基于GIS的生態用地空間格局演變特征研究

王帥

摘要：生態用地的數量結構與空間格局特征的分析是生態保護的基礎，其空間格局演變規律對于生態資源的保護和保障國家可持續發展具有重要現實意義。本文綜合運用GIS和RS作為技術手段，利用核密度分析方法對黑龍江省2000-2016年間生態用地進行了演變特征分析。研究結果表明：從空間分布來看，2000-2016年間黑龍江省生態用地核密度值分布較平均，呈現從北到南降低趨勢，并且核密度高值地區的核密度有向低值轉化的趨勢。

關鍵詞： 生態用地; 空間格局; 演變特征; GIS

0 引? 言

伴隨著中國新型城市化、工業化進程的加快，中國大量占用生態用地，生態用地質量不斷下降，造成資源嚴重短缺，使中國經濟、社會、人口增長與生態資源保護的矛盾更加突出[1-3]。所以，研究生態用地數量變化與空間分布特征，對于合理利用生態資源，保障生態安全，促進社會經濟的可持續發展具有重要意義[4]。本文以黑龍江省作為研究區，利用RS和GIS等技術，從水平空間方面研究了黑龍江省生態用地空間演變特征。利用土地利用轉移矩陣分析了黑龍江省生態用地的數量結構特征，利用核密度分析、點密度等方法分析了生態用地空間分布密度和空間聚集位置等。研究成果可為保護黑龍江省生態用地資源提供一定的科學參考依據。

1 研究區概況與數據處理

1.1 研究區概況

黑龍江省位于中國最東北部，東、北分別以烏蘇里江、黑龍江為界與俄羅斯接壤，西接內蒙古自治區，南連吉林省，地處東經43°25′～53°33′，東經121°11′～135°05′，跨越10個緯度，14個經度，南北長約1120 km，東西寬約930 km，總面積47.3萬km2（含加格達奇區和松嶺區），它是中國最北、最東、緯度最高、經度最東的一個省。黑龍江省西部屬于松嫩平原，東北屬于三江平原，平原面積占全省的37.0%，北部和東南部屬于山地，平均海拔在50～200 m之間。溫帶大陸性季風氣候。

1.2 數據來源與處理

本文以研究區2000年、2010年、2016年3期土地利用數據庫為基礎，提取生態用地信息。采用土地資源信息全數字人機交互遙感快速提取方法，建立的全國土地利用變化數據集。利用覆蓋了研究區的2016年數據，對57幅Landsat-8/OLI、 TIRS圖像進行分類，再根據分類結果進行人工目視判讀，生成了區土地利用圖形數據庫及相關屬性數據庫，并通過Kappa系數檢驗和實地驗證，其準確率達90%以上。

2 研究方法

2.1核密度分析

核密度估計（kemel density estimation， KED）是一種探測數據分布情況的方法，它可以用來分析點狀地理要素，從而清楚地反映地理現象在空間擴散中的距離衰減規律。核密度估算公式如下：

式中，n為數據個數，h為閾值，K （x-xi）為核密度方程;（x-）是估計點x到事件的距離。對區域內生態用地點進行計算，從而得到黑龍江省生態用地的分布密度[6]。

3 生態用地空間格局演變特征

3.1 空間格局演變核密度分析

在ArcGIS10.2中，使用”Feature to to point”工具，將每一年的生態地形圖數據轉換成點，然后利用”Kernal Density”模塊計算點狀生態地形圖的核素密度值，根據2000年的數據，使用”Natural Breaks”方法對2000年生態地形圖的核素密度值進行分級，依次為：0-0.04塊·/km2、0.04-0.08塊·/km2、0.08-0.12塊·/km2、0.12-0.16塊·/km2、0.16-0.20塊·/km2其他年份以此為依據劃分，最終生成黑龍江省不同年份生態用地核密度值空間分布圖（圖1）。

如圖1所示，黑龍江省3個年份生態用地核密度空間分布呈現出相似的空間格局，生態用地核密度值總體較為平均，除綏化市核密度值較低外，其他各地區均有不同程度的核密度值分布，由北向南核密度值逐漸降低，核密度值最高的地區為大興安嶺地區、黑河市北部以及大慶市南部。核密度值最低的地區主要包括綏化市、哈爾濱西部、雙鴨山市北部以及佳木斯市南部，其中綏化市生態用地核密度值幾乎全部為0-0.04塊·/km2，哈爾濱市生態用地核密度值幾乎全部為0.04-0.08塊·/km2，是黑龍江省兩個典型的生態用地核密度低值區。

從各年份生態用地核密度值空間分布來看，2000-2016年期間，黑龍江省生態用地核密度高值地區有向核密度低值轉化的趨勢，核密度值有所降低，表現在大興安嶺地區、大慶市、牡丹江市等地區。

4 結? 語

本文以黑龍江省2000年、2010年、2016年3期土地利用數據庫為基礎，提取生態用地信息，綜合利用GIS手段和數學模型，從生態用地的數量結構、空間分布方面研究生態用地空間格局演變特征，得到主要結論如下：從空間分布上來看，黑龍江省生態用地在2000-2016年期間空間分布呈現出相似格局，生態用地核密度值分布總體較平均，生態用地核密度從北到南逐漸降低，綏化市為典型的生態用地核密度低值地區，大興安嶺地區為核密度高值地區，并且核密度高值地區的核密度值有隨時間向低值轉化的趨勢，主要表現在伊春市西南部與黑河市中部?？傮w上看，生態用地變化地區的集聚程度在近幾年有所緩和，趨于穩定，變化集中區域在不斷縮小。

參考文獻

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[2]程迎軒，王紅梅，劉光盛，等. 基于最小累計阻力模型的生態用地空間布局優化[J].農業工程學報，2016，32（16）：248-257.

[3]周朕，蒙吉軍，齊楊，等. 中國生態用地重要性及其格局優化研究進展[J].生態學雜志，2016，35（1）：18-225.

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[7]武虹.多因子影響下的史前西遼河流域聚落空間格局演變研究[D].泉州：華僑大學，2017，5.

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