基于分形理論的烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)研究

尹曉媛， 李建華，2， 付星基， 劉甲明， 向冬蕾， 陳運(yùn)春，2

(1.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)水利學(xué)院，云南昆明 650201； 2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)國土資源科學(xué)技術(shù)工程研究中心，云南昆明 650201)

Mandelbrot以英國海岸線特征為例，研究其自相關(guān)性并測算出分形維數(shù)，自此產(chǎn)生了分形理論[1]。該理論已被廣泛應(yīng)用于自然與社會(huì)等研究領(lǐng)域，成為目前許多學(xué)科的研究熱點(diǎn)之一[2-4]。分形理論主要被運(yùn)用于描述不規(guī)則及破碎圖像的幾何形態(tài)[1]，能夠解析自然界中復(fù)雜物體的幾何特征，已成為研究建設(shè)用地空間形態(tài)的科學(xué)理論與方法[5]。關(guān)于建設(shè)用地的現(xiàn)有研究主要涉及建設(shè)用地功能演變、擴(kuò)張機(jī)制、抑制策略、模擬預(yù)測等方面[6-8]，一般基于“3S”、數(shù)理模型及統(tǒng)計(jì)分析，采用信息熵、景觀格局指數(shù)、空間計(jì)量、轉(zhuǎn)移矩陣等方法來探討建設(shè)用地的空間變化[9-11]，然而該類方法較難深入研究。應(yīng)用分形理論相關(guān)方法，通過研究建設(shè)用地的內(nèi)在復(fù)雜性和穩(wěn)定程度，詮釋建設(shè)用地空間分形特征[3]，可有效彌補(bǔ)景觀格局指數(shù)等傳統(tǒng)理論方法的不足[12-14]，能夠?yàn)橥恋乩?覆蓋變化(LUCC)的相關(guān)研究提供理論支撐[15-16]。

烏蒙山區(qū)是我國14個(gè)集中連片的特殊困難地區(qū)之一[17]，屬長江流域金沙江、烏江、清江三大水系，是我國新一輪扶貧攻堅(jiān)的主戰(zhàn)場。該區(qū)地形地貌復(fù)雜，常年存在建設(shè)用地不合理利用和無序擴(kuò)張等問題。隨著城鎮(zhèn)化的快速推進(jìn)，建設(shè)用地需求激增，加劇了烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間形式的破碎化，使得單位土地產(chǎn)出愈發(fā)低效，人地矛盾日益突出，加深了貧困狀態(tài)的嚴(yán)重程度。目前，相關(guān)研究以定性地探討烏蒙山區(qū)扶貧開發(fā)的理論、方法與策略為主，較少開展應(yīng)用分形理論定量地分析烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間特征等問題的研究。本研究基于烏蒙山區(qū)2015年遙感影像，以遙感(remote sensing，簡稱RS)和地理信息系統(tǒng)(geographic information system，簡稱GIS)為支撐平臺(tái)，通過監(jiān)督分類法提取該區(qū)建設(shè)用地信息，運(yùn)用分形理論和灰色關(guān)聯(lián)分析等方法，研究烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分維指數(shù)、穩(wěn)定指數(shù)的空間結(jié)構(gòu)特征及其影響因素，以了解不同縣域的土地利用特點(diǎn)，為提高建設(shè)用地的節(jié)約集約利用效率，促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展，增加當(dāng)?shù)鼐用竦目芍涫杖?，落?shí)其扶貧開發(fā)目標(biāo)等提供理論依據(jù)與實(shí)踐參考。

1 研究區(qū)概況

烏蒙山區(qū)地跨云南、貴州、四川3省，位于長江和珠江兩大水系的分水嶺地帶，區(qū)域總面積為10.75萬km2，共轄38個(gè)縣(市、區(qū))，其中包括貴州省赫章縣、納雍縣、黔西縣、織金縣、大方縣、威寧彝族回族苗族自治縣、畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)、桐梓縣、習(xí)水縣、赤水市；云南省鎮(zhèn)雄縣、大關(guān)縣、彝良縣、鹽津縣、宣威市、會(huì)澤縣、武定縣、綏江縣、祿勸彝族苗族自治縣、昭通市昭陽區(qū)、威信縣、尋甸回族彝族自治縣、魯?shù)榭h、巧家縣、永善縣；四川省敘永縣、古藺縣、馬邊彝族自治縣、屏山縣、沐川縣、金陽縣、雷波縣、布拖縣、昭覺縣、喜德縣、越西縣、普格縣、美姑縣。

烏蒙山區(qū)地勢由東北向西逐步抬升，境內(nèi)山高坡陡、切割縱橫，地形錯(cuò)綜復(fù)雜、起伏度較大，最低海拔位于四川省宜賓市一帶(僅203 m)，最高海拔位于滇東北山地(高達(dá) 5 100 m)，平均海拔2 500 m左右。地貌沿等高線呈階梯分布，山地、丘陵和平壩兼?zhèn)洌渲猩降睾透咴娣e占該區(qū)域總面積的80%以上。

2010年末，該區(qū)常住人口為2 000多萬，其中城鎮(zhèn)人口585.81萬，城鎮(zhèn)化率26.00%；少數(shù)民族人口占20.86%。按每年2 300元的扶貧標(biāo)準(zhǔn)，該區(qū)的貧困發(fā)生率達(dá)47.00%，成為我國經(jīng)濟(jì)最落后、人口最稠密、少數(shù)民族聚居最多的地區(qū)。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)獲取與預(yù)處理

本研究原始數(shù)據(jù)為2015年Landsat8 OLI＿TRIS衛(wèi)星遙感影像(多光譜，30 m×30 m空間分辨率)，因研究區(qū)分布范圍廣，共選用12幅影像才能覆蓋整個(gè)烏蒙山區(qū)研究區(qū)域。對(duì)每幅遙感影像進(jìn)行大氣輻射矯正、幾何矯正、坐標(biāo)配準(zhǔn)后，利用ENVI5.1軟件采用最大似然監(jiān)督分類法，根據(jù)不同地類的光譜信息，對(duì)訓(xùn)練區(qū)進(jìn)行準(zhǔn)確分類，提取烏蒙山區(qū)建設(shè)用地(包括城鎮(zhèn)用地、農(nóng)村居民點(diǎn)用地、交通用地及獨(dú)立工礦用地)的空間范圍，將其結(jié)果轉(zhuǎn)換為coverage格式，作為本研究的主要數(shù)據(jù)源，其土地利用分類結(jié)果精度為81.50%，Kappa系數(shù)為0.76，其精度已滿足分析的要求。相關(guān)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及人口數(shù)據(jù)來源于2015、2016年《云南省統(tǒng)計(jì)年鑒》《四川省統(tǒng)計(jì)年鑒》及《貴州省統(tǒng)計(jì)年鑒》。

2.2 分形理論模型

分形理論可以定量描述極度不規(guī)則的、支離破碎的圖像外部特征[18-19]。土地斑塊空間形態(tài)結(jié)構(gòu)在分形意義上缺乏平滑性和自相似性，是自然界中典型的分形幾何體[20]。對(duì)于不同地類斑塊形態(tài)，以r為尺度測量其面積和周長，可得到各地類空間結(jié)構(gòu)分維數(shù)[21]，具體模型見公式(1)。

(1)

式中：A(r)為某一斑塊面積；P(r)為某一斑塊周長；C為常數(shù)；D為分維數(shù)。根據(jù)公式(1)，如果研究區(qū)土地利用空間分布具有顯著的分形結(jié)構(gòu)，則可以擬合出lnA(r)、lnP(r)兩者的關(guān)系式，通過求取斜率K確定土地利用類型分維數(shù)D值[11]，D=2/K。分維數(shù)D取值在1～2之間，D值越大，表征土地利用類型越復(fù)雜；當(dāng)D=1.5時(shí)，表示該土地利用類型處于類似布朗運(yùn)動(dòng)的隨機(jī)狀態(tài)，此時(shí)是最不穩(wěn)定的狀態(tài)；D越接近1.5，土地利用空間結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定[16]。根據(jù)此原理，徐建華等定義了土地利用類型的穩(wěn)定指數(shù)SK[19]，計(jì)算公式如下：

SK=|1.5-D|。

(2)

式中：SK為土地利用類型穩(wěn)定指數(shù)，取值在0～0.5之間，SK越大，表示土地利用類型越簡單，空間結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定，反之相反。

3 結(jié)果與分析

3.1 烏蒙山區(qū)建設(shè)用地的總體特征

對(duì)烏蒙山區(qū)建設(shè)用地遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到2015年建設(shè)用地空間分布，見圖1。基于GIS空間分析軟件，對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理，得到38縣(市、區(qū))建設(shè)用地面積(圖2)。依據(jù)建設(shè)用地規(guī)模等級(jí)將全部斑塊進(jìn)行等級(jí)劃分，形成烏蒙山區(qū)建設(shè)用地等級(jí)規(guī)模(表1)。由圖1可知，烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分布不均勻，建設(shè)用地總面積為908 km2。

由圖2可知，尋甸回族彝族自治縣建設(shè)用地面積最大，達(dá)到 90.06 km2，相當(dāng)于大關(guān)縣建設(shè)用地面積的20倍，占烏蒙山區(qū)建設(shè)用地總面積的9.92%；其次是會(huì)澤縣，面積為 79.89 km2，所占比例為8.80%；昭陽區(qū)面積56.12 km2，所占比例為6.18%；大關(guān)縣建設(shè)用地面積最小，為4.52 km2，在烏蒙山區(qū)建設(shè)用地中所占比例僅0.50%，人均建設(shè)用地面積不足20 m2。從烏蒙山區(qū)各片區(qū)建設(shè)用地分布數(shù)量看，云南片區(qū)>貴州片區(qū)>四川片區(qū)，云南片區(qū)建設(shè)用地面積為 411.75 km2，占烏蒙山區(qū)總面積的45.35%；四川片區(qū)建設(shè)用地面積172.00 km2，所占比例為18.94%。

烏蒙山區(qū)建設(shè)用地等級(jí)規(guī)模如表1所示，面積小于1 km2的建設(shè)用地斑塊數(shù)量達(dá)145 684個(gè)，斑塊的平均面積為 0.005 km2，占總斑塊數(shù)量的99.97%；面積大于等于1 km2且小于10 km2的斑塊有40個(gè)，平均面積2.823 km2，所占比例為0.03%；面積大于等于10 km2的斑塊僅有1個(gè)，位于云南省昭通市昭陽區(qū)，該建設(shè)用地斑塊面積為10.727 km2。表明烏蒙山區(qū)建設(shè)用地斑塊以小規(guī)模為主， 尤其是大于等于1 km2的斑塊數(shù)量明顯偏少。

3.2 烏蒙山區(qū)各片區(qū)建設(shè)用地分形特征

基于ArcGIS 10.4空間分析功能，統(tǒng)計(jì)出云南、四川、貴州3個(gè)片區(qū)建設(shè)用地斑塊周長P和面積A的相關(guān)數(shù)據(jù)。運(yùn)用SPSS數(shù)據(jù)分析軟件，根據(jù)公式(1)、公式(2)，分別計(jì)算各片區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)D及穩(wěn)定指數(shù)SK。

由表2可知，云南、四川、貴州片區(qū)建設(shè)用地均存在較為顯著的分形特征(R2均趨近于1)，其中云南片區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)D最大，為1.108 0；其次是四川地區(qū)，分維數(shù)為1.095 3；貴州片區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)最小，為1.078 7。表明云南片區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，貴州片區(qū)建設(shè)用地空間形態(tài)較規(guī)則。

表1 烏蒙山區(qū)建設(shè)用地等級(jí)規(guī)模

表2 烏蒙山區(qū)各片區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)和穩(wěn)定性指數(shù)

各片區(qū)平均建設(shè)用地分維數(shù)為1.094 0，四川片區(qū)與貴州片區(qū)僅相差 0.016 6，表明烏蒙山區(qū)各片區(qū)建設(shè)用地空間形態(tài)很相似，整體空間結(jié)構(gòu)不復(fù)雜。

從各片區(qū)建設(shè)用地形態(tài)穩(wěn)定性看，穩(wěn)定性指數(shù)SK排序?yàn)橘F州片區(qū)﹥四川片區(qū)﹥云南片區(qū)，平均SK為0.406 0，貴州片區(qū)與云南片區(qū)差異為0.029 3。表明建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定的是貴州片區(qū)，其次是四川片區(qū)，云南片區(qū)最不穩(wěn)定；各片區(qū)SK差距較小，表明總體上烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 烏蒙山區(qū)各縣(市、區(qū))建設(shè)用地分形特征

由表3可知，烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)D最大的是普格縣，為1.142 9；其次是桐梓縣和越西縣、喜德縣，分別為1.139 0、1.137 0、1.37 0；而赫章縣、鎮(zhèn)雄縣處于后2位，分別為1.032 0、1.041 7。各縣(市、區(qū))平均分維數(shù)為1.099 9，普格縣與赫章縣最大差異為0.110 9。從建設(shè)用地空間形態(tài)穩(wěn)定性看，赫章縣建設(shè)用地SK最大，為0.468 0；其次是鎮(zhèn)雄縣、納雍縣，SK分別為0.458 3、0.432 8；穩(wěn)定性最差的是普格縣，SK為0.357 1。各縣(市、區(qū))平均建設(shè)用地SK是0.400 1，最大差異為0.110 9。表明在烏蒙山區(qū)38縣(市、區(qū))中，普格縣建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，穩(wěn)定性最差，其次是桐梓縣和越西縣、喜德縣，而赫章縣建設(shè)用地形態(tài)最穩(wěn)定，空間結(jié)構(gòu)最簡單。

表3 烏蒙山區(qū)38縣(市、區(qū))建設(shè)用地分維數(shù)和穩(wěn)定性指數(shù)

將各縣(市、區(qū))分維數(shù)進(jìn)行歸一化處理，參照文獻(xiàn)[3]中的歸一化值等別劃分方法，以0.25為等階將各縣(市、區(qū))分維數(shù)劃分為4個(gè)等級(jí)：Ⅰ級(jí)最簡單(0.00～0.25)、Ⅱ級(jí)簡單(0.26～0.50)、Ⅲ級(jí)復(fù)雜(0.51～0.75)、Ⅳ級(jí)最復(fù)雜(0.76～1.00)。各級(jí)劃分結(jié)果按云南、四川、貴州3個(gè)片區(qū)進(jìn)行縣域統(tǒng)計(jì)，得到不同等級(jí)中各片區(qū)縣域分布數(shù)量，具體見圖4。

由圖3可知，空間分布尺度上各級(jí)分布明顯，分維數(shù)處于Ⅰ級(jí)的共2縣，分別是鎮(zhèn)雄縣、赫章縣，在烏蒙山區(qū)38縣(市、區(qū))中所占比例僅為5.26%，其空間分布在烏蒙山區(qū)中部；分維數(shù)處于Ⅱ級(jí)的共9縣，分別是鹽津縣、大關(guān)縣、彝良縣、敘永縣、古藺縣、大方縣、納雍縣、黔西縣、織金縣，占總數(shù)量的 23.68%，主要分布在烏蒙山區(qū)東南方向；分維數(shù)處于Ⅲ級(jí)的共17縣(市、區(qū))，分別是沐川縣、馬邊彝族自治縣、屏山縣、美姑縣、雷波縣、昭覺縣、永善縣、金陽縣、布拖縣、魯?shù)榭h、巧家縣、會(huì)澤縣、威寧彝族回族苗族自治縣、宣威市、武定縣、習(xí)水縣、七星關(guān)區(qū)，所占比例高達(dá)44.74%，主要分布在烏蒙山區(qū)西部；分維數(shù)處于Ⅳ級(jí)的共10縣(區(qū))，分別是越西縣、喜德縣、普格縣、綏江縣、昭陽區(qū)、祿勸彝族苗族自治縣、尋甸回族彝族自治縣、赤水縣、桐梓縣、威信縣，所占比例為26.32%，其縣域零散分布于除烏蒙山區(qū)東南部的其他地區(qū)。

由圖4可知，分維數(shù)為Ⅰ級(jí)的縣域位于云南、貴州片區(qū)，四川片區(qū)分布數(shù)量為零；分維數(shù)為Ⅱ級(jí)，各片區(qū)分布數(shù)量排序?yàn)橘F州片區(qū)﹥云南片區(qū)﹥四川片區(qū)，貴州片區(qū)所占比重最大為44%，四川片區(qū)所占比重最小為22%；分維數(shù)為Ⅲ級(jí)，四川片區(qū)縣域分布數(shù)量最多，為8縣，占該級(jí)縣域總數(shù)的47%，其次為云南片區(qū)，分布數(shù)量為6縣，所占比例為35%，貴州片區(qū)分布數(shù)量最少，所占比例為18%；分維數(shù)為Ⅳ級(jí)，各片區(qū)縣域分布數(shù)量排序?yàn)樵颇掀瑓^(qū)﹥四川片區(qū)﹥貴州片區(qū)，云南片區(qū)5縣，占總數(shù)量的50%，貴州片區(qū)僅2縣，所占比例為20%。表明云南、四川片區(qū)大部分縣域建設(shè)用地分維數(shù)處于Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)，空間結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，整體形態(tài)不穩(wěn)定，烏蒙山區(qū)貴州片區(qū)10縣中有50%的縣域分維數(shù)處于Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)，建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好。

3.4 烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分形特征影響因素分析

綜合考慮烏蒙山區(qū)獨(dú)特的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)條件，本研究選取斑塊數(shù)、平均形狀指數(shù)、平均斑塊面積、總?cè)丝?、第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)、第三產(chǎn)業(yè)等7個(gè)指標(biāo)，根據(jù)烏蒙山區(qū)38縣(市、區(qū))建設(shè)用地分維數(shù)及7個(gè)影響因子的原始數(shù)據(jù)，采用灰色關(guān)聯(lián)法，計(jì)算烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)與各個(gè)灰色因子之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)。由表4可知，關(guān)聯(lián)系數(shù)的排序呈現(xiàn)為平均形狀指數(shù)﹥第二產(chǎn)業(yè)﹥第一產(chǎn)業(yè)﹥總?cè)丝讴兊谌a(chǎn)業(yè)﹥平均斑塊面積﹥斑塊數(shù)，分維數(shù)與各灰色因子之間的關(guān)聯(lián)系數(shù)都在0.5以上，表明各灰色因子對(duì)烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分形均有較強(qiáng)影響。其中，平均形狀指數(shù)與分維數(shù)的關(guān)聯(lián)系數(shù)最高，為0.730 1；其次是第二產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r，關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.590 9，分維數(shù)與第一產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.571 4；斑塊數(shù)對(duì)分維數(shù)影響最弱，關(guān)聯(lián)系數(shù)為0.500 3。因此影響烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)分維數(shù)的主要因素是平均形狀指數(shù)，第二產(chǎn)業(yè)與第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r也會(huì)對(duì)分維數(shù)產(chǎn)生較大影響，斑塊數(shù)對(duì)建設(shè)用地分維數(shù)影響最弱。

表4 建設(shè)用地分維數(shù)與影響因子的關(guān)聯(lián)系數(shù)

基于ArcGIS 10.4軟件提取烏蒙山區(qū)高程(圖5)、地形起伏度(圖6)，結(jié)合相關(guān)數(shù)據(jù)從地形地貌、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)3個(gè)方面深入剖析烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)的影響因子。

3.4.1 地形地貌的影響 烏蒙山區(qū)地形地貌復(fù)雜，其地貌從低盆地、中盆地、高盆地、喀斯特峰丘、低山、低中山、喀斯特低中山、中山、喀斯特中山、高中山、喀斯特高中山、中高山、高山沿等高線呈階梯分布。從圖5可以看出，該區(qū)域海拔垂直差異大，平均海拔為2 500 m左右，整體海拔由北向南、由東向西逐漸抬升。

從圖6可以看出，中部及東南部地區(qū)地形起伏度小，一定區(qū)域內(nèi)最高海拔與最低海拔差值不大，地勢相對(duì)平坦，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張受地形地貌影響較弱。烏蒙山區(qū)北部及西北部地勢起伏度大于南部地區(qū)，境內(nèi)山高坡陡，自然環(huán)境惡劣，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張空間受地形限制較強(qiáng)，建設(shè)用地只能零星分布于除縣城以外地勢相對(duì)平坦的區(qū)域。主要受地形地貌條件限制，烏蒙山區(qū)38縣(市、區(qū))建設(shè)用地斑塊均破碎，平均斑塊面積小，與影響建設(shè)用地分形特征的其他因子相比，斑塊數(shù)與平均斑塊面積不是導(dǎo)致烏蒙山區(qū)各地區(qū)建設(shè)用地分形特征出現(xiàn)差異的主要原因。

3.4.2 經(jīng)濟(jì)因素的影響 烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)與三大產(chǎn)業(yè)的關(guān)聯(lián)系數(shù)為第二產(chǎn)業(yè)﹥第一產(chǎn)業(yè)﹥第三產(chǎn)業(yè)，三大產(chǎn)業(yè)中第二產(chǎn)業(yè)對(duì)烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)影響最大。2010年后烏蒙山區(qū)大力推動(dòng)城鎮(zhèn)化與工業(yè)化建設(shè)，2013年第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值1 281億元，2014年第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值1 335億元，同比增長4.2%。工業(yè)發(fā)展推動(dòng)建設(shè)用地需求不斷增大，造成大量土地相互轉(zhuǎn)換，建設(shè)用地空間不斷向外蔓延。目前，城鄉(xiāng)建設(shè)用地空間優(yōu)化布置未得到重視，不合理利用、無序擴(kuò)張等建設(shè)用地形式加劇了烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性。

2014年烏蒙山區(qū)各縣(市、區(qū))平均第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值18.25億元，2015年平均第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值20.90億元，同比增長 14.5%，第一產(chǎn)業(yè)低于平均值的縣(市、區(qū))數(shù)量為10個(gè)。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后、投入-產(chǎn)出值小、農(nóng)民生活水平差異大、建設(shè)用地利用效率低，表明烏蒙山區(qū)第一產(chǎn)業(yè)發(fā)展會(huì)對(duì)建設(shè)用地空間布局產(chǎn)生一定影響。

從2014、2015年各縣(市、區(qū))第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值看，僅有七星關(guān)區(qū)和宣威市第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值超過100億元，2015年縣域平均第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值為34億元，產(chǎn)值低于平均值的縣域數(shù)量為26個(gè)，所占比例達(dá)68%。交通條件薄弱、基礎(chǔ)實(shí)施不完善制約著烏蒙山區(qū)服務(wù)業(yè)的發(fā)展，除七星關(guān)區(qū)和宣威市，其他縣域第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展均嚴(yán)重滯后，因此烏蒙山區(qū)開發(fā)對(duì)建設(shè)用地需求不明顯，故烏蒙山區(qū)第三產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)建設(shè)用地分維數(shù)影響相對(duì)薄弱。

3.4.3 社會(huì)因素的影響 2014年烏蒙山區(qū)常住人口1 900萬，2015年常住人口1 980萬，同比增長4.2%，各縣(市、區(qū))平均人口高達(dá)52.1萬。2015年末人口超過100萬的縣(市、區(qū))數(shù)量為4個(gè)，分別是七星關(guān)區(qū)(115.9萬人)、威寧自治縣(127.7萬人)、宣威市(135.2萬人)、鎮(zhèn)雄縣(138.4萬人)，人口數(shù)量遠(yuǎn)超過土地承載能力，導(dǎo)致城鄉(xiāng)住宅用地需求加大，工業(yè)用地及道路廣場用地面積增加，破壞建設(shè)用地空間形態(tài)。因此，烏蒙山區(qū)人口對(duì)建設(shè)用地分維數(shù)能產(chǎn)生很大影響。

烏蒙山區(qū)少數(shù)民族分布范圍廣，4縣為民族區(qū)域自治縣，8個(gè)大涼山彝族自治州，少數(shù)民族以苗族和彝族人口居多，2015年末苗族人口已經(jīng)超過100萬，苗族長期的獨(dú)居習(xí)俗加劇了該地區(qū)建設(shè)用地的破碎化程度，造成建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。烏蒙山區(qū)大部分地區(qū)農(nóng)村人口多，農(nóng)民受教育程度低，高中階段入學(xué)率遠(yuǎn)低于全國平均值，貧困程度深。因此，農(nóng)民對(duì)土地的不合理利用、規(guī)劃布局理念的缺乏等，會(huì)對(duì)烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定影響。

4 結(jié)論與討論

烏蒙山區(qū)建設(shè)用地密度較全國平均水平偏低，整體上呈現(xiàn)南高北低、西高東低的趨勢。云南片區(qū)建設(shè)用地面積所占比例最大，四川片區(qū)建設(shè)用地所占比例最小。烏蒙山區(qū)建設(shè)用地斑塊數(shù)多而平均斑塊面積少，平均斑塊面積為 0.006 km2，小于1 km2的斑塊占建設(shè)用地斑塊總數(shù)的 99.97%，大于等于10 km2的建設(shè)用地斑塊僅有1個(gè)，分布在云南省昭通市昭陽區(qū)。

烏蒙山區(qū)云南、四川、貴州片區(qū)建設(shè)用地都存在較為顯著的分形特征。按照分維數(shù)排序?yàn)樵颇掀瑓^(qū)﹥四川片區(qū)﹥貴州片區(qū)，云南片區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，貴州片區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)最簡單；穩(wěn)定性指數(shù)排序?yàn)橘F州片區(qū)﹥四川片區(qū)﹥云南片區(qū)，3個(gè)片區(qū)穩(wěn)定指數(shù)平均值為 0.406 0，且各片區(qū)之間差異不大，整體上烏蒙山區(qū)建設(shè)用地形態(tài)穩(wěn)定。

38縣(市、區(qū))建設(shè)用地分形特征差異明顯，穩(wěn)定性情況各不相同。普格縣分維數(shù)最大，為1.142 9，穩(wěn)定指數(shù)最小，為0.357 1，其建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)最復(fù)雜，穩(wěn)定性最差；其次為桐梓縣，分維數(shù)為1.139 0，穩(wěn)定指數(shù)為0.361 0；赫章縣分維數(shù)最小，為1.032 0，穩(wěn)定指數(shù)最大，為0.468 0，其建設(shè)用地形態(tài)最穩(wěn)定，空間結(jié)構(gòu)最簡單；云南、四川片區(qū)大部分縣域建設(shè)用地分維數(shù)處于Ⅲ級(jí)、Ⅳ級(jí)，空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜，貴州片區(qū)50%縣域建設(shè)用地分維數(shù)處于Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)，空間結(jié)構(gòu)簡單。

影響烏蒙山區(qū)建設(shè)用地分維數(shù)的主要因子排序?yàn)槠骄螤钪笖?shù)﹥第二產(chǎn)業(yè)﹥第一產(chǎn)業(yè)﹥總?cè)丝讴兊谌a(chǎn)業(yè)﹥平均斑塊面積﹥斑塊數(shù)。平均形狀指數(shù)對(duì)建設(shè)用地分維數(shù)影響最強(qiáng)，斑塊數(shù)對(duì)分維數(shù)影響最弱，此外地形地貌、少數(shù)民族比例、農(nóng)民綜合素質(zhì)也會(huì)對(duì)建設(shè)用地分維數(shù)產(chǎn)生影響。

縣域建設(shè)用地分維數(shù)差異顯著。應(yīng)將分維數(shù)處于Ⅳ級(jí)的越西縣、喜德縣、普格縣、綏江縣、昭陽區(qū)、祿勸彝族苗族自治縣、尋甸回族彝族自治縣、赤水縣、桐梓縣、威信縣作為建設(shè)用地規(guī)劃布局的重點(diǎn)區(qū)域，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，使之成為烏蒙山區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)縣域。所有縣域根據(jù)總?cè)丝?、地形地貌、用地指?biāo)、經(jīng)濟(jì)條件編制《縣域總體規(guī)劃》并嚴(yán)格實(shí)施，對(duì)少數(shù)民族自治縣應(yīng)重視民俗風(fēng)俗，因地制宜調(diào)整，以促進(jìn)烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化布局。

烏蒙山區(qū)建設(shè)用地破碎化程度高。應(yīng)出臺(tái)相關(guān)政策，引導(dǎo)農(nóng)民集中建房，配套相關(guān)生活設(shè)施，提高農(nóng)村建設(shè)用地利用效率。加大投入或改造空心村，充分利用閑置宅基地，控制建設(shè)用地規(guī)模，重點(diǎn)盤活存量建設(shè)用地潛力。

分形特征反映了烏蒙山區(qū)建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性和穩(wěn)定性，本研究能夠明晰不同縣域建設(shè)用地的利用特點(diǎn)，對(duì)促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、合理開發(fā)和利用建設(shè)用地、提高建設(shè)用地利用效率、落實(shí)其扶貧開發(fā)目標(biāo)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。由于建設(shè)用地時(shí)空變異特征復(fù)雜，仍須進(jìn)一步開展建設(shè)用地空間結(jié)構(gòu)演變及影響機(jī)制研究。