蚌埠市土地利用及景觀格局動態分析

張柏秀++楊武年

摘要：指出了安徽省蚌埠市是省內三大中心城市之一，近年來，蚌埠市經濟發展與城市建設迅速，生態環境受到了一定程度的破壞，為了充分了解城市建設與土地利用和生態環境之間的動態變化，利用遙感（RS）及地理信息系統（GIS），以安徽省蚌埠市2000年和2005年兩年的TM遙感影像為數據源，在ENVI以及FRAGSTAT景觀格局分析軟件的支持下，分析了蚌埠市土地利用變化信息以及其景觀格局的動態特征。結果表明：5年來，從土地變化總體來說，城鄉居民及工礦用地和耕地增加，未利用地減少，研究區受人為活動影響劇烈。

關鍵詞：遙感；土地利用；景觀格局；蚌埠市

中圖分類號：F301.2

文獻標識碼：A文章編號：16749944（2017）16014504

1引言

隨著社會經濟的迅猛發展，城市擴張，生態環境的破壞也越來越嚴重。遙感技術能夠快速、宏觀、實時、動態地監測生態變化的需求，而土地利用 （LUCC）是研究生態環境的重要方面之一，是全球環境研究的熱點。大量研究表明，土地利用對全球自然環境產生了深遠的影響。景觀格局分析是研究景觀結構組成特征及空間配置的方法[1]。蚌埠市作為安徽省的三大中心城市之一，是淮河第一大港。蚌埠市更是全國性交通樞紐之一，合徐、界阜高速公路、京滬高速鐵路、寧西鐵路等在此交匯。目前已有許多專家對安徽土地利用進行了較全面的研究， 也形成了比較成熟的理論體系， 但對蚌埠地區的土地利用和生態環境的研究還比較缺乏。筆者結合遙感以及景觀格局， 分析了蚌埠市2000- 2005年的土地利用變化，對城市規劃和土地資源的可持續利用具有一定的參考價值。

2研究區概況及數據處理

2.1研究區概況

蚌埠市位于安徽省北部，北緯32°43′～33°30′之間，東經116°45′～118°04′之間，四季分界顯著，季風明顯，日照充足，降雨量適中。蚌埠市是安徽省第一個設立市的地級市、省轄市，有4個市轄區，管轄3個縣，總面積達到了5952 km2，人口367.81萬人。蚌埠境內大部分是平原地區，土質良好營養肥沃，水分充裕灌溉條件好，有良好的農業生產條件，為江淮商品糧食產量提供了巨大的糧食產量，奠定了在江淮商品糧基地中的重要位置之一。

2.2數據處理

（1）數據來源：遙感數據選取了研究區2000年和2005年的Landsat-TM影像兩個時相的數據、研究區行政區劃矢量數據。

（2）數據處理：野外調查與室內解譯相結合[2，3]，首先對TM數據進行預處理并結合地形圖確定土地利用類型的特征。然后用ENVI以及ArcGIS軟件對兩個時相的TM數據做了輻射定標、校正與融合等預處理，結合政區劃矢量數據做了拼接裁剪等處理，得到蚌埠市兩個時期的土地利用類型圖。

3研究方法

3.1土地利用類型的確定

參考《土地利用現狀分類》國家標準，結合安徽省蚌埠市土地利用特點及研究目的， 將該研究區土地利用類型分為城鄉居民及工礦用地、林地、水域、耕地、未利用地和草地6類。

3.2土地利用變化研究

土地利用轉移矩陣來源于系統分析中對系統狀態與狀態轉移的定量描述[4]。按照土地利用類型6個類別，分別對蚌埠市2000年TM影像和2005年TM影像進行監督分類，運用轉移矩陣對2000年蚌埠市土地利用信息和2005年蚌埠市土地利用信息進行定量分析，對土地利用數據進行計算與統計，得到了2000-2005年蚌埠市土地利用類型之間的轉移矩陣（表1、2）。

在表1、表2中， 行表示2000年蚌埠市土地類型的轉移方向， 列表示2005年蚌埠市的土地類型來源方向。由表2可知，從2000～2005年，城鄉居民及工礦用地增加較為明顯，主要來源于草地和未利用地。草地顯著減少，大部分轉變為城鄉居民及工礦用地和耕地。56.792%的林地變為耕地，10.353%的林地變為城鄉居民及工礦用地；草地中，25.667%變為城鄉居民及工礦用地，50.819%變為耕地。

3.3景觀格局變化研究

基于研究目的，結合蚌埠市的景觀格局特征，從FRAGSTATS軟件中選取了能夠確保計算精度的6個指標[5～8]，類別水平上選取了斑塊個數（NP）、斑塊密度（PD）和最大斑塊指數（ LPI） 3個指標；景觀水平上[9]選取了景觀面積（TA）、平均最近距離（MNN）和斑塊聚合度（AI）3個指標。選取的指標及涵義如表3所示。

表3景觀格局指數及其生態涵義

景觀指數公式公式描述生態涵義

景觀面積（TA）等于一個景觀的總面積除以10000以后轉化為公頃景觀面積決定景觀的范圍以及研究和分析的最大尺度，同時它還是計算其它指標的基礎斑塊個數（NP）NP=n在類型級別上等于景觀中某一拼塊類型的斑塊總個數；在景觀級別上等于景觀中所有的斑塊總數描述整個景觀的異質性， 斑塊個數的大小與景觀的破碎度具有正相關性：通常來說NP 大， 破碎度高；NP 小， 破碎度低

斑塊密度（PD）PD=NP/ANP—斑塊數量A—景觀面積反映某類型和景觀總體的破碎化程度和空間異質性程度

最大斑塊指數（ LPI）等于某一斑塊類型中的最大斑塊占整個景觀面積的比例有助于確定景觀優勢類型

平均最近距離（MNN）MNN>0景觀級別上等于所有類型在斑塊級別上的MNN之和除以景觀中具有最近距離的斑塊總數通常來說MNN值大，同類型拼塊間相隔距離遠，分布較離散；MNN值小，說明同類型拼塊間相距近，呈團聚分布，拼塊間距離的遠近對干擾很有影響

斑塊聚合度（AI）AI=gijmax-gij-10gij—相應景觀類型的相似鄰接斑塊數量AI基于同類型斑塊像元間公共邊界長度來計算。某類型中所有像元間不存在公共邊界的時候，該類型的聚合程度最低；當類型中所有像元間存在的公共邊界達到最大值的時候，具有最大聚合指數endprint

4土地利用及其景觀格局變化分析

4.1土地利用變化分析

表4為蚌埠市土地利用類型像元總數和斑塊數量對照表，從表中可以看出，2000～2005年間，蚌埠市城鄉居民及工礦用地明顯增多，但斑塊數減少，因5年內蚌埠市的城鎮化建設明顯，一些小地塊擴大合并成更大的地塊，導致斑塊數減少[10]。未利用地和草地的像元數和斑塊數都明顯減少，因為在城鎮化建設過程中，很多未利用地和草地得到利用[11]，轉化為其他類型用地。林地的像元數變化不大，而斑塊數增多，是由于在城區內，增加了很多小地塊的人工綠化地[12]。水域和耕地的像元數和斑塊數沒有明顯變化。

從統計數據中能夠看出，2000～2005年期間，蚌埠市幾種土地利用類型中，各個類型的面積的變化程度都很大，而且各個類型的面積之間的轉化也都很頻繁，其中，城鄉居民及工礦用地、未利用地和草地的變化最為明顯，有94.646%的未利用地和25.667%的草地轉化為城鄉居民及工礦用地。與此同時，耕地的變化也較為明顯，分別有56.792%的林地和50.819%的草地轉化為耕地，又有少量耕地轉化為城鄉居民及工礦用地。蚌埠市土地利用各類型總變化的面積由大到小依次是城鄉居民及工礦用地、未利用地、耕地、林地、水域、草地；變化方式上[13]，未利用地和草地轉為其他土地類型的面積大于轉入的面積，各土地類型轉為城鄉居民及工礦用地和耕地遠大于城鄉居民及工礦用地和耕地轉為其他土地類型的面積，林地和水域面積有少量增加。

4.2景觀格局變化分析

利用FRAGSTATS軟件分析，得到了研究區各土地類型的景觀指數（表5，表6）。

在表5，表6中，由斑塊個數（NP）可以看出，城鄉居民及工礦用地的斑塊數減少，這是由于城鄉居民及工礦用地大量增加，多個小斑塊合并為一個大斑塊，由于斑塊破碎化[13]，林地和水域的斑塊數增多，未利用地和草地的斑塊數減少，這是由于未利用地和草地的開墾導致面積大量減少的結果。

5結論與討論

（1）采用遙感技術與景觀生態學的原理， 能夠較好地分析研究區蚌埠市土地利用及生態環境的變化。該研究結果可為蚌埠市的土地管理，土地可持續利用，生態環境整治與恢復等提供必要的依據。

（2）在研究中發現，已有許多專家對安徽的土地利用進行了較全面的研究， 也形成了比較成熟的理論體系。而結合遙感以及景觀格局分析土地利用的方法也在許多地區有應用。但用此種方法對蚌埠地區的土地利用和生態環境分析的研究還比較缺乏。

（3）蚌埠市土地利用變化劇烈?？傮w來說，城鄉居民及工礦用地增加，未利用地以及草地的面積有很大程度的減少，林地、水域的面積有少量的增加。全市土地利用程度處于緩慢快速期。

（4）蚌埠市土地利用變化主要是受到了城市化和社會經濟發展的影響。導致這種情況產生的原因可能是城鎮化建設明顯，人口流動性較大[14，15]。通過查閱蚌埠市兩年人口統計結果，了解到5年中蚌埠市人口確實有所增加，有從社會經濟方面可以了解到5年中人民生活水平提高，擁有2套及更多房屋的人明顯增多，買房升值的現象明顯，導致了蚌埠市幾年內大范圍建樓，從而使大量的未利用地和草地轉化為城鄉居民及工礦用地。

（5）為使城市發展與環境保護能夠兼顧，仍需對蚌埠市的土地利用與景觀格局分析進行不斷分析研究與應用，在城市化建設的過程中，同時要加大對綠化的建設，改善城市空氣質量，堅持可持續發展，實行綠色經濟模式。

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