支林蛟 王 錦 劉 敏 王柱蓮

（1. 西南林業(yè)大學(xué)園林園藝學(xué)院，云南 昆明 650233；2. 昆明理工大學(xué)建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，云南 昆明 650550；3. 云南師范大學(xué)旅游與地理科學(xué)學(xué)院，云南 昆明 650500）

綠色空間泛指區(qū)域內(nèi)所有生長植被的地域，包括了人工植被與自然植被覆蓋的水體、山地、丘陵等空間[1]。綠色空間因其具有消除空氣污染、吸收CO2、保持水土、維護(hù)生物多樣性以及提供精神娛樂和身體休閑等眾多生態(tài)、經(jīng)濟(jì)和社會服務(wù)功能[2-4]，被認(rèn)為是區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的重要標(biāo)志[5]。綠色空間作為城市整體的基礎(chǔ)性構(gòu)成內(nèi)容之一[1]，其動態(tài)變化不僅反映了區(qū)域歷史時期人類活動與自然的相互作用，同時其動態(tài)變化規(guī)律和趨勢對于將來區(qū)域綠色發(fā)展也具有重要的指導(dǎo)作用。目前，已有眾多學(xué)者對綠色空間格局的動態(tài)變化進(jìn)行了較多研究，但多集中于單一尺度[6-8]或單一類型[9-10]上的探討，鮮有學(xué)者從多尺度對綠色空間動態(tài)變化進(jìn)行系統(tǒng)研究。然而，城市發(fā)展過程在不同尺度上具有時空異質(zhì)性，已有研究證實，多尺度開展空間異質(zhì)性的定量化研究大大增強了對城市復(fù)雜景觀格局的解釋能力[11]。鄔建國等曾指出景觀格局分析中尺度變化對指數(shù)的影響顯著[12]，趙玉濤等[13]也提出一個景觀單元在小尺度觀察是異質(zhì)的，而在大尺度上則可能是均質(zhì)的觀點，可見開展綠色空間格局動態(tài)變化的多尺度研究對人們了解綠色空間格局形成過程、動態(tài)規(guī)律和驅(qū)動機制具有重要理論和現(xiàn)實意義。

自1978年改革開放以來，中國一直處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，目前城鎮(zhèn)化率已突破60%，預(yù)計至2050年中國城鎮(zhèn)化率將達(dá)到71.2%，而城市群已被作為推進(jìn)中國新型城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)。滇中城市群處于城鎮(zhèn)化快速發(fā)展階段，近幾年來城鎮(zhèn)化率年均提高1.54%，形成1個大城市、1個中等城市、8個小城市、27個縣城組成的城鎮(zhèn)體系，成為全省新型城鎮(zhèn)化的主體形態(tài)和現(xiàn)代化建設(shè)的重要載體。隨著城鎮(zhèn)化的推進(jìn)，人口膨脹、環(huán)境污染、水土流失、生物多樣性喪失等問題給區(qū)域發(fā)展帶來了巨大的困境[14]。2000年以來，云南省開始實施退耕還林還草工程，并取得明顯成效。綠色空間是滇中城市群生態(tài)本底優(yōu)勢的最好體現(xiàn)，也是滇中城市群作為高原生態(tài)宜居城市群的名片，但目前對滇中城市群的研究多集中于土地利用[15]、三生空間[16]和國土空間[17]上的探討，針對綠色空間的研究較為缺乏。因此，本研究從城市群、州市和區(qū)縣多尺度，對滇中近20年綠色空間動態(tài)變化特征進(jìn)行探討，以期為滇中的可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供參考。

1 研究區(qū)概況

滇中城市群是國家重點培育的19個城市群之一，是全國“兩橫三縱”城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略格局的重要組成部分，是云南生產(chǎn)力布局和生產(chǎn)發(fā)展的核心區(qū)域，也是云南省生態(tài)文明建設(shè)的排頭兵。滇中城市群地處云南省中部，位于東經(jīng)100°43′～104°49′，北緯24°58′～25°09′，屬湖盆巖溶高原地貌，地形以山地和山間盆地為主，地勢起伏和緩，海拔116～4 282 m，氣候溫和濕潤，降水多，霜雪少，光照條件好，屬低緯度高原山地季風(fēng)氣候，植被類型以常綠闊葉林為主，植物種類多樣，生態(tài)環(huán)境總體水平保持良好，森林覆蓋率超過50%。2020年8月26日，云南省人民政府正式印發(fā)了《滇中城市群發(fā)展規(guī)劃（2020—2035）》[18]，規(guī)定滇中城市群范圍包括昆明市、曲靖市、玉溪市、楚雄州全境及紅河州北部7個縣、市，共49個縣、市、區(qū)，國土面積11.14 km2，2018年末常住人口2 127萬人，城鎮(zhèn)化率達(dá)60%，地區(qū)生產(chǎn)總值1.02萬億元，第一、二、三產(chǎn)業(yè)分別占全省的28.3%、44.1%、61.6%。

2 材料與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及預(yù)處理

研究影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺（http://www.gscloud.cn/），2000年和2010年為Landsat 5 TM遙感影像，2019年為Landsat 8 OLI遙感影像，空間分辨率30 m，云量均小于5%。使用ENVI 5.3遙感處理軟件對 Landsat 影像進(jìn)行預(yù)處理，包括輻射定標(biāo)、大氣校正、地形校正、圖像鑲嵌等，最后得到滇中3個時期的遙感影像圖。

2.2 綠色空間分類及解譯

分類體系的構(gòu)建是遙感影像信息提取的前提條件。研究基于《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2017）標(biāo)準(zhǔn)[19]，結(jié)合遙感影像特征和綠色空間格局分析的要求，同時參考以往研究中的分類體系[20-24]，將滇中空間劃分為綠色空間和非綠色空間2個一級類，其中綠色空間劃分為林地空間、耕地空間、灌草空間和水體空間4個二級類，非綠色空間劃分為建設(shè)空間和其他空間2個二級類（表1）。

表1 滇中空間劃分Table 1 Space division of central Yunnan

影像解譯是進(jìn)行綠色空間格局分析的基礎(chǔ)，在以往研究中，大部分學(xué)者都是使用ENVI基于像素的分類方法進(jìn)行影像信息提取，但普遍存在“同物異譜、異物同譜”的問題，分類精度較低[25]。因此，研究采用eCognition 9.0提供的面向?qū)ο蠓诸惣夹g(shù)[26]，使用多尺度分割和最鄰近分類法對影像進(jìn)行信息提取，多尺度分割中scale parameter設(shè)為80，shape和compact均設(shè)為0.5，并在Google影像上隨機選取測試樣本進(jìn)行精度評價，3期分類結(jié)果精度均大于90%。最后將分類結(jié)果導(dǎo)入ArcGIS 10.2 對3期分類圖進(jìn)行可視化表達(dá)。

2.3 轉(zhuǎn)移矩陣分析

轉(zhuǎn)移矩陣可以定量表明不同景觀類型之間的轉(zhuǎn)化情況，并對景觀類型結(jié)構(gòu)的變化特征及各景觀類型的流向進(jìn)行深入分析[27]。研究基于IDRISI 17提供的Markov模型[28]，對滇中城市群尺度2000—2010年和2010—2019年2個時段的綠色空間轉(zhuǎn)移情況進(jìn)行了Markov模型構(gòu)建，得到了城市群尺度2個時段內(nèi)綠色空間面積轉(zhuǎn)移矩陣。

2.4 景觀格局指數(shù)分析

使用景觀指數(shù)定量描述景觀格局空間特征及變化是當(dāng)前景觀格局定量分析的常用方法，景觀格局指數(shù)能夠高度濃縮景觀空間格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置等方面的特征[29]。景觀格局指數(shù)計算軟件Fragstats提供了斑塊、類型和景觀3個水平尺度的度量指標(biāo)，但本研究主要側(cè)重于從不同區(qū)域尺度來分析滇中城市群綠色空間的整體水平，所以本研究從景觀水平尺度選取能夠衡量綠色空間整體優(yōu)勢度、復(fù)雜度、連接性、破碎度和多樣性的相關(guān)指標(biāo)，分析綠色空間的整體結(jié)構(gòu)特征，選取的指標(biāo)包括最大斑塊指數(shù)（LPI）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、蔓延度指數(shù)（CONTAG）、聚合度指數(shù)（AI）、Shannon均勻度指數(shù)（SHEI）和Shannon多樣性指數(shù)（SHDI）共6個指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 城市群尺度綠色空間格局動態(tài)特征分析

3.1.1總體動態(tài)特征

由圖1可知，在城市群尺度上，滇中城市群空間類型在近20年間發(fā)生了顯著的變化，總體上呈現(xiàn)綠色空間縮減，非綠色空間擴張的趨勢；同時綠色空間內(nèi)部也發(fā)生明顯轉(zhuǎn)換，表現(xiàn)為林地空間增加，耕地空間和灌草空間減少，水體空間保持穩(wěn)定。

圖1 滇中城市群綠色空間動態(tài)圖Fig. 1 Dynamic diagram of green space of urban agglomeration in central Yunnan

由表2可知，近20年滇中城市群綠色空間動態(tài)變化顯著，綠色空間占比不斷縮減，2000年、2010年、2019年分別為99.44%、98.56%、96.93%。從單一綠色空間類型來看，3個時期綠色空間優(yōu)勢類型依次均為林地空間、耕地空間、灌草空間和水體空間。其中，林地空間面積穩(wěn)定上升，2000年、2010年、2019年分別為47 154.71、56 943.83、71 235.55 km2；耕地空間縮減最為突出，2000年、2010年、2019年 分 別 為36 077.61、28 233.00、19 090.97 km2；灌草空間縮減也較為明顯，2000年、2010年、2019年分別為26 748.91、23 799.02、16 792.53 km2；水體空間占比雖小，但也保持了一定增長，2000年、2010年、2019年分別為814.92、834.79、874.43 km2。同時，非綠色空間中建設(shè)空間2000—2010年增加了942.45 km2，2010—2019年增加了1 782.30 km2，建設(shè)空間擴張速度明顯加快。

表2 2000—2019年滇中城市群綠色空間動態(tài)變化Table 2 Dynamic change of green space of urban agglomeration in central Yunnan from 2000 to 2019

3.1.2 空間轉(zhuǎn)移特征

由表3可知，從轉(zhuǎn)出角度來看，2000—2010年滇中城市群綠色空間中林地空間主要轉(zhuǎn)向灌草空間和耕地空間，耕地空間主要轉(zhuǎn)向灌草空間和林地空間，灌草空間主要轉(zhuǎn)向林地空間和耕地空間，水體空間主要轉(zhuǎn)向耕地空間；從轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)來看，對林地空間貢獻(xiàn)最大的是灌草空間和耕地空間，對耕地空間貢獻(xiàn)最大的是灌草空間和林地空間，對灌草空間貢獻(xiàn)最大的是耕地空間和林地空間，對水體空間貢獻(xiàn)最大的是耕地空間，對建設(shè)空間和其他空間貢獻(xiàn)最大的均是耕地空間。

表3 2000—2010年滇中城市群綠色空間轉(zhuǎn)移矩陣Table 3 Transfer matrix of green space of urban agglomeration in central Yunnan from 2000 to 2010 km2

由表4可知，從轉(zhuǎn)出角度來看，2010—2019年滇中城市群綠色空間中林地空間主要轉(zhuǎn)向灌草空間和耕地空間，耕地空間主要轉(zhuǎn)向林地空間和灌草空間，灌草空間主要轉(zhuǎn)向林地空間和耕地空間，水體空間主要轉(zhuǎn)向林地空間；從轉(zhuǎn)入貢獻(xiàn)來看，對林地空間貢獻(xiàn)最大的是灌草空間和耕地空間，對耕地空間貢獻(xiàn)最大的是灌草空間和林地空間，對灌草空間貢獻(xiàn)最大的是耕地空間和林地空間，對水體空間貢獻(xiàn)最大的是耕地空間，對建設(shè)空間和其他空間貢獻(xiàn)最大的也是耕地空間。

表4 2010—2019年滇中城市群綠色空間轉(zhuǎn)移矩陣Table 4 Transfer matrix of green space of urban agglomeration in central Yunnan from 2010 to 2019 km2

3.1.3 景觀格局指數(shù)

由表5可知，2000—2019年滇中城市群綠色空間景觀格局變化明顯。2000—2019年最大斑塊指數(shù)從5.15%上升至59.52%，景觀形狀指數(shù)從298.04下降至220.77，蔓延度指數(shù)從61.4%上升至66.11%，聚合度指數(shù)從94.68%上升至96.07%，說明綠色空間中某種優(yōu)勢斑塊形成了良好的連接性，景觀的破碎化程度降低；Shannon多樣性指數(shù)從1.14下降至1.02，Shannon均勻度指數(shù)從0.64下降至0.57，說明景觀受優(yōu)勢類型所支配，景觀多樣性下降，分布變得不協(xié)調(diào)。

表5 2000—2019年滇中城市群綠色空間景觀指數(shù)變化Table 5 Changes in landscape index of green space of urban agglomeration in central Yunnan from 2000 to 2019

3.2 州市尺度綠色空間格局動態(tài)特征分析

3.2.1總體動態(tài)特征

由圖2可知，2000—2019年滇中5個州市綠色空間動態(tài)變化特征總體上與城市群尺度趨于一致，綠色空間減少，非綠色空間快速增長，其中綠色空間內(nèi)部林地空間增加，耕地空間和灌草空間縮減，水體空間略有增長。從林地空間來看，2000—2010年楚雄州和曲靖市增量最大，分別為3 767.91、2 415.69 km2，2010—2019年曲靖則以4 796.05 km2的增量遠(yuǎn)高于其他州市，但總體來看，其他州市增量也遠(yuǎn)高于2000—2010年，尤其紅河州7縣市以2 810.50 km2的增量躍居第2位；從耕地空間來看，2000—2010年楚雄州和昆明市減量最大，分別減少2 759.65 km2和2 280.68 km2，2010—2019年曲靖市則以4 058.66 km2的減量成為耕地縮減最為嚴(yán)重的州市，其次是紅河州7縣市和昆明市縮減較為嚴(yán)重，分別縮減2 355.80 km2和1 331.48 km2；從灌草空間來看，2000—2010年曲靖市、楚雄州和昆明市都存在不同程度的縮減，而紅河州7縣市和玉溪市則有所增加，2010—2019年則各州市都有所縮減，其中昆明市和楚雄州縮減最大，分別為1 920.73 km2和1 879.79 km2；從水體空間來看，2000—2010年昆明市、紅河州7縣市和楚雄州都有所增加，曲靖市和玉溪市有所縮減，2010—2019年則5個州市均有不同程度的增加；從非綠色空間來看，2000—2010年昆明市以551.92 km2的增量遠(yuǎn)高其他州市，其次則是曲靖市和紅河州7縣市，2010—2019年昆明市繼續(xù)以713.88 km2的增量遠(yuǎn)高于其他州市，其他州市除楚雄州僅增加99.54 km2外，增量均在300 km2以上。

圖2 2000—2019年滇中州市綠色空間動態(tài)變化量Fig. 2 Dynamic change in green space of prefectures and cities in central Yunnan from 2000 to 2019

3.2.2 景觀格局指數(shù)

由圖3可知，2000—2019年滇中5個州市綠色空間景觀格局指數(shù)存在不同變化趨勢。從最大斑塊指數(shù)來看，楚雄州和玉溪市持續(xù)上升，且高于其他3州市，其他3州市則先下降后大幅上升，說明綠色空間優(yōu)勢類型越來越明顯；從景觀形狀指數(shù)來看，5個州市均持續(xù)下降，其中楚雄州下降最顯著，說明綠色空間斑塊形狀越來越規(guī)則；從蔓延度指數(shù)和聚合度指數(shù)來看，5個州市均呈上升趨勢，說明各州市綠色空間景觀連通性越來越好，景觀破碎化程度降低；從Shannon多樣性指數(shù)和Shannon均勻度指數(shù)來看，昆明市和紅河州7縣市先上升后下降，其他3州市持續(xù)下降，且楚雄州下降最顯著，說明綠色空間優(yōu)勢類型越來越顯著，景觀多樣性下降。

圖3 2000—2019年滇中州市綠色空間景觀指數(shù)變化Fig. 3 Changes in landscape index of prefectures and cities in central Yunnan from 2000 to 2019

3.3 區(qū)縣尺度綠色空間格局動態(tài)特征分析

3.3.1 總體動態(tài)特征

通過對滇中城市群49個縣市區(qū)2000—2019年綠色空間類型面積動態(tài)變化進(jìn)行分析。由圖4可知，2000—2019年林地空間增加幅度較大的區(qū)縣集中在滇中外圍，其中宣威市、會澤縣、祿勸縣和楚雄市增加面積在1 000 km2以上，增加幅度最小的集中于滇中中部，尤其昆明主城區(qū)；從耕地空間和灌草空間來看，下降幅度最大的區(qū)縣也集中于滇中外圍；從水體空間來看，49個區(qū)縣面積變化有上升、不變和下降3種情況，但面積變動幅度較小，其中面積增加的區(qū)縣集中在滇中北部、中部和東南部；從非綠色空間來看，增加幅度最大的區(qū)縣集中于滇中中部和南部，其中官渡區(qū)、呈貢區(qū)、陸良縣非綠色空間擴張最為嚴(yán)重。

圖4 2000—2019年滇中區(qū)縣綠色空間動態(tài)變化Fig. 4 Dynamic change in green space of prefectures and cities in central Yunnan from 2000 to 2019

3.3.2景觀格局指數(shù)

由圖5可知，2000—2019年滇中49個區(qū)縣景觀格局指數(shù)變化的差異較大。從最大斑塊指數(shù)來看，滇中西部和東北部區(qū)縣上升幅度最大，說明有優(yōu)勢斑塊類型形成，中部和東南部區(qū)縣則有所下降；從景觀形狀指數(shù)來看，除滇中中部少數(shù)區(qū)縣有所上升，其他區(qū)縣均不同程度下降，尤其滇中外圍區(qū)縣下降最多，說明綠色空間斑塊形狀越來越規(guī)則；從蔓延度指數(shù)和聚合度指數(shù)來看，除少數(shù)區(qū)縣有所下降外其他區(qū)縣均有不同程度的上升，說明綠色空間優(yōu)勢斑塊類型越來越突出，景觀破碎化程度降低；從Shannon多樣性指數(shù)和Shannon均勻度指數(shù)來看，除滇中中部和東南部部分區(qū)縣有所上升外，其他區(qū)縣均不同程度下降，尤其滇中西部區(qū)縣下降最為明顯，說明綠色空間優(yōu)勢斑塊形成，景觀多樣性降低。

圖5 2000—2019年滇中區(qū)縣綠色空間景觀指數(shù)變化Fig. 5 Changes in landscape index of prefectures and cities in central Yunnan from 2000 to 2019

4 結(jié)論與討論

滇中城市群作為西部大開發(fā)戰(zhàn)略的重點地帶，城鎮(zhèn)化水平由2000年的30.60%提升至2019年的60%。研究基于GIS空間分析技術(shù)，利用轉(zhuǎn)移矩陣模型和景觀格局指數(shù)，對2000—2019年滇中城市群綠色空間格局動態(tài)變化從城市群、州市和區(qū)縣多尺度進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，滇中城市群綠色空間動態(tài)變化與該地區(qū)城鎮(zhèn)化的推進(jìn)和生態(tài)文明建設(shè)密不可分，主要包括以下方面：

1）城市群尺度上，總體上呈現(xiàn)綠色空間縮減，非綠色空間擴張的趨勢，且綠色空間流失主要體現(xiàn)在耕地空間轉(zhuǎn)為建設(shè)空間，說明滇中城市群快速的城鎮(zhèn)化給該地區(qū)綠色空間帶來了極大威脅，尤其滇中地區(qū)城鎮(zhèn)分布主要集中于壩區(qū)，因此對壩區(qū)耕地的保護(hù)應(yīng)引起足夠重視；綠色空間內(nèi)部林地空間增加，耕地空間和灌草空間減少，說明滇中地區(qū)“退耕還林還草”工程取得了良好的效果；綠色空間格局上則顯示某種優(yōu)勢斑塊形成了良好的連接性，景觀的破碎化程度降低，但也造成了綠色空間景觀多樣性下降，分布變得不協(xié)調(diào)，因此合理控制各種綠色空間類型的規(guī)模和布局尤為重要。

2）州市尺度上，滇中5個州市綠色空間動態(tài)變化特征總體上與城市群尺度趨于一致，綠色空間減少，非綠色空間增長，其中綠色空間縮減強度依次為昆明市、曲靖市、紅河州7縣市、玉溪市和楚雄州，說明綠色空間的縮減與各個州的城鎮(zhèn)化水平密切相關(guān)，昆明市和曲靖市一直以來都是云南省高速發(fā)展的區(qū)域，而紅河州7縣市近幾年以來發(fā)展勢頭迅猛，對其綠色空間的保護(hù)應(yīng)引起重視；林地空間優(yōu)勢最大為楚雄州和曲靖市，耕地優(yōu)勢最大為曲靖市，灌草空間優(yōu)勢最大為曲靖市和楚雄州，說明各州市中楚雄市和曲靖市綠色空間總量上占有極大優(yōu)勢，水體空間上優(yōu)勢最大則為昆明市和玉溪市，主要在于滇池、撫仙湖、星云湖、杞麓湖等主要滇中高原湖泊分布在這2個州市；同時5個州市綠色空間景觀格局指數(shù)也存在不同變化趨勢和差異，因此各個州市應(yīng)根據(jù)各自綠色空間格局特點合理制定相關(guān)保護(hù)和發(fā)展政策。

3）區(qū)縣尺度上，滇中49個區(qū)縣綠色空間動態(tài)變化存在顯著差異，林地空間增加幅度較大的區(qū)縣和耕地空間、灌草空間下降幅度最大的區(qū)縣均集中在滇中外圍，說明滇中城市群“退耕還林還草”工程對外圍區(qū)縣影響最大，水體空間面積增加的區(qū)縣集中在滇中北部、中部和東南部；非綠色空間增加幅度最大的區(qū)縣集中于滇中中部和南部，說明滇中中部和南部區(qū)縣應(yīng)尤其注意經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)的關(guān)系；同時綠色空間景觀格局指數(shù)上滇中西部和東北部區(qū)縣優(yōu)勢斑塊類型逐漸突出，滇中外圍區(qū)縣綠色空間斑塊形狀越來越規(guī)則，滇中西部區(qū)縣景觀多樣性降低。

研究從城市群、州市和區(qū)縣多尺度出發(fā)對滇中城市群綠色空間格局動態(tài)變化進(jìn)行分析，同時對不同尺度綠色空間特征進(jìn)行了討論，發(fā)現(xiàn)不同尺度上的地區(qū)在綠色空間總體變化特征上均呈現(xiàn)綠色空間減少，非綠色空間增加的趨勢，但是不同地區(qū)之間，因城鎮(zhèn)化水平和生態(tài)保護(hù)措施的差距，其綠色空間內(nèi)部類型轉(zhuǎn)換和格局存在較大差異；其次，從不同尺度來看，城市群尺度研究有助于對滇中城市群綠色空間總體動態(tài)變化的整體把握，而州市尺度研究則使得綠色空間動態(tài)變化與各個州市發(fā)展水平建立了聯(lián)系，區(qū)縣尺度研究則有助于深入了解滇中各個地區(qū)綠色空間特征，更有利于決策者根據(jù)該地區(qū)綠色空間特征制定相應(yīng)的保護(hù)措施。因此，多尺度研究不僅有助于直觀了解到不同尺度上各個地區(qū)綠色空間的總體水平和動態(tài)特征，還可以有助于各級政府從不同尺度上制定相應(yīng)的綠色空間保護(hù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展措施，對促進(jìn)建設(shè)滇中高原生態(tài)宜居城市群具有重要意義。