基于景觀連接度的三亞濕地空間格局變化研究

摘要" 選取三亞濕地1995、2000、2005、2010、2015和2020年6個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)，利用Landsat遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，采用景觀動(dòng)態(tài)分析方法，并選擇適當(dāng)?shù)木坝^格局指數(shù)，分析三亞濕地景觀的空間格局變化及其影響因素。結(jié)果表明：三亞市的濕地面積從1995年的18.39 km2減少至2020年的13.85 km2，減幅達(dá)25%;在2000—2005、2005—2010年減幅明顯，其動(dòng)態(tài)度分別為-1.92%和-2.76%，2015年后減速趨緩，動(dòng)態(tài)度為0.01%。2015—2020年濕地面積持續(xù)擴(kuò)大，斑塊優(yōu)勢(shì)度增大，斑塊的形狀和邊緣效應(yīng)更加復(fù)雜，但景觀空間格局的聚集性呈現(xiàn)出減弱的趨勢(shì)，復(fù)雜性也明顯降低，景觀連接度有所增強(qiáng)，破碎化程度卻呈現(xiàn)出加重的趨勢(shì)。社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是造成三亞市濕地空間變化的主要因素，其中人口增長(zhǎng)、城市擴(kuò)張、濕地空間被不斷壓縮是導(dǎo)致全市濕地面積減少且破碎度增加的主要原因。但是隨著國(guó)家相關(guān)政策的出臺(tái)，人們對(duì)濕地保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，三亞市濕地的生存環(huán)境在改善中。

關(guān)鍵詞" 濕地空間；景觀連接度；影響因素；三亞市

中圖分類號(hào)" TU984" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼" A" 文章編號(hào)" 0517-6611（2024）05-0074-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.018

開(kāi)放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

Research on Spatial Pattern Changes of Sanya Wetlands Based on Landscape Connectivity

CHEN Wen-shu1，YU Yu-xiu2，WU Yao-hua1

（1.School of International Design，Sanya University， Sanya， Hainan 572000;2.School of Foreign Languages， Sanya University， Sanya，Hainan 572000）

Abstract" Selecting six time points in Sanya Wetland in 1995， 2000， 2005， 2010， 2015， and 2020， using Landsat remote sensing images as the main data source， the landscape dynamic analyse methods and appropriate landscape pattern indices were used to analyse the spatial pattern changes and influencing factors of the wetland landscape in Sanya.The results showed that the wetland area in Sanya City had decreased from 18.39 km2 in 1995 to 13.85 km2 in 2020， with a decrease of 25%.The decline was significant from 2000 to 2005 and from 2005 to 2010， with a dynamic attitude of -1.92% and -2.76%， respectively.After 2015， the deceleration slowed down， with a dynamic degree of 0.01%.During 2015-2020， the wetland area continued to expand， the dominance of patches increased， and the shape and edge effects of patches became more complex.However， the clustering of landscape spatial patterns showed a weakening trend， and the complexity also significantly decreased.The landscape connectivity was enhanced， but the degree of fragmentation showed an increasing trend.Socio economic factors were the main factors causing changes in wetland space in Sanya City， among which population growth， urban expansion， and continuous compression of wetland space were the main reasons for the decrease in wetland area and increase in fragmentation throughout the city.However， with the introduction of relevant national policies and the enhancement of people's awareness of wetland protection， the living environment of wetlands in Sanya City was improving.

Key words" Wetland space;Landscape connectivity;Influencing factors;Sanya City

基金項(xiàng)目" 海南省哲學(xué)社會(huì)科學(xué)規(guī)劃課題（HNSK（ZC）22-213）。

作者簡(jiǎn)介" 陳文術(shù)（1982—），女，湖南株洲人，副教授，碩士，從事熱帶城市景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)研究。

收稿日期" 2023-04-25

景觀連接度主要是研究相同或者不同種類斑塊之間功能、生態(tài)過(guò)程上的有機(jī)聯(lián)系，是目前來(lái)說(shuō)較為科學(xué)的且從定量的層面來(lái)對(duì)景觀生態(tài)安全格局評(píng)價(jià)的方法［1-2］。景觀連接度理論最早由 Merriam于1984 年引入景觀生態(tài)學(xué)中［3］，之后國(guó)內(nèi)外學(xué)者從生態(tài)學(xué)、生物行為學(xué)、數(shù)學(xué)等角度對(duì)該理論及其研究方法進(jìn)行探索和擴(kuò)展。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)對(duì)景觀連接度的研究備受關(guān)注。從研究目的來(lái)看，可以劃分為生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建構(gòu)與優(yōu)化、景觀評(píng)價(jià)、物種保護(hù)3個(gè)目標(biāo)。如禹文東等［4］采用土地利用分析、景觀格局分析和景觀連接度分析等方法，對(duì)濕地生態(tài)空間格局及其演變特征進(jìn)行了研究；王慶孝等［5］以黃河口為研究區(qū)域，利用最小耗費(fèi)距離模型和重力模型構(gòu)建了黃河口濕地的“三橫兩豎”生態(tài)網(wǎng)絡(luò)框架，并基于景觀連通性指數(shù)法、廊道土地利用類型分析法和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分析法對(duì)黃河口濕地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了評(píng)價(jià)；李景霞等［6］通過(guò)對(duì)江蘇鹽城濱海濕地系統(tǒng)格局及丹頂鶴生境連接度的變化對(duì)丹頂鶴生存環(huán)境產(chǎn)生的影響進(jìn)行了研究。從研究度量方法上看，主要有圖論法、最小費(fèi)用模型和MSPA法。如齊珂等［7］基于圖論理論對(duì)福建省閩清縣的自然森林進(jìn)行景觀連接度的量化方法應(yīng)用研究；吳昌廣等［8］闡述了如何建立最小費(fèi)用模型來(lái)對(duì)景觀連接度進(jìn)行運(yùn)用；唐濤［9］利用HSM、MSPA和網(wǎng)絡(luò)模型對(duì)森林景觀連接度進(jìn)行深入研究。濕地作為一種斑塊其帶來(lái)的生態(tài)效益肯定沒(méi)有其成為基質(zhì)帶來(lái)的生態(tài)效益好，因此，從景觀連接度的角度來(lái)審視一個(gè)城市濕地的時(shí)空變換，肯定對(duì)其今后的規(guī)劃布局以及城市生態(tài)環(huán)境的改善有重要作用，而現(xiàn)有的研究成果來(lái)看，從景觀連接度的角度對(duì)濕地生態(tài)空間格局進(jìn)行研究較少。

陳春娣等［10］研究表明，景觀連接度的研究目標(biāo)分布不平衡。由于區(qū)域之間經(jīng)濟(jì)的差異，生態(tài)環(huán)境研究投入的力度也會(huì)有所偏重，目前研究重點(diǎn)區(qū)域主要集中在我國(guó)東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，中西部地區(qū)研究較少，而我國(guó)海南地區(qū)研究幾乎沒(méi)有。海南作為我國(guó)最南端的省份，其地理位置、環(huán)境條件及自然資源與其他省份相比，具有獨(dú)特的生態(tài)價(jià)值。因此，該研究利用1995—2020年的Landsat影像數(shù)據(jù)，對(duì)三亞濕地生態(tài)格局變化及其影響因素進(jìn)行探究，加深對(duì)熱帶城市生態(tài)空間格局演變規(guī)劃的理解，以期為熱帶地區(qū)系統(tǒng)制定科學(xué)有效的濕地保護(hù)與規(guī)劃管理提供理論依據(jù)。

1" 資料與方法

1.1" 研究區(qū)域概況

三亞市位于海南省南部（18°09′34″～18°37′27″N、108°56′30″～109°48′28″E），地處熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，東鄰陵水縣，北依保亭縣，西毗樂(lè)東縣，南臨南海。全境北靠高山，南臨大海，地勢(shì)自北向南逐漸傾斜，形成一個(gè)狹長(zhǎng)狀的多角形，東西長(zhǎng)91.6 km，南北寬51.0 km，陸地總面積大約為1 921 km2，海域總面積為3 226 km2。全市轄海棠、吉陽(yáng)、天涯、崖州4個(gè)行政區(qū)。

1.2" 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理" 該研究以三亞市1995、2000、2005、2010、2015、2020年6期Landsat遙感影像為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，這些影像的空間分辨率為30 m，經(jīng)過(guò)輻射校正和幾何校正，達(dá)到了L1T級(jí)別。影像質(zhì)量良好，云量低于5%，大氣可見(jiàn)度較高。利用ERDAS軟件對(duì)影像進(jìn)行預(yù)處理后，通過(guò)最大似然法和目視解譯，將研究對(duì)象劃分為森林、農(nóng)田、草地、建設(shè)用地、水體、濕地和其他用地7種類型。參考三亞市土地利用現(xiàn)狀圖和GPS實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，隨機(jī)設(shè)立了300個(gè)解譯標(biāo)志，并利用誤差矩陣進(jìn)行精度調(diào)整。1995、2000、2005、2010、2015、2020年總體分類精度分別為84.3%、83.6%、85.6%、86.7%、87.8%和90.0%。首先，使用GIS軟件提取生境斑塊信息，然后利用Fragstats和Canfor2.6軟件完成數(shù)據(jù)模型的設(shè)置和指數(shù)的計(jì)算，最后利用Origin 2021軟件完成制圖。

1.3" 研究方法" 首先，將采用LUCC方法和土地利用動(dòng)態(tài)度對(duì)三亞市的森林、農(nóng)田、草地、建設(shè)用地、水體、濕地和其他用地的變化及其相互關(guān)系進(jìn)行深入探討。然后，選取8個(gè)景觀格局指數(shù)，包括聚合度（AI）、面積加權(quán)的平均形狀指數(shù)（AWMSI）、邊緣密度（ED）、最大斑塊占景觀面積比例（LPI）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、斑塊平均大小（MPS）、斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD），研究三亞市的濕地景觀格局。最后，基于景觀連接度，選取整體連接度指數(shù)（ⅡC）、整體連接度等量連接面積指數(shù)［EC（ⅡC）］、概率連接度指數(shù)（PC）、概率連接度等量連接面積指數(shù)［EC（PC）］、景觀組分?jǐn)?shù)（NC）、斑塊連接數(shù)（NL）、斑塊重要值（dⅡC），對(duì)1995—2020年三亞市的濕地空間格局及其演變特征進(jìn)行深入分析。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 三亞土地利用面積及動(dòng)態(tài)變化

1995—2020年三亞市各土地利用類型的面積及其占比情況見(jiàn)表1。按照占比面積從大到小依次為森林、農(nóng)田、草地、建設(shè)用地、水體、濕地和其他用地；草地、森林、濕地和水體的占比分別保持在2.63%～2.99%、74.15%～76.46%、0.73%～0.98%和2.20%～3.21%。在1995—2020年，農(nóng)田面積從283.48 km2減少至234.27 km2，減幅達(dá)17%；草地面積從55.08 km2減少至49.56 km2，減幅達(dá)10%；建設(shè)用地面積從43.96 km2增加至143.48 km2，激增226%；森林面積從1 440.17 km2減少至1 397.25 km2，減幅達(dá)3%；濕地面積從18.39 km2減少至13.85 km2，減幅達(dá)25%；水體面積從41.55 km2增加至44.46 km2，增幅達(dá)7%。

以目標(biāo)時(shí)間段內(nèi)的各類土地利用類型的面積變化來(lái)觀察土地利用的動(dòng)態(tài)度（表2）。農(nóng)田、草地、森林、濕地動(dòng)態(tài)度呈負(fù)向變化，建設(shè)用地和水體的整體趨勢(shì)都為正向變化。其中，水體的面積動(dòng)態(tài)度最為劇烈，1995—2000和2015—2020年動(dòng)態(tài)度分別達(dá)-0.04%和-0.26%，2000—2005、2005—2010、2010—2015年動(dòng)態(tài)度分別為0.17%、0.91%和7.66%，其中2010—2015年增長(zhǎng)幅度最大。其次是建設(shè)用地，1995—2000、2000—2005、2005—2010、2010—2015、2015—2020年動(dòng)態(tài)度分別為2.38%、2.19%、9.48%、7.58%、0.29%，建設(shè)用地面積增長(zhǎng)，尤其在2005—2010和2010—2015年漲幅驚人。農(nóng)田面積減少，2005—2010年動(dòng)態(tài)度最大，為-1.14%。草地面積減少，2000—2005年動(dòng)態(tài)度最大，為-1.41%。森林面積大體呈減少趨勢(shì)，2010—2015年減小幅度最大，達(dá)-0.48%，2015年后增速趨緩，動(dòng)態(tài)度為0。濕地面積在2000—2005和2005—2010年減幅顯著，動(dòng)態(tài)度分別是-1.92%、-2.76%，2015年以后減速減緩，動(dòng)態(tài)度是0.01%。另外，三亞市土地利用總體動(dòng)態(tài)變化最大的時(shí)段是2005—2010和2010—2015年，在2015年以后變化幅度不大。

2.2" 三亞濕地景觀格局演變

從1995—2020年三亞濕地景觀格局指數(shù)計(jì)算結(jié)果（圖1）可以看出，在研究時(shí)段內(nèi)除AWMSI外各個(gè)指標(biāo)呈現(xiàn)波動(dòng)式變化，NP和PD整體呈現(xiàn)波動(dòng)增加的趨勢(shì)，其中在2005年出現(xiàn)了最大值，而MPS則在2005年出現(xiàn)了最小值，表明研究時(shí)段內(nèi)2005年的破碎程度最高，其他時(shí)段呈現(xiàn)波動(dòng)變化，破碎程度有所改善。LPI在1995、2000、2005年占比較高并且相對(duì)平穩(wěn)，說(shuō)明濕地景觀的優(yōu)勢(shì)度較高，而在2010年后出現(xiàn)了下降，在2020年又出現(xiàn)了增高的趨勢(shì)。AWMSI呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說(shuō)明濕地景觀斑塊形狀復(fù)雜性在減弱。而ED則出現(xiàn)了波動(dòng)式增加，說(shuō)明濕地景觀的斑塊復(fù)雜性有所改善。

2.3" 三亞濕地景觀連接度變化

2.3.1" 距離閾值的選取。

選擇面積gt;1 hm2的濕地斑塊作為研究對(duì)象，選取1 000～10 000 m的25個(gè)距離閾值，計(jì)算NL、

NC、EC（IIC） 和EC（PC）等連接度指數(shù)，尋找擬合曲線的突變點(diǎn)。從圖2可以看出，當(dāng)距離閾值gt;4 000 m時(shí)NL變化率趨于穩(wěn)定；當(dāng)距離閾值gt;4 000 m時(shí)NC變化逐漸減小且數(shù)值較低，NC表示景觀組分?jǐn)?shù)，若數(shù)值過(guò)低，則會(huì)導(dǎo)致無(wú)連通關(guān)系斑塊被認(rèn)為是一類斑塊，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間的構(gòu)建是不利的；EC（ⅡC）整體相對(duì)穩(wěn)定，在gt;4 000 m時(shí)斜率出現(xiàn)了輕微的變化；而EC（PC）的變化率處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)。基于以上分析，該研究選取4 000 m作為濕地分析的距離閾值。

2.3.2" 三亞濕地景觀連通度空間格局分析。在確定最佳閾值為4 000 m的基礎(chǔ)上，運(yùn)用Conefor sensinode 2.6對(duì)三亞市濕地景觀的連通度空間格局進(jìn)行了分析，利用自然間斷點(diǎn)分類法將斑塊由低到高分為５個(gè)等級(jí)，基于景觀連接度構(gòu)建斑塊間的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。由表3可見(jiàn)，在研究時(shí)段內(nèi)，斑塊的NL整體呈現(xiàn)波動(dòng)性變化特征，其中2000—2005年變化較大，由原來(lái)的1 103個(gè)變化為1 269個(gè)，隨后在2010年出現(xiàn)了降低，恢復(fù)到了之前的水平，而在2020年又出現(xiàn)了顯著的增加。EC（IIC）與NL呈現(xiàn)一致的變化趨勢(shì)，在1995年為510.59 km2，到2000年時(shí)基本維持穩(wěn)定狀態(tài)，而到2005年出現(xiàn)了增加，為536.93 km2，繼而出現(xiàn)下降，到2015年則出現(xiàn)了極低值（491.42 km2）。由圖3可知，1995年，三亞市全市的濕地斑塊分布均勻，其中以崖州區(qū)和海棠區(qū)為中心，向外輻射，在各自區(qū)域內(nèi)形成濕地水網(wǎng)；次要中心出現(xiàn)在吉陽(yáng)區(qū)的西部和天涯區(qū)的南部。2000年，濕地斑塊之間的景觀連接度明顯減少，其中海棠區(qū)和崖州區(qū)較為明顯，主要是三亞市的城市發(fā)展重點(diǎn)從原來(lái)的吉陽(yáng)區(qū)轉(zhuǎn)移到海棠區(qū)和崖州區(qū)，導(dǎo)致建筑用地?cái)U(kuò)張，濕地等其他土地類型用地減少。2020年，整個(gè)三亞市濕地景觀連接度較前一個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)明顯增加，但仍未恢復(fù)到1995年的狀態(tài)。

2.4" 影響因素分析

2.4.1" 社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素。

自從國(guó)務(wù)院在2010年1月4日發(fā)布了《國(guó)務(wù)院關(guān)于海南國(guó)際旅游島建設(shè)發(fā)展的若干意見(jiàn)》，至此，海南國(guó)際旅游島建設(shè)正式進(jìn)入正軌。作為海南第二大城市的三亞也隨之進(jìn)入了城市發(fā)展的高速時(shí)期。大批人涌向三亞。由于受城市擴(kuò)張和農(nóng)業(yè)發(fā)展的雙重作用。人口是濕地面積和濕地類型變化最具生機(jī)的驅(qū)動(dòng)力之一。同時(shí)由于城鎮(zhèn)化進(jìn)程加快，城市功能和結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，導(dǎo)致原有的城鎮(zhèn)格局被打破，使原本處于邊緣地帶的一些自然或半自然生態(tài)系統(tǒng)逐漸向中心地區(qū)遷移。人口增加，帶動(dòng)住房和交通、基礎(chǔ)設(shè)施和其他建設(shè)用地需求持續(xù)增長(zhǎng)，進(jìn)而影響濕地在空間上的變化。其中外來(lái)人員數(shù)量逐年遞增，導(dǎo)致城市規(guī)模擴(kuò)大，對(duì)自然資源的開(kāi)發(fā)利用也隨之增多，使得耕地和林地大量減少，濕地總面積呈下降趨勢(shì)。據(jù)《三亞市統(tǒng)計(jì)年鑒》，三亞市常住總?cè)丝趶?996年的42.09萬(wàn)人增加至2020年的66.93萬(wàn)人。

2.4.2" 政策管理因素。

從1995—2020年三亞濕地空間格局的變化上來(lái)看，國(guó)家政策管理因素對(duì)三亞濕地空間格局的演變有著決策性的影響。從國(guó)家層面上來(lái)看，我國(guó)濕地保護(hù)歷程前后歷經(jīng)3個(gè)時(shí)期，分別為打基礎(chǔ)階段（1992—2003年）、搶救保護(hù)階段（2004—2015年）和整體保護(hù)階段（2016—2021年）。在這一歷程中，國(guó)家先后制定了一系列法律法規(guī)來(lái)規(guī)范濕地保護(hù)工作，為濕地資源恢復(fù)與可持續(xù)利用提供法律保障。1992年，我國(guó)成為國(guó)際濕地公約第67個(gè)成員國(guó)。此后，國(guó)家先后頒布一系列法律法規(guī)文件以規(guī)范和指導(dǎo)濕地保護(hù)工作，并在各級(jí)政府中開(kāi)展廣泛宣傳活動(dòng)。2003年，國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)了《全國(guó)濕地保護(hù)工程規(guī)劃（2004—2030年）》。2008年，我國(guó)出臺(tái)了《中華人民共和國(guó)濕地保護(hù)法（草案）》。2016年，我國(guó)發(fā)布了《全國(guó)濕地保護(hù)“十三五”實(shí)施規(guī)劃》。2022年6月1日，《中華人民共和國(guó)濕地保護(hù)法》的正式生效，這標(biāo)志著我國(guó)首次在法律層面對(duì)濕地進(jìn)行了針對(duì)性的保護(hù)。

從省級(jí)層面上，2016年8月海南省政府印發(fā)了海南省林業(yè)生態(tài)修復(fù)與濕地保護(hù)專項(xiàng)行動(dòng)實(shí)施方案的通知。2018年6月海南省省政府發(fā)布了《海南省濕地保護(hù)條例》。2022年6月海南省林業(yè)局下發(fā)關(guān)于開(kāi)展2022年全省森林、草原、濕地調(diào)查監(jiān)測(cè)工作的通知。從國(guó)家層面到省級(jí)層面，各種濕地保護(hù)政策的出臺(tái)表明對(duì)濕地保護(hù)的重視程度不斷提高，同時(shí)制度也在不斷完善［11］。站在濕地生態(tài)系統(tǒng)整體性、系統(tǒng)性的立場(chǎng)上，建立了比較完備的濕地保護(hù)法律體系，可為未來(lái)濕地保護(hù)與開(kāi)發(fā)建立有力法律保障。

3" 結(jié)論

該研究利用Landsat遙感影像為主要數(shù)據(jù)源，采用景觀動(dòng)態(tài)分析方法，并選取適當(dāng)?shù)木坝^格局指數(shù)，對(duì)三亞市1995—2020年濕地變化情況及影響要素進(jìn)行分析，得出以下主要結(jié)論：

（1）三亞市濕地面積從1995年的18.39 km2減少至2020年的13.85 km2，減幅達(dá)25%。在2000—2005、2005—2010年減幅明顯，其動(dòng)態(tài)度分別為-1.92%和-2.76%，2015年后減速趨緩，動(dòng)態(tài)度為0.01%。

（2）社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素是造成三亞市濕地變化的主要原因。1995—2020年，由于國(guó)家出臺(tái)的各項(xiàng)利好政策使得三亞的經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)也帶動(dòng)了人口的急速增長(zhǎng)，尤其是流動(dòng)人口。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增加，必然會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越大的土地需求，所以占用濕地面積較大，最終將造成濕地萎縮，生態(tài)功能惡化。

（3）由于全球環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)重性，我國(guó)也意識(shí)到濕地所帶來(lái)的生態(tài)效益。于是，國(guó)家出臺(tái)了一系列政策制度以保障濕地的生存環(huán)境。2015年之前的三亞市濕地也面臨著面積不斷減小、破碎度不斷加大的困境。2015年以后，三亞市濕地斑塊的優(yōu)勢(shì)度增大，景觀連接度也有所加強(qiáng)，但破碎化程度也顯著增加。

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