許昌市2010-2015年景觀格局變化研究*

韓冰雪，張鵬飛

（許昌學(xué)院 城市與環(huán)境學(xué)院，河南 許昌461000）

城市的生態(tài)環(huán)境受到了景觀格局演變的巨大影響，分析其對生態(tài)環(huán)境的影響對于規(guī)劃城市的土地覆蓋，土地利用具有十分重要的意義[1]。我國對于景觀格局的研究主要集中于一個(gè)城市[1]、一個(gè)流域或者一個(gè)小區(qū)域[2]。國內(nèi)學(xué)者的數(shù)據(jù)大多來自于遙感影像，利用Arc GIS等軟件對其進(jìn)行分類[3]，借助Fragstats軟件對景觀格局展開研究從而揭示其變化情況。結(jié)合研究現(xiàn)狀可以發(fā)現(xiàn)，隨著城市化進(jìn)程的加劇，新農(nóng)村建設(shè)的開展對中小城市景觀格局演化相對較少。為了更好地反映出許昌市5年間的景觀格局演變情況，本文結(jié)合許昌市2010-2015年土地覆蓋數(shù)據(jù)，分析導(dǎo)致這種格局變化的緣由，以期為許昌市的生態(tài)環(huán)境管理提供基礎(chǔ)支撐。

1 研究內(nèi)容與方法

1.1 數(shù)據(jù)獲取

本文利用國家地球系統(tǒng)科學(xué)數(shù)據(jù)中心共享服務(wù)平臺官方網(wǎng)站[4]，影像分辨率為1km×1km。借助Arc GIS軟件結(jié)合全國《土地利用現(xiàn)狀分類》標(biāo)準(zhǔn)和許昌市的現(xiàn)實(shí)狀況，將其劃分為：林地、草地、耕地、建設(shè)用地和水域。

1.2 研究方法

土地利用指數(shù)法：土地動態(tài)度可以定量的展現(xiàn)某一時(shí)間段范疇內(nèi)，各種土地覆被形式的面積演變狀況，土地利用轉(zhuǎn)移矩陣能夠顯現(xiàn)各種土地覆被形式彼此中間的轉(zhuǎn)化情況[5]。

景觀格局指數(shù)法：通過計(jì)算景觀的空間結(jié)構(gòu)特征的指標(biāo)參數(shù)，反映出景觀變化特點(diǎn)的方法。本研究經(jīng)過篩選后選擇了斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）等5個(gè)景觀指數(shù)，景觀空間格局特征指標(biāo)及描述見表1[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 土地利用動態(tài)變化分析

由表2可得：許昌市大部分地區(qū)是耕地，2010-2015年之間面積減少了286km2，林地減小411km2，而建設(shè)用地近5年增加549km2。

土地用途的變化是多種原因造成的結(jié)果，其中起決定性作用的是經(jīng)濟(jì)水平和國家策略。（1）其中耕地面積減少，一方面原因是許昌市社會主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化。許昌市作為“漢魏古都”，有著豐富的歷史文化旅游資源和廣闊的消費(fèi)市場，所以近幾年來許昌市政府計(jì)劃大力發(fā)展旅游業(yè)，因此將會占用大量耕地。另一方面原因是政府越來越開始注重城市的環(huán)境建設(shè)，將一些耕地轉(zhuǎn)化為草地。（2）林地面積的減少，一部分原因是經(jīng)濟(jì)利益的引誘，為了城市社會主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展從而占用大量林地。還有部分原因是政府部門的宏觀調(diào)控和引導(dǎo)，為了提高城市的生態(tài)建設(shè)，用草地代替了部分林地。（3）建設(shè)用地面積的增加，原因是許昌市現(xiàn)在處于一種快速發(fā)展階段，其城市人口規(guī)模不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致了居民用地、工業(yè)用地、貿(mào)易用地等用地類型的急劇增加。另外，許昌市地處中原腹地，受到中原崛起戰(zhàn)略的影響因素及近年來提出的鄭許一體化空間發(fā)展規(guī)劃，使得許昌市的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平達(dá)到了前所未有的發(fā)展高峰，所以需要大規(guī)模地?cái)U(kuò)大城市用地。

表1 景觀空間格局特征指標(biāo)及描述

表2 許昌市2010和2015年土地利用類型面積（km2）

從空間位置變化結(jié)果來看，許昌市東部地區(qū)（鄢陵縣）一些林地逐步變成建設(shè)用地和耕地。這是由于鄢陵縣自古以來就有優(yōu)越的資源優(yōu)勢，該地區(qū)生態(tài)環(huán)境良好，種植花卉歷史悠久，近幾年來以花卉為依托大力發(fā)展旅游業(yè)，所以導(dǎo)致鄢陵縣的部分林地被建設(shè)用地所占用。西北部（禹州市）和西南部（襄城縣）地區(qū)的大部分林地都被草地所取代，這是由于政府為了優(yōu)化各土地資源利用類型結(jié)構(gòu)和提高生態(tài)環(huán)境從而出臺了相關(guān)政策，用草地代替了部分林地，林地和草地所占比重變化較大。建設(shè)用地是近5年來增長最多的類型，其分布方式由原來的小范圍集中分布變成了現(xiàn)在的大范圍均勻分布，并且分布范圍較廣，覆蓋整個(gè)許昌市行政區(qū)域。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析

為了更加深入詳細(xì)的探討土地覆被的動態(tài)變化，計(jì)算了轉(zhuǎn)移矩陣。

由表3可以看出，林地、草地、建設(shè)用地轉(zhuǎn)出部分約占2010年各用地類型總范圍的87%、53%、43%。建設(shè)用地轉(zhuǎn)入部分約占2015年建設(shè)用地總范圍的77%。由表2可得：建設(shè)用地類型增長最多，其中主要是512km2農(nóng)田的轉(zhuǎn)入，其次為32km2林地的轉(zhuǎn)入。這是由于社會主義經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，從而使得大量農(nóng)田和綠地被過度占用。同時(shí)，水域范圍的擴(kuò)大絕大部分也是17km2耕地的轉(zhuǎn)換。綜合看來，各種土地資源覆被形式彼此轉(zhuǎn)化狀況較為繁雜，主要表現(xiàn)出建設(shè)用地與耕地、林地之間的爭地問題。

表3 許昌市2010和2015年土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣

2.3 景觀尺度上的景觀格局變化分析

為更明確表示出許昌市2010-2015年景觀格局的演化情況，借助Fragstats軟件對邊緣密度等8種景觀指標(biāo)進(jìn)行運(yùn)算。

計(jì)算結(jié)果見表4，2010-2015年期間，許昌市的斑塊數(shù)量（NP）從原來的174個(gè)增長到了407個(gè)，同時(shí)斑塊密度（PD）也有所提高，證實(shí)了在城市化不斷進(jìn)步的歷程中，整個(gè)區(qū)域內(nèi)的景觀朝著分裂趨勢發(fā)展。最大斑塊指數(shù)（LPI）由82.22減少到76.84，說明了區(qū)域中優(yōu)勢種范圍減少，優(yōu)勢種在整個(gè)格局中的作用逐漸減弱。邊緣密度指數(shù)（ED）由2.74擴(kuò)大到了6.01，表明了景觀種類被瓦解的更加破裂。景觀形狀指數(shù)（LSI）增加，說明了人類活動對景觀產(chǎn)生了巨大的作用，從而導(dǎo)致形態(tài)無序化。各景觀種類比重更加均勻，優(yōu)勢種對于整個(gè)城市景觀格局的控制作用減弱。這種景觀演變特征與土地覆被動態(tài)演化所反映的現(xiàn)象大體相似。

表4 許昌市2010和2015年兩時(shí)期景觀在景觀水平上的景觀指數(shù)變化

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

本文以許昌市為研究范圍，以許昌市2010年和2015年的土地利用遙感數(shù)據(jù)為依據(jù)，分析了許昌市的土地覆被和景觀格局演變情況，得出以下結(jié)論：

（1）2010-2015年期間，許昌市的林地和耕地范圍逐漸減少，建設(shè)用地和草地范圍則連續(xù)擴(kuò)大，其中建設(shè)用地范圍增加趨勢最為明顯，其范圍增加了549km2，增加比例最大。

（2）2010-2015年期間，許昌市主要轉(zhuǎn)出類型以林地和耕地為主，其中林地轉(zhuǎn)出部分約占2010年林地總范圍的87%。而轉(zhuǎn)入種類則以水域、建設(shè)用地和草地為主，建設(shè)用地轉(zhuǎn)入部分約占2015年建設(shè)用地總范圍的77%。建設(shè)用地類型增長最多，主要為農(nóng)田、林地的轉(zhuǎn)換。說明了建筑用地與林地、草地之間存在爭地問題。

（3）2010-2015年期間，由于人類社會活動對許昌市景觀空間格局的影響，使得區(qū)域嚴(yán)重分散，優(yōu)勢種在整個(gè)景觀格局中的作用慢慢變小，各景觀種類所占比重更加均勻。景觀結(jié)構(gòu)更加繁雜，斑塊形態(tài)更加無序，各種景觀種類之間的斑塊分布更加離散，而相同景觀種類斑塊內(nèi)部之間更加緊湊，景觀異質(zhì)性程度明顯增加，景觀豐富度增強(qiáng)。

（4）2010-2015年期間，許昌市的景觀要素類型格局變化區(qū)別較大。其中林地和耕地的景觀格局變化趨勢是類似的，都表現(xiàn)為：斑塊面積減少，最大斑塊指數(shù)下降，說明了林地和耕地的優(yōu)越性都明顯降低。水域、建設(shè)用地和草地的景觀格局變化趨向大體相似，都表現(xiàn)為：斑塊面積增加，區(qū)域嚴(yán)重分散，斑塊形態(tài)更加無序。這種演化特征與景觀尺度上的整體景觀格局演變所反映的現(xiàn)象基本一致。

3.2 建議

隨著許昌市社會主義經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷進(jìn)步，其土地覆被格局也隨之發(fā)生了極大的改變，這也就導(dǎo)致了許昌市的景觀格局發(fā)生了翻天覆地的變化。其中最為明顯的是由于人類活動的過度干涉，使得許昌市整體景觀破碎化程度加大，這種變化將嚴(yán)重妨礙其生態(tài)文明建設(shè)。因此，為了許昌市的長遠(yuǎn)發(fā)展，尋找經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的平衡，必須結(jié)合該地區(qū)整體景觀格局變化特征及各景觀要素類型變化特點(diǎn)，采取相應(yīng)的有效措施：

（1）根據(jù)每個(gè)地區(qū)當(dāng)?shù)氐默F(xiàn)實(shí)情況制定合理的土地資源利用方案，優(yōu)化調(diào)整各土地資源利用類型之間的占比關(guān)系。避免出現(xiàn)由于建設(shè)用地的盲目增加從而大量占用其他土地資源利用類型，科學(xué)地分配各土地利用類型面積，使得各土地利用類型面積所占比例更加均衡。調(diào)整土地覆被形式結(jié)構(gòu)，使得土地覆被形式逐漸向多樣化趨勢發(fā)展。

（2）保護(hù)耕地，科學(xué)有效地利用耕地，加強(qiáng)對耕地的治理。由于社會經(jīng)濟(jì)實(shí)力的不斷進(jìn)步占用了大量農(nóng)田，使得耕地后備資源嚴(yán)重短缺。只剩下西部山地丘陵地區(qū)可以利用，但是由于受到地形等阻礙，開拓較為艱辛，所以需要適當(dāng)?shù)鼗謴?fù)部分耕地。同時(shí)也需要提高耕地的利用效率，可以實(shí)行大面積聯(lián)產(chǎn)承包制度，培養(yǎng)專門的技術(shù)創(chuàng)新人才，進(jìn)行農(nóng)業(yè)機(jī)械化和專業(yè)化發(fā)展生產(chǎn)，這樣既提高了耕地的利用效率，也方便大面積規(guī)劃和管理。

（3）遵循自然規(guī)律，減少對林地和草地的破壞，改善區(qū)域的破碎化。同時(shí)，要擴(kuò)大林地、草地等綠化用地的種植面積，提高城市的森林覆蓋率及城市綠化水平。增強(qiáng)生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)意識，從小事做起，每一個(gè)人都應(yīng)該力所能及的去改善和珍惜生態(tài)環(huán)境。

（4）整體規(guī)劃城市用地，有序增加建設(shè)用地。應(yīng)該合理分配和規(guī)劃低效、閑置的建筑用地，可以提高這種用地類型的節(jié)約化和集約化水平。避免以犧牲城市環(huán)境為代價(jià)來發(fā)展社會經(jīng)濟(jì)，同時(shí)抑制建設(shè)用地面積的過度擴(kuò)張，妥善處理各土地利用類型之間存在的爭地矛盾。