基于GIS分析的西北地區(qū)土地利用與景觀格局演變研究
——以甘肅省蘭州市為例

劉星雨 種培芳

以西北地區(qū)重點(diǎn)城市蘭州為研究對(duì)象，借助ENVI和GIS軟件對(duì)蘭州市1990、2000、2010年及2018年遙感影像圖進(jìn)行解譯處理，得到蘭州市4期土地利用型圖。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步運(yùn)用Fragstats及SPSS軟件，進(jìn)行類(lèi)型變化、動(dòng)態(tài)度、轉(zhuǎn)移情況、相關(guān)性及景觀格局指數(shù)分析，探尋其變化情況及影響因素。結(jié)果顯示：（1）1990—2018年間，研究區(qū)土地利用和景觀格局發(fā)生了明顯變化，耕地、草地等自然景觀利用類(lèi)型面積逐年減少，建筑用地等人工景觀利用類(lèi)型面積則逐年增加；（2）驅(qū)動(dòng)因素分析表明人為驅(qū)動(dòng)因素GDP與城鎮(zhèn)化率等是驅(qū)動(dòng)土地利用變化的主要因素，總體變化與城市化的加快密切相關(guān)；（3）景觀指數(shù)分析表明，人工景觀的無(wú)限制擴(kuò)張，導(dǎo)致整體景觀向破碎化發(fā)展，景觀復(fù)雜程度增加，斑塊逐漸趨于分散。綜上分析認(rèn)為，蘭州市的土地利用與景觀格局狀況在28年間趨于復(fù)雜，城市化發(fā)展是造成土地利用和景觀格局向人工發(fā)生演變的重要因素。蘭州市需要貫徹可持續(xù)發(fā)展理念，結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)進(jìn)行綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)及水域建設(shè)。

蘭州市；土地利用；景觀格局；景觀指數(shù)；驅(qū)動(dòng)因素

土地一直是人們賴(lài)以生存的基礎(chǔ)和重要資源，而土地利用的變化又將導(dǎo)致景觀格局的變化[1]。景觀格局是景觀異質(zhì)性的具體體現(xiàn)，同時(shí)也是各種生態(tài)過(guò)程在不同尺度上作用的結(jié)果[2-3]，景觀格局的改變必將會(huì)對(duì)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生影響。因此，把握研究地土地利用與景觀格局變化及成因，并對(duì)其格局進(jìn)行優(yōu)化調(diào)控是維持區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能穩(wěn)定性的重要手段[4]。造成土地利用和景觀格局變化的原因有很多。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)學(xué)者通過(guò)相關(guān)軟件和數(shù)字模型的使用，能夠較為準(zhǔn)確地分析得出土地利用和景觀格局變化的原因及影響因素，進(jìn)而把握研究地發(fā)展規(guī)律[5-8]。這些研究結(jié)果為解決相關(guān)生態(tài)、社會(huì)等問(wèn)題提供了解決依據(jù)，對(duì)于了解研究地生態(tài)結(jié)構(gòu)、發(fā)展進(jìn)程、景觀演變等具有重要意義。

“兩屏三帶”（青藏高原生態(tài)屏障、黃土高原川滇生態(tài)屏障、東北森林帶、北方防沙帶和南方丘陵土地帶）中生態(tài)屏障區(qū)是國(guó)家生態(tài)安全戰(zhàn)略格局的重要組成部分[9]。蘭州作為西北地區(qū)的重要城市，位于“兩屏三帶”（其中涉及青藏高原生態(tài)屏障、北方防沙帶、黃土高原川滇生態(tài)屏障）建設(shè)的重要地區(qū)（圖1），其土地利用及景觀格局的變化將會(huì)影響戰(zhàn)略布局的生態(tài)穩(wěn)定性和安全性。同時(shí)，蘭州作為甘肅省會(huì)，是西北地區(qū)的交通樞紐，在工業(yè)建設(shè)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及生態(tài)穩(wěn)定方面占據(jù)重要位置[10]。分析其總體景觀演變，有助于把握我國(guó)西北地區(qū)景觀生態(tài)方向，對(duì)所屬地區(qū)城市發(fā)展、土地利用合理性選擇、生態(tài)建設(shè)都有重要作用。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于甘肅地區(qū)景觀格局演變的相關(guān)研究較少。當(dāng)前蘭州城市建設(shè)中土地利用是否合理、景觀格局如何變化、這種土地利用及景觀格局變化對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)安全會(huì)產(chǎn)生怎樣的影響等，都是亟待解決的問(wèn)題。

1.研究區(qū)地理位置

本研究以甘肅省會(huì)城市蘭州為研究對(duì)象，在1990年、2000年、2010年、2018年4個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)遙感信息源的基礎(chǔ)上，運(yùn)用遙感（RS）、地理信息系統(tǒng)技術(shù)（GIS）、景觀指數(shù)分析技術(shù)（Fragstats）和SPSS軟件，對(duì)蘭州市28年間的土地利用和景觀格局演變進(jìn)行系統(tǒng)分析，探析其土地利用景觀格局變化方式及影響因素，以期為甘肅地區(qū)土地資源可持續(xù)發(fā)展和城市化建設(shè)提供依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

蘭州地處甘肅省東部，黃河之濱，是甘肅省經(jīng)濟(jì)、政治、文化中心，同時(shí)也是“兩屏三帶”生態(tài)屏障的重要組成部分。蘭州市占地面積1.31 萬(wàn)km2，坐標(biāo)36°03′N(xiāo)，103°40′E，海拔1 500～3 000 m，處于北溫帶，屬于典型的溫帶大陸性氣候，年平均氣溫10.3℃，年平均降水量為327 mm。由于地處西北，深居內(nèi)陸，成雨少，氣候較干旱，旱地較多、林地較少，水域面積占比較小。地勢(shì)西南高、東北低，黃河自西向東穿過(guò)，兩側(cè)多為丘陵群山，形成兩山夾一河、峽谷盆地相間的河谷地形。蘭州市下轄五區(qū)三縣，分別為城關(guān)區(qū)、七里河區(qū)、安寧區(qū)、西固區(qū)、紅古區(qū)、皋蘭縣、榆中縣、永登縣。常見(jiàn)景觀類(lèi)型主要由耕地、草地、林地和城市建設(shè)用地構(gòu)成，草地、耕地為主要用地類(lèi)型。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

通過(guò)RS技術(shù)，在保證清晰度的前提下，選取云層比例適當(dāng)、時(shí)間靠近7～8月的Landsat衛(wèi)星影像圖，年份分別為1990年、2000年、2010年、2018年。經(jīng)過(guò)系統(tǒng)預(yù)處理，導(dǎo)入ENVI5.3軟件，進(jìn)行精校正及配準(zhǔn)，波段組合，相對(duì)輻射歸一，去霾等操作；再根據(jù)研究需要，按照蘭州市地理輪廓對(duì)圖像進(jìn)行裁剪，進(jìn)一步解譯得到土地利用型圖。根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)》（GB/T21010-2007）的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合研究需要，在前圖的操作上進(jìn)行監(jiān)督分類(lèi)，精度30 m×30 m，得到4期土地利用類(lèi)型圖；在4期遙感影像上選取多處不同地區(qū)的地塊進(jìn)行監(jiān)督檢驗(yàn)，得到kappa系數(shù)分別均處于80%以上，符合研究需要。將最終得到的文件導(dǎo)入ArcGIS軟件，繪制出1990年、2000年、2010年、2018年的土地利用空間分布圖（圖2）；將4期矢量圖按照耕地、林地、草地、水域、建設(shè)用地、未利用地進(jìn)行分類(lèi)，統(tǒng)計(jì)各年份蘭州市各類(lèi)型土地占地面積，分別賦值10、20、30、40、50、60，轉(zhuǎn)為柵格形式，作為后期運(yùn)用Fragstats4.2獲取景觀指數(shù)以及運(yùn)用SPSS進(jìn)行相關(guān)性分析的基礎(chǔ)。

2.1990—2018年蘭州市土地利用變化

2.2 土地利用動(dòng)態(tài)度變化

土地?cái)?shù)量變化模型是土地利用變化分析中基本模型，土地利用動(dòng)態(tài)度是土地?cái)?shù)量變化的最核心的內(nèi)容[11]?？煞譃閱我煌恋乩脛?dòng)態(tài)度變化和綜合土地利用動(dòng)態(tài)度變化。本文選取單一土地動(dòng)態(tài)度變化進(jìn)行研究，具體計(jì)算見(jiàn)公式1。

其中，Ua和Ub，前者代表所選取土地類(lèi)型以及所選取年份時(shí)間段的開(kāi)始年份面積，后者代表結(jié)束年份面積，T為時(shí)間段。在此研究中，將T設(shè)定為年代，K為所選類(lèi)型土地利用的年平均動(dòng)態(tài)度。

2.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是研究土地利用變化的常用方法[12]。通過(guò)GIS中SHP融合、相交疊加，得出融合SHP文件，將屬性表導(dǎo)出，使用Excel數(shù)據(jù)透視表功能制作出4期蘭州市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣。表中行列分別為開(kāi)始和結(jié)束年份斷點(diǎn)，表中數(shù)值則代表在這一時(shí)間段內(nèi)行所代表土地類(lèi)別轉(zhuǎn)化為列所代表土地利用類(lèi)別的土地面積數(shù)值。將4期數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，能夠更加清晰地得出28年間蘭州市的土地利用變化情況。

2.4 驅(qū)動(dòng)因素

相關(guān)性分析方法包括回歸分析、相關(guān)系數(shù)等。相關(guān)系數(shù)又分為皮爾遜相關(guān)系數(shù)、復(fù)相關(guān)系數(shù)、典型相關(guān)系數(shù)等[13]。利用《蘭州年鑒》選取與研究區(qū)域時(shí)間相同的人工驅(qū)動(dòng)因素和自然驅(qū)動(dòng)因素?cái)?shù)據(jù)，其中人工驅(qū)動(dòng)因素包括GDP、糧食產(chǎn)量、人均收入、城鎮(zhèn)化率，自然驅(qū)動(dòng)因素包括年平均氣溫、年平均降水。通過(guò)SPSS軟件將2種驅(qū)動(dòng)因素與研究區(qū)6種土地利用類(lèi)型組合，進(jìn)行典型相關(guān)性分析。

2.5 景觀格局指數(shù)

通過(guò)景觀格局變化的研究，可以準(zhǔn)確掌握研究地土地利用的演變規(guī)律。目前，景觀格局變化的直觀反映就是景觀格局指數(shù)。根據(jù)研究需要，選擇斑塊類(lèi)型尺度水平的指數(shù)，包括斑塊類(lèi)型面積（Class area，CA）、斑塊類(lèi)型面積比（Percent of landscape，PLAND）、斑塊數(shù)目（Number of patches，NP）、斑塊密度（Patch density，PD）、最大斑塊指數(shù)（Largest patch index，LPI）、邊緣密度（Edge density，ED）和景觀形狀指數(shù)（Landscape shape index，LSI）7種指數(shù)類(lèi)型；景觀尺度水平的指數(shù)包括景觀形狀指數(shù)（Landscape shape inde，LSI）、香農(nóng)多樣性指數(shù)（Shannon’s diversity index，SHDI）、香農(nóng)均勻度指數(shù)（Shannon’s evenness index，SHEI）和分維數(shù)指數(shù)（Mean patch fractal dimension，MPFD）4種指數(shù)類(lèi)型，結(jié)合Fragstats4.2和相關(guān)公式，計(jì)算所需指數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用類(lèi)型變化分析

通過(guò)Fragstats計(jì)算的斑塊類(lèi)型面積和斑塊面積占比2個(gè)指數(shù)，可以得出土地利用類(lèi)型變化數(shù)據(jù)。由表1可知，蘭州市的主要土地利用類(lèi)型為草地，平均占比為60.40%；其次為耕地，平均占比28.30%；排名第三的是林地，平均占比6.91%；水域、建設(shè)用地、未利用地3種利用類(lèi)型面積占比加起來(lái)不超過(guò)7%。

表1 1990—2018年蘭州市土地利用數(shù)量結(jié)構(gòu)

在1990—2018年28年間，蘭州市的6種土地利用類(lèi)型都有著不同大小的變化。其中，耕地類(lèi)型28年間平均每年減少11.73 km2；林地面積在2000—2010年的10年間明顯增加，2010年達(dá)到峰值944.30 km2，1990—2000年變化少，2010—2018年面積有所減少。草地面積與跟耕地面積相似，在28年間逐漸減少。建設(shè)用地面積增加最為明顯，面積占比擴(kuò)大2倍；水域面積增加幅度很小，基本沒(méi)有變化；未利用地類(lèi)型主要以沙地，裸土為主，近年來(lái)也有所增加。

3.2 土地利用變化速率分析

由表2可見(jiàn)，在1990—2018年的28年間，蘭州市各土地利用類(lèi)型的變化速率差別較大。其中，建設(shè)用地的總動(dòng)態(tài)度為4.713%，變化速率最快；未利用地的變化僅次于建設(shè)用地，但由于其總體面積較小，變化程度不明顯；其他4類(lèi)用地類(lèi)型的變化速率絕對(duì)值均小于0.5%，變化幅度很小。

表2 1990—2018年蘭州市土地利用動(dòng)態(tài)度（%）

從時(shí)間斷點(diǎn)來(lái)看，動(dòng)態(tài)度絕對(duì)值在1990—2000年、2000—2010年、2010—2018年3個(gè)時(shí)間段內(nèi)有顯著變化的用地類(lèi)型為耕地、水域、建設(shè)用地；水域、建設(shè)用地面積為增加速率，耕地面積為減少速率。林地類(lèi)型的動(dòng)態(tài)度在1990—2010年間呈增長(zhǎng)趨勢(shì)，且后10年的增長(zhǎng)速率是前10年的10倍，但在2010—2018年的8年間有所減少。草地類(lèi)型動(dòng)態(tài)度1990—2010年間由負(fù)變正，變化不大，2010—2018年面積降低且速率變快。未利用地的動(dòng)態(tài)度波動(dòng)幅度很大，總體面積有所增加。

3.3 土地利用轉(zhuǎn)化情況分析

1990—2000年間（表3），轉(zhuǎn)化面積最大的是草地，其次為耕地，兩者占總轉(zhuǎn)化面積的89.44%；凈增長(zhǎng)面積最大為建設(shè)用地，其他用地類(lèi)型的變化絕對(duì)值很小，且被轉(zhuǎn)化的36.38 km2建設(shè)用地中，有31.11 km2是由耕地轉(zhuǎn)化而來(lái)，占到建設(shè)用地被轉(zhuǎn)化總面積的85.51%，可見(jiàn)在1990—2000年間，市政規(guī)劃很大程度上是將耕地逐步作為建設(shè)用地使用的。

表3 蘭州市1990—2000年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（km2）

2000—2010年間（表4），草地、耕地的轉(zhuǎn)化面積占比仍然很高，占到總轉(zhuǎn)化面積的84.79%。凈轉(zhuǎn)化面積上，耕地在2000—2010年占據(jù)首位，減少了163.66 km2，且主要轉(zhuǎn)化為了草地和建設(shè)用地?？梢钥闯?，在這10年間，耕地持續(xù)減少，且幅度大于前10年，有大部分的耕地廢棄變?yōu)椴莸?，小部分的耕地繼續(xù)作為城市建設(shè)用地使用。

表4 蘭州市2000—2010年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（km2）

2010—2018年間（表5），土地轉(zhuǎn)化幅度突然大幅提升，8年間的土地利用轉(zhuǎn)化面積遠(yuǎn)超前20年，總轉(zhuǎn)化面積高達(dá)2 346.19 km2，轉(zhuǎn)化面積中，草地和耕地依然占據(jù)總轉(zhuǎn)化面積的絕大部分，占比85.27%。凈轉(zhuǎn)化面積上，建設(shè)用地凈增長(zhǎng)最高，為320.82 km2，剩余5種土地利用類(lèi)型的凈轉(zhuǎn)化面積總和為336.56 km2，和建設(shè)用地基本持平，耕地、草地都有超過(guò)100 km2的面積轉(zhuǎn)化為了建設(shè)用地，可見(jiàn)建設(shè)用地面積在這8年間的增加異常明顯，這可能與蘭州市的城市化速度大幅加快有關(guān)。

表5 蘭州市2010—2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（km2）

由表6可知，28年間，耕地和草地轉(zhuǎn)化為其他土地利用類(lèi)型的面積最大，兩者占總轉(zhuǎn)化面積的87.94%。從單一類(lèi)型的轉(zhuǎn)化和被轉(zhuǎn)化情況看，建設(shè)用地轉(zhuǎn)化成其他土地利用類(lèi)型面積的凈增長(zhǎng)為417.2 km2，其中，耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的面積最多，其次是草地。凈增長(zhǎng)面積第二的土地利用類(lèi)型為未利用地，達(dá)到23.19 km2，主要被轉(zhuǎn)化對(duì)象是草地和耕地，可見(jiàn)28年間有一定數(shù)量的草地和耕地轉(zhuǎn)化為沙地、裸土，暫時(shí)失去了利用價(jià)值。

表6 蘭州市1990—2018年土地利用轉(zhuǎn)移矩陣（km2）

3.4 驅(qū)動(dòng)因素相關(guān)性分析

如表7所示，年平均氣溫與年平均降水量均未與5種土地利用類(lèi)型構(gòu)成顯著相關(guān)關(guān)系，可以看出，驅(qū)動(dòng)蘭州市土地利用變化的主要因素為人為因素。其中，耕地類(lèi)型與GDP和人均收入呈顯著負(fù)相關(guān)，且與各項(xiàng)相關(guān)系數(shù)均成負(fù)相關(guān)且絕對(duì)值均高于0.8；林地類(lèi)型與5種指標(biāo)未出現(xiàn)顯著相關(guān)且相關(guān)系數(shù)較低；草地類(lèi)型與糧食產(chǎn)量之外的人為因素及平均降雨量相關(guān)系數(shù)絕對(duì)值均大于0.8，有較高負(fù)相關(guān)性；水域類(lèi)型與GDP呈顯著正相關(guān)，且與糧食產(chǎn)量之外的人為因素有較高正相關(guān)性；建設(shè)用地與糧食產(chǎn)量之外的人為因素呈顯著正相關(guān)，與城鎮(zhèn)化率呈極顯著正相關(guān)；未利用地與各驅(qū)動(dòng)因素?zé)o明顯相關(guān)性。

表7 蘭州市1990—2018年土地利用變化驅(qū)動(dòng)因素相關(guān)性分析

3.5 景觀指數(shù)分析

3.5.1 斑塊水平上的景觀指數(shù)分析

蘭州市的各項(xiàng)景觀指數(shù)在1990—2018年期間都有明顯的變化（表8）。從每種指數(shù)類(lèi)型來(lái)看，斑塊數(shù)目（NP）最高為耕地類(lèi)型，但是耕地類(lèi)型的斑塊面積占比只有不到30%，說(shuō)明耕地類(lèi)型的斑塊破碎度較高，分布較分散。建設(shè)用地的NP值排名第二，分布也較為分散。草地的最大斑塊指數(shù)（LPI）最大，且斑塊類(lèi)型面積比（PLAND）最大，說(shuō)明草地是研究區(qū)域的土地利用基質(zhì)類(lèi)型，優(yōu)勢(shì)度高，分布較集中。邊緣密度（ED）排名第一同樣是草地，其次是耕地，且兩種土地利用類(lèi)型在ED指數(shù)數(shù)值上差別不大，說(shuō)明耕地和草地對(duì)于蘭州市的土地利用斑塊總體影響最大，對(duì)其余的景觀有強(qiáng)大的干擾作用，邊緣效應(yīng)明顯。而景觀形狀指數(shù)（LSI）則反映了景觀類(lèi)型的復(fù)雜程度，耕地的LSI最高，形狀和分布情況最為復(fù)雜。

表8 蘭州市1990—2018年斑塊水平指數(shù)

從每種土地利用景觀類(lèi)型來(lái)看，耕地的LPI值28年間明顯減少，但NP值、PD值、ED值均有所增加，可見(jiàn)耕地類(lèi)型在28年間逐漸分散，破碎度提升；建筑用地的各項(xiàng)景觀指數(shù)除LSI外均有所增加，說(shuō)明建筑用地的優(yōu)勢(shì)度有所增加，且大的組團(tuán)變得集中，有小組團(tuán)的生成，整體城市建設(shè)更加成熟；林地、草地、水域的各項(xiàng)指標(biāo)在28年間變化不大；未利用地的NP值和ED值增加明顯，說(shuō)明未利用地的分布逐漸分散，對(duì)相鄰景觀類(lèi)型的影響變大。

3.5.2 景觀水平上的景觀指數(shù)分析

由表9可知，蘭州市的總體景觀水平指數(shù)在28年間也有所變化。景觀形狀指數(shù)（LSI）在3年內(nèi)增加明顯，蘭州市的總體景觀形狀復(fù)雜度提升；SHDI（香農(nóng)多樣性指數(shù)）的增加說(shuō)明蘭州市景觀斑塊數(shù)目和異質(zhì)性的增加，景觀類(lèi)型更加豐富；SHEI（景觀均勻度指數(shù)）逐漸接近1，可見(jiàn)蘭州市的景觀呈逐漸均勻分布的狀態(tài)。MPFD的取值范圍為1～2，其值越大，斑塊情況越復(fù)雜，可見(jiàn)蘭州市的斑塊破碎化程度在28年間有所提升。

表9 蘭州市1990—2018年景觀水平指數(shù)

4 討論

4.1 土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)蘭州市總體景觀的影響

農(nóng)業(yè)、工業(yè)和人口城市化引起的快速土地利用轉(zhuǎn)型對(duì)生態(tài)環(huán)境有巨大的影響[14]。研究分析結(jié)果顯示，截止2018年，蘭州市的土地利用類(lèi)型中，草地面積平均占比60.4%，依舊為蘭州市的優(yōu)勢(shì)景觀類(lèi)型；研究區(qū)自然景觀面積逐年減少，人為景觀面積逐年增加，耕地、草地等自然景觀呈現(xiàn)向建設(shè)用地等人為景觀轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)：28年間，耕地、草地占比分別降低2.45%、1.16%，并呈現(xiàn)向建設(shè)用地轉(zhuǎn)化的趨勢(shì)；建設(shè)用地增加速率最快，28年間變化數(shù)值為4.713%，可見(jiàn)蘭州市城市建設(shè)活動(dòng)活躍，工業(yè)化和城市化速度加快，大量耕地向人為用地轉(zhuǎn)化。變化面積的急劇增加說(shuō)明轉(zhuǎn)化幅度的增加，進(jìn)而表明了人為干預(yù)的增加。

驅(qū)動(dòng)因素分析中，人為驅(qū)動(dòng)因素是蘭州市總體景觀變化的主導(dǎo)因素。其中，GDP和人均收入的提升是導(dǎo)致耕地變化的主要因素，表明耕地對(duì)于人類(lèi)的利用價(jià)值逐漸降低，更多的耕地在28年間轉(zhuǎn)化為可以為人類(lèi)謀利的土地類(lèi)型；降雨量及人為因素共同導(dǎo)致了草地類(lèi)型變化；水域的變化與GDP顯著相關(guān)，主要是因?yàn)椴糠衷兴?，例如黃河沿岸進(jìn)行改造后可以帶來(lái)經(jīng)濟(jì)收益[15]，新增水域面積中大多數(shù)為人工水域類(lèi)型，其中包括石門(mén)溝水庫(kù)[16]等水域建設(shè)設(shè)施；GDP、人均收入和城鎮(zhèn)化率等人工因素共同導(dǎo)致了建設(shè)用地的顯著變化，其中城鎮(zhèn)化率是極為顯著的主導(dǎo)因素，越來(lái)越多農(nóng)村人口的涌入、城市建設(shè)以及經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展使越來(lái)越多的土地利用類(lèi)型轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地。同樣表明，蘭州市的土地利用與景觀格局變化主要是由人為因素導(dǎo)致。秦艷麗[17]對(duì)西安市土地利用研究發(fā)現(xiàn)，耕地面積大部分轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地對(duì)生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成影響；韓海輝[18]對(duì)青海貴南縣土地利用變化進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，人為活動(dòng)才是導(dǎo)致研究區(qū)景觀變化的主要原因；陰柯欣[19]通過(guò)對(duì)寧夏涇源縣土地利用驅(qū)動(dòng)力研究發(fā)現(xiàn)，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展是影響土地利用變化的主要因素；因此同為西北地區(qū)城市，土地利用演變的大致規(guī)律相同，對(duì)研究區(qū)總體景觀和生態(tài)環(huán)境都構(gòu)成了一定程度的影響。

4.2 景觀格局與蘭州城市化發(fā)展的關(guān)系

史芳寧[20]等認(rèn)為，城市化的發(fā)展必然會(huì)對(duì)整體的景觀格局和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生直接或間接的影響，城市與周邊環(huán)境無(wú)論在物質(zhì)交換還是空間的關(guān)系都較為復(fù)雜。李睿等[21]認(rèn)為對(duì)于不同土地空間利用類(lèi)型，城市化所造成的景觀破碎的影響強(qiáng)度有明顯差別，與城市活動(dòng)交互密切的區(qū)域通常更易受到破壞。自然土地利用類(lèi)型向人工土地利用類(lèi)型的轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致蘭州市總體景觀破碎化程度增加，總體區(qū)域趨于復(fù)雜化，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)研究區(qū)域景觀水平格局指數(shù)的變化加劇。景觀格局指數(shù)的變化是由各個(gè)土地利用轉(zhuǎn)變所造成的，更是各種驅(qū)動(dòng)因素造成[22]。MPFD（分維度指數(shù)）是用來(lái)測(cè)定斑塊形狀影響內(nèi)部斑塊過(guò)程的指數(shù)，如物質(zhì)交流、信息傳遞等。不同于SHDI和SHEI，其可以區(qū)分在各類(lèi)型面積比例一定時(shí)，不同分布格局所造成的異質(zhì)性[23]。結(jié)合SHDI、SHEI2種指數(shù)來(lái)看，其數(shù)值均有所提升，表明蘭州市總體景觀異質(zhì)性增加，斑塊數(shù)目、復(fù)雜程度增加，分布也較為均勻。在異質(zhì)性程度和復(fù)雜程度增加的情況下，總體景觀指數(shù)還能分布逐漸均衡，這很可能與近年來(lái)人為驅(qū)動(dòng)因素有關(guān)。人類(lèi)城市化進(jìn)程加快，介入景觀演變程度加深，使得原本各景觀類(lèi)型之間的制約影響被打破，不再單純受一種或幾種景觀類(lèi)型的支配，而是越來(lái)越受到人為因素的支配和制約。長(zhǎng)此以往，景觀格局的變化會(huì)愈加明顯，而總體景觀格局的變化必然會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不可磨滅的影響，其與人類(lèi)活動(dòng)的平衡將更加不好控制。

5 結(jié)論與展望

（1）1990—2018年間，蘭州市各土地利用面積發(fā)生顯著變化。28年間耕地、草地面積逐漸減少，大量轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，導(dǎo)致建設(shè)用地面積顯著增加，變化速率逐年提升，人類(lèi)活動(dòng)的大量干預(yù)造成了土地景觀類(lèi)型由自然向人工轉(zhuǎn)變的大趨勢(shì)。

（2）總體景觀異質(zhì)性增加，人為景觀優(yōu)勢(shì)度提升，同時(shí)破碎化程度加劇，但各斑塊卻趨于均勻分布，表明人為驅(qū)動(dòng)因素已經(jīng)占據(jù)主要位置，打破了原有的景觀平衡和相互制約，并且引導(dǎo)了土地利用和景觀格局的變化。

過(guò)去28年間，隨著我國(guó)西部發(fā)展戰(zhàn)略和“兩屏三帶”生態(tài)安全戰(zhàn)略等重要規(guī)劃的提出，蘭州市的發(fā)展愈加迅速，城市化愈演愈烈，景觀格局演變是必然趨勢(shì)。在此趨勢(shì)下，協(xié)調(diào)城市社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境變化的關(guān)系，在發(fā)展和生態(tài)中做好權(quán)衡，堅(jiān)持“綠水青山就是金山銀山”的思想，結(jié)合蘭州地區(qū)自身優(yōu)勢(shì)發(fā)展綠色產(chǎn)業(yè)[24]，如皋蘭縣什川鎮(zhèn)休閑農(nóng)業(yè)[25]、永登縣生態(tài)產(chǎn)業(yè)建設(shè)[26]等，將城市發(fā)展同綠色產(chǎn)業(yè)相結(jié)合，注重生態(tài)，和諧發(fā)展；發(fā)揮黃河流域的地理優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行水體修復(fù)及水域建設(shè)[27]，進(jìn)一步改善蘭州生態(tài)；做好植樹(shù)造林等生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，努力通過(guò)技術(shù)改良，盡最大可能開(kāi)發(fā)未利用地類(lèi)型的沙地裸土，減少未利用地類(lèi)型面積，在生態(tài)中謀發(fā)展，在發(fā)展中求生態(tài)，將可持續(xù)發(fā)展進(jìn)行到底。