基于代表性樣區(qū)的中國三省交界區(qū)景觀生態(tài)安全評(píng)估

安以達(dá)，閆喜紅，王 青

（1.西南科技大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，四川綿陽 621010；2.太原師范學(xué)院數(shù)學(xué)與統(tǒng)計(jì)學(xué)院，山西晉中 030619）

三省交界區(qū)（地區(qū)），是指由三個(gè)省級(jí)行政區(qū)交界處所構(gòu)成的區(qū)域，是省際交界區(qū)的一種類型，更具有省際交界區(qū)的典型特征。中國三省交界區(qū)是集革命老區(qū)、少數(shù)民族聚集區(qū)、生物多樣性薈萃區(qū)于一體，區(qū)情迥異，類型特殊[1-2]，是我國邊區(qū)中典型的經(jīng)濟(jì)冷區(qū)和認(rèn)知冷區(qū)。推進(jìn)該典型區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境—經(jīng)濟(jì)和諧發(fā)展，是落實(shí)建設(shè)生態(tài)文明國家戰(zhàn)略的關(guān)鍵切入點(diǎn)，并對(duì)形成全國合理的區(qū)域發(fā)展格局具有重要意義。

1 三省交界區(qū)的概念

三省交界區(qū)是由省際交界區(qū)演化而來，李青在《必須重視開發(fā)邊界區(qū)》一文中較系統(tǒng)地對(duì)邊界區(qū)做了相關(guān)研究，并提出邊界區(qū)的概念[1]，認(rèn)為邊界區(qū)是指一定范圍內(nèi)某區(qū)域與其毗鄰區(qū)域交界處所構(gòu)成的地理空間，該區(qū)域具有不同的空間層次，可以分為國家邊界區(qū)、省際邊界區(qū)、地際邊界區(qū)、縣級(jí)邊界區(qū)等，從類型上講，有行政區(qū)間邊界區(qū)、經(jīng)濟(jì)區(qū)間邊界區(qū)等；并指出邊界區(qū)由于率屬于不同行政區(qū)導(dǎo)致區(qū)域分割、地方保護(hù)政策、地方壁壘等。郭榮星在《中國省級(jí)邊界地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展研究》一書中將省際邊界區(qū)作為研究對(duì)象，指出邊界地區(qū)是指在一定范圍內(nèi)某行政區(qū)域（如國家、省際行政區(qū)等）和與之接壤的行政區(qū)域（如國家、省際行政區(qū)等）交界處所構(gòu)成的特定地理空間[2]；安樹偉等提出省際交界區(qū)指中國現(xiàn)行的行政區(qū)劃范圍內(nèi)，省與省（區(qū)、市）之間相鄰的地區(qū)[3]；劉玉亭等指出省際毗鄰地區(qū)是指相鄰的省份之間相互毗鄰的區(qū)域[4]；郭榮朝從“邊緣效應(yīng)”入手，界定了省際邊緣區(qū)的內(nèi)涵[5]。

綜上，與三省交界區(qū)相近的概念有省際交界區(qū)、省際邊界區(qū)、省際邊緣區(qū)、省際毗鄰區(qū)等。此類概念都是用以描述不同省級(jí)行政區(qū)之間交界處毗鄰地區(qū)的概念，基本內(nèi)涵相似，但側(cè)重點(diǎn)和適用范圍不盡相同，如省際交界區(qū)側(cè)重于交界區(qū)域的差異和相互影響；省際邊界區(qū)注重描述省份邊界線及周邊地區(qū)，著重地理邊界因素對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響；省際邊緣區(qū)更強(qiáng)調(diào)地理位置的附屬性和邊緣效應(yīng)，一般指遠(yuǎn)離中心城市的邊緣地區(qū)；省際毗鄰區(qū)指地理上的相鄰以及相互毗鄰的地區(qū)，外延更寬泛一些。從經(jīng)濟(jì)地理角度看，省際交界區(qū)更適合表達(dá)區(qū)域的整體性和差異性。中國省際交界區(qū)可以劃分為多種類型，按照相鄰省份的數(shù)量可以劃分為兩省交界區(qū)、三省交界區(qū)、四省交界區(qū)等[2]。三省交界區(qū)具有幾何學(xué)上的特殊性，即三省交界形成一點(diǎn)，該點(diǎn)位即三省行政邊界點(diǎn)，以此為中心，按行政級(jí)別分別有三省交界村、三省交界鎮(zhèn)、三省交界縣、三省交界市。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

中國行政區(qū)劃底圖來源于中國科學(xué)院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心，底圖邊界無修改；2000—2020 年間五期土地利用類型數(shù)據(jù)來源于武漢大學(xué)公開發(fā)布的“CLCD 中國年度土地覆蓋數(shù)據(jù)集”（China Land Cover Dataset）[6]；高程數(shù)據(jù)（SRTM 30 m）來源于中科院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心，坡度數(shù)據(jù)基于DEM 數(shù)據(jù)計(jì)算。

2.2 三省交界區(qū)空間范圍識(shí)別

對(duì)于邊界地區(qū)空間范圍的劃分，李青提出以行政區(qū)劃劃定邊界區(qū)的方法[1]，指出可以將緊鄰邊界的較小地域單元，如縣的地域總和稱作邊界區(qū)，也可以將較大的地域單元如地市的總和稱作邊界區(qū)，這樣的邊界區(qū)具有相對(duì)穩(wěn)定性和區(qū)內(nèi)相對(duì)完整性的特點(diǎn)。《辭海》對(duì)國際邊境貿(mào)易的范圍規(guī)定為距邊境線15 km 內(nèi)，有學(xué)者據(jù)此將省界兩側(cè)各15 km 的區(qū)域范圍定義為省際交界區(qū)。安樹偉采用現(xiàn)有相關(guān)交界區(qū)域發(fā)展規(guī)劃，對(duì)省際交界區(qū)域的范圍進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整的辦法[3]。周潮等借助GIS 軟件空間統(tǒng)計(jì)分析，定量分析中心城市空間輻射范圍大小，以此表征省際邊緣區(qū)的空間范圍[7]。曾冰基于場強(qiáng)模型，識(shí)別腹地空間影響范圍，以期明確交界區(qū)格局[10]。而社會(huì)學(xué)領(lǐng)域的研究者把以省界兩側(cè)具有緊密聯(lián)系的民族、文化等特征界定為省際交界區(qū)，如以藏族文化為紐帶的滇藏川交界地區(qū)。總體而言，目前省際交界區(qū)空間范圍界定存在很強(qiáng)的主觀性，至今未形成統(tǒng)一的界定標(biāo)準(zhǔn)，這種空間范圍的不確定性、模糊性限制了省際交界區(qū)研究的深化發(fā)展。

中國三省交界區(qū)除具有上述幾何學(xué)上的特殊性外，且具有空間上的不連續(xù)性與跨地帶性，以及結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。因此，對(duì)這一典型區(qū)域開展研究的前提是對(duì)其空間覆蓋范圍進(jìn)行科學(xué)識(shí)別和界定。空間范圍的大小要有利于表達(dá)交界區(qū)的典型特征，范圍過大容易失去邊緣區(qū)的特征；范圍太小，不利于收集資料；范圍模糊，不利于定量分析。有學(xué)者采用地級(jí)市范圍來研究三省省際區(qū)，但實(shí)際上，地級(jí)市范圍往往過大，如晉陜蒙交界的忻州市，其西北部的河曲縣是三省交界縣，而忻州市跨越山西東部山地區(qū)、中部盆地區(qū)、西部黃土丘陵區(qū)，東部又與河北省交界，選取忻州市作為三省交界區(qū)顯然不合理，這種案例比比皆是。對(duì)于三省交界區(qū)范圍大小確立，若將研究單元設(shè)定為市級(jí)，資料數(shù)據(jù)比較容易獲得，但研究的針對(duì)性相對(duì)較差，且樣本量較少或?qū)е卵芯肯拗菩蕴岣撸谎芯繂卧舸_立為鄉(xiāng)鎮(zhèn)級(jí)，資料數(shù)據(jù)的獲取難度將相應(yīng)提高；故若將最小研究單元確立為縣級(jí)，則能兼顧針對(duì)性與數(shù)據(jù)的可獲取性。

在此基礎(chǔ)上，所有三省交界區(qū)縣域均在交界處市級(jí)行政單元邊界內(nèi)篩選，并根據(jù)下述基于區(qū)位的選取規(guī)則將其分為如下三類：一級(jí)交界區(qū)：即位于三省交界處的縣級(jí)單元，每個(gè)省份的此縣級(jí)單元均與交界處其余兩個(gè)省份的縣級(jí)單元直接接壤；二級(jí)交界區(qū)：即與一級(jí)交界區(qū)直接接壤，且至少與三省交界處的某一其他省份直接接壤的縣級(jí)單元；對(duì)于兩個(gè)空間距離較近，或共用兩個(gè)及以下一級(jí)交界區(qū)的三省交界，在選取其二級(jí)交界區(qū)時(shí)理論上可以與至多一個(gè)三省外其他省份直接接壤，但不能選取其他三省交界的一級(jí)交界區(qū)，例如：三省交界區(qū)A 的一級(jí)交界區(qū)a 在選取二級(jí)交界區(qū)a1 時(shí)，a1 不僅與a 及A 區(qū)內(nèi)的其他省份接壤，且與三省交界區(qū)B 的某一省份接壤，若a1 是B 的一級(jí)交界區(qū)，則不可選取作為a 的二級(jí)交界區(qū)，若否則可選為a 的二級(jí)交界區(qū)；三級(jí)交界區(qū)：即不符合一級(jí)與二級(jí)交界區(qū)選取規(guī)則，但與一級(jí)交界區(qū)直接接壤，且不與交界處三個(gè)省份外其他省份直接接壤的縣級(jí)單元。

2.3 三省交界代表性樣區(qū)選取

根據(jù)地理學(xué)第一定律，地理事物及其屬性在空間分布上互為關(guān)聯(lián)且相互作用，地物之間的相關(guān)性與距離呈正比，空間距離越近的地物其屬性的相關(guān)性越大[11]。因此，在開展全國尺度三省交界區(qū)相關(guān)研究時(shí)，由于空間連接密度較大的區(qū)域在自然地理、環(huán)境等特征上存在一定程度的同質(zhì)性，若設(shè)立全部三省交界區(qū)為研究區(qū)，則會(huì)相應(yīng)增加數(shù)據(jù)或資料的冗余性，從而使研究結(jié)果存在一定程度的偏差。為克服該限制，提出了全國尺度三省交界區(qū)研究的代表性樣區(qū)選取模型，該模型處理的關(guān)鍵問題是選在取最少的點(diǎn)位表征所有三省交界處（點(diǎn)）以覆蓋全部省份，同時(shí)使所選取樣本具有代表性。

2.3.1 三省交界處點(diǎn)位矩陣構(gòu)建

首先構(gòu)建各省份與全國三省交界處的對(duì)應(yīng)矩陣。我國共34 個(gè)省級(jí)行政區(qū)，包括23 個(gè)省、5 個(gè)自治區(qū)、4個(gè)直轄市、2個(gè)特別行政區(qū)，其中，海南、臺(tái)灣、香港、澳門不存在三省交界點(diǎn)。全國共有三省交界點(diǎn)42個(gè)，其中，京津冀地區(qū)飛地相互占用，共產(chǎn)生4個(gè)交界點(diǎn)，不能作為嚴(yán)格意義上的三省交界區(qū)，除此之外，依據(jù)上述原則劃分的我國三省交界處共38 個(gè)。當(dāng)各省份位于某交界點(diǎn)時(shí)取值為1，同時(shí)與該交界點(diǎn)不相關(guān)的省份取值為0。為保證樣本選取的代表性，對(duì)具有6 個(gè)及6 個(gè)以上交界點(diǎn)的多三省交界點(diǎn)省份單獨(dú)考量并增加計(jì)算項(xiàng)，求得該類省份的所在行以及其行政范圍中所擁有的三省交界點(diǎn)個(gè)數(shù)和在矩陣中的位置。

2.3.2 代表性樣區(qū)選取模型構(gòu)建

定義三省交界處總數(shù)為m，索引j表示第j個(gè)三省交界點(diǎn)(j=1,…,m)；全部省份的個(gè)數(shù)為n，以i為索引表示第i個(gè)省份（i=1,…,n）。此外，定義決策變量為yj，當(dāng)三省交界點(diǎn)j被選中時(shí)，yj取值為1，否則為0。給出矩陣（aij）nm中第i行表示第i個(gè)省份，第j列表示三省交界點(diǎn)j。aij=1 表示第j個(gè)三省交界處連接的省份中包含第i個(gè)省份，aij=0 表示第j個(gè)三省交界處連接的省份中不包含第i個(gè)省份。基于此構(gòu)建中國三省交界區(qū)代表性樣區(qū)選取模型如下：

在以上模型中，矩陣（1）中當(dāng)?shù)趈個(gè)三省交界處連接的省份中包含第i個(gè)省份時(shí)，aij取值為1，當(dāng)?shù)趈個(gè)三省交界處連接的省份中不包含第i個(gè)省份時(shí)則aij取值為0；目標(biāo)函數(shù)（2）要求所選的三省交界點(diǎn)個(gè)數(shù)最少；約束條件（3）確保了每個(gè)省份都要被至少一個(gè)三省交界點(diǎn)覆蓋；約束（4）表示當(dāng)一個(gè)省份范圍內(nèi)擁有三省交界點(diǎn)數(shù)量大于等于6 個(gè)時(shí)，決策變量yj大于等于2，式中i為行政范圍內(nèi)交界點(diǎn)數(shù)量大于等于6的省份在矩陣中的編號(hào)；式（5）為交界點(diǎn)選取約束。該問題模型可根據(jù)不同研究方法或目的進(jìn)行修正，添加所需要的變量構(gòu)建全國尺度三省交界處代表性樣區(qū)選取模型，從而提高諸如區(qū)域差異等特征研究的針對(duì)性和科學(xué)性。

2.4 中國三省交界區(qū)景觀生態(tài)安全評(píng)估

生態(tài)安全是整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)健康水平與完整性的表征，目前，隨著人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的壓力不斷增大,生態(tài)安全受到的威脅愈發(fā)嚴(yán)重。土地利用方式的改變作為人類對(duì)自然改造利用的表征，會(huì)直接對(duì)生境斑塊間的交換循環(huán)過程造成影響，使區(qū)域生境斑塊的格局與功能產(chǎn)生必然的改變，進(jìn)而影響區(qū)域生態(tài)環(huán)境狀況。因此，基于2000—2020 年間五期土地利用數(shù)據(jù)，在景觀生態(tài)學(xué)視角下對(duì)中國三省交界區(qū)生態(tài)安全水平進(jìn)行定量化表征，并分析其空間分布與變化特征。

2.4.1 景觀生態(tài)安全指標(biāo)體系

根據(jù)研究區(qū)區(qū)域特征，基于Fragstats 軟件，獲取并計(jì)算景觀干擾度（EI）、景觀破碎度（CI）、景觀分離度（FI）及景觀優(yōu)勢度（DI），結(jié)合景觀脆弱性指數(shù)（VI）構(gòu)建景觀生態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系（表1），相關(guān)權(quán)重參考已有文獻(xiàn)[11-12]設(shè)置。

表1 景觀生態(tài)安全評(píng)估指標(biāo)體系

2.4.2 景觀生態(tài)安全評(píng)估模型構(gòu)建

通過上述對(duì)景觀格局指數(shù)的計(jì)算得到表征自然與人類綜合擾動(dòng)的指標(biāo)EI，在此基礎(chǔ)上，得到可一定程度上表征生態(tài)系統(tǒng)受到擾動(dòng)后的易損程度的指標(biāo)景觀脆弱性指數(shù)（VI），將二者聯(lián)動(dòng)并參考已有研究[12]，分別對(duì)耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地VI賦值如下：0.190、0.095、0.143、0.238、0.048、0.286。通過干擾度與脆弱性綜合反映某種景觀類型受到干擾后遭受的生態(tài)損失，進(jìn)而建立表征區(qū)域景觀生態(tài)安全水平的指數(shù)（LESI），計(jì)算方法為式5。在ArcGIS軟件中于研究區(qū)范圍建立500 m×500 m 的漁網(wǎng)（Finshnet），以各網(wǎng)格替代縣級(jí)行政區(qū)為最小研究單元，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行研究區(qū)LESI空間數(shù)據(jù)的可視化。

式中，LESIi和LESIj分別為斑塊類型i的景觀生態(tài)安全指數(shù)和區(qū)域（漁網(wǎng)網(wǎng)格）j的景觀生態(tài)安全指數(shù)，Ei和Vi分別為斑塊類型i的景觀干擾度指數(shù)和景觀脆弱性指數(shù)，Aij和Aj分別為j區(qū)域斑塊類型i的面積和區(qū)域總面積。

2.5 空間分析模型

空間自相關(guān)性分析用于檢驗(yàn)?zāi)撤N現(xiàn)象在空間上是否存在集聚特征，描述其在研究區(qū)域內(nèi)分布的空間特征，分為全局自相關(guān)與局部自相關(guān)分析[13]。以研究區(qū)500m×500m 漁網(wǎng)網(wǎng)格為最小研究單元，以LESIj及其研究時(shí)期初與時(shí)期末的差值為分析變量，基于ArcGIS 軟件，運(yùn)用全局自相關(guān)莫蘭指數(shù)（Moran'sI）與敏感性高于LISA散點(diǎn)圖分析的冷熱點(diǎn)分析（Getis-OrdGi*），檢驗(yàn)和識(shí)別研究區(qū)各時(shí)期LESI是否存在集聚特征及其空間聚集分布模式，Moran'sI及Gi*的計(jì)算方法分別為式（6)和(7）[14]、式（8)和(9）[15]。

式中，n為研究區(qū)域的空間單元數(shù)量，Wij為空間權(quán)重矩陣，若漁網(wǎng)網(wǎng)格i和j空間單元間的距離位于給定的臨界距離之內(nèi)，則Wij=1，若否則Wij=0；S2為樣本方差；xi和xj分別為區(qū)域i和與其鄰近的區(qū)域j的觀測值，Moran'sI的范圍為[-1,1]，值為0 時(shí)不存在空間自相關(guān)，0＜Moran'sI＜1 時(shí)存在正向空間自相關(guān)，-1＜Moran'sI＜0 時(shí)存在負(fù)向空間自相關(guān)，值越趨于-1 或1表明空間自相關(guān)關(guān)系越強(qiáng)。Gi?是對(duì)Z值得分在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義上顯著性程度的表征，Z 值分值越高，則高值（熱點(diǎn)）的聚類越趨于緊密，相反分值越低則低值（冷點(diǎn)）的聚類越趨于緊密。

2.6 地形位指數(shù)與地形梯度

地形因子作為人口分布的重要驅(qū)動(dòng)因子[16]，對(duì)土地利用強(qiáng)度具有直接的影響，并進(jìn)而影響著區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況[17]。地形位指數(shù)（TNI）作為對(duì)海拔（E）與坡度（S）因子的綜合描述[18]，能夠較為全面地反映某區(qū)域的地形條件，海拔越高、坡度越大，其地形位指數(shù)越高，反之則地形位指數(shù)越低，海拔低但坡度大或海拔高但坡度低的點(diǎn)位，其地形位指數(shù)居中。基于ArcGIS 計(jì)算研究區(qū)各區(qū)域（30 m ×30 m）的地形位指數(shù)，并基于研究目的使用自然間斷點(diǎn)法（Jenks）將結(jié)果劃分為不同的地形梯度，進(jìn)而研究該典型區(qū)中生態(tài)安全水平與地形的關(guān)聯(lián)機(jī)制。

式中，TNIi為柵格i的地形位指數(shù)，Ei與Si分別為柵格i的海拔與坡度，E和S分別為研究區(qū)的平均海拔與平均坡度。

3 結(jié)果與討論

3.1 中國三省交界區(qū)空間范圍

基于2.1 中的識(shí)別原則與方法，三省交界區(qū)由各交界點(diǎn)位的一、二、三級(jí)交界區(qū)共同構(gòu)成（圖1）。三省交界區(qū)涉及400 個(gè)縣域（區(qū)），占中國總縣域（區(qū)）的數(shù)量的14.1%，其中包括一級(jí)交界的縣（區(qū)）116個(gè)，二級(jí)交界縣（區(qū)）189 個(gè)，三級(jí)交界的縣（區(qū)）95個(gè)，幅員共286.4 萬km2。去除重復(fù)占用的縣（區(qū)）共17 個(gè)，三省交界區(qū)的縣級(jí)行政區(qū)共383 個(gè)，幅員248.1 萬km2（表2）。

3.2 三省交界代表性樣區(qū)確立

基于各三省交界點(diǎn)的空間位置（圖1），構(gòu)建了其與所在省份相對(duì)應(yīng)的矩陣（aij）28×38，并單獨(dú)提取具有6 個(gè)及6 個(gè)以上交界點(diǎn)的省份及其行政范圍中所擁有的三省交界點(diǎn)個(gè)數(shù)和在矩陣中的位置，結(jié)果見表3。進(jìn)而基于式（1-4）所構(gòu)建的選點(diǎn)模型求得所對(duì)應(yīng)的三省交界處共14 個(gè)，分別為：青藏新、滇桂黔、川滇黔、湘鄂贛、湘鄂渝、閩粵贛、川甘陜、陜甘寧、鄂豫皖、滬蘇浙、豫魯皖、晉冀豫、冀蒙遼和黑吉蒙交界處。

表3 多交界點(diǎn)省份及其三省交界點(diǎn)信息匯總

3.3 景觀生態(tài)安全指數(shù)空間分布及變化特征

圖2 a～e 分別為研究區(qū)2000、2005、2010、2015 和2020 年土地利用類型空間分布狀況，所構(gòu)建的景觀生態(tài)安全評(píng)估模型是建立在土地利用的基礎(chǔ)上，所得到的結(jié)果除了可明確闡明區(qū)域景觀生態(tài)安全的空間分布特征外，在對(duì)于區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)的表征方面也兼具一定優(yōu)勢，如對(duì)本底景觀狀態(tài)的表征，即闡明研究時(shí)期景觀格局是否保持自然狀態(tài)或自然狀態(tài)遭受干擾破壞，在一定程度上表征生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是否完整。研究目的在于真實(shí)反映研究區(qū)景觀生態(tài)安全狀況而非進(jìn)行區(qū)域差異的研究，故無需使用標(biāo)準(zhǔn)化或歸一化方法擴(kuò)大結(jié)果的差異性，基于此，根據(jù)表1、式（6）的結(jié)果，參考已有文獻(xiàn)[13-19]，并結(jié)合對(duì)各空間單元LESI量值的Jenks 分級(jí)結(jié)果，將研究區(qū)景觀生態(tài)安全指數(shù)由低至高分為如下5 個(gè)等級(jí)（圖2）：LESI＜0.78（Ⅰ級(jí)，低安全區(qū)）；LESI[0.78,0.82)（Ⅱ級(jí)，較低安全區(qū)）；LESI[0.82,0.86)（Ⅲ級(jí)，中安全區(qū)）；LESI[0.86,0.91)（Ⅳ級(jí)，較高安全區(qū)）；LESI[0.91,0.96]（Ⅴ級(jí)，高安全區(qū)）。

圖2 研究區(qū)2000—2020年景觀生態(tài)安全指數(shù)/等級(jí)（LESI）空間分布及變化特征

圖3.a-c 表明，研究區(qū)2000—2020 年各時(shí)期LESI的空間分布體現(xiàn)出較高的一致性，即呈“南方連片高值”的特征，高安全區(qū)（Ⅴ級(jí)）集中連片分布于除滬蘇浙三省交界區(qū)外的秦嶺—淮河以南的地區(qū)，西部青藏新三省交界區(qū)呈中安全區(qū)（Ⅲ級(jí)）與較高安全區(qū)（Ⅳ級(jí)）連片分布的特征，東北地區(qū)三省交界區(qū)LESI等級(jí)均為Ⅲ級(jí)及以上，各時(shí)期間體現(xiàn)出的空間分布變化并不明顯。圖2.d 表明，2000—2020 年間大部分區(qū)域景觀生態(tài)安全指數(shù)得以提升，升高的區(qū)域比重約81.36%，降低的區(qū)域僅約18.64%。其中，長江以南的地區(qū)呈多數(shù)降低，少數(shù)升高的特征，除黑吉蒙交界區(qū)外，其他地區(qū)則與前者相反，呈多數(shù)升高，少數(shù)降低的特征。與LESI等級(jí)空間分布圖疊加可知，呈升高趨勢的區(qū)域大都本底等級(jí)較低（Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)），而降低的區(qū)域大都為高值區(qū)（Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)），且呈本底等級(jí)之內(nèi)的波動(dòng)。

圖3 研究區(qū)2000-2020年景觀生態(tài)安全指數(shù)/等級(jí)（LESI）空間分布及變化特征

結(jié)合對(duì)各交界區(qū)景觀生態(tài)安全等級(jí)的面積統(tǒng)計(jì)，西部青藏新交界區(qū)LESI水平以Ⅲ級(jí)為主導(dǎo)，Ⅳ級(jí)次之，且于各時(shí)期在Ⅴ級(jí)高安全區(qū)的面積均為0，變化方向?yàn)棰蠹?jí)的整體降低與Ⅳ級(jí)的整體增加，但由于基數(shù)較大，體現(xiàn)出的變化幅度均相對(duì)較低，Ⅲ級(jí)與Ⅳ級(jí)總面積于2000 年時(shí)比重約98.05%，2020 年時(shí)增加至98.47%。地處中國人口分界—胡煥庸線上的川甘陜、陜甘寧和黑吉蒙交界區(qū)LESI以Ⅳ級(jí)為主導(dǎo)，Ⅴ級(jí)和Ⅲ級(jí)次之，研究初期比重分別為52.12%、28.45%、19.17%，末期時(shí)分別為47.45%、31.17%和20.78%，其中Ⅴ級(jí)的增加幅度較Ⅳ級(jí)與Ⅲ級(jí)的變化幅度更為明顯，分別為10.04%、8.57%、8.88%。其他東部和南方的三省交界區(qū)Ⅴ級(jí)LESI占絕對(duì)主導(dǎo)優(yōu)勢，各時(shí)期均呈Ⅴ級(jí)至Ⅰ級(jí)比重由高至低的特征，2020 年與2000 年相比Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)的面積均呈小幅略微增加。總體而言，研究區(qū)LESI自西向東分別以Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)、Ⅴ級(jí)為主導(dǎo)，且Ⅰ級(jí)與Ⅱ級(jí)在各時(shí)期均占比較低，總比重均低于4%，且研究時(shí)期內(nèi)LESI整體水平提升明顯。

3.4 景觀生態(tài)安全空間自相關(guān)分析

空間分析模型結(jié)果表明研究區(qū)2000—2020 年間各時(shí)期景觀生態(tài)安全指數(shù)均具有空間聚類特征，以時(shí)期初和時(shí)期末為例，2000 年Moran’sI=0.6047，Z＞1.96；2020 年Moran’sI=0.5772，Z＞1.96。此外，2000—2020 年景觀生態(tài)安全指數(shù)的變化量同樣體現(xiàn)出空間聚類的特征（Moran’sI=0.6436，Z＞1.96），因此可進(jìn)行空間冷熱點(diǎn)分析，從而進(jìn)一步闡明景觀生態(tài)安全指數(shù)的空間分布特征。通過對(duì)研究區(qū)漁網(wǎng)各單元進(jìn)行LESI值及其變化量的冷熱點(diǎn)分析，并根據(jù)結(jié)果Gi*值分別劃分極顯著冷點(diǎn)區(qū)、顯著冷點(diǎn)區(qū)、冷點(diǎn)區(qū)、不顯著區(qū)域、熱點(diǎn)區(qū)、顯著熱點(diǎn)區(qū)和極顯著熱點(diǎn)區(qū)（圖4）。

圖4 研究區(qū)2000-2020年景觀生態(tài)安全指數(shù)（LESI）及其變化量冷熱點(diǎn)空間分布

圖4.a表明，2000—2020年研究區(qū)LESI變化量除在西部青藏新與東北部黑吉蒙交接區(qū)呈明顯熱點(diǎn)與冷點(diǎn)零星不在規(guī)則分布外，其余各交界區(qū)基本呈明顯熱點(diǎn)區(qū)與冷點(diǎn)區(qū)各自集中分布的特征。其中熱點(diǎn)區(qū)在中線區(qū)域川陜隴與東線沿海地區(qū)的蘇浙滬交接區(qū)集中分布更為明顯，所占比重更大。冷點(diǎn)區(qū)的集中分布主要體現(xiàn)在我國南方的滇桂黔、川滇黔、湘鄂渝交界區(qū)。總體而言，LESI變化量的冷點(diǎn)區(qū)面積略高于熱點(diǎn)區(qū)，主要體現(xiàn)在顯著冷點(diǎn)區(qū)和冷點(diǎn)區(qū)之上，差值分別為13 379.09 km2和12 066.42 km2，極顯著冷點(diǎn)區(qū)與極顯著熱點(diǎn)區(qū)所占比重極為相近，分別為4.54%和4.53%。根據(jù)圖4.b-c 并結(jié)合圖2 可知，除滬蘇浙三省交界區(qū)外，研究區(qū)位于秦嶺—淮河以南的交界區(qū)不僅為LESI高值區(qū)，且為極顯著熱點(diǎn)集中分布區(qū)，冷點(diǎn)區(qū)表現(xiàn)為位于青藏新交界區(qū)的零星分布及滬蘇浙交界區(qū)的集中分布。研究初期和時(shí)期末LESI值的熱點(diǎn)區(qū)均顯著高于冷點(diǎn)區(qū)，其中冷點(diǎn)區(qū)整體面積減少，極顯著冷點(diǎn)區(qū)由2000 年總面積比重的2.01%下降至2020年時(shí)1.68%；極顯著熱點(diǎn)區(qū)2000—2020 年增量約3 168.61 km2，熱點(diǎn)區(qū)整體面積增加約1 709.81 km2。

3.5 景觀生態(tài)安全的地形梯度效應(yīng)

基于式（11）得到了研究區(qū)地形位指數(shù)TNI的空間分布狀況，并使用Jenks 將其細(xì)分為如下8 個(gè)地形梯度，進(jìn)而闡明研究區(qū)LESI地形梯度效應(yīng)：Ⅰ級(jí)（0～0.434）、Ⅱ級(jí)（0.434～0.826）、Ⅲ級(jí)（0.826～1.176）、Ⅳ級(jí)（1.176 ～1.456）、Ⅴ級(jí)（1.456 ～1.750）、Ⅵ級(jí)（1.750 ～2.058）、Ⅶ級(jí)（2.058～2.408）、Ⅷ級(jí)（2.408～3.570）。結(jié)果表明，在研究時(shí)期的各階段，景觀生態(tài)安全水平具有明顯的地形梯度效應(yīng)（圖5）。地形梯度Ⅰ至Ⅴ級(jí)（TNI＜1.750）的區(qū)域內(nèi)，LESI均值呈逐漸升高的趨勢，當(dāng)梯度繼續(xù)升高至Ⅷ級(jí)(1.750～3.570)時(shí)，LESI開始呈下降趨勢。其中，各時(shí)期呈增加趨勢的梯度范圍內(nèi)，Ⅲ級(jí)梯度均為增幅變化的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，在梯度Ⅰ至Ⅲ級(jí)內(nèi)增幅不斷增加，Ⅲ級(jí)至Ⅴ級(jí)遞減，降幅則表現(xiàn)為隨梯度的升高不斷增加，并于Ⅶ至Ⅷ級(jí)時(shí)達(dá)到最大。與2000 年相比，時(shí)期末LESI均值在各梯度內(nèi)均呈小幅度增加，且其離散程度均有所降低，表明其內(nèi)部差異相對(duì)更小，LSEI水平的穩(wěn)定性相應(yīng)增加。

圖5 研究區(qū)2000及2020年景觀生態(tài)安全指數(shù)（LESI）地形梯度分異

研究區(qū)LESI與地形梯度的相關(guān)性（Pearson）分析結(jié)果（表4）再次對(duì)上述地形梯度效應(yīng)加以論證。表4表明各時(shí)期研究區(qū)LESI與地形梯度均呈顯著正相關(guān)（P＜0.01），但相關(guān)系數(shù)水平適中（r＞0.3）。在Ⅰ至Ⅴ級(jí)梯度內(nèi)，LESI與地形梯度均呈顯著正相關(guān)（P＜0.01），且相關(guān)系數(shù)水平相對(duì)較高(r＞0.5)，即該梯度范圍內(nèi)，地形越復(fù)雜則LESI越大；在Ⅵ至Ⅷ級(jí)梯度內(nèi)，LESI與地形梯度關(guān)系均為顯著負(fù)相關(guān)（P＜0.01），但相關(guān)性整體相對(duì)較弱（r＜0.3），該梯度范圍內(nèi)，地形越復(fù)雜則LESI越小。

總體而言，結(jié)合上述LESI的地形梯度效應(yīng)可得到如下結(jié)論：梯度較低的地區(qū)主要為低海拔與低坡度區(qū)域，是人類社會(huì)活動(dòng)較為集中的區(qū)域，隨著梯度上升，海拔與坡度綜合水平的升高，人類的主要擾動(dòng)區(qū)域建設(shè)用地與耕地的適宜性變差，擾動(dòng)程度逐漸降低，LESI相應(yīng)升高，LESI與TNI呈顯著正相關(guān)關(guān)系，并于梯度Ⅱ至梯度Ⅲ區(qū)間達(dá)到最大增幅，該趨勢以梯度Ⅴ為分界，高海坡與坡度地區(qū)人類社會(huì)活動(dòng)的適宜性較差，故針對(duì)研究區(qū)范圍，梯度Ⅰ級(jí)至Ⅴ級(jí)或?yàn)槿祟惛蓴_可對(duì)LESI水平造成影響的臨界，此后LESI水平隨梯度的升高相應(yīng)降低，呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，并于最高梯度區(qū)間內(nèi)達(dá)到最大降幅。

4 結(jié)論與建議

以全國三省交界區(qū)為研究對(duì)象，基于對(duì)空間范圍的識(shí)別與界定，采用最優(yōu)化理論與方法，確立了我國三省交界區(qū)的代表性樣區(qū)，進(jìn)而在景觀生態(tài)學(xué)與地理學(xué)視角下對(duì)其安全水平及地形梯度效應(yīng)進(jìn)行了分析，并得到以下結(jié)論：

（1）研究區(qū)景觀生態(tài)安全水平整體較高，整體差異特征體現(xiàn)為南高北低，基本以秦嶺-淮河為分界，東西差異不顯著，低值區(qū)主要分布于海拔極高的青藏新交界區(qū)北部阿爾金及可可西里無人區(qū)、自然環(huán)境條件惡劣的塔里木盆地東部及庫姆塔格沙漠，以及我國東部人類活動(dòng)密集的平原地區(qū)；

（2）2000—2020 年間多數(shù)區(qū)域安全水平呈上升趨勢，升高區(qū)域呈北多南少的分布特征，這是由于北方本底值較低的區(qū)域在研究時(shí)期內(nèi)林草等生態(tài)用地增加較多，生態(tài)文明建設(shè)成效顯著，應(yīng)加強(qiáng)南方三省交界區(qū)生態(tài)用地的持續(xù)保護(hù)，加強(qiáng)建設(shè)用地管控；

（3）研究區(qū)地形梯度Ⅰ至Ⅴ級(jí)景觀生態(tài)安全水平隨梯度的增加逐漸升高，Ⅴ級(jí)后隨梯度的增加逐漸下降，Ⅰ級(jí)至Ⅴ級(jí)地形梯度或?yàn)槿祟悢_動(dòng)可對(duì)安全水平造成影響的臨界，之后安全水平隨地形復(fù)雜程度的增加而降低。