李佳倩，劉 超

（中國地質(zhì)大學(xué)（武漢），a.地理與信息工程學(xué)院；b.國家公園實驗室；c.空間規(guī)劃與人地系統(tǒng)模擬研究中心，武漢430074）

土地利用/土地覆被變化是人類活動的客觀表現(xiàn)［1］，合理的人類活動將推進(jìn)經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展，實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展［2］。人類在發(fā)展的過程中改變下墊面條件時，會進(jìn)一步影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，從而影響到地區(qū)未來的發(fā)展?jié)摿Γ?］。目前，土地利用變化的相關(guān)研究主要聚焦在土地利用變化下的環(huán)境影響［4］，城市擴(kuò)張下土地利用變化分析及未來發(fā)展趨勢預(yù)測［5］，以及未來土地利用發(fā)展情景下的土地利用空間分布模擬［6］。

旅游業(yè)作為部分旅游城市的主要經(jīng)濟(jì)來源，是土地利用/覆被變化的重要驅(qū)動因素之一。旅游開發(fā)活動（諸如擴(kuò)建景區(qū)周邊經(jīng)濟(jì)體、建設(shè)交通干道、帶動城鎮(zhèn)化進(jìn)程等）會直接改變旅游地及其周邊區(qū)域的土地利用情況［7］。目前，關(guān)于旅游業(yè)發(fā)展和土地利用變化之間的相關(guān)關(guān)系主要集中在地市級行政區(qū)尺度［8-10］，少有對于縣級行政區(qū)進(jìn)行相關(guān)研究。

黃山風(fēng)景區(qū)作為世界地質(zhì)公園、國家5A級風(fēng)景區(qū)，為當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)帶來了很大的增長。景區(qū)的發(fā)展同樣帶動了當(dāng)?shù)厝嗣竦慕?jīng)濟(jì)增長，也改變了當(dāng)?shù)厝嗣竦慕?jīng)濟(jì)收入來源。但是目前鮮見關(guān)于研究當(dāng)?shù)赝恋乩米兓闆r的報道，以及旅游發(fā)展對當(dāng)?shù)赝恋乩米兓挠绊懙膱蟮?。為縮小影響范圍，本研究以黃山區(qū)為研究目標(biāo)，分析該區(qū)域2000—2020年土地利用變化，計算景觀格局指數(shù)，并結(jié)合當(dāng)?shù)毓嫉穆糜蜗嚓P(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析土地利用變化與旅游經(jīng)濟(jì)指標(biāo)之間的相關(guān)性，以辨析當(dāng)?shù)芈糜伟l(fā)展對土地利用變化的影響。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

黃山區(qū)位于安徽省黃山市，擁黃山景區(qū)全境（圖1）。黃山區(qū)面積約為1 750 km2，總?cè)丝跒?6.19萬，下面設(shè)置9鎮(zhèn)5鄉(xiāng)。根據(jù)《2019年黃山區(qū)國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展統(tǒng)計公報》［11］，2019年黃山區(qū)地區(qū)生產(chǎn)總值為115.34億元，旅游總收入為111.47億元，旅游經(jīng)濟(jì)是黃山區(qū)經(jīng)濟(jì)重要組成部分。黃山區(qū)和黃山之間的關(guān)系非常密切，黃山風(fēng)景區(qū)的北門、南門、東門和西門分別位于耿城鎮(zhèn)、湯口鎮(zhèn)、譚家橋鎮(zhèn)和焦村鎮(zhèn)，轄區(qū)內(nèi)的甘棠鎮(zhèn)、仙源鎮(zhèn)和三口等鄉(xiāng)鎮(zhèn)可以直接觀賞黃山諸峰。位于黃山區(qū)內(nèi)的黃山風(fēng)景區(qū)直接帶動了黃山區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。除此之外，位于黃山區(qū)西部的太平湖風(fēng)景區(qū)是黃山區(qū)主要的旅游景點之一，總面積為312.9 km2，其中水域面積為88.6 km2。隨著黃山區(qū)旅游開發(fā)水平的提高，該地形成以旅游業(yè)發(fā)展為主，工農(nóng)業(yè)發(fā)展為輔的經(jīng)濟(jì)體。

圖1 黃山區(qū)位置

1.2 數(shù)據(jù)來源

本研究主要數(shù)據(jù)為黃山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界矢量數(shù)據(jù)，黃山區(qū)2000、2010和2020年土地利用數(shù)據(jù)以及黃山區(qū)旅游相關(guān)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)。其中，黃山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)邊界矢量數(shù)據(jù)來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心（http：//www.resdc.cn/data.aspx？DATAID=203）；黃山區(qū)2000、2010和2020年的土地利用數(shù)據(jù)來源于Glo?beLand 30（http：//www.globallandcover.com/）；黃山區(qū)旅游相關(guān)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《2019年黃山市統(tǒng)計年鑒》［12］。

表1 黃山區(qū)2000、2010和2018年旅游經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)

1.3 土地利用變化

1.3.1 土地利用動態(tài)度單一土地利用動態(tài)度［13］通常用來反映一段時間里某區(qū)域內(nèi)某種土地利用類型的變化幅度及速度，綜合土地利用動態(tài)度［14］反映一段時間內(nèi)綜合土地利用類型的變化幅度及速度。本研究選擇單一土地利用動態(tài)度（K）以及綜合土地利用動態(tài)度（LC）分析黃山區(qū)內(nèi)土地利用變化幅度及速度，具體計算方法見以下公式。

式中，U前和U后分別表示研究區(qū)時段末和時段初某土地利用類型的面積；T表示研究時段的時長；LUi為時段初某土地利用類型的面積；ΔLUi-j表示某土地利用面積變化的絕對值。

1.3.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣公共土地利用轉(zhuǎn)移矩陣［15］體現(xiàn)了區(qū)域內(nèi)不同時期之間、土地利用之間的具體轉(zhuǎn)移情況。本研究統(tǒng)計黃山區(qū)2000—2020年土地利用變化情況，通過ArcGIS 10.2軟件進(jìn)行土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的構(gòu)建。通過構(gòu)建土地利用轉(zhuǎn)移矩陣，揭示該地區(qū)內(nèi)20年間土地利用變化的方向，以判定該區(qū)域的發(fā)展方向。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的計算方法見以下公式：

式中，1表示耕地；2表示林地；3表示草地；4表示水域；5表示城鄉(xiāng)用地；Sij表示從i類土地利用轉(zhuǎn)移到j(luò)類土地利用的面積。

1.4 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)被廣泛用于定量表示景觀格局的空間組成以及結(jié)構(gòu)特征［16-18］。為了全面反映目標(biāo)區(qū)域的景觀格局特征，根據(jù)目標(biāo)研究區(qū)土地利用情況，從類型水平上選擇斑塊個數(shù)（NP）、最大斑塊形狀指數(shù)（LSI）以及聚合度指數(shù)（AI）；從景觀水平上選取邊緣密度（ED）、斑塊密度（PD）、Shannon多樣性指數(shù)（SHDI）以及蔓延度指數(shù)（CONTAG）。通過以上7個指標(biāo)描述目標(biāo)研究區(qū)景觀格局特征，具體計算方法參考相關(guān)文獻(xiàn)［19］。

2 結(jié)果與分析

2.1 黃山區(qū)2000—2020年土地利用變化分析

黃山區(qū)2000、2010、2020年土地利用情況見圖2，土地利用面積統(tǒng)計結(jié)果見表2，土地利用動態(tài)度計算結(jié)果見圖3。由圖2和表2可以明顯看出，黃山區(qū)主要土地利用類型為林地和耕地，2000年黃山區(qū)內(nèi)耕地、林地、草地、水域和城鄉(xiāng)用地面積分別為22 941、143 992、1 456、6 149和533 hm2；至2010年，耕地、林地和草地的面積分別減少了1.31%、1.03%和2.06%，水域和城鄉(xiāng)用地的面積分別增加了21.01%和98.50%；至2020年，保持原趨勢，且變化幅度更為明顯。相比2000年，2020年黃山區(qū)耕地、林地和草地分別減少了9.75%、3.02%和6.39%，水域和城鄉(xiāng)用地分別增加了64.94%和503.00%。

圖3 黃山區(qū)土地利用動態(tài)度

表2 黃山區(qū)土地利用統(tǒng)計結(jié)果及變化率

從圖2可以看出，城鄉(xiāng)區(qū)域擴(kuò)張主要在黃山風(fēng)景區(qū)周邊的幾個鎮(zhèn)，尤其以耿城鎮(zhèn)最為明顯，而焦村鎮(zhèn)、譚家橋鎮(zhèn)以及湯口鎮(zhèn)在最近的20年里，城鎮(zhèn)化進(jìn)程也十分明顯，說明旅游景區(qū)有助于推進(jìn)周邊地區(qū)城鎮(zhèn)化［20，21］。

圖2 黃山區(qū)鄉(xiāng)鎮(zhèn)分布和2000年、2010年和2020年土地利用情況

黃山區(qū)2000—2020年城鎮(zhèn)化進(jìn)程迅速，水域面積也得到了較大的增長。從圖3中黃山區(qū)土地利用動態(tài)度來看，2000—2010年間，水域和城鄉(xiāng)用地變化最為明顯，動態(tài)度分別為2.10%和9.85%；雖然耕地、林地、草地面積變化比較大，但是動態(tài)度比較低，分別為-0.13%、-0.10%、-0.21%。這種現(xiàn)象發(fā)生的原因是耕地和林地的面積基數(shù)較大，所以動態(tài)度不明顯。2010—2020年間，水域和城鄉(xiāng)用地的動態(tài)度進(jìn)一步增加，分別為3.63%和20.38%，說明這10年間，該區(qū)水域和城鄉(xiāng)用地變化速度比前10年更快，而耕地、林地和草地的動態(tài)度也都相應(yīng)有所提升。2000—2020年間，該區(qū)變化最明顯的為城鄉(xiāng)用地，其次是水域，城鄉(xiāng)用地的動態(tài)度達(dá)到25.15%。而該時段內(nèi)土地利用綜合動態(tài)度變化僅為0.09%，說明該區(qū)變化劇烈的土地利用類型在該區(qū)不占主導(dǎo)地位。

由表3可知，原地類轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌仡惐壤钚〉耐恋乩妙愋蜑樗?，其次為林地和城鄉(xiāng)用地。耕地主要轉(zhuǎn)變?yōu)榱值睾统青l(xiāng)用地，說明城鎮(zhèn)發(fā)展主要侵占土地利用類型為耕地，同時退耕還林政策的實施，使得大量耕地退耕為林草地。但林地轉(zhuǎn)化為耕地的面積數(shù)量比耕地轉(zhuǎn)化為林地的面積數(shù)量更多，可能是由于在大量耕地被征用于城市發(fā)展的情況下，部分林地被返還用于耕地。草地的轉(zhuǎn)變最為頻繁，接近31.61%的草地轉(zhuǎn)化為林地，17.64%的草地轉(zhuǎn)換為城鄉(xiāng)用地。水域轉(zhuǎn)化為其他地類的面積較少，約98.57%的水域保持原來土地利用性質(zhì)，且轉(zhuǎn)變?yōu)樗虻膮^(qū)域主要為林地。城鄉(xiāng)用地約16.57%的區(qū)域變更為耕地，同時大量耕地、林地和草地轉(zhuǎn)化為城鄉(xiāng)用地，使得城鄉(xiāng)用地面積從2000年的531.39 hm2增加到2020年的3 204.85 hm2。

表3 黃山區(qū)2000—2020年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

2.2 黃山區(qū)景觀格局指數(shù)變化分析

表4 顯示了不同年份黃山區(qū)土地利用類型水平景觀格局指數(shù)的計算結(jié)果。由表4可知，耕地、林地和城鄉(xiāng)用地的斑塊個數(shù)（NP）2000—2020年間逐年增長，說明這3種地類在該區(qū)域總體上呈越來越破碎的狀態(tài)，人類活動越來越劇烈；而草地和水域的斑塊個數(shù)（NP）則逐年減少，表明這2種地類在該區(qū)域破碎度降低，分布越來越集中。最大斑塊形狀指數(shù)（LSI）的增長，表示該地類的形狀規(guī)則度變差。除了耕地和城鄉(xiāng)用地的LSI指數(shù)逐年增加，其他地類的LSI指數(shù)處于逐年降低的趨勢。說明城鄉(xiāng)發(fā)展過程中，沒有進(jìn)行一個完整的規(guī)劃，主要發(fā)展可能為鄉(xiāng)鎮(zhèn)擴(kuò)張，以至該地區(qū)城鄉(xiāng)用地的LSI指數(shù)逐年增加；耕地則可能由于退耕還林、城鄉(xiāng)用地侵占等原因，使其邊界更加不規(guī)則。而林地、草地和水域在發(fā)展中逐漸得到了統(tǒng)一的規(guī)劃，使其LSI指數(shù)逐年降低。聚合度指數(shù)（AI）反映了景觀的聚散性，耕地和城鄉(xiāng)用地的AI指數(shù)逐年減少，其他地類的AI指數(shù)逐年增加，和LSI指數(shù)反映的結(jié)果較為一致，說明耕地和城鄉(xiāng)用地的聚合度逐年降低，其分布愈加分散。而林地、草地和水域的AI指數(shù)逐年增加，說明在發(fā)展過程中，當(dāng)?shù)亓值亍⒉莸氐玫搅艘欢ǖ囊?guī)劃，水域面積的集中使當(dāng)?shù)厮Y源量得到了增長，生態(tài)保護(hù)效果較好。

表4 黃山區(qū)土地利用類型水平景觀格局指數(shù)

黃山區(qū)在2000—2020年間景觀水平的景觀格局指數(shù)變化如圖4所示。該區(qū)斑塊密度指數(shù)（PD）呈減小趨勢，而邊緣密度指數(shù)（ED）呈增加趨勢，表示該區(qū)域景觀破碎度減少，但是邊緣不規(guī)整，說明各地類之間融合出現(xiàn)的情況較為明顯。景觀蔓延度指數(shù)（CONTAG）逐年減少，說明該區(qū)域主導(dǎo)的景觀類型連通性變差，可能是由于城鄉(xiāng)用地零散擴(kuò)張，分割了耕地和林地，使該區(qū)域的CONTAG指數(shù)減少。Shannon多樣性指數(shù)（SHDI）逐年增加，說明該區(qū)域景觀類型異質(zhì)性增強(qiáng)，雖然主要景觀類型被其他景觀擴(kuò)張過程中分散，但同時豐富了該地區(qū)的土地利用分布情況。

圖4 黃山區(qū)景觀水平景觀格局指數(shù)變化趨勢

2.3 黃山區(qū)旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展與地類變化相關(guān)性分析

通過一元線性回歸，逐一分析黃山區(qū)各旅游經(jīng)濟(jì)發(fā)展相關(guān)因子與各地類面積之間的相關(guān)性。由圖5可知，該地區(qū)所有地類的面積變化與各項旅游經(jīng)濟(jì)因子之間的相關(guān)性都比較明顯。各地類面積變化與旅游利潤總額之間的相關(guān)性最高，基本都在0.925 0以上，最高的為林地面積，相關(guān)性為0.996 7。與各地類面積相關(guān)性較差的因子為接待旅游人數(shù)，相關(guān)性介于0.748 2~0.909 3。此外，各地類面積變化與旅游營業(yè)收入之間的相關(guān)性介于0.860 6~0.973 7，與景區(qū)機(jī)構(gòu)收益之間的的相關(guān)性介于0.860 4~0.973 6。

圖5 不同土地類型與旅游相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相關(guān)性分析

整體來說，隨著近20年旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展，黃山區(qū)內(nèi)耕地、林地以及草地的面積均呈減少的趨勢，而水域、城鄉(xiāng)用地面積呈增加趨勢。該區(qū)主要的旅游業(yè)為黃山風(fēng)景區(qū)和太平湖風(fēng)景區(qū)，太平湖風(fēng)景區(qū)的開發(fā)與保護(hù)增大了該區(qū)的水域面積，同樣也對其旅游經(jīng)濟(jì)收益帶來了正向影響。同時，旅游的發(fā)展勢必會帶來城鎮(zhèn)的商業(yè)發(fā)展，從而促進(jìn)了景區(qū)周邊各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的城鎮(zhèn)化進(jìn)程。黃山風(fēng)景區(qū)作為世界文化與自然雙重遺產(chǎn)、世界地質(zhì)公園、國家級風(fēng)景名勝區(qū)，對當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)的帶動起至關(guān)重要的作用，同時也帶動了周邊鄉(xiāng)鎮(zhèn)城鎮(zhèn)化的速度。當(dāng)該地區(qū)人民獲得了游客增加帶來的經(jīng)濟(jì)效益后，可能會改變其原有的經(jīng)濟(jì)模式，部分人從農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)體轉(zhuǎn)移到旅游經(jīng)濟(jì)體之中，從而導(dǎo)致耕地面積隨著旅游經(jīng)濟(jì)效益的增長而減少。

3 結(jié)論

本研究分析了2000—2020年間黃山區(qū)土地利用變化情況，并計算了不同年份之間的景觀格局指數(shù)。結(jié)果表明，2000—2020年間黃山區(qū)主要的土地利用變化為城鄉(xiāng)用地和水域面積增加，耕地、林地和草地的面積減少，近20年的土地利用變化主要集中在2010—2020年。通過土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析得知，該地的城鄉(xiāng)用地和水域均主要由耕地和林地轉(zhuǎn)換而來，說明該地的經(jīng)濟(jì)模式由之前的農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)逐漸向旅游經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)變。通過景觀格局指數(shù)分析發(fā)現(xiàn)，黃山區(qū)的人類活動使得當(dāng)?shù)鼐坝^呈現(xiàn)破碎化趨勢，城鎮(zhèn)在發(fā)展過程中缺少規(guī)劃，其擴(kuò)散區(qū)域較為零散。隨著當(dāng)?shù)芈糜谓?jīng)濟(jì)收益的不斷增加，地區(qū)內(nèi)水域和城鄉(xiāng)用地面積逐年增加，而耕地、林地和草地面積逐年減少。該現(xiàn)象可能由于當(dāng)?shù)厝嗣竦闹饕?jīng)濟(jì)收入來源由之前的農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)變?yōu)槁糜螛I(yè)引起的，說明旅游業(yè)的發(fā)展對當(dāng)?shù)赝恋乩梅绞接幸欢ǖ挠绊憽?/p>