林寧，關(guān)學(xué)彬，麥全法

（1海南大學(xué)園林園藝學(xué)院，?？?70228；2海南省環(huán)境科學(xué)研究院，?？?71126；3海南省農(nóng)墾科學(xué)院，?？?70206）

三亞市10年間景觀格局變化分析

林寧1，關(guān)學(xué)彬2，麥全法3

（1海南大學(xué)園林園藝學(xué)院，?？?70228；2海南省環(huán)境科學(xué)研究院，?？?71126；3海南省農(nóng)墾科學(xué)院，海口570206）

為了充分了解熱帶濱海城市發(fā)展過(guò)程中景觀變化特征及其影響因素，利用基于SPOT的影像數(shù)據(jù)，應(yīng)用RS、GIS軟件和景觀生態(tài)學(xué)方法，以海南省三亞市作為研究對(duì)象，分析了2002—2012年三亞市土地利用及景觀格局的動(dòng)態(tài)變化情況。結(jié)果表明：（1）三亞市仍以耕地和闊葉林為主，建設(shè)用地大幅度增加，各土地利用類型有相互轉(zhuǎn)移表現(xiàn)，2002—2012年，水田面積減少了25.75%，水庫(kù)/坑塘減少6.21%；草叢、建設(shè)用地和旱地面積分別增加143.16%、86.89%和10.20%；（2）運(yùn)用景觀格局指數(shù)和轉(zhuǎn)移矩陣分析，得出研究區(qū)域景觀斑塊總體數(shù)量減少，說(shuō)明這期間三亞景觀破碎化趨勢(shì)降低，主要由于人類活動(dòng)的干擾不斷加強(qiáng)，城市化進(jìn)程加快使原來(lái)分散的鄉(xiāng)鎮(zhèn)村落等居民集中地聚集成片，轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘谢ㄖ?，從而?dǎo)致了研究區(qū)域景觀破碎化程度的下降。

土地利用；景觀格局；轉(zhuǎn)移矩陣；破碎化；三亞市

0 引言

土地利用/土地覆被變化是全球環(huán)境變化及可持續(xù)發(fā)展研究中的核心領(lǐng)域之一[1]。近年來(lái)，景觀生態(tài)學(xué)分析方法多應(yīng)用于地區(qū)空間格局變化的分析，并已逐漸成為評(píng)價(jià)地區(qū)土地變遷的重要方法。而研究土地利用變化與景觀過(guò)程之間的影響，對(duì)于了解區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[2-3]。

三亞市作為中國(guó)著名的旅游城市，是海南省的南大門、中外游客過(guò)冬最佳選擇勝地之一，也是每年到海南的游客必到之處。旅游業(yè)的興旺和土地開(kāi)發(fā)也造成三亞的自然景觀與人文景觀之間產(chǎn)生巨大問(wèn)題；土地資源的有限性和旅游發(fā)展的破壞性之間的矛盾日益突出，也使三亞這個(gè)寶貴的旅游勝地開(kāi)始出現(xiàn)了不和諧的景象：環(huán)境惡化、景觀破碎、生態(tài)破壞等城市與自然不協(xié)調(diào)現(xiàn)象已逐漸威脅到三亞作為國(guó)際旅游度假勝地的美名。其次，海南作為國(guó)際旅游島，也是國(guó)家“多規(guī)合一”的試點(diǎn)探索省份[4]，在防止環(huán)境繼續(xù)惡化、生態(tài)繼續(xù)破壞方面必須著手在先。準(zhǔn)確掌握三亞市土地利用變化引起的景觀格局演變，對(duì)三亞市今后長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。利用遙感信息進(jìn)行城市景觀格局分析覆蓋范圍廣，具有可靠、及時(shí)準(zhǔn)確、省時(shí)、省力、費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)，且對(duì)植被構(gòu)成、生態(tài)變化和城市發(fā)展的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)問(wèn)題有著無(wú)可替代的作用[5-7]?；谶b感信息開(kāi)展的土地利用及景觀格局分析定量分析[8-9]，可以從宏觀角度評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的影響[10-13]，準(zhǔn)確把握區(qū)域土地利用及生態(tài)格局動(dòng)態(tài)變化[14-15]。

目前，針對(duì)濱海城市景觀變遷的研究正處于起步階段，研究的范圍僅局限于濱海城市的海岸帶卻忽視了城市整體發(fā)展的布局和需要，不利于城市的有效跟蹤反饋和實(shí)施全面規(guī)劃。本研究通過(guò)對(duì)三亞市10年內(nèi)區(qū)域內(nèi)土地利用變化、景觀類型變遷分析，結(jié)合轉(zhuǎn)移矩陣分析區(qū)域內(nèi)土地用途屬性轉(zhuǎn)變量、斑塊特征與整體景觀格局等因素，從宏觀角度了解三亞市土地利用改變和人類活動(dòng)對(duì)區(qū)域景觀格局的影響，以期為海南景觀規(guī)劃和發(fā)展提供技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

1 研究區(qū)概況

三亞市地處海南島最南端，位于北緯18°09′34″—18°37′27″、東經(jīng)108°56′30″—109°48′28″之間。東鄰陵水縣，北依保亭縣，西毗樂(lè)東縣，南臨南海。三亞北靠高山，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。境內(nèi)海岸線長(zhǎng)258.65 km，有大小港灣19個(gè)。三亞市區(qū)三面環(huán)山，北有抱坡嶺，東有大會(huì)嶺、虎豹嶺和海拔39 m的高嶺，南有南邊嶺。三亞地處低緯度，屬熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，年平均氣溫25.7℃，氣溫最高月為6月，平均28.7°C；氣溫最低月為1月，平均21.4℃[16]。三亞市有獨(dú)流入海的河流10條，地下水儲(chǔ)量1.42億m3。三亞是熱帶雨林原生地，有林地12.1萬(wàn)hm2，封山育林區(qū)6.2萬(wàn)hm2，森林覆蓋率64%。有國(guó)家級(jí)、省級(jí)和市級(jí)自然保護(hù)區(qū)9個(gè)，總面積13497hm2。城市綠化覆蓋率44.4%。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究數(shù)據(jù)來(lái)源主要為2個(gè)部分，一是區(qū)域遙感數(shù)據(jù)及其相應(yīng)的地理信息組成的空間數(shù)據(jù)，二是研究區(qū)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查資料，再進(jìn)行比對(duì)。遙感數(shù)據(jù)為2002年和2012年的二期的SPOT遙感影像，2.5 m的分辨率，412波段；地理信息數(shù)據(jù)為地理要素參考圖層，主要為1: 250000海南省地理要素圖層；其他參考資料包括實(shí)地核查的圖像數(shù)據(jù)及相關(guān)文本。

2.2 遙感影像處理

遙感影像參考圖為1:10000的地形圖，并選擇30個(gè)控制點(diǎn)，通過(guò)二次多項(xiàng)式幾何糾正，使影像資料間均方根誤差＜0.5個(gè)像元。然后采用鄰近線性插值法進(jìn)行信息增強(qiáng)處理，使各時(shí)期數(shù)據(jù)具有相同的投影信息。然后再按照三亞市行政區(qū)域進(jìn)行區(qū)域圖像裁切，并選擇SPOT 412波段進(jìn)行彩色合成，得到研究區(qū)域二期影像彩色合成圖像，再使用ECognition軟件對(duì)遙感信息進(jìn)行提取以獲得區(qū)域內(nèi)土地利用類型[17]。

2.3 研究?jī)?nèi)容及方法

2.3.1 土地利用動(dòng)態(tài)變化將研究區(qū)域2002、2012年2期的遙感解譯數(shù)據(jù)進(jìn)行疊加分析，得出土地利用類型之間的空間轉(zhuǎn)移矩陣，分析區(qū)域2002—2012年土地利用變化。

2.3.2 土地利用程度變化采用間接指標(biāo)來(lái)衡量土地利用程度，如土地復(fù)殖率（耕地面積/土地總面積）、土地建設(shè)利用率（建設(shè)用地面積/土地總面積）和林地覆蓋率（林地面積/土地總面積）。

2.3.3 景觀空間格局變化景觀格局一般是指景觀的空間結(jié)構(gòu)特征，具體是指由自然或人為形成的，大小、形狀、屬性不一的景觀空間單元（斑塊）空間分布情況，是景觀異質(zhì)性的具體表現(xiàn)。它受區(qū)域自身社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)管理和居民生活影響約束。一般的區(qū)域景觀格局指數(shù)的生態(tài)內(nèi)涵包括多個(gè)方面，見(jiàn)表1。

2.4 統(tǒng)計(jì)分析

本研究通過(guò)土地利用現(xiàn)狀圖和Ecognition，獲取景觀類型數(shù)據(jù)，結(jié)合Fragstats軟件獲得景觀面積，再使用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 區(qū)域土地利用類型變化分析

根據(jù)遙感解譯及土地利用分析（見(jiàn)圖1～2、表2），2002年和2012年，該研究區(qū)域主要地類為闊葉林、水田、旱地、園地和建設(shè)用地，分別占研究區(qū)域面積的

94.32%和93.89%，針闊混交林、針葉林、灌木林、草地、河流、水庫(kù)/坑塘等面積較小，只占研究區(qū)域面積的5.68%和6.11%。2002—2012年，10年間，建設(shè)用地（包括居住地、交通用地、工業(yè)用地和采礦場(chǎng)）、旱地、園地和草地面積有較大幅度增加，分別增加4432.52、744.6、384.8、361.2 hm2；水田、闊葉林和水庫(kù)面積有所減少，分別減少5266.9、566、125 hm2。所有地類中草叢和建設(shè)用地的變化最為劇烈，分別以9.29%和6.45%的年增長(zhǎng)率增加，而水田面積降幅總量最大，10年間減少5266.9 hm2。研究區(qū)域各地類面積見(jiàn)表2。

表1 主要景觀格局評(píng)價(jià)指標(biāo)及其生態(tài)內(nèi)涵

圖1 2002年三亞市各景觀類型分布圖

表2 2002—2012年研究區(qū)域土地利用類型構(gòu)成表

3.2 土地利用類型轉(zhuǎn)移變化

利用景觀轉(zhuǎn)移矩陣分析土地利用類型變遷是目前一項(xiàng)重要的景觀給分析方法[18-20]。從土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣表（見(jiàn)表3）中可以看出，三亞市2002—2012年各種土地類型變化情況歸結(jié)為4個(gè)方面：（1）闊葉林、建設(shè)用地這2類景觀用地轉(zhuǎn)移面積相對(duì)比較穩(wěn)定，向其他景觀利用類型轉(zhuǎn)化的面積比例較低，說(shuō)明三亞市一方面是對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的保存量比較重視，另一方面是城市建筑穩(wěn)步推進(jìn)。（2）由于城市發(fā)展和人口增加，加速了居民建筑群增加，使靠近鄉(xiāng)鎮(zhèn)居民點(diǎn)的水田和水庫(kù)/坑塘首先被開(kāi)發(fā)和轉(zhuǎn)移，因此水田/坑塘等大量的轉(zhuǎn)移，加速了農(nóng)村生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變。（3）在建設(shè)用地面積不斷上升的同時(shí)，三亞市園地和草地也得到一定增加，說(shuō)明三亞市在城市發(fā)展同時(shí)，農(nóng)業(yè)也在不斷發(fā)展，農(nóng)業(yè)比重在地區(qū)三大產(chǎn)業(yè)中仍很大，說(shuō)明三亞目前仍以二元經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)為主。（4）從農(nóng)田的變化來(lái)看，除了大部分轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，也存在大量土地轉(zhuǎn)為旱地和裸地，表明了農(nóng)田土地的大量占用但利用和保護(hù)力度仍不足，多年來(lái)降低了土地的使用效率也間接破壞了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)。因此，三亞市經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人口增加，城市化與工業(yè)化的發(fā)展，加速了農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型，也改變了原有農(nóng)村農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)。但必須在發(fā)展的同時(shí)注重保護(hù)，特別是農(nóng)村土地利用的合理開(kāi)發(fā)與高效利用方面會(huì)產(chǎn)生不協(xié)調(diào)性，必須穩(wěn)步推進(jìn)、統(tǒng)籌安排，在提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)保證地區(qū)的生態(tài)紅利。

表3 2002—2012年研究區(qū)域土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣hm2

3.3 土地利用程度分析

由表4可以看出，10年間三亞市土地墾殖率從2002年的43.13%下降到2012年的36.10%，減少了7.03%，總體表現(xiàn)仍遠(yuǎn)高于全國(guó)14.21%的平均水平，但減少幅度較大；土地建設(shè)利用率則從7.93%提升到14.81%，提升近1倍；林地覆蓋率變化不大，也仍遠(yuǎn)高于全國(guó)的13.93%平均水平。這表明研究區(qū)域內(nèi)耕地面積近10年來(lái)速度減少，建設(shè)用地快速增加，即三亞市的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)（農(nóng)村）在減弱，而城鎮(zhèn)化進(jìn)程卻正處于快速推進(jìn)階段。

表4 2002—2012年研究區(qū)域土地利用程度指標(biāo)表%

3.4 土地利用景觀動(dòng)態(tài)變化分析

在2個(gè)時(shí)期的土地利用類型圖轉(zhuǎn)成柵格格式基礎(chǔ)上，通過(guò)試用Fragstats景觀格局分析軟件，計(jì)算出研究區(qū)域內(nèi)相關(guān)景觀指數(shù)（見(jiàn)表5）。各景觀格局指數(shù)表明：（1）斑塊數(shù)由2002年的6911個(gè)減少至6719個(gè)，說(shuō)明在2002—2012年期間人類活動(dòng)的干擾不斷加強(qiáng)，使原有零散分布的居民地聚集在一起，形成城市的建筑群，從而導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)景觀破碎化下降；（2）最大斑塊指數(shù)反映了研究區(qū)某種或幾種景觀格局的優(yōu)勢(shì)度，2002—2012年，最大斑塊指數(shù)略有減少，表明了三亞水田的景觀優(yōu)勢(shì)度下降；（3）景觀多樣性指數(shù)略有增加，近10年來(lái)農(nóng)田面積大量減少，建筑用地面積大幅增加，以及園地、裸地的一定增幅導(dǎo)致各景觀類型所占比例差異減少，而多樣性指數(shù)提高；（4）蔓延度指數(shù)、散布與并列指數(shù)的結(jié)果顯示，研究區(qū)整體的蔓延度指數(shù)在10年內(nèi)有所降低，而散布與并列指數(shù)為略有增大，表明該區(qū)內(nèi)核心景觀斑塊同其他景觀斑塊的鄰接性和連通性正逐步提高。

表5 研究區(qū)景觀格局指數(shù)值

4 結(jié)論與討論

（1）本研究以海南省三亞市2002、2012年2期SPOT影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進(jìn)行分析，得出三亞市2個(gè)時(shí)期的各土地利用類型面積，結(jié)合不同的景觀特點(diǎn)數(shù)據(jù)，分析三亞市10年內(nèi)土地利用變化趨勢(shì)及其景觀格局動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)。此外，通過(guò)運(yùn)用平均形狀指數(shù)、多樣性指標(biāo)和景觀斑塊相關(guān)指數(shù)等景觀格局指數(shù)描述三亞市10年間空間異質(zhì)性變化趨勢(shì)。結(jié)果表明，三亞市2002—2012年10年間土地利用類型變化的驅(qū)動(dòng)因素主要是旅游業(yè)的快速發(fā)展、土地開(kāi)發(fā)過(guò)熱、城市化進(jìn)程過(guò)快。

（2）10年間三亞市的景觀格局指數(shù)變化顯示，區(qū)內(nèi)景觀斑塊數(shù)總體降低，表明景觀整體上破碎化程度下降，影響因素是人類活動(dòng)的干擾不斷加強(qiáng)，使原有零散分布的居民地聚集在一起，形成城市的建筑群；其次，景觀多樣性的提高是由農(nóng)田、森林面積減少而其他人類活動(dòng)影響較大的用地類型（如園地等）增加導(dǎo)致的。

（3）人類活動(dòng)頻率和范圍的擴(kuò)大同時(shí)，也加快了三亞自然景觀面積的減少和生態(tài)環(huán)境的惡化。作為快速發(fā)展的三亞市，必須協(xié)調(diào)社會(huì)與自然、環(huán)境與發(fā)展的關(guān)系，加快對(duì)本地區(qū)的景觀和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的規(guī)劃部署，要充分利用多規(guī)合一試點(diǎn)，統(tǒng)籌并協(xié)調(diào)好土地開(kāi)發(fā)利用和環(huán)境保護(hù)的平衡點(diǎn)。

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Landscape Pattern Change:Sanya,2002-2012

Lin Ning1,Guan Xuebin2,Mai Quanfa3

(1College of Horticulture and Landscape Architecture,Hainan University,Haikou 570228,Hainan,China;2Hainan Research Academy of Environmental Sciences,Haikou 571126,Hainan,China;3Hainan Agricultural Reclamation Academy of Sciences,Haikou 570206,Hainan,China)

To understand the landscape change characteristics and its influencing factors in urban development process of tropical coastal city,based on the SPOT image data,with the support of RS,GIS software and landscape ecology method,the dynamic changes of land use and landscape pattern in Sanya from 2002 to 2012 were analyzed.The results showed that:(1)during the past 10 years,the main landscapes were farmland and broad leaved forest,but the construction land increased significantly,all of the landscape types had mutual transfer,such as paddy field decreased by 25.75%,reservoir or pond decreased by 6.21%; brushwood,construction land and dry land increased by about 143.16%,86.89%and 10.20%,respectively;(2) after landscape pattern index andtransfer matrix analysis,it was concluded that the number of landscape patch was decreasing,and the landscape fragmentation was reduced,mainly due to the strengthened interference of human activities,and the speed up of urbanization process,the original fragmented distribution of residential land and building land became poly integration,which led to the decrease of landscape fragmentation degree in this area.

Land Use;Landscape Pattern;Transfer Matrix;Fragmentation;Sanya

TP753

A論文編號(hào)：cjas16100009

海南省自然科學(xué)基金項(xiàng)目“熱帶濱海城市三亞市景觀變遷趨勢(shì)及驅(qū)動(dòng)力研究”(314056)。

林寧，女，1979年出生，講師，碩士，主要從事景觀生態(tài)、園林設(shè)計(jì)、休閑農(nóng)業(yè)等方面探索研究。通信地址：570228海南省?？谑腥嗣翊蟮?8號(hào)海南大學(xué)園林園藝學(xué)院，E-mail：lning_00@163.com，porlmak@163.com。

2016-10-19，

2016-11-16。