南寧市土地利用與景觀格局變化及驅(qū)動(dòng)力研究

韋燕飛 齊邦龍 童新華

摘 要：景觀格局是景觀的空間結(jié)構(gòu)特征，其變化是自然的和人為的多種因素相互作用所產(chǎn)生的一定區(qū)域生態(tài)環(huán)境體系的綜合反映。該文以南寧市為例，將南寧市2006年、2008年Landsat TM影像作為數(shù)據(jù)源，基于RS和GIS技術(shù)，運(yùn)用景觀生態(tài)學(xué)方法分析南寧市2006—2008年土地利用景觀的動(dòng)態(tài)演變規(guī)律及格局空間分異特征，解析景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)力。結(jié)果表明：南寧市各類(lèi)景觀均有變化，尤以耕地景觀轉(zhuǎn)變?yōu)榱植莸兀ㄔO(shè)用地突出，總體景觀格局呈破碎化，景觀類(lèi)型多樣化趨勢(shì)，研究區(qū)景觀格局受到人為擾動(dòng)影響最為巨大，區(qū)域人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展是該地區(qū)景觀格局變化的主要驅(qū)動(dòng)力。

關(guān)鍵詞：土地利用 景觀格局變化 驅(qū)動(dòng)力 南寧市

中圖分類(lèi)號(hào)：F301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（c）-0056-03

土地利用景觀格局研究以土地鑲嵌體為研究對(duì)象，將土地利用方式中各土地利用類(lèi)型視為景觀生態(tài)學(xué)中各景觀斑塊類(lèi)型，而各種大小和形狀不一的土地利用景觀斑塊的排列形成了土地利用景觀格局[1-3]。土地利用景觀格局的演變的實(shí)質(zhì)是人類(lèi)為滿(mǎn)足自身需要，對(duì)土地利用方式進(jìn)行不斷調(diào)配的過(guò)程，是人類(lèi)對(duì)土地利用活動(dòng)的反映[4]。將土地利用變化研究與土地景觀格局研究相結(jié)合，理解和把握土地生態(tài)系統(tǒng)功能之間的相互關(guān)系是景觀生態(tài)學(xué)研究的重點(diǎn)與核心[5]。通過(guò)對(duì)區(qū)域土地利用景觀空間格局分析研究，有助于從無(wú)序的土地利用景觀變化中發(fā)現(xiàn)潛在的有序規(guī)律，揭示區(qū)域土地利用景觀格局的空間分布狀況，對(duì)編制土地利用規(guī)劃、促進(jìn)土地資源可持續(xù)利用、實(shí)現(xiàn)人地和諧發(fā)展具有重要意義。

該文從景觀生態(tài)規(guī)劃學(xué)原理和景觀的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，利用南寧市不同時(shí)期遙感影像及土地利用景觀格局指數(shù)，研究了南寧市2006—2008年間土地利用景觀變化空間轉(zhuǎn)移規(guī)律和格局特征，分析該地區(qū)景觀格局變化的驅(qū)動(dòng)力。對(duì)加強(qiáng)南寧市土地資源合理利用、促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供一定依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

南寧市位于廣西中部，東經(jīng)107°45′— 108°51′，北緯22°13′—23°32′之間，轄六城區(qū)和六個(gè)縣，總面積22 626.95km2。南寧市屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，光熱資源充足，濕潤(rùn)多雨，年均氣溫20.3～22.4℃，年平均降雨量815～1686mm，南寧市轄區(qū)河系發(fā)達(dá)，河流眾多，均屬珠江流域西江水系，流域集水面積在200km2以上的河流有郁江、右江、左江等39條。境內(nèi)丘陵起伏，山多地少，地貌復(fù)雜多樣，山脈和河谷呈西北—東南走向，地勢(shì)大致呈西北及西南略高，向東傾斜，中部被左江、右江和郁江及支流切割，形成錯(cuò)綜合頒的丘陵平原。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

該文所使用的數(shù)據(jù)包括：南寧市2006年和2008年兩期Landsat5 TM影像，遙感空間分辨率位30m，覆蓋范圍為185km×185km；南寧市行政區(qū)圖、交通圖、水系圖等專(zhuān)題圖；南寧市社會(huì)經(jīng)濟(jì)等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。其中遙感數(shù)據(jù)來(lái)源與中國(guó)科學(xué)院對(duì)地觀測(cè)與數(shù)字地球科學(xué)中心，南寧形成區(qū)劃圖，交通圖等主要通過(guò)矢量化得到，其余南寧相關(guān)社會(huì)經(jīng)濟(jì)等數(shù)據(jù)來(lái)源于南寧市統(tǒng)計(jì)年鑒及相關(guān)部門(mén)提供的數(shù)據(jù)。

2.2 景觀類(lèi)型劃分及影像處理

根據(jù)遙感影像光譜特征以及研究需要，同時(shí)參考《全國(guó)土地分類(lèi)（試行）》（2002標(biāo)準(zhǔn)）將土地利用景觀類(lèi)型分為：林地，旱地，水田，建設(shè)用地，水域五大類(lèi)。

通過(guò)ERDARS image9.2軟件，對(duì)遙感影像進(jìn)行配準(zhǔn)、幾何校正、坐標(biāo)轉(zhuǎn)換、圖幅裁剪等圖像預(yù)處理，解譯圖像獲取解譯數(shù)據(jù)。根據(jù)預(yù)先建立起的土地利用分類(lèi)和解譯標(biāo)志，并參考南寧同時(shí)期的土地利用圖，采用監(jiān)督分類(lèi)對(duì)圖像進(jìn)行解譯。利用ARCGIS9.3，對(duì)解譯圖像進(jìn)行拓?fù)涮幚恚瑬鸥褶D(zhuǎn)化，GRD格式轉(zhuǎn)換，獲取土地利用景觀格局分布圖。利用Frangstats3.3軟件對(duì)已選取景觀格局指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算。

將06、08兩期的土地利用景觀空間格局分布圖對(duì)比分析并結(jié)合景觀格局指數(shù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)研究區(qū)進(jìn)行景觀格局動(dòng)態(tài)變化分析，解析其景觀格局變化特征及景觀格局變化產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力。

2.3 景觀格局指數(shù)選取

景觀格局指數(shù)是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面的簡(jiǎn)單定量指標(biāo)[1]。根據(jù)研究區(qū)的特點(diǎn)，該文在分析各土地利用類(lèi)型的景觀格局特征變化時(shí)采用了斑塊數(shù)量（NP），最大斑塊指數(shù)（LPI），斑塊密度（PD），面積加權(quán)平均形狀指數(shù)（AWMSI），聚集度指數(shù)（AI），shanon多樣性指數(shù)（SHDI）。

3 景觀格局動(dòng)態(tài)變化分析

3.1 研究區(qū)各地類(lèi)面積及變化情況

根據(jù)上述景觀類(lèi)型的劃分并對(duì)2006和2008年的TM影像進(jìn)行解釋后，得到兩期的土地利用景觀空間格局分布圖，見(jiàn)圖1。

利用ArcGIS統(tǒng)計(jì)模塊對(duì)圖1的各地類(lèi)面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對(duì)2006至2008年的土地利用變化進(jìn)行計(jì)算，得到土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。具體見(jiàn)表1。

由表1可知06年各地類(lèi)面積比重依次為：林草地>旱地>水田>建設(shè)用地>水域。08年各地類(lèi)面積比重依次為：林草地>旱地>建設(shè)用地>水田>水域。

研究區(qū)土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)變趨勢(shì)為由旱地、水田、水域轉(zhuǎn)為建設(shè)用地、林草地。其中以耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地、林草地為主。旱地面積急劇降低，面積減少322km2，降幅23.45%；水田面積減少87km2，降幅8.4%，水域面積減少116km2，降幅23.6%。建設(shè)用地和林草地面積增加，增加面積分別為317km2，207km2；增幅分別為45.9%和7.26%。

3.2 景觀格局總體特征

按照景觀格局指數(shù)的分類(lèi)，計(jì)算2006—2008年的景觀格局指數(shù)，具體見(jiàn)圖2。

從圖2的統(tǒng)計(jì)情況分析，南寧市景觀格局總體特征如下。

（1）2006—2008年南寧市城鄉(xiāng)居住及建設(shè)用地面積增加316.991 1km2，斑塊數(shù)量增大，聚集度指數(shù)，最大斑塊指數(shù)均不同程度增大，數(shù)據(jù)表明南寧市城鄉(xiāng)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張迅速，圖斑呈聚集化大面積的連續(xù)分布，連通性增強(qiáng)。面積加權(quán)平均形狀指數(shù)增大，表明其形狀更為復(fù)雜多樣。其中，南寧城區(qū)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張明顯，主要向東部，北部擴(kuò)張，其中以向東擴(kuò)張程度尤為顯著；農(nóng)村居民點(diǎn)面積擴(kuò)大最為顯著且多沿交通線(xiàn)分布。

（2）耕地面積大幅度減少，2006—2008短短兩年間，耕地面積減少了408.836 9km2，研究時(shí)段內(nèi)，耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地較大區(qū)域位于南寧市城市擴(kuò)張較快城區(qū)東部、北部以及三塘鎮(zhèn)、五塘鎮(zhèn)公路沿線(xiàn)，該區(qū)域耕地面積大幅縮減。耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榱植莸?，主要位于在南寧市東南方向，那樓鎮(zhèn)、鎮(zhèn)龍鄉(xiāng)、百濟(jì)鄉(xiāng)一帶。結(jié)合圖1和圖2發(fā)現(xiàn)，旱地最大斑塊數(shù)降低，斑塊破碎程度增加，原有的斑塊被分割成大量互不相連的零碎斑塊，分布更為分散。

（3）水域面積減少115.739 7km2，斑塊數(shù)量明顯減少，通過(guò)對(duì)比圖1南寧市兩期的土地利用分類(lèi)圖可以發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)內(nèi)，對(duì)城市供水，生態(tài)調(diào)節(jié)等有重要作用的，大王灘水庫(kù)、西云江水庫(kù)等大面積水域面積未減少，水域面積減少主要體現(xiàn)在：城市周邊擴(kuò)張區(qū)域坑塘水面大量消失，除此之外，水域平均形狀指數(shù)增大，水體形狀更加復(fù)雜，更不規(guī)則。

（4）林草地面積增加207.585 4km2。其中主要以林地面積增加為主，斑塊數(shù)目減少，最大斑塊指數(shù)顯著增大，聚集度指數(shù)增大，面積加權(quán)平均形狀指數(shù)增加。表明林草地分布區(qū)域集聚化，但景觀斑塊形狀越加不規(guī)則、體現(xiàn)出更加復(fù)雜化，說(shuō)明2006—2008兩年內(nèi)，林地受到人類(lèi)活動(dòng)的影響增大。

3.3 整體景觀格局動(dòng)態(tài)變化

通過(guò)研究區(qū)整體景觀格局分析，見(jiàn)表2。可以發(fā)現(xiàn)，2006—2008年斑塊密度降低，最大斑塊指數(shù)由06年17.73降低至08年的7.75，說(shuō)明研究區(qū)內(nèi)景觀趨向破碎化，分布更為分散。面積加權(quán)平均形狀指數(shù)由06年的45.23降至08年31.88，斑塊形狀的規(guī)則化，表明人為因素帶目的性的大面積森林建設(shè)，建設(shè)用擴(kuò)張等活動(dòng)頻繁，程度加劇。景觀多樣性由06年的1.38升高至08年的1.44，表明景觀多樣性提升，具體表現(xiàn)為各景觀要素所占比例差異的縮小，人類(lèi)干擾強(qiáng)度增強(qiáng)，景觀類(lèi)型多樣化、結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性有了明顯提高。因景觀穩(wěn)定性下降，抗干擾的能力降低，表明研究區(qū)受到的人為擾動(dòng)增強(qiáng)，從而造成整體景觀格局的異質(zhì)性越來(lái)越高，這與研究區(qū)近年來(lái)城鎮(zhèn)建設(shè)、生態(tài)工程建設(shè)等人類(lèi)活動(dòng)有關(guān)。

4 主要驅(qū)動(dòng)因子分析

土地利用景觀格局變化驅(qū)動(dòng)力具體為兩方面：自然要素和人文要素。2006—2008年南寧市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及景觀格局指數(shù)表明，強(qiáng)烈的人為活動(dòng)已經(jīng)成為影響研究區(qū)土地利用景觀格局變化的主導(dǎo)因素。區(qū)域人口增長(zhǎng)、城市擴(kuò)張及退耕還林政策是這一時(shí)期景觀格變化的直接原因。

4.1 區(qū)域人口與社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)影響

根據(jù)統(tǒng)計(jì)年鑒南寧市2006年、2008年人口分別為：671.89萬(wàn)人，691.91萬(wàn)人[11]，隨著人口增加，人口對(duì)建設(shè)用地的需求增加導(dǎo)致人類(lèi)建設(shè)用地?cái)U(kuò)張活動(dòng)的增強(qiáng)，對(duì)土地利用格局變化產(chǎn)生了極大的影響。

南寧市社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，GDP由2006年的861.94億元增加到2008年的1 316.21億元，年平均增長(zhǎng)率達(dá)14.5%。城市化水平由2006年的27.05%提高到27.32%。經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展帶來(lái)工業(yè)化和城市化的加速發(fā)展，也必然促使城市面積規(guī)模的擴(kuò)展和帶動(dòng)人類(lèi)更多的生活需求，由此需要更多的土地保障。這在與人類(lèi)活動(dòng)聯(lián)系緊密的耕地和建設(shè)用地兩種地類(lèi)變化上反映明顯，2006-2008年間，南寧市耕地轉(zhuǎn)化率為負(fù)向，為減少趨勢(shì)，而主要轉(zhuǎn)化的的土地利用類(lèi)型為建設(shè)用地，轉(zhuǎn)化分布區(qū)域?yàn)槌鞘屑凹?zhèn)，公路沿線(xiàn)區(qū)域。

4.2 森林城市建設(shè)和退耕還林工程影響

2006—2008年時(shí)段正處南寧市城森林市總體規(guī)劃大環(huán)道兩側(cè)綠色長(zhǎng)力發(fā)展森林綠色工程的階段，這一時(shí)間內(nèi)，南寧建設(shè)環(huán)城高速公路、城市快速廊；新建一批自然保護(hù)區(qū)、森林公園、生態(tài)主題園。且2007、2008、2009三年南寧年鑒農(nóng)林·水利資料顯示，此三年內(nèi)，南寧市通過(guò)包括綠色通道工程，退耕還林工程，珠防林工程在內(nèi)的一系列植樹(shù)造林工程，年均造林210km2，其中退耕還林工程，2006年退耕還林面積為53.49km2，2008年完成退耕還林面積36.78km2。人為因素目的性森林建設(shè)工程和退耕還林工程是研究區(qū)景觀變化的直接原因之一。

5 結(jié)語(yǔ)

研究結(jié)果表明：2006—2008年，南寧市景觀格局變化主要表現(xiàn)為景觀呈破碎化趨勢(shì)，生態(tài)系統(tǒng)正朝著多樣性、均勻化的方向發(fā)展；土地景觀類(lèi)型變化以耕地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地和林草地為主，研究區(qū)區(qū)域空間為中觀尺度，時(shí)間尺度較短，自然驅(qū)動(dòng)力相對(duì)穩(wěn)定，可視為較穩(wěn)定因素，人口增長(zhǎng)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是景觀格局變化的主要因素，具體表現(xiàn)為城市、集鎮(zhèn)的急速擴(kuò)張、人為目的性的生態(tài)工程建設(shè)等人為擾動(dòng)主導(dǎo)了土地利用類(lèi)型的改變。

在推進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，南寧市建設(shè)用地科學(xué)引導(dǎo)，規(guī)模集聚，布局優(yōu)化和生態(tài)建設(shè)與環(huán)境協(xié)調(diào)并存兩方面加強(qiáng)對(duì)該區(qū)域發(fā)展有重要意義

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