許 浩，金 婷，劉 偉

(南京林業(yè)大學風景園林學院，江蘇 南京 210037)

都市圈是指一個或多個核心城市,以及與核心城市具有緊密社會、經濟聯(lián)系的,具有一體化傾向的鄰接城鎮(zhèn)與地區(qū)構成的圈層式結構[1]，在我國城市化發(fā)展進程中起承上啟下的重要作用[2-3]?？焖俪鞘谢瘶O大影響了都市圈空間格局[4]與生態(tài)環(huán)境[5-6]。蘇錫常都市圈是改革開放以后長江中下游城市化進程最為迅速、土地利用變化最大的地區(qū)之一，區(qū)域性生態(tài)環(huán)境問題亟須重視[7-9]。2016年，《長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃》中明確提出蘇錫常都市圈應“加快生態(tài)空間修復和城鎮(zhèn)空間重塑”[10]。在2019年印發(fā)的《長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》[11]中提出了一系列強化生態(tài)環(huán)境的措施，蘇錫常都市圈面臨難得的發(fā)展機遇。

“藍綠空間”包括藍色空間和綠色空間兩類景觀空間，是構建可持續(xù)、有彈性、適應性強的城市生態(tài)系統(tǒng)的關鍵。本研究中的綠色空間指所有植被覆蓋的區(qū)域，藍色空間指區(qū)域內的所有自然及人工水體(本研究中的藍綠空間均不區(qū)分人工與自然屬性)。藍綠空間結合能夠提高生物多樣性[12]、改善城市熱島效應[13-15]與城市空氣質量[16-17]，并對人類健康產生積極影響[18-19]。研究區(qū)域空間中的藍綠空間是探究區(qū)域性生態(tài)環(huán)境問題的切入點。目前，已有學者針對區(qū)域空間中的藍綠空間格局展開研究：劉瑞清等[20]利用景觀格局指數(shù)及GIS網(wǎng)格分析研究了浙江省綠地的時空變化特征；湯姚楠等[21]利用景觀格局指數(shù)及土地轉移矩陣研究了徐州城鄉(xiāng)綠地生態(tài)網(wǎng)絡演變及其異質性；武鵬飛等[22]利用洛倫茲曲線及基尼系數(shù)結合緩沖區(qū)分析方法研究了官廳水庫流域景觀分布的時空差異；王芳等[23]利用景觀格局指數(shù)、動態(tài)變化模型等研究方法，分析太湖流域景觀空間格局動態(tài)演變。這些研究多關注藍色或綠色單一類型空間，研究層次為區(qū)域空間整體，忽略了內部城市藍綠空間格局演變的差異性。從當前對蘇錫常都市圈藍綠空間的相關研究[24-27]來看，也發(fā)現(xiàn)了上述問題。鑒于此，筆者從規(guī)模與景觀格局兩個角度探究蘇錫常都市圈及各城市藍綠空間時空演變特征，并提出保護策略，以期為制定國土空間規(guī)劃與保護都市圈生態(tài)環(huán)境提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

蘇錫常都市圈包括蘇州、無錫、常州3市，是我國南方重要的人口、經濟、文化密集區(qū)，位于長江三角洲入海前的沖積平原上(119°08′～121°20′E，30°47′～32°04′N)，區(qū)域總面積17 669.79 km2。屬亞熱帶季風海洋性氣候，四季分明，雨量充沛。地形以平原為主，水網(wǎng)縱橫，湖泊眾多，水域面積占比32%，包括中國第三大淡水湖太湖；西部、東南部及太湖東北部為丘陵山區(qū)，面積占比20%。2019年蘇錫常都市圈常住人口達 2 207.74萬人，地區(qū)生產總值達38 489.1億元，人均地區(qū)生產總值為174 546元，是全國平均水平的2.46倍[28]。

1.2 數(shù)據(jù)來源及處理

2003年，江蘇省正式開始建設蘇錫常都市圈，因此以2003年為起始時間來研究藍綠空間演變有一定的必要性。本研究所用的基礎數(shù)據(jù)是蘇錫常都市圈2003年、2008年、2013年和2018年共4期的Landsat TM(2003年、2008年)、Landsat OLI(2013年、2018年)遙感影像數(shù)據(jù)，每期取4幅遙感影像，條帶號為118～120，行列號為38～39，為保證數(shù)據(jù)質量和較高的可比性，盡量選取影像質量高、云覆蓋少、夏季的遙感影像。遙感數(shù)據(jù)來自中國科學院科學數(shù)據(jù)中心(http://www.gscloud.cn)，空間分辨率為30 m。

在ENVI 5.3軟件支持下，經過圖像輻射校正、幾何配準、大氣校正、圖像增強處理、拼接與裁剪等處理，根據(jù)《國土空間調查、規(guī)劃、用途管制用地用海分類指南(試行)》[29]結合蘇錫常都市圈土地利用實際情況，將研究區(qū)土地利用類型分為耕地、林地、草地、陸地水域、建設用地、其他土地6類，得到各期的土地利用數(shù)據(jù)。為保證解譯精度，在各矢量圖中產生檢驗點進行精度檢驗，解譯精度達85%，均達到本研究所需(圖1)。根據(jù)本研究對藍綠空間的定義，藍色空間即所提取的土地利用數(shù)據(jù)中的陸地水域，綠色空間即林地與草地。

底圖審圖號：蘇S(2020)022號。下同。

1.3研究方法

1.3.1 動態(tài)變化模型

1)動態(tài)變化幅度模型。動態(tài)變化幅度(F)反映了研究區(qū)一定時間范圍內某景觀類型變化的總體趨勢，其計算公式如下：

式中：F為某景觀類型變化幅度，Ua和Ub分別表示研究初期和末期某景觀類型的面積。

2)動態(tài)度模型。土地利用動態(tài)度(K)可以定量描述研究區(qū)一定時間范圍內某景觀類型的變化程度，對比較變化差異和預測未來變化趨勢有積極作用，其計算公式如下:

式中，T為研究時間范圍。

3)相對動態(tài)度模型。相對動態(tài)度模型可反映研究區(qū)內不同區(qū)域的景觀類型變化差異，其計算公式如下：

式中：Ka和Kb分別為研究初期及末期某區(qū)域某種景觀類型的面積；Ca和Cb分別為研究初期及末期研究區(qū)某景觀類型的面積。

1.3.2 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)的變化可以反映景觀格局的變化，利用景觀格局指數(shù)可以定量描述景觀格局演變，結合景觀格局與景觀過程的聯(lián)系，可以更好地闡述景觀空間格局的差異性。在都市圈藍綠空間這類較大尺度的研究中，對其結構影響最大的外力主要是城市化過程中人的活動，景觀的破碎化程度、連通度和多樣性程度是其重要的屬性特征。因此，本研究結合前人研究的經驗，選取斑塊密度指數(shù)(PD)、景觀形狀指數(shù)(LSI)及斑塊結合度指數(shù)(COHESION)來定量描述研究區(qū)內藍綠空間在斑塊類型水平上各自的演變特征。此外，選取香農多樣性指數(shù)(SHDI)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)及聚集度指數(shù)(AI)分析研究區(qū)內藍綠空間在景觀水平上的動態(tài)變化規(guī)律。各指數(shù)計算公式及生態(tài)意義詳見參考文獻[30]。

2 結果與分析

2.1 蘇錫常都市圈藍綠空間規(guī)模演變特征

2003年以來，隨著人類活動的增加，蘇錫常都市圈藍綠空間規(guī)模也相應產生變化，總體動態(tài)變化幅度為-3.52%。其中綠色空間顯著減少，綠色空間受到強烈干擾，面積大幅降低，動態(tài)變化幅度為-15.98%；藍色空間相對穩(wěn)定，動態(tài)變化幅度為-0.5%(圖2)。如圖2所示，2003—2018年間，蘇錫常都市圈藍綠空間規(guī)模呈現(xiàn)出顯著的階段性動態(tài)變化，可將其分為2個階段，具體表現(xiàn)為：2003—2013年，蘇錫常都市圈藍綠空間動態(tài)度均為負值，藍綠空間規(guī)模持續(xù)減少。其中綠色空間后5年動態(tài)度小于前5年，綠色空間減少速率變慢；藍色空間后5年動態(tài)度大于前5年，藍色空間減少速度加快。2013—2018年，蘇錫常都市圈藍綠空間動態(tài)度均為正值，表明藍綠空間規(guī)模均有所增加。

圖2 2003—2018年蘇錫常都市圈藍綠空間動態(tài)變化

2003—2018年間，各城市藍綠空間的總體相對動態(tài)度均為正值，說明3市的藍綠空間變化趨勢與都市圈相似，呈先減后增的階段性變化。2003—2013年，3個城市的綠色空間規(guī)模均呈負增長趨勢(表1)，相對動態(tài)度表現(xiàn)為常州>無錫>蘇州，常州綠色空間的減少較快，其減少量大于無錫，遠大于蘇州，占減少總量的54.69%；2013—2018年，3個城市的綠色空間規(guī)模均呈正增長趨勢，相對動態(tài)度表現(xiàn)為常州>蘇州>無錫，常州綠色空間的增加較快，常州與無錫的藍色空間總體增加。結合表1與圖3可知，常州綠色空間的動態(tài)變化分布集中在茅山山脈、天目山余脈及長江沿岸等；藍色空間動態(tài)分布集中在金壇區(qū)西南部、溧陽北部、長蕩湖沿岸、滆湖沿岸等。蘇州綠色空間分布集中在西山、東山、大陽山、張家港段的長江沿岸及陽澄湖沿岸等；藍色空間動態(tài)變化分布廣，集中在吳江區(qū)南部、昆山南部、常熟南部、陽澄湖沿岸、澄湖沿岸、太湖沿岸、長江沿岸等。無錫綠色空間的動態(tài)變化分布集中在靈山、惠山、天目山余脈及江陰段的長江沿岸等；藍色空間集中在宜興北部、滆湖沿岸、太湖沿岸、江陰南部等。

表1 2003—2018年蘇錫常各成員城市藍綠空間動態(tài)變化

圖3 2003—2018年蘇錫常都市圈藍綠空間動態(tài)變化分布

2.2 蘇錫常都市圈藍綠空間景觀格局演變特征

2.2.1 類型水平

研究區(qū)4個時期藍色空間各個類型水平景觀指數(shù)均高于綠色空間(圖4)，說明藍色空間的破碎度更高，景觀形狀更為復雜，布局也更為聚集。2003—2018年，藍色空間的PD呈先減后趨于平緩的整體減少趨勢，COHESION呈先減后增的整體增加趨勢。表現(xiàn)為：2003—2013年，藍色空間的PD及COHESION均減少，2013—2018年，藍色空間的PD趨于平緩而COHESION有所增加。這表明研究區(qū)內的藍色空間雖然受人類活動影響，但在2003—2013年景觀形狀趨于完整，分布趨于分散；在2013—2018年斑塊密度趨于穩(wěn)定，分布趨于聚集。研究區(qū)藍色空間的LSI在2003—2008年減少，在2008—2018年增加。2003—2018年，綠色空間的PD持續(xù)增加。綠色空間的LSI總體呈增加趨勢，具體表現(xiàn)為在2003—2008年減少，在2008—2018年增加。說明隨著城市化進程加快，綠色空間受人類干擾程度加大；隨著斑塊密度的增加，結構復雜性提高，破碎化程度較大。綠色空間的COHESION整體呈減少趨勢，變化較為復雜，說明綠色空間斑塊有被其他景觀類型分割打破的趨勢，分布趨于分散。因區(qū)域規(guī)劃建設影響，綠色空間的COHESION變化不穩(wěn)定，2003—2008年與2013—2018年綠色空間均有連片趨勢。

圖4 2003—2018年蘇錫常都市圈藍綠空間類型水平和景觀水平的景觀指數(shù)

結合表2可知，2003—2018年，各城市綠色空間的PD均在增加，各城市藍色空間的PD則呈整體減少趨勢，說明各城市綠色空間趨于破碎，藍色空間趨于完整。其中：常州藍色空間與綠色空間的PD較高，較蘇州、無錫更破碎，受人類干擾程度更大；蘇州藍色空間的PD總體變化幅度較大，2018年的藍色空間較2003年更為規(guī)整。蘇州綠色空間的PD較低，說明蘇州的綠色空間雖然受到人為干擾，但斑塊較無錫與常州更趨規(guī)整，破碎化程度低。研究周期內，常州與無錫藍色空間的LSI總體呈增加趨勢，蘇州總體呈減少趨勢，說明常州與無錫的藍色空間景觀形狀趨于復雜，受人為干擾增大，蘇州的藍色空間受人為干擾減少，形狀趨于規(guī)整。各市綠色空間的LSI總體呈增加趨勢，景觀形狀均趨于復雜。其中，蘇州2003年綠色空間的LSI較高，其景觀形狀較常州、無錫兩市更為復雜。2003—2018年，常州藍色空間的COHESION總體呈減少趨勢，蘇州、無錫呈增加趨勢，說明蘇州與無錫藍色空間的連通度更高，藍色空間布局趨于聚集，常州趨于分散，常州、蘇州綠色空間的COHESION整體呈減少趨勢，無錫呈增加趨勢，且COHESION較高，說明常州、蘇州的綠色空間布局趨于分散，無錫的綠色空間斑塊趨于聚集，且較常州、蘇州更為聚集。

表2 2003—2018年蘇錫常各成員城市藍綠空間類型水平景觀指數(shù)

2.2.2 景觀水平

由景觀水平的景觀指數(shù)(圖4)可見，蘇錫常都市圈藍綠空間的SHDI并不高，主要是由于藍綠空間的面積分配不均勻導致。在2003—2018年，SHDI呈總體減少趨勢，說明景觀多樣性減少，景觀異質性減弱；CONTAG呈先增后減的總體增加趨勢，說明景觀空間不斷被分割，連接性減弱，破碎化程度增加；AI呈先增后減的總體增加趨勢，藍綠空間在布局上趨于聚集(表3)。

表3 2003—2018年蘇錫常各成員城市藍綠空間景觀水平景觀指數(shù)

由表3可知，總體看各市藍綠空間的SHDI及CONTAG與都市圈藍綠空間的整體變化趨勢一致，常州與無錫藍綠空間的AI呈下降趨勢，蘇州呈上升趨勢，說明2003—2018年間，常州與無錫藍綠空間趨于分散，蘇州趨于聚集。常州藍綠空間的SHDI、CONTAG及AI總體變化幅度較大，說明2018年常州藍綠空間的景觀類型面積分布較2003年更趨均勻，景觀空間更趨于破碎與分散。蘇州藍綠空間的SHDI較低，CONTAG及AI偏高，其景觀連接性較好，景觀空間變化較為穩(wěn)定，景觀多樣性較低，整體分布更為聚集。無錫藍綠空間的景觀格局指數(shù)較為接近都市圈的整體藍綠空間指數(shù)，說明無錫市的景觀類型與蘇州、常州兩市相比較為齊全，分布較為均勻，景觀破碎化程度也較高。

3 結 論

以2003年、2008年、2013年、2018年4期遙感影像數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，通過計算動態(tài)變化模型及景觀格局指數(shù)，從規(guī)模與景觀格局兩個角度對蘇錫常都市圈及各成員城市2003—2018年間藍綠空間演變特征進行分析，得到以下結論。

1)藍綠空間規(guī)模變化特征：2003—2018年間，蘇錫常都市圈綠色空間先減后增，變化劇烈；藍色空間規(guī)?？傮w穩(wěn)定。綠色空間在沿山區(qū)域減少趨勢明顯，包括研究區(qū)西側的茅山山脈與太湖西側的天目山余脈、太湖東側的大陽山及研究區(qū)內的長江東段沿岸。藍色空間在沿湖區(qū)域減少趨勢明顯，包括長蕩湖沿岸、滆湖沿岸、太湖沿岸、陽澄湖沿岸等。近15年來，蘇錫常都市圈藍綠空間動態(tài)變化呈現(xiàn)出明顯的階段性特征，即2003—2013年是減少期，綠色空間減速趨緩，藍色空間持續(xù)減少；2013—2018年是增長期，綠色空間相比藍色空間增幅更大。

2)藍綠空間景觀格局變化特征：在斑塊類型水平上，研究期內蘇錫常都市圈藍色空間的破碎度較綠色空間更高，景觀形狀更為復雜，布局也更為聚集。藍色空間復雜度及連通性均先減后增，但破碎度整體呈減少趨勢，復雜度與連通性呈增加趨勢。綠色空間破碎度持續(xù)增加，復雜度呈增加趨勢，連通性總體減少。在景觀水平上，研究期內蘇錫常都市圈藍綠空間多樣性程度總體減少，連通度、聚集度整體增加。

3)各城市藍綠空間變化特征：研究期內蘇錫常各市的藍綠空間動態(tài)變化趨勢與整個都市圈相同，但城市間存在較大差異。常州藍綠空間的動態(tài)變化較大，蘇州次之，無錫最小。其中，常州綠色空間的變化劇烈，蘇州較為平緩。這與地形地貌有很大關系，常州溧陽及金壇有連綿的丘陵，受人為干擾較大。常州與無錫的藍色空間總體增加，蘇州減少。從斑塊水平上來看，各城市綠色空間破碎度逐年增加，常州綠色空間更為破碎。常州與蘇州綠色空間的連通度呈減少趨勢，無錫呈增加趨勢。各城市藍色空間的破碎度呈減少趨勢。常州藍色空間更為破碎，蘇州藍色空間的破碎度變化較為劇烈。常州與無錫藍色空間更趨復雜，蘇州更趨規(guī)整。常州藍色空間連通度減少，蘇州與無錫增加。從景觀水平上來看，各城市藍綠空間多樣性減少、連通度增加，常州與無錫藍綠空間趨于分散，蘇州趨于集聚。常州藍綠空間的多樣性程度、連通度及聚集度變化較為劇烈，蘇州多樣性程度較低，連通度及聚集度較高。鑒于此，對蘇錫常都市圈藍綠空間格局提出如下保護策略:

其一，保護藍綠空間用地規(guī)模。2003—2018年間，蘇錫常都市圈藍綠空間規(guī)模減小，綠色空間尤為明顯。因此蘇錫常都市圈應進一步加強對藍綠空間的生態(tài)管控，保護其用地規(guī)模，控制城市擴張，對不同城市應統(tǒng)一嚴格保護林地與生態(tài)水域，加強對茅山、天目山、太湖、滆湖、長蕩湖等重要藍綠空間的管控，堅守生態(tài)保護紅線，限制各類建設項目占用林地與生態(tài)水域，控制河流周邊城市建設用地的開發(fā)強度。加強三市之間藍綠空間規(guī)模的落實與規(guī)劃控制和管理，協(xié)調管控長江沿岸及太湖沿岸。

其二，強化藍綠空間格局連通性。從研究結果來看，蘇錫常都市圈藍綠空間破碎度較高，尤其綠色空間更趨破碎，連通度減少。因此應在現(xiàn)有基礎上整合藍綠空間資源，連接內外大型綠地、小面積零星分布的綠地、湖泊、河流等各藍綠空間，將零散的藍綠空間集中化，降低藍綠空間破碎度，提高藍綠空間的連通性。建議以太湖、滆湖、長蕩湖、陽澄湖等大型湖泊為骨架，茅山、天目山等林地為橋梁，構建大型蘇錫常都市圈藍綠空間生態(tài)網(wǎng)絡，形成山水林田湖草的生態(tài)廊道，不斷完善都市圈山水格局的連通性。

其三，實施藍綠空間分區(qū)保護政策。蘇錫常都市圈內部藍綠空間布局不平衡，各城市、各區(qū)域藍綠空間格局變化不同。應根據(jù)各區(qū)域生態(tài)環(huán)境結構特征、人類活動與生態(tài)環(huán)境相互作用及環(huán)境的區(qū)域分異規(guī)律，對都市圈藍綠空間格局進行分區(qū)保護與優(yōu)化。在高度城市化的中心城區(qū)增加點狀綠地以及人工湖泊、池塘等水體景觀。在城市邊緣區(qū)的藍綠空間尺度大，連續(xù)性強，范圍廣，應根據(jù)它們在城市結構中的功能與結構重要性、景觀生態(tài)敏感性程度和使用需求，采取差異化管理策略[31]。環(huán)太湖地區(qū)，應加強太湖水環(huán)境治理，建設濕地自然保護區(qū)、太湖生態(tài)農業(yè)示范區(qū)等；在長江沿岸地區(qū)，應合理利用長江岸線資源，加強岸線保護，拓展江堤林帶。在西部與南部的丘陵山區(qū)，應加強水土保持，整治退化的生態(tài)景觀，完善自然保護區(qū)、森林公園、風景名勝區(qū)等不同級別的保護網(wǎng)絡。

受遙感影像分辨率的制約，本研究提取的綠色空間以林地為主，藍色空間以中大型水域為主，基于更高分辨率影像的蘇錫常都市圈藍綠空間變化的時空演變特征有待進一步的研究分析。未來應進一步對蘇錫常都市圈藍綠空間的變化趨勢進行模擬預測。