基于景觀連接度的三亞濕地空間格局變化研究

摘要" 選取三亞濕地1995、2000、2005、2010、2015和2020年6個時間節點，利用Landsat遙感影像為主要數據源，采用景觀動態分析方法，并選擇適當的景觀格局指數，分析三亞濕地景觀的空間格局變化及其影響因素。結果表明：三亞市的濕地面積從1995年的18.39 km2減少至2020年的13.85 km2，減幅達25%;在2000—2005、2005—2010年減幅明顯，其動態度分別為-1.92%和-2.76%，2015年后減速趨緩，動態度為0.01%。2015—2020年濕地面積持續擴大，斑塊優勢度增大，斑塊的形狀和邊緣效應更加復雜，但景觀空間格局的聚集性呈現出減弱的趨勢，復雜性也明顯降低，景觀連接度有所增強，破碎化程度卻呈現出加重的趨勢。社會經濟因素是造成三亞市濕地空間變化的主要因素，其中人口增長、城市擴張、濕地空間被不斷壓縮是導致全市濕地面積減少且破碎度增加的主要原因。但是隨著國家相關政策的出臺，人們對濕地保護意識的增強，三亞市濕地的生存環境在改善中。

關鍵詞" 濕地空間；景觀連接度；影響因素；三亞市

中圖分類號" TU984" 文獻標識碼" A" 文章編號" 0517-6611（2024）05-0074-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.05.018

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research on Spatial Pattern Changes of Sanya Wetlands Based on Landscape Connectivity

CHEN Wen-shu1，YU Yu-xiu2，WU Yao-hua1

（1.School of International Design，Sanya University， Sanya， Hainan 572000;2.School of Foreign Languages， Sanya University， Sanya，Hainan 572000）

Abstract" Selecting six time points in Sanya Wetland in 1995， 2000， 2005， 2010， 2015， and 2020， using Landsat remote sensing images as the main data source， the landscape dynamic analyse methods and appropriate landscape pattern indices were used to analyse the spatial pattern changes and influencing factors of the wetland landscape in Sanya.The results showed that the wetland area in Sanya City had decreased from 18.39 km2 in 1995 to 13.85 km2 in 2020， with a decrease of 25%.The decline was significant from 2000 to 2005 and from 2005 to 2010， with a dynamic attitude of -1.92% and -2.76%， respectively.After 2015， the deceleration slowed down， with a dynamic degree of 0.01%.During 2015-2020， the wetland area continued to expand， the dominance of patches increased， and the shape and edge effects of patches became more complex.However， the clustering of landscape spatial patterns showed a weakening trend， and the complexity also significantly decreased.The landscape connectivity was enhanced， but the degree of fragmentation showed an increasing trend.Socio economic factors were the main factors causing changes in wetland space in Sanya City， among which population growth， urban expansion， and continuous compression of wetland space were the main reasons for the decrease in wetland area and increase in fragmentation throughout the city.However， with the introduction of relevant national policies and the enhancement of people's awareness of wetland protection， the living environment of wetlands in Sanya City was improving.

Key words" Wetland space;Landscape connectivity;Influencing factors;Sanya City

基金項目" 海南省哲學社會科學規劃課題（HNSK（ZC）22-213）。

作者簡介" 陳文術（1982—），女，湖南株洲人，副教授，碩士，從事熱帶城市景觀規劃設計研究。

收稿日期" 2023-04-25

景觀連接度主要是研究相同或者不同種類斑塊之間功能、生態過程上的有機聯系，是目前來說較為科學的且從定量的層面來對景觀生態安全格局評價的方法［1-2］。景觀連接度理論最早由 Merriam于1984 年引入景觀生態學中［3］，之后國內外學者從生態學、生物行為學、數學等角度對該理論及其研究方法進行探索和擴展。近年來，國內對景觀連接度的研究備受關注。從研究目的來看，可以劃分為生態網絡建構與優化、景觀評價、物種保護3個目標。如禹文東等［4］采用土地利用分析、景觀格局分析和景觀連接度分析等方法，對濕地生態空間格局及其演變特征進行了研究；王慶孝等［5］以黃河口為研究區域，利用最小耗費距離模型和重力模型構建了黃河口濕地的“三橫兩豎”生態網絡框架，并基于景觀連通性指數法、廊道土地利用類型分析法和網絡結構分析法對黃河口濕地生態網絡進行了評價；李景霞等［6］通過對江蘇鹽城濱海濕地系統格局及丹頂鶴生境連接度的變化對丹頂鶴生存環境產生的影響進行了研究。從研究度量方法上看，主要有圖論法、最小費用模型和MSPA法。如齊珂等［7］基于圖論理論對福建省閩清縣的自然森林進行景觀連接度的量化方法應用研究；吳昌廣等［8］闡述了如何建立最小費用模型來對景觀連接度進行運用；唐濤［9］利用HSM、MSPA和網絡模型對森林景觀連接度進行深入研究。濕地作為一種斑塊其帶來的生態效益肯定沒有其成為基質帶來的生態效益好，因此，從景觀連接度的角度來審視一個城市濕地的時空變換，肯定對其今后的規劃布局以及城市生態環境的改善有重要作用，而現有的研究成果來看，從景觀連接度的角度對濕地生態空間格局進行研究較少。

陳春娣等［10］研究表明，景觀連接度的研究目標分布不平衡。由于區域之間經濟的差異，生態環境研究投入的力度也會有所偏重，目前研究重點區域主要集中在我國東部沿海經濟發達地區，中西部地區研究較少，而我國海南地區研究幾乎沒有。海南作為我國最南端的省份，其地理位置、環境條件及自然資源與其他省份相比，具有獨特的生態價值。因此，該研究利用1995—2020年的Landsat影像數據，對三亞濕地生態格局變化及其影響因素進行探究，加深對熱帶城市生態空間格局演變規劃的理解，以期為熱帶地區系統制定科學有效的濕地保護與規劃管理提供理論依據。

1" 資料與方法

1.1" 研究區域概況

三亞市位于海南省南部（18°09′34″～18°37′27″N、108°56′30″～109°48′28″E），地處熱帶海洋性季風氣候區，東鄰陵水縣，北依保亭縣，西毗樂東縣，南臨南海。全境北靠高山，南臨大海，地勢自北向南逐漸傾斜，形成一個狹長狀的多角形，東西長91.6 km，南北寬51.0 km，陸地總面積大約為1 921 km2，海域總面積為3 226 km2。全市轄海棠、吉陽、天涯、崖州4個行政區。

1.2" 數據來源及處理" 該研究以三亞市1995、2000、2005、2010、2015、2020年6期Landsat遙感影像為基礎數據，這些影像的空間分辨率為30 m，經過輻射校正和幾何校正，達到了L1T級別。影像質量良好，云量低于5%，大氣可見度較高。利用ERDAS軟件對影像進行預處理后，通過最大似然法和目視解譯，將研究對象劃分為森林、農田、草地、建設用地、水體、濕地和其他用地7種類型。參考三亞市土地利用現狀圖和GPS實測數據，隨機設立了300個解譯標志，并利用誤差矩陣進行精度調整。1995、2000、2005、2010、2015、2020年總體分類精度分別為84.3%、83.6%、85.6%、86.7%、87.8%和90.0%。首先，使用GIS軟件提取生境斑塊信息，然后利用Fragstats和Canfor2.6軟件完成數據模型的設置和指數的計算，最后利用Origin 2021軟件完成制圖。

1.3" 研究方法" 首先，將采用LUCC方法和土地利用動態度對三亞市的森林、農田、草地、建設用地、水體、濕地和其他用地的變化及其相互關系進行深入探討。然后，選取8個景觀格局指數，包括聚合度（AI）、面積加權的平均形狀指數（AWMSI）、邊緣密度（ED）、最大斑塊占景觀面積比例（LPI）、景觀形狀指數（LSI）、斑塊平均大小（MPS）、斑塊數量（NP）、斑塊密度（PD），研究三亞市的濕地景觀格局。最后，基于景觀連接度，選取整體連接度指數（ⅡC）、整體連接度等量連接面積指數［EC（ⅡC）］、概率連接度指數（PC）、概率連接度等量連接面積指數［EC（PC）］、景觀組分數（NC）、斑塊連接數（NL）、斑塊重要值（dⅡC），對1995—2020年三亞市的濕地空間格局及其演變特征進行深入分析。

2" 結果與分析

2.1" 三亞土地利用面積及動態變化

1995—2020年三亞市各土地利用類型的面積及其占比情況見表1。按照占比面積從大到小依次為森林、農田、草地、建設用地、水體、濕地和其他用地；草地、森林、濕地和水體的占比分別保持在2.63%～2.99%、74.15%～76.46%、0.73%～0.98%和2.20%～3.21%。在1995—2020年，農田面積從283.48 km2減少至234.27 km2，減幅達17%；草地面積從55.08 km2減少至49.56 km2，減幅達10%；建設用地面積從43.96 km2增加至143.48 km2，激增226%；森林面積從1 440.17 km2減少至1 397.25 km2，減幅達3%；濕地面積從18.39 km2減少至13.85 km2，減幅達25%；水體面積從41.55 km2增加至44.46 km2，增幅達7%。

以目標時間段內的各類土地利用類型的面積變化來觀察土地利用的動態度（表2）。農田、草地、森林、濕地動態度呈負向變化，建設用地和水體的整體趨勢都為正向變化。其中，水體的面積動態度最為劇烈，1995—2000和2015—2020年動態度分別達-0.04%和-0.26%，2000—2005、2005—2010、2010—2015年動態度分別為0.17%、0.91%和7.66%，其中2010—2015年增長幅度最大。其次是建設用地，1995—2000、2000—2005、2005—2010、2010—2015、2015—2020年動態度分別為2.38%、2.19%、9.48%、7.58%、0.29%，建設用地面積增長，尤其在2005—2010和2010—2015年漲幅驚人。農田面積減少，2005—2010年動態度最大，為-1.14%。草地面積減少，2000—2005年動態度最大，為-1.41%。森林面積大體呈減少趨勢，2010—2015年減小幅度最大，達-0.48%，2015年后增速趨緩，動態度為0。濕地面積在2000—2005和2005—2010年減幅顯著，動態度分別是-1.92%、-2.76%，2015年以后減速減緩，動態度是0.01%。另外，三亞市土地利用總體動態變化最大的時段是2005—2010和2010—2015年，在2015年以后變化幅度不大。

2.2" 三亞濕地景觀格局演變

從1995—2020年三亞濕地景觀格局指數計算結果（圖1）可以看出，在研究時段內除AWMSI外各個指標呈現波動式變化，NP和PD整體呈現波動增加的趨勢，其中在2005年出現了最大值，而MPS則在2005年出現了最小值，表明研究時段內2005年的破碎程度最高，其他時段呈現波動變化，破碎程度有所改善。LPI在1995、2000、2005年占比較高并且相對平穩，說明濕地景觀的優勢度較高，而在2010年后出現了下降，在2020年又出現了增高的趨勢。AWMSI呈現下降趨勢，說明濕地景觀斑塊形狀復雜性在減弱。而ED則出現了波動式增加，說明濕地景觀的斑塊復雜性有所改善。

2.3" 三亞濕地景觀連接度變化

2.3.1" 距離閾值的選取。

選擇面積gt;1 hm2的濕地斑塊作為研究對象，選取1 000～10 000 m的25個距離閾值，計算NL、

NC、EC（IIC） 和EC（PC）等連接度指數，尋找擬合曲線的突變點。從圖2可以看出，當距離閾值gt;4 000 m時NL變化率趨于穩定；當距離閾值gt;4 000 m時NC變化逐漸減小且數值較低，NC表示景觀組分數，若數值過低，則會導致無連通關系斑塊被認為是一類斑塊，這對網絡空間的構建是不利的；EC（ⅡC）整體相對穩定，在gt;4 000 m時斜率出現了輕微的變化；而EC（PC）的變化率處于較為穩定的狀態。基于以上分析，該研究選取4 000 m作為濕地分析的距離閾值。

2.3.2" 三亞濕地景觀連通度空間格局分析。在確定最佳閾值為4 000 m的基礎上，運用Conefor sensinode 2.6對三亞市濕地景觀的連通度空間格局進行了分析，利用自然間斷點分類法將斑塊由低到高分為５個等級，基于景觀連接度構建斑塊間的生態網絡如圖3所示。由表3可見，在研究時段內，斑塊的NL整體呈現波動性變化特征，其中2000—2005年變化較大，由原來的1 103個變化為1 269個，隨后在2010年出現了降低，恢復到了之前的水平，而在2020年又出現了顯著的增加。EC（IIC）與NL呈現一致的變化趨勢，在1995年為510.59 km2，到2000年時基本維持穩定狀態，而到2005年出現了增加，為536.93 km2，繼而出現下降，到2015年則出現了極低值（491.42 km2）。由圖3可知，1995年，三亞市全市的濕地斑塊分布均勻，其中以崖州區和海棠區為中心，向外輻射，在各自區域內形成濕地水網；次要中心出現在吉陽區的西部和天涯區的南部。2000年，濕地斑塊之間的景觀連接度明顯減少，其中海棠區和崖州區較為明顯，主要是三亞市的城市發展重點從原來的吉陽區轉移到海棠區和崖州區，導致建筑用地擴張，濕地等其他土地類型用地減少。2020年，整個三亞市濕地景觀連接度較前一個時間節點明顯增加，但仍未恢復到1995年的狀態。

2.4" 影響因素分析

2.4.1" 社會經濟因素。

自從國務院在2010年1月4日發布了《國務院關于海南國際旅游島建設發展的若干意見》，至此，海南國際旅游島建設正式進入正軌。作為海南第二大城市的三亞也隨之進入了城市發展的高速時期。大批人涌向三亞。由于受城市擴張和農業發展的雙重作用。人口是濕地面積和濕地類型變化最具生機的驅動力之一。同時由于城鎮化進程加快，城市功能和結構發生改變，導致原有的城鎮格局被打破，使原本處于邊緣地帶的一些自然或半自然生態系統逐漸向中心地區遷移。人口增加，帶動住房和交通、基礎設施和其他建設用地需求持續增長，進而影響濕地在空間上的變化。其中外來人員數量逐年遞增，導致城市規模擴大，對自然資源的開發利用也隨之增多，使得耕地和林地大量減少，濕地總面積呈下降趨勢。據《三亞市統計年鑒》，三亞市常住總人口從1996年的42.09萬人增加至2020年的66.93萬人。

2.4.2" 政策管理因素。

從1995—2020年三亞濕地空間格局的變化上來看，國家政策管理因素對三亞濕地空間格局的演變有著決策性的影響。從國家層面上來看，我國濕地保護歷程前后歷經3個時期，分別為打基礎階段（1992—2003年）、搶救保護階段（2004—2015年）和整體保護階段（2016—2021年）。在這一歷程中，國家先后制定了一系列法律法規來規范濕地保護工作，為濕地資源恢復與可持續利用提供法律保障。1992年，我國成為國際濕地公約第67個成員國。此后，國家先后頒布一系列法律法規文件以規范和指導濕地保護工作，并在各級政府中開展廣泛宣傳活動。2003年，國務院批準了《全國濕地保護工程規劃（2004—2030年）》。2008年，我國出臺了《中華人民共和國濕地保護法（草案）》。2016年，我國發布了《全國濕地保護“十三五”實施規劃》。2022年6月1日，《中華人民共和國濕地保護法》的正式生效，這標志著我國首次在法律層面對濕地進行了針對性的保護。

從省級層面上，2016年8月海南省政府印發了海南省林業生態修復與濕地保護專項行動實施方案的通知。2018年6月海南省省政府發布了《海南省濕地保護條例》。2022年6月海南省林業局下發關于開展2022年全省森林、草原、濕地調查監測工作的通知。從國家層面到省級層面，各種濕地保護政策的出臺表明對濕地保護的重視程度不斷提高，同時制度也在不斷完善［11］。站在濕地生態系統整體性、系統性的立場上，建立了比較完備的濕地保護法律體系，可為未來濕地保護與開發建立有力法律保障。

3" 結論

該研究利用Landsat遙感影像為主要數據源，采用景觀動態分析方法，并選取適當的景觀格局指數，對三亞市1995—2020年濕地變化情況及影響要素進行分析，得出以下主要結論：

（1）三亞市濕地面積從1995年的18.39 km2減少至2020年的13.85 km2，減幅達25%。在2000—2005、2005—2010年減幅明顯，其動態度分別為-1.92%和-2.76%，2015年后減速趨緩，動態度為0.01%。

（2）社會經濟因素是造成三亞市濕地變化的主要原因。1995—2020年，由于國家出臺的各項利好政策使得三亞的經濟飛速發展，經濟發展的同時也帶動了人口的急速增長，尤其是流動人口。經濟的發展，人口的增加，必然會產生越來越大的土地需求，所以占用濕地面積較大，最終將造成濕地萎縮，生態功能惡化。

（3）由于全球環境問題的嚴重性，我國也意識到濕地所帶來的生態效益。于是，國家出臺了一系列政策制度以保障濕地的生存環境。2015年之前的三亞市濕地也面臨著面積不斷減小、破碎度不斷加大的困境。2015年以后，三亞市濕地斑塊的優勢度增大，景觀連接度也有所加強，但破碎化程度也顯著增加。

參考文獻

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