基于景觀格局指數的烏魯木齊市主城區時空動態演變分析

姜展鵬，王正宇，張豫芳*

（1.新疆師范大學地理科學與旅游學院 新疆，烏魯木齊 830054；2.中國科學院新疆生態與地理研究所 新疆，烏魯木齊 830011）

烏魯木齊市作為中國西北部山地綠洲城市的典型，兼負經濟擴張與生態可持續發展的重要任務。在第三次新疆工作的重要節點上，了解并研究其城市演變方向、規律及重心轉移過程，皆可為未來烏魯木齊市制定城市建設與發展的政策與方案提供科學、合理的理論參考與科學佐證。目前，城市的時空動態演變方面主要采用“RS+GIS”的方法。Waddell、Brian等學者采用高分辨率影像進行土地利用覆被類型提取，進行多方面評價分析。在我國的廣東、崇明島、三亞等的城市演變的研究中，立足景觀生態學說進行定量分析的較少。本文以烏魯木齊市主城區1990-2020年共七期遙感影為基礎數據，以“時序+景觀格局指數+城市重心轉移”分析烏魯木齊市主城區時空動態演變。

1 研究區及數據源

1.1 研究區概況

烏魯木齊市（圖1）是新疆維吾爾自治區首府，全境位于準葛爾盆地南緣，北天山西段的接合部，屬中溫帶半干旱大陸性氣候。

圖1 烏魯木齊市主城區地理位置

1.2 數據源

1.2.1 土地利用分類數據 利用SVM 對1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020七期遙感影像進行半監督分類。將荒漠與冰川積雪單獨列出，并將低密度草地分類后劃入荒漠，而其他則包括不可建設用地、留白用地、空閑地等。

表1 1990-2020年烏魯木齊市各土地利用類型斑塊密度指數

圖2 烏魯木齊市不同年份土地利用分類

表2 1990-2020年烏魯木齊市土地利用結構信息熵

圖3 1990-2020年烏魯木齊市主城區建設用地重心及其轉移路線

1.2.2 SVM分類精度驗證 選取2020年主城區8種土地利用類型共計80 個樣點，進行采點與土地利用類型判別，分類精度均高于70.00%，符合實驗要求。

2 1990-2020 年烏魯木齊市主城區景觀格局指數分析

如圖2所示，1990-2020年，草地、荒漠遍布的東南部與西南部地區逐漸被開發利用，轉化為建設用地以及耕地，致使荒漠與其他用地在空間分布上呈現破碎零散化分布特征。

2.1 景觀格局指數

景觀格局指數能定量表達景觀格局與生態過程間的關聯性。本文主要從土地利用空間格局多樣性與復雜性兩方面進行分析。

2.1.1土地利用空間格局復雜性 由表1可知，2020年土地利用空間格局的孔隙度增加，空間分布相對緊湊，局部區域內復雜性較大；1990 年土地利用布局相對呈現出整體性與片狀性，城市用地相對均衡且單一，各土地利用類型的空間分布相對分散。

2.1.2 土地利用空間格局多樣性 由表2 可知，2020年土地職能類型較多，各類用地穩定且均衡；1990年土地利用結構分異較小，用地穩定性與均勻性較差。

2.2 城市用地重心轉移分析

1990-2000 年建設重心主要由沙區三一西北重工附近向東北部沙依巴克區澎湖路附近轉移，2000-2010年向東南方向沙區西山西街方向轉移，2010 年后建設重心向東北方向新市區蘇州東街轉移。

3 討論與結論

從時間與空間分布的角度對1990-2020 年烏魯木齊市土地利用的變化情況加以分析，1990-2020年烏魯木齊市的土地利用空間格局的孔隙度增加，各土地利用的空間分布相對緊湊，局部區域內的土地利用復雜性較大，土地職能類型較多，建設用地的重心也呈現出向東與向北發展趨勢。上述立足于景觀格局指數的烏魯木齊市主城區時空動態演變分析為烏魯木齊市主城區用地規劃提供了一個新的視角。希望在后期的研究中對烏魯木齊市主城區的未來擴張方向進行預測，這也將豐富國內乃至中亞山地綠洲城市的研究內容。