇近郊耕地的持续减少；VII象限包含了以生态建设为主的渝东南山区大部分区县，主要是实施生态退耕还林还草占用耕地较大。实现耕地增加的仅III象限，强度系数为0.78，主要包括重庆市农产品种植主产区垫江县、梁平县、忠县等渝东北三峡库区区县，主要是2000-2020年期间政府大力实施乡村振兴，加大农业投入和实施农业补贴，开展高标准农田建设、土地整治开发耕地等，有效增加了耕地面积。

（2000年）            （2010年）                 （2020年）

图2不同时期地表覆盖耕地空间分布图

3结论与讨论

本文以全球地表覆盖数据为基础，采用象限方位法和强度指数研究法，对重庆市2000-2020年间耕地变化情况进行了时空分析，得出主要结论如下：

（1）耕地面积总体呈现出持续减少的趋势，2000年较2020年耕地总量减少了5%。从变化的分布分析，仅III象限实现了耕地总量的持平，集中在垫江县、梁平县、忠县等区县，以上区县主要位于城镇和经济发展相对缓慢的三峡库区城镇群，以上区县在进行较快的城镇建设的同时，也大力开展土地整治及高标准农田建设等开发后备资源补充耕地，一定程度上冲抵了耕地的流出；其余象限内均呈现出持续减少的情况，减少的程度及流失的方向确各有不同，减少较多的主要分布在V、VI、VII等象限，集中在经济发展较快的重庆中心城区、渝西地区以及渝东南武陵山区城镇群。

（2）耕地演变类型呈现出区域同质集中的趋势，2000年到2020年间，在象限方位内进行耕地演变类型分析

，呈现出高度集中的规律。V象限耕地流失持续处于较高的强度系数，耕地流失的方向主要流向了城镇用地及道路等交通基础设施用地，受重庆市直辖后城镇经济建设的驱动影响较大，I、II、VII、VIII象限耕地流失在2000年-2010年、2010-2020年间均处于较高的强度系数且流失总量较大，耕地流失的方向主要是流向了生态林地、生态园地、水库河流等，受三峡库区蓄水淹没、千里林带建设以及武陵山区相关区县长期大力推行实施退耕还林还草政策影响驱动较大。

综上，我们可以看出虽然耕地总体上呈现出减少的趋势，但从方位象限分析，各象限内耕地减少的驱动因素及耕地减少类型的却呈现出不同的因素及方向，主要是受国家及区域相关发展政策、规划引导以及生态建设等相关因素的驱动以及自然地理本底条件影响较为突出。通过以象限方位划分的方式进行耕地时空变化特征的研究，探析区域内耕地流失的主要方向及动因，可更具针对性的为各个发展方向的的区域耕地保护政策及激励政策的制定提供参考及依据。

参考文献

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［3］李辉丹，史东梅，夏蕊等.基于地理探测器的重庆坡耕地时空格局演变特征及驱动机制［J］.农业工程学报，2022，38（12）：280-290。

作者简介：刘松（1988.11- ），男，重庆市渝中区，高级工程师，硕士研究生，主要研究方向规划自然资源政策、土地管理、耕地保护等，电话13594085057，电子邮箱441008777@qq.com