杭州市土地利用變化及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

田 鵬, 史小麗, 李加林,3, 王麗佳, 劉瑞清

(1.寧波大學(xué) 地理與空間信息技術(shù)系, 浙江 寧波 315211;2.寧波大學(xué) 學(xué)報(bào)編輯部, 浙江 寧波 315211； 3.寧波大學(xué) 東海研究院, 浙江 寧波 315211)

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是當(dāng)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)在受到外界干擾時(shí)，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境負(fù)面效應(yīng)的可能性進(jìn)行評(píng)估[1-2]。在人類活動(dòng)占主導(dǎo)地位的區(qū)域里，土地利用變化表現(xiàn)為人類對(duì)自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的影響，其結(jié)果具有區(qū)域性和累積性，可以直接作用在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和組成上[3-4]。因此在缺乏生態(tài)監(jiān)測(cè)資料時(shí)，從土地利用變化來(lái)研究區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)具有一定的理論和實(shí)踐意義[5]。當(dāng)前，基于土地利用的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模式主要有兩種：一是從風(fēng)險(xiǎn)源、生境和生態(tài)受體等著手，建立區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[6]。如劉曉等[7]引入相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)模型、周啟剛等[8]基于正態(tài)云模型對(duì)三峽庫(kù)區(qū)重慶開(kāi)縣消落區(qū)、三峽庫(kù)區(qū)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。二是從景觀生態(tài)學(xué)角度出發(fā)，構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[9]。如劉勇、趙巖潔、劉永超[10-12]等從景觀格局的角度出發(fā)構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，探索土地利用變化對(duì)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響。杭州市作為浙江省最大的城市，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，人口密集，人類活動(dòng)對(duì)土地資源的大力開(kāi)發(fā)與生態(tài)環(huán)境之間產(chǎn)生了激烈的矛盾。本文通過(guò)分析杭州市土地利用變化并對(duì)其引起的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在了解社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，為保護(hù)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全、合理開(kāi)發(fā)土地資源、制定科學(xué)有效的規(guī)劃提供理論依據(jù)[13]。

1 研究區(qū)概況

杭州市位于我國(guó)東南沿海，浙江省北部，地處東經(jīng)118°21′—120°30′和北緯29°11′—30°33′之間。地形以丘陵、平原為主，土壤以紅壤和水稻土為主，西部為丘陵區(qū)，地勢(shì)起伏較大，東部為平原，地形平坦。河網(wǎng)密布，水資源充足。亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，雨熱充沛。生物種類繁多，物種多樣性豐富。杭州市下轄8個(gè)市轄區(qū)、2個(gè)縣，3個(gè)縣級(jí)市，市轄區(qū)有上城區(qū)、下城區(qū)、江干區(qū)、拱墅區(qū)、西湖區(qū)、濱江區(qū)、蕭山區(qū)、余杭區(qū)，2個(gè)縣為淳安縣、桐廬縣，3個(gè)縣級(jí)市為臨安市、建德市、富陽(yáng)市。杭州開(kāi)發(fā)歷史悠久，是浙江省重要的經(jīng)濟(jì)、政治、文化、交通、教育、金融中心，城市化水平高，人類活動(dòng)對(duì)土地開(kāi)發(fā)利用程度強(qiáng)。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

以浙江省1995, 2005, 2015年3個(gè)時(shí)期的LandsatTM/OLI遙感影像為基礎(chǔ)，在地理空間數(shù)據(jù)云獲取，空間分辨率均為30 m，每個(gè)時(shí)期包括軌道號(hào)為118—39，119—39，119—40，120—39和120—40共5景影像，利用ENVI 5.0遙感軟件對(duì)各期影像校正、配準(zhǔn)、圖像拼接等操作，并結(jié)合杭州市各地級(jí)市的行政邊界圖對(duì)影像進(jìn)行裁剪，獲得研究區(qū)范圍。最后對(duì)遙感影像進(jìn)行土地利用類型的目視解譯和人機(jī)交互解譯，經(jīng)檢驗(yàn)精度均在0.87以上，符合要求，得到研究區(qū)各時(shí)期的土地利用數(shù)據(jù)[14]。根據(jù)全國(guó)土地資源分類系統(tǒng)和研究區(qū)內(nèi)的實(shí)際情況，把研究區(qū)分為耕地、林地、草地、建設(shè)用地、水域、未利用地6種土地利用類型[15]。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用動(dòng)態(tài)分析 借助轉(zhuǎn)移矩陣來(lái)反映杭州市1995—2015年土地利用的轉(zhuǎn)化數(shù)量、速率和方向[16]。土地利用動(dòng)態(tài)度包括單一和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度，分別表示土地利用類型的數(shù)量變化情況和整體情況，計(jì)算公式參考文獻(xiàn)[17]。

2.2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù) 不同景觀，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的性能各異，自身應(yīng)對(duì)外界干擾的能力差異較大，從景觀格局的角度構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型[18-19]。引入景觀干擾度指數(shù)、脆弱度指數(shù)來(lái)建立損失度指數(shù)(Ri)，來(lái)反映在外界影響下各景觀類型所受到的風(fēng)險(xiǎn)程度[20-21]。計(jì)算公式為：

Ri=Ei·Fi

(1)

式中：Ri——景觀損失度指數(shù)；Ei——景觀干擾度指數(shù)；Fi——景觀脆弱度指數(shù)。

景觀干擾度指數(shù)(Ei)表示各種景觀受到外界干擾影響的程度，計(jì)算公式為：

Ei=aCi=bNi+cDi

(2)

式中：Ei——景觀干擾度指數(shù)；Ci——景觀破碎度指數(shù)；Ni——景觀分離度指數(shù)；Di——景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)；a，b，c——其對(duì)應(yīng)的權(quán)重。

景觀脆弱度指數(shù)反映的是在人類活動(dòng)影響下不同景觀的承受能力，根據(jù)前人的研究經(jīng)驗(yàn)，將6種景觀類型按抵抗外界影響能力分級(jí)，由低到高分別是未利用地、水域、耕地、草地、林地、建設(shè)用地，并通過(guò)歸一化計(jì)算出景觀脆弱度指數(shù)[22-24]。對(duì)研究區(qū)進(jìn)行全面網(wǎng)格采樣，為充分體現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的空間分布，基于前人研究經(jīng)驗(yàn)[12-13]，漁網(wǎng)宜采用研究區(qū)平均斑塊面積的2～5倍，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際文章采用了6 km×6 km的網(wǎng)格，得到了539個(gè)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)(圖1)，計(jì)算每一個(gè)樣本的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，并以此作為該樣本中心的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值。計(jì)算公式為：

式中：ERIi——第i個(gè)樣本的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù);Aki——第k個(gè)樣本區(qū)內(nèi)景觀類型i的面積;Ak——第k個(gè)樣本的面積[24]。

圖1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的劃分

2.2.3 空間統(tǒng)計(jì)分析 空間自相關(guān)分析變量在空間上的相互關(guān)系和依賴程度，包括全局自相關(guān)和局部自相關(guān)，主要是通過(guò)Morans’I指數(shù)和LISA檢驗(yàn)來(lái)分析空間的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指的自相關(guān)和集聚程度，計(jì)算公式參考文獻(xiàn)[25-26]。地統(tǒng)計(jì)分析主要功能是半方差分析法優(yōu)化和空間結(jié)構(gòu)分析[27]，計(jì)算出各風(fēng)險(xiǎn)小區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值，賦給采樣區(qū)中心點(diǎn)，采用半方差分析法進(jìn)行克里金插值，生成生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)圖，公式參考文獻(xiàn)[28]。為了更好地對(duì)各期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類和分析，基于自然斷點(diǎn)法，統(tǒng)一間隔為0.001，分為5個(gè)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(ERI<0.003 5)，較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.003 5≤ERI<0.004 5)，中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.004 5≤ERI<0.005 5)，較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.005 5≤ERI<0.006 5)，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(ERI≥0.006 5)。

2.2.4 響應(yīng)彈性分析 彈性反映因變量對(duì)自變量相應(yīng)變化的靈敏程度，引入彈性系數(shù)分析生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用的響應(yīng)特征[29]，能清楚客觀地表示生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化的反應(yīng)程度。以杭州市下轄的區(qū)、市、縣為變量，在土地利用和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值之間，建立生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于土地利用的響應(yīng)彈性系數(shù)。計(jì)算公式為：

(3)

式中:ERC——T時(shí)間段內(nèi)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用的響應(yīng)彈性系數(shù)； ERIa，ERIb——初始和末期的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；S——T時(shí)間段內(nèi)綜合土地利用動(dòng)態(tài)度，詳細(xì)參考文獻(xiàn)[30]。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化

3.1.1 總量變化 分析杭州市1995—2015年土地利用總量變化(圖2)，總體上，1995—2015年，建設(shè)用地劇增，增加了65 299.15 hm2，增長(zhǎng)率為126.73%。耕地面積銳減，減少了53 612.19 hm2，林地面積變化最小。分時(shí)間段上，1995—2005年，未利用地變化最大，變化率為103.17%，增長(zhǎng)了315.68 hm2。其次是建設(shè)用地，面積增加了26 011.5 hm2，增長(zhǎng)率為50.48%；耕地、草地面積下降，而林地、水域增加；2005—2015年，建設(shè)用地繼續(xù)增長(zhǎng)，增加了39 287.65 hm2，增長(zhǎng)率為50.67%，耕地持續(xù)下降。建設(shè)用地和草地面積增長(zhǎng)，其他土地類型面積下降。

圖2 1995-2015年杭州市土地利用面積變化

3.1.2 土地利用結(jié)構(gòu)變化 通過(guò)ArcGIS10.3里的疊加分析整理得到杭州市1995—2015年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣(表1—2)，來(lái)表示各土地類型間相互轉(zhuǎn)換的數(shù)量與方向。主要變化為：1995—2005年，發(fā)生轉(zhuǎn)換以耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地為主，轉(zhuǎn)換面積為24 692.09 hm2，占耕地總量的75.86%。其次為草地轉(zhuǎn)換為林地，轉(zhuǎn)換了21 180.65 hm2，為草地轉(zhuǎn)移總量的97.96%。其他用地類型轉(zhuǎn)換面積較少。2005—2015年，發(fā)生轉(zhuǎn)移類型也主要是耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，轉(zhuǎn)換面積為33 191.82 hm2，比1995—2005年增加了8 499.73 hm2。其次是水域向耕地、林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換面積為8 308.00，4 947.26 hm2。其他類型發(fā)生轉(zhuǎn)換不明顯。

表1 杭州市1995-2005年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

表2 杭州市2005-2015年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

3.1.3 土地利用動(dòng)態(tài)度變化 1995—2015年杭州市土地利用程度差異較大(表3)。整體上，1995—2015年，綜合土地利用動(dòng)態(tài)度較大，為0.69%。期間1995—2005年土地利用強(qiáng)度最大，綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為0.39%，2005—2015年相對(duì)下降，綜合土地利用動(dòng)態(tài)度為0.31%。

從單一土地利用動(dòng)態(tài)度來(lái)看，兩個(gè)時(shí)間段內(nèi)，建設(shè)用地處于持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)，增長(zhǎng)速度減弱而耕地則持續(xù)下降，主要是工業(yè)化和城市化對(duì)耕地的占用。未利用地變化速率最大，草地先下降后上升，林地、水域則相反。以上數(shù)據(jù)也表明土地利用的強(qiáng)度先增強(qiáng)后減緩的過(guò)程。

表3 杭州市1995-2015年土地利用動(dòng)態(tài)度變化

3.2 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.2.1 景觀格局指數(shù)時(shí)序特征 通過(guò)ArcGIS 10.3和Fragstats 4.2，可得到不同時(shí)期景觀格局指數(shù)[31-33](圖3)。1995—2015年，杭州市景觀指數(shù)發(fā)生較大變化，未利用地面積增加，且較集中分布，破碎度和分離度下降。城市建設(shè)不斷向周圍郊區(qū)擴(kuò)展，建設(shè)用地優(yōu)勢(shì)度增加。耕地面積大量減少，其破碎度、分離度上升，受到外界干擾大，干擾度增加。林地是杭州主要的景觀類型，斑塊面積較大，破碎度小，隨著經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的影響加深，林地也向建設(shè)用地、草地轉(zhuǎn)移，受到外界的影響逐漸增大。草地面積變化明顯，受干擾程度上升。經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)水域的利用程度增加，水域損失度上升。

3.2.2 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間自相關(guān)分析

(1) 全局自相關(guān)。在Geoda1.10中計(jì)算出杭州市1995—2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)3期全局自相關(guān)的 數(shù)值，分別為0.248 4，0.243 5，0.235 9。Moran’I值為正數(shù)，表明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與土地利用呈顯著的正相關(guān)特征，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)集聚區(qū)，高等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)周圍分布著相應(yīng)高等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)周圍風(fēng)險(xiǎn)區(qū)等級(jí)也較低[34]。全局自相關(guān)數(shù)值呈下降趨勢(shì)，表明研究區(qū)在1995—2015年土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集聚趨勢(shì)減弱。全局自相關(guān)反映了研究區(qū)土地利用與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的相關(guān)性較強(qiáng)。

(2) 局部自相關(guān)。 利用 檢驗(yàn)得到杭州市1995—2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值的局部自相關(guān)分布圖(圖4)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分布主要以高—高聚集和低—低集聚類型為主。局部自相關(guān)反映了基于土地利用的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間集聚特征。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高值集聚區(qū)主要集中在杭州市的東北部的市轄區(qū)，這里經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，城市化水平高；西南部高值集聚區(qū)區(qū)的淳安縣中心，水域面積廣，經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)其利用強(qiáng)度大，引起生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低值集聚區(qū)主要分布在杭州市的邊緣地區(qū)，低—低集聚不斷向邊緣推進(jìn)，受人類活動(dòng)影響較小，土地利用強(qiáng)度較低。

圖3 1995-2015年杭州市景觀格局指數(shù)變化

圖4 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)局部自相關(guān)情況

3.2.3 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空變化 通過(guò)克里金插值得到杭州市1995—2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖，整理得到其3個(gè)時(shí)期生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)的面積、空間分布及各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)之間的轉(zhuǎn)換數(shù)量和方向等信息。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)序變化表明(圖5)，1995—2015年，中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)逐漸上升且保持主導(dǎo)地位，各時(shí)段分別占全風(fēng)險(xiǎn)面積的30.05%，34.90%，36.67%。低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)面積不斷下降，分別下降了95 467.9，267 996.59 hm2。較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)范圍持續(xù)擴(kuò)大，上升了190 153.99 hm2，增長(zhǎng)率為94.21%。高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)面積不斷上升，增加了61 629.05 hm2。各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積的排序?yàn)橹?、較高、較低、高、低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間變化表明(圖6)，1995—2015年杭州市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分異較明顯。高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)以東北部的市轄區(qū)、杭州灣為中心向四周擴(kuò)散，西南部以淳安縣中心向周圍擴(kuò)散。東北部生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，主要是這里位于杭州灣附近，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)，城市密集，港口對(duì)外貿(mào)易頻繁，交通便利，土地利用強(qiáng)度大。西南部的高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要是建設(shè)用地面積增加和水域利用程度上升等人類活動(dòng)對(duì)土地利用強(qiáng)度增加導(dǎo)致。1995年富陽(yáng)區(qū)西北部有一集聚的高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)，其土地利用類型為草地，草地面積廣，土地利用強(qiáng)度加深導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)值較高，而后草地向林地、耕地轉(zhuǎn)移，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值下降。較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為中心，逐漸向外圍擴(kuò)散，東北部和西南部的較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)在2015年相連接。中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)一直占主導(dǎo)地位，且面積呈上升趨勢(shì)。較低、低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積逐漸減少，分布逐漸邊緣化，呈圈層狀向外分布，人類活動(dòng)對(duì)其影響程度遞減。

注：1為低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)； 2為較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)； 3為中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)； 4為較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)； 5為高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

圖5杭州市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)面積

圖6 杭州市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布

3.2.4 土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移分析 對(duì)1995—2015年轉(zhuǎn)移矩陣進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)(表4—5)，1995—2015年，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)發(fā)生轉(zhuǎn)換較復(fù)雜。

1995—2005年發(fā)生轉(zhuǎn)移面積較大，共492 531.44 hm2，轉(zhuǎn)移方向主要為低—較低、較低—中、中—較高、較高—高，其轉(zhuǎn)移面積為49 543.24，168 638.12，138 871.05，56 247.26 hm2，區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)增加。

2005—2015年，轉(zhuǎn)換數(shù)量下降，共發(fā)生轉(zhuǎn)移了420 543.78 hm2，轉(zhuǎn)移方向主要為低—較低、較低—中、中—較高、較高—高，其各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)的轉(zhuǎn)移面積為39 508.79，182 087.11，152 865.74，44 820.99 hm2。

1995—2005年轉(zhuǎn)移面積比2005—2015年轉(zhuǎn)移面積增加了71 987.66 hm2，低—較低、較高—高轉(zhuǎn)移方向的面積下降，較低—中、中—較高轉(zhuǎn)移方向的面積上升，表明生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的轉(zhuǎn)換差異明顯。

表4 杭州市1995-2005年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

表5 杭州市2005-2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)移矩陣 hm2

對(duì)1995—2015年各等級(jí)轉(zhuǎn)換進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)(表6)，1995—2005年由低轉(zhuǎn)換為高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積共426 058.04 hm2，由高轉(zhuǎn)換為低的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積共66 473.4 hm2，低—高轉(zhuǎn)移是高—低轉(zhuǎn)移面積的6.41倍，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移趨向于低—高的轉(zhuǎn)換方向。2005—2015年由低轉(zhuǎn)換為高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積共419 330.73 hm2，由高轉(zhuǎn)換為低的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積共1 213.05 hm2，低—高轉(zhuǎn)移是高—低轉(zhuǎn)移面積的345.68倍。這反映了生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)移方向以低到高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，城市化加快，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，人類活動(dòng)對(duì)土地利用程度提高。1995—2015年由低到高轉(zhuǎn)移方向有低—較低、低—中、低—較高、較低—中、較低—較高、較低—高、中—較高、中—高、較高—高9種，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)由高到低轉(zhuǎn)移方向有較低—低、中—較低、較高—低、較高—較低、較高—中、高—較低、高—中、高—較高8種。其年均轉(zhuǎn)換速率主要呈下降趨勢(shì)，轉(zhuǎn)移面積以低—高轉(zhuǎn)移方向?yàn)橹?，這也表明低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)向高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)換，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高等級(jí)區(qū)的面積在逐漸上升。

表6 杭州市1995-2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)換

3.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用的響應(yīng)彈性分析

由表7可知，1995—2015年杭州市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用的響應(yīng)彈性呈現(xiàn)較大的時(shí)空差異。1995—2015年，所有單元的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化的響應(yīng)彈性為正響應(yīng)，建德市、市轄區(qū)、淳安縣響應(yīng)彈性系數(shù)最大，即生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用響應(yīng)較明顯。分開(kāi)看，1995—2005年，富陽(yáng)市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化呈負(fù)響應(yīng)，其他單元的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化為正響應(yīng)。其中以建德市、市轄區(qū)、淳安縣的響應(yīng)彈性最大，反映出該區(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)抗外界干擾能力弱，土地利用變化對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響程度大。富陽(yáng)縣呈負(fù)響應(yīng)，該生態(tài)系統(tǒng)較穩(wěn)定，受土地利用影響較小。2005—2015年，所有單元的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用為正響應(yīng)。橫向比較兩期數(shù)據(jù)，各區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化的響應(yīng)彈性系數(shù)差異較大，市轄區(qū)、建德市、淳安縣系數(shù)下降，其中市轄區(qū)和建德市下降幅度較大，分別減少了10.32，10.3，淳安縣變化較小，反映了影響區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化的反應(yīng)程度下降，其它風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)因子趨于多樣化。臨安市、富陽(yáng)市、桐廬縣響應(yīng)系數(shù)上升，分別增加了14.04，27.7和7.96，表明區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化反應(yīng)劇烈，土地利用變化對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)影響較大。

表7 1995-2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化的響應(yīng)彈性系數(shù)

4 結(jié) 論

(1) 杭州市土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生較大變化。建設(shè)用地面積變化最大，增長(zhǎng)了65 299.15 hm2，增長(zhǎng)率為126.73%。耕地面積銳減，減少了53 612.19 hm2，林地面積變化最小。1995—2005年，發(fā)生轉(zhuǎn)移主要是耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，其次是草地轉(zhuǎn)換為林地，其他用地類型轉(zhuǎn)換面積較少。2005—2015年，發(fā)生轉(zhuǎn)移類型主要是耕地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，其次是水域向耕地、林地向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換，其他類型轉(zhuǎn)換不明顯。土地利用速率也呈變緩趨勢(shì)。

(2) 杭州市土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空分異較明顯。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與土地利用呈較顯著的空間正相關(guān)特征；生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分布以高—高聚集和低—低集聚類型為主。時(shí)間序列上，1995—2015年均以中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為主，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)呈上升趨勢(shì)?？臻g分布上，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以市區(qū)、杭州灣為中心向四周擴(kuò)散，西南部以淳安縣中心向周圍擴(kuò)散。較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)以高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)為中心并向四周擴(kuò)張。中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)一直保持主導(dǎo)地位，低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)一直處于下降趨勢(shì)，分布逐漸外緣化，呈圈層狀向外分布。

(3) 杭州市土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)轉(zhuǎn)移較顯著。1995—2005年各等級(jí)區(qū)轉(zhuǎn)換數(shù)量和轉(zhuǎn)換概率都大于2005—2015年。1995—2005年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低—高轉(zhuǎn)移是高—低轉(zhuǎn)移面積的6.41倍，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移趨向于高—低的轉(zhuǎn)移方向。2005—2015年生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低—高轉(zhuǎn)移是高—低轉(zhuǎn)移面積的345.68倍。年均轉(zhuǎn)換速率主要呈下降趨勢(shì)，轉(zhuǎn)移面積以低—高轉(zhuǎn)移方向?yàn)橹鳎@也表明低等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)向高等級(jí)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)轉(zhuǎn)換，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高等級(jí)區(qū)的面積在逐漸上升。

(4) 杭州市生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用響應(yīng)系數(shù)時(shí)空分異較大。市轄區(qū)、建德市、淳安縣響應(yīng)系數(shù)下降，反映了區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)對(duì)土地利用變化的反應(yīng)程度下降，其他風(fēng)險(xiǎn)源和風(fēng)險(xiǎn)因子趨于多樣化。其他單元的響應(yīng)系數(shù)明顯上升，表明土地利用對(duì)區(qū)域生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)反應(yīng)顯著。