基于土地利用現狀的資源型城市景觀格局差異分析

崔慧珍 呂利娜 葉欣 方強

摘要 [目的]探究不同發展模式的資源型城市景觀格局指數差異，并進行對比分析，可為我國資源型城市轉型及可持續發展提供建議。[方法]以山西大同市左云縣、黑龍江鶴崗市興安區、貴州六盤水市六枝特區為例，采用景觀指數法，對城市景觀格局進行探究。[結果]大同市左云縣建設用地斑塊數量最多，破碎度最高，建設用地較分散;鶴崗市興安區耕地類型在空間分布上較為分散;六盤水市六枝特區除水域外，各類型的斑塊數量較為平均，各景觀破碎程度類似，這與該地區位于山脈銜接地帶的獨特地形密切相關。不同模式下，3個城市蔓延度指數、香農多樣性指數相差不大，大同市左云縣蔓延度指數最低，表明景觀呈現的團聚程度與延展趨勢較弱，逐漸形成優勢景觀。[結論]該研究結果為研究生態系統的自然規律、生態擾動關系和指導城市景觀規劃提供科學依據。

關鍵詞 資源型城市;景觀格局指數;土地利用;現狀;差異

中圖分類號 P96? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）01-0066-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.018

Analysis on the Difference of Landscape Pattern of Resource-based Cities Based on Land Use Status

CUI Hui-zhen，L Li-na，YE Xin et al

（School of Mining Engineering， Heilongjiang University of Science & Technology， Harbin，Heilongjiang 150022）

Abstract [Objective]To explore the difference of landscape pattern index in resource-based cities with different development modes， and to conduct comparative analysis， which could provide suggestions for the transformation and sustainable development of resource-based cities in China.[Method] Taking Zuoyun County， Datong City， Shanxi， Xing’an District， Hegang City， Heilongjiang， and Liuzhi Special Zone， Liupanshui City， Guizhou Province as examples， the landscape index method was used to explore the urban landscape pattern.[Result]Zuoyun County of Datong City had the largest number of construction land patches and the highest fragmentation degree， and the construction land was scattered. The spatial distribution of cultivated land types in Xing’an District of Hegang City was relatively scattered. In Liuzhi Special Zone of Liupanshui City， except the water area， the number of patches of various types was relatively average， and the degree of landscape fragmentation was similar， which was closely related to the unique terrain of the region located in the convergence zone of mountains. Under different modes， the sprawl index and Shannon's diversity index in three cities were not much different， and the sprawl index of Zuoyun County in Datong City was the lowest， indicating that the degree of reunion and extension of the landscape was relatively weak， and the dominant landscape was gradually formed.[Conclusion]The research results provide a scientific basis for studying the natural laws of ecosystems， ecological disturbance relations and guiding urban landscape planning.

Key words Resource-based cities;Landscape pattern index;Land use;Status;Difference

基金項目 黑龍江省自然科學基金優秀青年項目（YQ2019D006）。

作者簡介 崔慧珍（1997—），女，河北衡水人，碩士研究生，研究方向：地理信息系統應用與土地利用。通信作者，講師，博士，從事地理信息系統應用與土地信息技術研究。

收稿日期 2021-08-21

資源型城市是指依靠城市自身資源發展的城市，我國煤炭資源型城市的發展模式主要分為“先礦后城”和“先城后礦”2種。前者是指城市依托自身礦產資源，經過開采利用后帶動城市發展;后者則是城市首先發展，而后發現礦產進行開采。不同地區的資源型城市因發展不同、開采時間不同，城市景觀格局受到不同程度的影響，但在其發展中都面臨著生態環境惡化、社會矛盾加大、產業結構單一和經濟效益低等一系列問題[1]。城市空間格局是城市發展的直接表象，是經濟活動的載體，城市的發展變化會引起城市空間格局的變化，使之呈現不同的集聚與擴散[2-3]。作為自然和人文雙重因素作用下的綜合表征[4]，景觀格局是多種生態效應累積的結果。通過景觀格局指數能夠清晰地反映出景觀格局的空間構成，具有信息量大、表征準確等優勢，因而在城市格局變化的研究中應用十分廣泛。研究煤炭資源型城市景觀格局變化，可深入了解城市的格局分布，為其未來可持續發展提供基礎支撐。

景觀指數法[5-7]是通過地域斑塊數量計算，進而研究景觀格局信息;通過數據直接反映土地在空間的配置情況、各地類數量、類型組成等指標，是研究格局分布最常用的定量分析方法，該方法準確性高、計算過程簡單、結果具有代表性。大量學者利用Fragstats軟件計算景觀格局指數，并且以移動窗口分析法對景觀格局破碎化及多樣性特征、景觀格局梯度特征等進行分析[8-9]。該研究選取不同發展模式的煤礦資源型城市，進行景觀格局差異分析。通過對比不同模式的同類資源型城市的景觀格局指數結果，探究其間差異，有助于了解人類活動和自然生態影響之間的關系，對研究生態系統的自然規律、生態擾動關系和指導城市景觀規劃有重要意義[10]。

1 資料與方法

1.1 研究區概況 研究以城市的發展模式、地理區位為依據，選取山西大同市左云縣、黑龍江鶴崗市興安區和貴州六盤水市六枝特區為案例區。研究區的發展模式、區位、資源概況及發展模式見表1和圖1。

1.2 數據來源與處理

該研究依據數據可得性、科學性原則，選取大同市左云縣、鶴崗市興安區、六盤水市六枝特區2020年最新Landsat影像，影像選取的標準為一年中質量最高的數據，無云或少量云層覆蓋，數據時間均為5月份左右。借助ENVI 5.3.1和ArcGIS 10.2軟件，對所選的原始圖像數據進行幾何校正、圖像鑲嵌、融合、裁剪以及研究范圍的提取，

圖像增強等預處理，根據《土地利用現狀分類》（GB/T 21010—2017），結合目視解譯，將研究區分為耕地、建設用地、草地、水域、林地、其他用地。利用隨機采樣方法對分類精度進行驗證，最終混淆矩陣分類精度達到80%以上，符合精度要求。以上數據均源于地理空間數據云網站（http：//www.gscloud.cn/），分辨率為30 m。

1.3 研究方法

景觀格局指數是高度濃縮的景觀動態變化信息，常廣泛用于了解城市的景觀組成成分、空間配置、動態變化等[11-14]。該研究從聚散性指標、面積-邊緣指標和物種豐富度探索城市景觀格局分布，其中聚散性指標以斑塊數量（NP）為標準，而面積-邊緣指標從斑塊類型面積（CA）、景觀百分比（PLAND）和最大斑塊指數（LPI）入手，探索物種豐富度選擇香農多樣性指數（SHDI）和蔓延度指數（CONTAG）。

2 結果與分析

2.1 山西省大同市左云縣景觀格局分析

由聚散性指標結果分析（表2）可知，建設用地斑塊數量（NP）最多，其次是草地、林地、其他用地、耕地，水域最少。因人為干擾因素多，建設用地破碎度較高，具有較高的分散性;林地、草地、耕地等地類相似，破碎程度與分散性一致;水域斑塊數量最少，一方面是因為水域地類數量較少，加之破碎度較大，因此聚散性指標最低。

從面積-邊緣指標（表2）來看，研究區域內耕地PLAND達38.04%，面積達49 167.00 hm2，其他用地的面積達33 890.13 hm2，PLAND達26.22%，僅次于耕地。結合耕地的LPI，可知在整個區域內耕地占主導優勢，其他用地次之，說明人類活動的主要方向為耕地和其他用地。水域可改變度最小，因此斑塊豐富度最低、數量最少，優勢最小。

綜上所述，目前大同市左云縣耕地優勢最大，但其他用地也具有可開發潛力，主要是由于煤礦資源型城市經過長期開采后，對各類用地均有破壞。該地區作為“先城后礦”的代表，資源開發前已有城市存在，資源的開發加速城市發展。近年來，左云縣發展旅游等綠色行業已具有一定效果，人類活動重心發生變化，對其他用地的改善意識逐漸增強。

2.2 黑龍江省鶴崗市興安區景觀格局分析

在聚散性指標方面（表3），研究區內耕地斑塊數量（NP）最多，破碎度較高，說明該地區煤礦行業的發展主要對耕地造成了破壞，草地和其他用地也受到輕微影響。

從面積-邊緣指標方面分析（表3），PLAND最大的是水域，總面積達3 721.05 hm2，遠超其他類型土地。興安區境內地勢表現為東西較高、中間較洼，主要河流有大鶴立河、小鶴立河、阿凌達河，從北到南流經域內，地表徑流總量達1.1億m3;因幾十年的采礦活動，導致地下采空區增大，水資源受到影響，呈逐年減少趨勢。草地的LPI最高，說明草地在該地區為優勢地類;隨著對資源型城市轉型的重視，保護草地等綠色地類相關政策逐漸推行。LPI的生態意義揭示人類活動對地類的干擾強度和頻率，由此可看出興安區草地保護措施頗見成效。

綜上所述，鶴崗市興安區的水域、草地在整個城市景觀中已具有絕對的優勢，耕地由于受采礦活動影響，較為破碎。鶴崗是東北地區四大煤城之一，采礦行業的興盛帶動了城市的發展，但也造成了各種環境污染，未來應充分利用水域和草地，創造綠色發展環境。

2.3 貴州省六盤水市六枝特區景觀格局分析

由聚散性指標（表4）可知，在研究區內，除水域外，各地類的斑塊數量（NP）相近，說明各景觀的破碎程度相似;水域的PLAND和NP均最低，在城市分布相對集中。

根據面積-邊緣指標（表4）可知，林地占地71 977.68 hm2，面積最大，LPI最高;水域面積占地2 547.54 hm2，與林地相差懸殊。六枝特區具有眾多山間盆地、丘陵、壩子，地勢為西北高、東南低，河谷深切，地表破碎，地形變化大，這也是各類型斑塊土地較為破碎的原因。結合景觀指數分析，六枝特區可利用自身耕地、水域優勢，發揚新農業生態

經濟。六枝特

區水能礦產富集，處于長江流域和珠江流域的分水嶺，水流

落差較大，水能資源極為豐富。近年來，六枝特區依靠自身自然資源，做到綠色轉型，大力發展旅游業，先后榮獲“中國最美度假旅游勝地”等稱號。

2.4 景觀指數綜合分析

從縱向的角度進一步對大同市左云縣、鶴崗市興安區、六盤水市六枝特區3個不同城市的景觀指數進行分析，研究同類資源型城市不同城市發展模式下景觀格局差異。

從圖2～4可以看出，依據面積-邊緣指標，大同市左云縣各地類PLAND最大的為耕地，鶴崗市興安區最大的為水域，六盤水市六枝特區最大的為林地，這與3個地區的社會發展、地形分布密切相關。至2020年，左云縣全年農作物種植面積達31.95萬hm2，農林牧漁業投資額達670.2億元，比2019年增長10.4%，該區域充分利用耕地面積較大的優勢，推動農林牧漁業發展。鶴崗市興安區政府于2021年6月發布“三線一單”（生態保護紅線、環境質量底線、資源利用上線和生態環境準入清單）生態環境分區管控意見。因長期采礦活動，鶴崗市環境污染嚴重，政府長期致力于改善環境，加之煤炭資源枯竭，城市轉型必然要向綠色可持續方向發展，該地區草地PLAND、LPI較高，符合綠色發展條件，應著力推動形成綠色生產生活方式。從“一城煤灰半城土”到“一城青山半城湖”，六盤水市六枝特區綠色發展實現華麗轉身，其中PLAND、LPI最大的均為林地，為綠色發展奠定基礎。近年來，“煤都”六盤水一手抓煤炭、電力、鋼鐵、建材等傳統產業的升級改造，一手抓山地特色農業、特色旅游業等，聚力推進傳統產業生態化、特色產業規模化、新興產業高端化，在產業轉型升級上進行探索并取得積極成效。

由表5可知，3個地區的蔓延度指數（CONTAG）相差不大，大同市左云縣最小，為53.16，表明在左云縣境內存在景觀連通度較弱現象，景觀團聚程度、延展趨勢不如另2個地區。不同城市之間香農多樣性指數（SHDI）相差較小，說明各斑塊類型在各地區景觀格局分布趨勢相同。相比鶴崗市興安區、六盤水市六枝特區，大同市左云縣斑塊類型分布更均衡。

通過對3個城市景觀指數結果進行對比，結果發現，同為資源型城市，“先礦后城式”的鶴崗市興安區耕地破碎度最大，耕地在景觀格局中較分散;因鶴崗市煤礦位置多處于耕地之下，因此煤礦行業的發展造成了耕地的破壞，破碎度加劇。“先城后礦式”的大同市左云縣、六盤水市六枝特區則為建設用地和其他用地破碎度較高。早期的城市發展致使建設用地破碎度較高，礦業開采更是加劇景觀破碎。煤礦型城市在經歷漫長的開采后，城市景觀格局分布產生巨大變化，不僅破壞周邊景觀斑塊的完整性，而且從整體上也增加區域破碎化程度。

3 結論與討論

不同區域內，由于大同市左云縣地處塞北高原，地勢、海拔高，地貌類型復雜，平川較少，山地和丘陵居多，人類活動范圍較分散，相應的生產活動也就比較散落。該地區建設用地斑塊數量最多，破碎度較高。

東北地區的鶴崗市興安區是三江平原向小興安嶺山地的過渡地段，平原地區多為耕地和草地，其中大鶴立河、小鶴立河貫穿全境，因此城市水域面積較大且集中。草地在平原地區具有一定生長優勢，因此最大斑塊指數（LPI）較高，開發草地向綠化環境發展也是鶴崗市轉型發展的道路選擇之一。

西南地區的六盤水市六枝特區，因地表破碎，地形變化大，許多適宜林地和草地生長的山間盆地、丘陵和壩子散落分布，導致林地、草地等用地斑塊數量較多。斑塊類型面積（CA）林地、草地處于優勢，這與它亞熱帶季風帶來的溫暖濕潤氣候有關。林地LPI值最高，與其地處烏蒙山和苗嶺山脈的銜接處地形有關。該地區蔓延度指數（CONTAG）最高，其自身地勢使景觀具有良好的連接性。

作為依靠煤礦資源發展的城市“先礦后城”的鶴崗市興安區，具有充足的水源，便于耕地與草地的恢復。因資源逐漸枯竭，城市開始向農業經濟轉型。作為“先城后礦”的六盤水市六枝特區，具有大面積的林地和草地，該市可依靠林地資源發展為旅游行業，有助于資源型城市轉型;同為“先城后礦”的大同市左云縣，耕地和其他用地的影響較大。通過國家政策和政府治理等一系列措施，對耕地和其他用地進行改造，實現綠色發展。相比鶴崗市興安區、六盤水市六枝特區，大同市左云縣香農多樣性指數（SHDI）最高，表明各斑塊類型在景觀格局中呈均衡化趨勢分布;通過對比蔓延度指數（CONTAG），景觀破碎化程度較高，對某些干擾的蔓延更有抑制作用，也是其對景觀格局規劃治理的成果。通過景觀分析可發現目前大同市左云縣物種豐富度較高，景觀格局具有一定優勢。

綜上所述，景觀指數在城市未來發展、人口變化趨勢、社會治理、生態保護等方面的預測有重要意義，可為其他資源型城市提供參考案例，便于對研究區土地科學合理化利用，規劃城市格局。

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