鄉村旅游區的景觀格局空間演變分析
——以成都市三圣鄉為例

仲 佳, 潘洪義, 鄭淵博

(1.中國科學院 水利部成都山地災害與環境研究所, 四川 成都 610041; 2. 四川師范大學 地理與資源科學學院, 四川 成都 610101)

鄉村旅游區的景觀格局空間演變分析
——以成都市三圣鄉為例

仲 佳1,2, 潘洪義2*, 鄭淵博2

(1.中國科學院 水利部成都山地災害與環境研究所, 四川 成都 610041; 2. 四川師范大學 地理與資源科學學院, 四川 成都 610101)

以成都市三圣鄉2003年和2015年土地利用數據為研究對象,采用GIS技術,并選取12個景觀格局指數,對比研究了三圣鄉不同時間尺度的景觀格局變化.研究結果表明：近12年間,耕地面積迅速減少,建設用地和水體面積均呈增長趨勢,到2015年建設用地已成為最主要的土地利用類型；整個鄉村旅游區景觀蔓延度指數降低,香農多樣性指數和均勻度指數均略有增加,破碎化程度增加顯著,表明人類開發活動與景觀破碎化呈正相關.景觀格局指數的變化反映了鄉村旅游的發展已經成為三圣鄉景觀格局變化的主要驅動因子.

鄉村旅游; 景觀格局演變; GIS; 成都市三圣鄉

隨著工業化和城市化的進程不斷加快,人們的生活壓力不斷增加,越來越多的人們希望遠離擁擠的交通以及污染的空氣條件,尋找一個能夠重返自然的放松之地,鄉村旅游就在這樣的環境背景下蓬勃發展起來.鄉村旅游是現代旅游業向傳統農業延伸的新嘗試,通過旅游業的推動,將生態農業和生態旅游業進行了有機融合,是一種新型的產業形式[1].目前,鄉村旅游的興起已成為推動我國農村經濟發展,改善農民生活方式的一個重要手段.

鄉村旅游的發展,深刻影響著鄉村經濟、社會、文化及環境的改變,并帶來了鄉村景觀格局的變化.景觀格局變化及其驅動機制分析是地理學和景觀生態學領域長期關注的熱點問題[2-3].目前國內外用于計算景觀格局指數的應用軟件包括FRAGSTAS、APACK、Patch Analyst等[4],可以計算上百個景觀指數[5].

到目前為止,針對鄉村旅游的景觀格局空間演變分析研究并不多見,國內外學者對鄉村旅游的研究主要集中在鄉村旅游快速發展由此所導致的環境問題對經濟、社會所帶來的影響,當地居民對旅游影響的感知和態度,鄉村旅游的景觀設計方面[6-9].本文主要從景觀格局的角度分析成都市三圣鄉鄉村旅游的空間演變,利用GIS和ERDAS技術研究分析2003年和2015年三圣鄉土地利用景觀格局指數的變化,將其形成的原因與三圣鄉在2003年實行的特有的土地流轉模式聯系起來,并分析其影響因素.該研究結果對改善三圣鄉的景觀環境,保護三圣鄉的土地資源,提高三圣鄉的土地管理水平,以及對以三圣鄉為代表的鄉村旅游未來的發展方向具有一定的借鑒意義.

1 區域概況和研究方法

1.1區域概況成都市錦江區三圣鄉位于成都市東南部,距離市區僅7 km[7],是“國家4A級旅游景區”.該區域優越的地理位置及其實行的獨特的土地流轉模式,使得三圣鄉鄉村旅游成為全國鄉村旅游的主要的示范基地,是“首批全國農業示范點”.研究區域的面積為2 135.579 hm2(圖1),主要包括以“花鄉農居”“幸福梅林”“江家菜地”“荷塘月色”“東籬菊園”為代表的5個主題景點,其區域種花歷史悠久,但是這種種植僅是自發性的,并沒有形成產業規模,而在2003年進行土地流轉以后,在政府的幫助下先后打造了“5朵金花”,并以商務、度假、鄉村旅游為主要功能,成為了成都市及其周邊居民近郊旅游的首選之地.

1.2數據來源和研究方法

1.2.1數據來源 本文所用的數據是成都市三圣鄉2003年和2015年空間分辨率為0.6 m的兩期Quick Bird高分影像數據以及實地考察后廣泛收集的有關成都市三圣鄉的研究資料.

1.2.2研究方法 使用ArcGIS和ERDAS軟件,對兩期影像信息進行了處理和分析.首先對Quick Bird高分影像進行幾何校正,然后進行光譜特征分析,結合影像、相關地圖、三圣鄉相關資料[10],以及實地調查結果,對遙感影像進行目視解譯和監督分類.景觀類型的劃分是進行景觀格局和動態分析的首要步驟,確定適宜的基本分類單元對景觀生態研究十分關鍵[11].根據本研究區域土地和景觀類型的特點以及研究的目的,將三圣鄉劃分為耕地、建設用地、未利用地、水體、草地、林地6種類型(圖2).為了使分類更加精確,在相關的影像圖件的基礎上還進行了實地考察,最終運用ERDAS軟件對三圣鄉2003年和2015年的遙感影像進行監督分類,2003年和2015年兩期遙感影像的分類解譯精度分別為95.50%和90.00%；總的Kappa檢驗值分別為92.74%和86.15%.

采用Fragstats 4.2軟件來計算三圣鄉景觀的景觀指數.由于各景觀指數所研究的重點不同,同時也存在著一定的相關性,結合本研究區域的特征和研究的目的,選取了斑塊數量(NP)、斑塊密度(PD)、最大斑塊指數(LPI)、平均斑塊面積(MPS)、周長-面積分維數(PAFRAC)、聚集度(AI)、蔓延度指數(CONTAG)、香農均勻度指數(SHEI)、香農多樣性指數(SHEI)、斑塊類型面積(TA/CA)、景觀形狀指數(LSI)、景觀豐度(PR)等12個指數進行分析.

2 三圣鄉景觀格局分析

2.1景觀類型的面積轉移變化分析成都市三圣鄉景觀整體結構變化如圖3所示.從各景觀類型的面積來看,在2003年,景觀類型面積最大的是耕地(包括旱地、水田和菜地),其次是建設用地和林地;而2015年,耕地面積迅速下降,建設用地面積快速增長,超過了耕地面積,成為了三圣鄉最主要的土地利用類型.

水體、未利用地(包括荒地和待建用地)和草地所占比重很小,三者之和在2003年時不到3%,在2015年也僅為10%左右,這3種景觀類型面積都有所增加,增加的幅度都較小,反映了三圣鄉發展的鄉村旅游對當地景觀類型結構的深刻影響.

為了進一步探討成都市三圣鄉各景觀類型之間的相互轉化關系,利用ArcGIS 10.2的空間分析中的交叉列表統計功能[12],得到景觀類型轉移矩陣(表1).從表1中可以看出,2003—2015年,耕地面積迅速下降,主要轉化為建設用地和林地.與此相反,建設用地面積有了較大幅度的增加,主要是由耕地轉化而來,林地和未利用地也有一定的貢獻率,但建設用地保持不變的面積僅占總面積的30.96%.說明由于三圣鄉鄉村旅游的不斷發展,需要在原有的耕地和林地上進行較大規模的建設,在這十余年里,新增了農家樂、鄉村酒店、旅游景點、游樂場、停車場以及其他旅游設施等人工建筑,并且增加了交通網的建設,由此來改善三圣鄉的基礎設施條件,以滿足三圣鄉鄉村旅游發展的需要.

2003—2015年未利用地的面積雖然有所增加,但值得注意的是在2003年的未利用地主要是荒草地,而2015年的未利用地中主要是待建設用地,在不久就會開發為建設用地,從而進一步推動三圣鄉鄉村旅游的發展.

水體面積也有了大幅度的增加,主要是由耕地和林地轉化而來的,這說明為了提高三圣鄉鄉村旅游的審美性和娛樂性,需要開發較大規模的水體,如在較大的農家樂中就會設置池塘等形式的水體,以吸引消費者,其中水體變化最顯著的便是幸福梅林區域,水體面積有了大幅度增加,提高了景區的整體環境.

表 1 2003—2015年成都市三圣鄉景觀類型面積轉移矩陣

注:元素Aij代表從2003年到2015年三圣鄉景觀類型i轉化為j的面積.

草地的面積雖然總體所占比重低,但是2003—2015年草地的面積也有了快速增加,主要是由耕地、林地和建設用地轉化來的,這說明三圣鄉鄉村旅游發展過程中為了更好地促進其經濟的發展,優化景區和環境質量,進行了大規模生態環境的綠化,以吸引更多的消費者.

林地面積有了小幅度的減少,林地主要轉為建設用地和耕地,這說明在鄉村旅游的發展過程中對生態環境造成了一定程度的破壞.經實地調查,得知轉化為的建設用地主要用于發展鄉村旅游所需要的基礎設施,轉化為的耕地主要用于花卉產業的種植,以供應鄉村旅游發展對花卉的大量需求.由表1也可知,2003—2015年有較大面積的耕地轉化為林地,這是因為三圣鄉“五朵金花”之一的幸福梅林在擁有一定的梅花的基礎上加大了投資的力度,在原有的耕地上進行了大規模的梅花的種植,如今,“幸福梅林”景區面積已位于中國四大梅花勝地之首,梅花品種位居全國第二,所以從總體上來看林地的面積基本保持不變.

2.2景觀組分水平格局變化分析

2.2.1景觀斑塊的面積和結構特征 整個三圣鄉研究區范圍內,2003年耕地和建設用地在面積上占有支配地位,兩者相加占總面積的80%,其它幾個類型的面積比例不超過20%.而2015年耕地面積急劇減少,基本上轉化為建設用地、林地,形成耕地、建設用地、林地3種類型鼎立的景觀格局,三者面積之和約占總面積的90%.三圣鄉景觀斑塊面積和結構在組分水平格局上的變化趨勢(圖4)表明：在斑塊數量上,2003—2015年間,各景觀類型均呈增加趨勢,其中耕地、建設用地增加顯著,分別增加了133 137和264 571個,林地、水體、草地增加相對平穩；耕地、建設用地、林地對應的平均斑塊面積均呈減少趨勢,草地、未利用地對應的平均斑塊面積呈增加趨勢,其中未利用地的平均斑塊面積增加最多；斑塊密度的變化趨勢與斑塊數量的發展趨勢基本一致(圖4(a)、圖4(b)),由此可知,耕地、建設用地破碎化程度呈增強的趨勢.

在最大斑塊指數方面,2003年研究區的最大斑塊指數為10.67%,屬于建設用地類型,而2015年的最大斑塊指數為19.73%,依然為建設用地類型.這個變化說明了景觀類型間的演替正好與三圣鄉2003年開始在政府的支持下進行鄉村旅游發展的效果相吻合.建設用地、林地、水體、草地對應的最大斑塊指數呈增加趨勢,耕地和未利用地的最大斑塊指數則呈減少趨勢(圖4(c)、圖4(d)),但其比重并不大,而建設用地到2015年的最大斑塊指數則是急劇升高,甚至超過了耕地,說明在2003—2015年間,研究區基質發生了變化,由耕地變為了建設用地.

2.2.2景觀斑塊的形狀特征 采用周長-面積分維數來分析三圣鄉各景觀類型的形狀特征(圖5).可以看出,12年以來,周長-面積分維數呈波動增長趨勢,變化幅度較小,說明隨著人類干擾程度的增加,斑塊間相似性增強,形狀趨于簡單.2003年和2015年各景觀類型中的周長-面積分維數都以耕地最大,而周長-面積分維數增加最大的景觀組分是建設用地,由1.34增加到1.39.水體的周長-面積分維數略有增加,由1.37增加到1.42.6種景觀類型中,只有林地的周長-面積分維數有微小的減少.

2.2.3景觀的空間構型變化 此處選取聚集度指數(AI)描述斑塊類型內部的聚集程度.由圖6可知,除草地,耕地、建設用地、林地、水體、未利用地的AI值都較高,均超過80%,表明同一類型的斑塊聚集度很高.12年有小幅度減少,表明草地分布越來越集中,但與其他景觀類型相比,其聚集程度還是較低.在這6種景觀類型中,耕地、未利用地AI值相對最高,表明這2個景觀集中連片分布,破碎度低,建設用地、水體、林地次之.

2.2.4景觀整體水平格局變化分析 研究區域選取Shanno多樣性指數和均勻度指標及其他們的修正公式來度量景觀鑲嵌圖的特點[13].與2015年相比,2003年三圣鄉總體格局的景觀指數除蔓延度出現下降外(表2),其他各指數都有所增加.2015年景觀的多樣性和均勻度均高于2003年,景觀的多樣性指數和均勻度指數分別由1.43和0.74增加到1.59和0.82,即12年間,三圣鄉在景觀類型分布更加均勻的同時,景觀多樣性也得到比較大的提升,較好地實現了景觀類型的演替更新.

表 2 三圣鄉整體景觀格局指數

均勻度指數值越來越趨近于1,其增加說明不同土地景觀類型分配越來越均勻,結構越來越合理.

研究區域的蔓延度指數值都小于60,且變化很小,說明研究區內的景觀均比較破碎,小斑塊較多[14],且主要受到少數幾種大的景觀類型(主要有耕地、建設用地、林地等)控制,12年來的整體景觀蔓延度指數從55.74下降到48.98,它的直接表現是斑塊數目的增加和斑塊平均面積的減小,從而反映出三圣鄉土地的大規模開發與利用程度.

3 結論與討論

3.1結論本文研究結果表明,在進入21世紀初期的12年中,三圣鄉土地總的景觀格局的演變特征是因鄉村旅游的發展而帶來的景觀在不同區域逐漸分異.

1) 三圣鄉在12年間,建設用地、草地、水體以及未利用地的面積均有所增加,而耕地和林地的面積有所減少,其中耕地的面積減少的幅度較大,而林地只是略微的減少,面積基本保持不變.

2) 建設用地到2015年的最大斑塊指數急劇升高,甚至超過了耕地,說明在2003—2015年間,研究區基質發生了變化,由耕地變為了建設用地.這種變化主要與人為活動密切相關,三圣鄉于2003年開始發展鄉村旅游,推動了集體土地的流轉,越來越多的耕地和未利用地被人類開發利用為建設用地、林地、水體和草地.

3) 2003—2015年間,周長-面積分維數增加最大的景觀組分是建設用地,說明這12年間三圣鄉鄉村旅游的發展推動了當地道路、商業建筑等基礎設施的建設,受人類活動影響,建設用地更為集中,形狀趨于簡單化.水體的周長-面積分維數也有所增加,但增幅小,這與12年以來“幸福梅林”的快速發展、人類活動的增加是分不開的.

4) 2003—2015年間,三圣鄉土地景觀的多樣性、均勻度和蔓延度指數均有所增加,研究區多樣性指數增加而研究區的土地類型數量基本維持不變,說明各土地類型所占比例差異增加,2003—2015年,耕地、建設用地、林地、草地等所占的比例發生了很大的變化.研究區斑塊數量和斑塊密度都明顯增加,景觀斑塊的分布變得并不均勻,破碎化程度增加,景觀類型中各類嵌塊體的復雜程度趨于增加.

3.2討論本研究分別從景觀組分水平格局以及整體景觀格局進行分析,發現2003—2015年,三圣鄉土地的斑塊數量增加,破碎化程度不斷增加.基于經濟角度，這種變化并不能說明三圣鄉在向壞發展,相反,近12年來,人類的一系列活動比如農田開墾、水體利用、樹木種植、人工建筑等都對三圣鄉的鄉村旅游的發展起了極大的推動作用.2003年時期三圣鄉主要以耕地為主,景觀均勻度高；但隨著五朵金花逐步打造完成,“花鄉民居”以種植花卉為主、“幸福梅林”以種植梅樹為主、“江家菜地”以種菜為主、“荷塘月色”以濕地景觀為主、“東籬菊園”以種植和觀賞菊花為主,因此整體景觀的破碎化程度較高.而多樣性指數、均勻度指數和蔓延度呈增加趨勢,表明三圣鄉土地景觀類型并未有大的改變,但是斑塊類型呈多樣化,12年間,占明顯優勢的土地景觀類型相互轉化率較高且在景觀中分布均勻.

縱觀各位學者對三圣鄉鄉村旅游及其土地流轉的發展研究[10,15-18],再基于本次所研究的三圣鄉景觀格局的分析結果可以看出,自從2003以來,三圣鄉耕地與建設用地之間面積轉化劇烈,主要是由人類活動造成的,因此在今后的鄉村旅游的發展中,應注重在完善景區基礎設施的同時,也應該注意與保護生態環境相結合,嚴格防止進一步毀林毀草毀耕種植,防治無序的開發和亂建,適時退林還濕還草,合理利用水體資源,從而防止生態環境平衡失調,在促進三圣鄉鄉村旅游進一步發展的同時注重生態環境的保護.

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(編輯 李德華)

Landscape Pattern Evolution Analyses for Rural Tourism Planning:a Case Study of Sansheng Town in Chengdu

ZHONG Jia1,2, PAN Hongyi2, ZHENG Yuanbo2

(1.InstituteofMountainHazardsandEnvironment,ChineseAcademyofScience,Chengdu610041,Sichuan;2.CollegeofGeographyandResourceSciences,SichuanNormalUniversity,Chengdu610101,Sichuan)

With the support of GIS technology, this paper selects 12 landscape pattern indexes to study the changes of landscape pattern of Sansheng town in Chengdu, based on the data of land-use of Sansheng town in Chengdu in 2003 and 2015. The results show that the farm land area has a sharp reduction in the past 12 years, while the construction land and water all increase. By 2015, the construction land has been the dominant land use type; contagion index are lower and the Shannon’s diversity index, evenness index all slightly increase, landscape fragmentation index has an obvious increase. It shows that human activities and landscape fragmentation have a significant correlation. The change of landscape pattern index reflects the fact that the rural tourism has become the main driving factor for landscape pattern changes of Sansheng town in Chengdu.

rural tourism; landscape pattern evolution; GIS; Sansheng town in Chengdu

K903

A

1001-8395(2017)06-0817-07

10.3969/j.issn.1001-8395.2017.06.018

2016-05-18

四川省教育廳自然科學重點基金(16ZB0061)

*通信作者簡介：潘洪義(1980—),男,副教授,主要從事土地利用與評價的研究,E-mail:panhongyi80@163.com