許昌市2010-2015年景觀格局變化研究*

韓冰雪，張鵬飛

（許昌學院 城市與環境學院，河南 許昌461000）

城市的生態環境受到了景觀格局演變的巨大影響，分析其對生態環境的影響對于規劃城市的土地覆蓋，土地利用具有十分重要的意義[1]。我國對于景觀格局的研究主要集中于一個城市[1]、一個流域或者一個小區域[2]。國內學者的數據大多來自于遙感影像，利用Arc GIS等軟件對其進行分類[3]，借助Fragstats軟件對景觀格局展開研究從而揭示其變化情況。結合研究現狀可以發現，隨著城市化進程的加劇，新農村建設的開展對中小城市景觀格局演化相對較少。為了更好地反映出許昌市5年間的景觀格局演變情況，本文結合許昌市2010-2015年土地覆蓋數據，分析導致這種格局變化的緣由，以期為許昌市的生態環境管理提供基礎支撐。

1 研究內容與方法

1.1 數據獲取

本文利用國家地球系統科學數據中心共享服務平臺官方網站[4]，影像分辨率為1km×1km。借助Arc GIS軟件結合全國《土地利用現狀分類》標準和許昌市的現實狀況，將其劃分為：林地、草地、耕地、建設用地和水域。

1.2 研究方法

土地利用指數法：土地動態度可以定量的展現某一時間段范疇內，各種土地覆被形式的面積演變狀況，土地利用轉移矩陣能夠顯現各種土地覆被形式彼此中間的轉化情況[5]。

景觀格局指數法：通過計算景觀的空間結構特征的指標參數，反映出景觀變化特點的方法。本研究經過篩選后選擇了斑塊數量（NP）、斑塊密度（PD）等5個景觀指數，景觀空間格局特征指標及描述見表1[3]。

2 結果與分析

2.1 土地利用動態變化分析

由表2可得：許昌市大部分地區是耕地，2010-2015年之間面積減少了286km2，林地減小411km2，而建設用地近5年增加549km2。

土地用途的變化是多種原因造成的結果，其中起決定性作用的是經濟水平和國家策略。（1）其中耕地面積減少，一方面原因是許昌市社會主義經濟的快速發展及產業結構的變化。許昌市作為“漢魏古都”，有著豐富的歷史文化旅游資源和廣闊的消費市場，所以近幾年來許昌市政府計劃大力發展旅游業，因此將會占用大量耕地。另一方面原因是政府越來越開始注重城市的環境建設，將一些耕地轉化為草地。（2）林地面積的減少，一部分原因是經濟利益的引誘，為了城市社會主義經濟的快速發展從而占用大量林地。還有部分原因是政府部門的宏觀調控和引導，為了提高城市的生態建設，用草地代替了部分林地。（3）建設用地面積的增加，原因是許昌市現在處于一種快速發展階段，其城市人口規模不斷擴大，導致了居民用地、工業用地、貿易用地等用地類型的急劇增加。另外，許昌市地處中原腹地，受到中原崛起戰略的影響因素及近年來提出的鄭許一體化空間發展規劃，使得許昌市的社會經濟發展水平達到了前所未有的發展高峰，所以需要大規模地擴大城市用地。

表1 景觀空間格局特征指標及描述

表2 許昌市2010和2015年土地利用類型面積（km2）

從空間位置變化結果來看，許昌市東部地區（鄢陵縣）一些林地逐步變成建設用地和耕地。這是由于鄢陵縣自古以來就有優越的資源優勢，該地區生態環境良好，種植花卉歷史悠久，近幾年來以花卉為依托大力發展旅游業，所以導致鄢陵縣的部分林地被建設用地所占用。西北部（禹州市）和西南部（襄城縣）地區的大部分林地都被草地所取代，這是由于政府為了優化各土地資源利用類型結構和提高生態環境從而出臺了相關政策，用草地代替了部分林地，林地和草地所占比重變化較大。建設用地是近5年來增長最多的類型，其分布方式由原來的小范圍集中分布變成了現在的大范圍均勻分布，并且分布范圍較廣，覆蓋整個許昌市行政區域。

2.2 土地利用轉移矩陣分析

為了更加深入詳細的探討土地覆被的動態變化，計算了轉移矩陣。

由表3可以看出，林地、草地、建設用地轉出部分約占2010年各用地類型總范圍的87%、53%、43%。建設用地轉入部分約占2015年建設用地總范圍的77%。由表2可得：建設用地類型增長最多，其中主要是512km2農田的轉入，其次為32km2林地的轉入。這是由于社會主義經濟的快速發展，從而使得大量農田和綠地被過度占用。同時，水域范圍的擴大絕大部分也是17km2耕地的轉換。綜合看來，各種土地資源覆被形式彼此轉化狀況較為繁雜，主要表現出建設用地與耕地、林地之間的爭地問題。

表3 許昌市2010和2015年土地利用類型轉移矩陣

2.3 景觀尺度上的景觀格局變化分析

為更明確表示出許昌市2010-2015年景觀格局的演化情況，借助Fragstats軟件對邊緣密度等8種景觀指標進行運算。

計算結果見表4，2010-2015年期間，許昌市的斑塊數量（NP）從原來的174個增長到了407個，同時斑塊密度（PD）也有所提高，證實了在城市化不斷進步的歷程中，整個區域內的景觀朝著分裂趨勢發展。最大斑塊指數（LPI）由82.22減少到76.84，說明了區域中優勢種范圍減少，優勢種在整個格局中的作用逐漸減弱。邊緣密度指數（ED）由2.74擴大到了6.01，表明了景觀種類被瓦解的更加破裂。景觀形狀指數（LSI）增加，說明了人類活動對景觀產生了巨大的作用，從而導致形態無序化。各景觀種類比重更加均勻，優勢種對于整個城市景觀格局的控制作用減弱。這種景觀演變特征與土地覆被動態演化所反映的現象大體相似。

表4 許昌市2010和2015年兩時期景觀在景觀水平上的景觀指數變化

3 結論與建議

3.1 結論

本文以許昌市為研究范圍，以許昌市2010年和2015年的土地利用遙感數據為依據，分析了許昌市的土地覆被和景觀格局演變情況，得出以下結論：

（1）2010-2015年期間，許昌市的林地和耕地范圍逐漸減少，建設用地和草地范圍則連續擴大，其中建設用地范圍增加趨勢最為明顯，其范圍增加了549km2，增加比例最大。

（2）2010-2015年期間，許昌市主要轉出類型以林地和耕地為主，其中林地轉出部分約占2010年林地總范圍的87%。而轉入種類則以水域、建設用地和草地為主，建設用地轉入部分約占2015年建設用地總范圍的77%。建設用地類型增長最多，主要為農田、林地的轉換。說明了建筑用地與林地、草地之間存在爭地問題。

（3）2010-2015年期間，由于人類社會活動對許昌市景觀空間格局的影響，使得區域嚴重分散，優勢種在整個景觀格局中的作用慢慢變小，各景觀種類所占比重更加均勻。景觀結構更加繁雜，斑塊形態更加無序，各種景觀種類之間的斑塊分布更加離散，而相同景觀種類斑塊內部之間更加緊湊，景觀異質性程度明顯增加，景觀豐富度增強。

（4）2010-2015年期間，許昌市的景觀要素類型格局變化區別較大。其中林地和耕地的景觀格局變化趨勢是類似的，都表現為：斑塊面積減少，最大斑塊指數下降，說明了林地和耕地的優越性都明顯降低。水域、建設用地和草地的景觀格局變化趨向大體相似，都表現為：斑塊面積增加，區域嚴重分散，斑塊形態更加無序。這種演化特征與景觀尺度上的整體景觀格局演變所反映的現象基本一致。

3.2 建議

隨著許昌市社會主義經濟實力的不斷進步，其土地覆被格局也隨之發生了極大的改變，這也就導致了許昌市的景觀格局發生了翻天覆地的變化。其中最為明顯的是由于人類活動的過度干涉，使得許昌市整體景觀破碎化程度加大，這種變化將嚴重妨礙其生態文明建設。因此，為了許昌市的長遠發展，尋找經濟發展和生態環境的平衡，必須結合該地區整體景觀格局變化特征及各景觀要素類型變化特點，采取相應的有效措施：

（1）根據每個地區當地的現實情況制定合理的土地資源利用方案，優化調整各土地資源利用類型之間的占比關系。避免出現由于建設用地的盲目增加從而大量占用其他土地資源利用類型，科學地分配各土地利用類型面積，使得各土地利用類型面積所占比例更加均衡。調整土地覆被形式結構，使得土地覆被形式逐漸向多樣化趨勢發展。

（2）保護耕地，科學有效地利用耕地，加強對耕地的治理。由于社會經濟實力的不斷進步占用了大量農田，使得耕地后備資源嚴重短缺。只剩下西部山地丘陵地區可以利用，但是由于受到地形等阻礙，開拓較為艱辛，所以需要適當地恢復部分耕地。同時也需要提高耕地的利用效率，可以實行大面積聯產承包制度，培養專門的技術創新人才，進行農業機械化和專業化發展生產，這樣既提高了耕地的利用效率，也方便大面積規劃和管理。

（3）遵循自然規律，減少對林地和草地的破壞，改善區域的破碎化。同時，要擴大林地、草地等綠化用地的種植面積，提高城市的森林覆蓋率及城市綠化水平。增強生態文明建設和環境保護意識，從小事做起，每一個人都應該力所能及的去改善和珍惜生態環境。

（4）整體規劃城市用地，有序增加建設用地。應該合理分配和規劃低效、閑置的建筑用地，可以提高這種用地類型的節約化和集約化水平。避免以犧牲城市環境為代價來發展社會經濟，同時抑制建設用地面積的過度擴張，妥善處理各土地利用類型之間存在的爭地矛盾。