蕪湖市軌道交通沿線景觀格局演變分析

李勝國 陳驍強(qiáng)

摘? ?要：本文通過對(duì)蕪湖市軌道交通沿線土地利用與景觀格局的分析，表明：2000年至2015年間，耕地和建設(shè)用地是研究區(qū)主要用地類型，林地和水域面積較少，主要是耕地轉(zhuǎn)化成建設(shè)用地;類型尺度的指數(shù)變化趨勢表明研究區(qū)“建設(shè)用地”類型在快速擴(kuò)張過程中聚合度增大，破碎度下降;“耕地”景觀的破碎度先降低后上升，總體下降趨勢;景觀尺度上的指數(shù)變化表明景觀形狀由復(fù)雜向簡單化方向發(fā)展，破碎化程度不斷下降，均衡度不斷降低。

關(guān)鍵詞：軌道交通? 景觀格局指數(shù)? 轉(zhuǎn)移矩陣

城市軌道交通系統(tǒng)與土地利用存在密切關(guān)系，土地不僅承載了軌道交通，并且為其發(fā)展提供資源，同時(shí)，軌道交通的快速發(fā)展勢必對(duì)城市的土地利用產(chǎn)生重要的影響[1]。國內(nèi)外學(xué)者對(duì)軌道交通與城市發(fā)展的關(guān)系與影像問題做了大量的研究。例如，陳蔚珊等[2]對(duì)廣東軌道交通樞紐的零售業(yè)空間特征與時(shí)空演變進(jìn)行分析;周俊等[3]對(duì)上海市軌道交通明珠線的廊道效應(yīng)與土地利用進(jìn)行分析;何冬華等[4]研究了廣州軌道交通11號(hào)環(huán)線的城市空間結(jié)構(gòu)、功能分區(qū)以及站點(diǎn)周邊等三個(gè)層次的土地利用特征。研究方法主要是基于政府提供的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)或者根據(jù)遙感影像解譯獲取土地利用數(shù)據(jù)，研究內(nèi)容主要包括軌道交通線和交通站點(diǎn)對(duì)土地性質(zhì)和土地利用格局的影響以及軌道交通大發(fā)展對(duì)城市發(fā)展的影響。

蕪湖市在近幾年軌道交通快速發(fā)展，需要掌握歷史發(fā)展過程中的土地利用變化情況，為軌道交通沿線的線性景觀提升提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。因此，本文采用土地利用轉(zhuǎn)移與景觀格局的方法對(duì)蕪湖市軌道交通沿線的土地利用與景觀格局演變進(jìn)行分析，探究土地歷史變化規(guī)律，為蕪湖市推進(jìn)公共交通發(fā)展，提升軌道交通沿線建設(shè)品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。

1? 研究區(qū)概況

蕪湖市位于安徽省東南部，處在皖江與青弋江的交匯口，現(xiàn)轄無為、蕪湖、繁昌、南陵四縣和鏡湖、弋江、鳩江、三山四區(qū)。市域面積 6026km2，人口385萬，其中市區(qū)面積1491km2。依據(jù)城市總體規(guī)劃和綜合交通規(guī)劃，蕪湖市城市軌道交通線網(wǎng)由5條市區(qū)線路和4條市域線路組成，總長約284km。目前一期工程在建包括1號(hào)線和2號(hào)線，其中1號(hào)線路長約30.4km，設(shè)站24座;2號(hào)線路長約16.5km，設(shè)站12座。本文通過采用土地利用和景觀格局指數(shù)的方法，對(duì)目前在建的軌道交通一期兩條線路沿線500m范圍內(nèi)的景觀格局進(jìn)行分析研究，對(duì)于在城市化發(fā)展背景下軌道交通的發(fā)展具有重要意義。

2? 數(shù)據(jù)來源與方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

本研究主要是探究軌道交通沿線城市用地、林地和農(nóng)田等類型的歷史變化，因此，選取的數(shù)據(jù)源自中國多時(shí)期土地利用/土地覆被遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)集（CNLUCC），由Landsat TM/ETM和Landsat8 OLI遙感影像經(jīng)過人機(jī)交互目視解譯的方式生成，數(shù)據(jù)格式是.shp數(shù)據(jù)，源數(shù)據(jù)按照三級(jí)分類系統(tǒng)將土地資源和屬性分成6個(gè)一級(jí)分類，25個(gè)二級(jí)分類，8個(gè)三級(jí)分類，坐標(biāo)系統(tǒng)為Krasovsky_1940_Albers，詳細(xì)信息請參考文獻(xiàn)[5]。經(jīng)調(diào)查研究，CNLUCC數(shù)據(jù)滿足本研究需求。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研與軌道交通沿線土地屬性歷史發(fā)展情況，本文選取耕地、林地、水域和建設(shè)四種土地利用類型，研究2000—2015年時(shí)間段軌道交通沿線土地利用與景觀格局指數(shù)變化情況。

軌道交通數(shù)據(jù)來自中鐵時(shí)代建筑設(shè)計(jì)院提供的CAD數(shù)據(jù)，利用GIS軟件提取軌道交通1、2號(hào)線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成.shp格式，并合并兩條交通線路數(shù)據(jù)。然后進(jìn)行地理配準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換成Krasovsky_1940_Albers。最后，利用緩沖區(qū)工具，生成軌道交通線沿線500m緩沖區(qū)。

2.2 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)能夠在不同尺度上，對(duì)景觀特征進(jìn)行定量化表述，反應(yīng)景觀結(jié)構(gòu)和空間配置等特征。本文根據(jù)研究內(nèi)容需要，選取四類指數(shù)類型：根據(jù)本文研究內(nèi)容選取的景觀格局指數(shù)有：分割指數(shù)、斑塊密度指數(shù)、景觀破碎度指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、香濃多樣性指數(shù)、香濃均勻度指數(shù)[6]。

2.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是為了表述研究區(qū)不同時(shí)間段土地利用類型面積之間的轉(zhuǎn)化信息，能夠反映不同土地利用類型動(dòng)態(tài)變化信息，同時(shí)，反映各時(shí)間段每種土地利用類型的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出信息，是研究土地利用變化的常用方法[7]。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的公式如下所示：

公式中：S代表整個(gè)景觀面積;m表示地類數(shù)量;i表示轉(zhuǎn)移前地類，j表示轉(zhuǎn)移后地用類;Sij為i地類轉(zhuǎn)換成j地類的面積，行表示i類型的轉(zhuǎn)出信息，列代表j類型的來源信息。

3? 結(jié)果與分析

3.1 土地利用面積轉(zhuǎn)移分析

3.1.1 土地利用面積分析

2000—2015年軌道交通沿線各類土地利用面積如表2所示，2000—2015年，耕地面積持續(xù)下降，建設(shè)用地面積大幅度增長，水域面積略有變化，林地面積基本保持不變。整體上可以看出，耕地和建設(shè)用地一直是主要用地類型，林地和水域所占面積較少。耕地面積所占比重從2000年的超過50%到2015年還剩下不到25%，而建設(shè)用地面積由不到40%增長到超過60%。此外，可以看出2005—2010年時(shí)間段變化幅度最大。

3.1.2 土地利用轉(zhuǎn)移分析

如表2所示，2000—2015年以5年為間隔劃分出3個(gè)時(shí)間段，分別計(jì)算得出各時(shí)間段各土地利用類型面積轉(zhuǎn)移情況。2000—2005年，主要是耕地面積變化，耕地轉(zhuǎn)出的方向是建設(shè)用地，其余用地類型相互之間基本無轉(zhuǎn)化。2005—2010年，情況較上個(gè)時(shí)間段有了較大變化。耕地轉(zhuǎn)變成建設(shè)用地面積較上個(gè)時(shí)間段多出3倍，且有少量耕地轉(zhuǎn)為水域和林地。水域約有10公頃面積轉(zhuǎn)移成建設(shè)用地，林地也有少量的面積轉(zhuǎn)變成建設(shè)用地，此時(shí)段，建設(shè)用地占研究區(qū)面積的近60%。2010—2015年，耕地轉(zhuǎn)移成建設(shè)用地，轉(zhuǎn)化面積較上個(gè)時(shí)間段少了約50%，林地和水域基本保持不變，建設(shè)用地面積基本沒有轉(zhuǎn)移成其他用地類型。

3.2 景觀格局指數(shù)分析

3.1.1 類型尺度上景觀格局變化特征

景觀分割指數(shù)探究的是景觀面積與斑塊面積的比值關(guān)系，反映斑塊面積的分布結(jié)構(gòu)和分割情況，值越大說明分割程度越高。斑塊密度表示單位面積的板塊數(shù)量，值越高說明該類型的破碎化程度越高，相反，值越小反映出景觀類型聚合度越高。類型尺度上景觀格局指數(shù)如圖2所示，總體上看，“建設(shè)用地”景觀類型破碎度在持續(xù)下降，聚合度在不斷升高，而“耕地”景觀類型則呈相反的發(fā)展趨勢，“林地”和“水域”景觀類型破碎化程度基本保持不變。

2000—2015年，“建設(shè)用地”景觀的分割指數(shù)持續(xù)穩(wěn)定在較低的水平，且表現(xiàn)出持續(xù)下降趨勢，2010—2015年間SPLIT的值穩(wěn)定在4左右。斑塊密度指數(shù)呈現(xiàn)出大幅下降趨勢，在3個(gè)時(shí)間段分別表現(xiàn)出緩慢下降、大幅度降低到保持平穩(wěn)的趨勢。“耕地”景觀的分割指數(shù)持續(xù)增大，且在3個(gè)時(shí)間范圍表現(xiàn)出增大趨勢逐步升高的現(xiàn)象，每個(gè)時(shí)間段都比前一個(gè)時(shí)間段增長快，但SPLIT值依然保持200以下的較低水平。斑塊密度指數(shù)呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，具體表現(xiàn)為前五年略有下降，后10年持續(xù)上升。“耕地”景觀的破碎化程度在不斷升高，聚合度持續(xù)下降，說明該時(shí)間段城市建設(shè)推進(jìn)過程中不斷地從各方向利用耕地。

3.1.2 景觀尺度上景觀指數(shù)變化特征

由表3可知，景觀尺度的變化從整體上來看，景觀形狀指數(shù)與景觀破碎度指數(shù)表現(xiàn)出前10年減小而后5年增大的變化特征，香濃多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)則表現(xiàn)出前5年小幅增大而后10年逐漸下降的趨勢，各景觀指數(shù)變化特征總體上呈下降趨勢。以上指數(shù)變化特征表明，蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線沿線景觀形狀由復(fù)雜向簡單化方向發(fā)展，破碎化程度不斷，均衡度不斷降低，單一類型斑塊面積不斷增大并在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)占比高，說明城市在建設(shè)過程中破碎化的區(qū)域逐漸蔓延并連接在一起。各種指數(shù)在不同時(shí)間段內(nèi)的小幅波動(dòng)，可能是城市建設(shè)過程中在不同年份不同的具體發(fā)展規(guī)劃導(dǎo)致的。

4? 結(jié)論

本文基于土地利用/土地覆被（CNLUCC）數(shù)據(jù)，運(yùn)用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣與景觀格局指數(shù)方法，利用GIS和Fragstats分析軟件對(duì)蕪湖市軌道交通1、2號(hào)線2000—2015年間土地利用與景觀格局進(jìn)行分析，得出研究區(qū)土地利用與景觀格局變化狀況。結(jié)果表明：

（1）2000—2015年間，耕地和建設(shè)用地是研究區(qū)主要用地類型，建設(shè)用地面積大幅度增長，耕地面積則持續(xù)減少，水域和林地面積基本保持不變，主要是耕地轉(zhuǎn)化成建設(shè)用地;（2）“建設(shè)用地”類型在快速擴(kuò)張過程中迅速連接成片，導(dǎo)致聚合度增大，破碎度下降?！案亍本坝^的破碎化程度在不斷升高，聚合度持續(xù)下降，說明該時(shí)間段城市建設(shè)推進(jìn)過程中不斷地從各方向利用耕地;（3）景觀形狀由復(fù)雜向簡單化方向發(fā)展，破碎化程度不斷下降，均衡度不斷降低，單一類型斑塊面積不斷增大并在整個(gè)研究區(qū)內(nèi)占比高，說明城市在建設(shè)過程中破碎化的區(qū)域逐漸蔓延并連接在一起。

從蕪湖市軌道交通沿線土地利用與景觀格局的分析來看，交通沿線綠色景觀較少，城市居民乘坐軌道交通時(shí)的視覺體驗(yàn)較差，因此，在軌道交通建設(shè)的同時(shí)，需要考慮到交通沿線綠色景觀的改造，增大林地等綠色景觀面積，對(duì)于打造高質(zhì)量的城市線性景觀具有重要意義。

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