“三生” 空間視角下2000—2018年福州倉山區(qū)土地利用變化分析

楊辰叢海

摘? ? 要：為分析福州市倉山區(qū)“三生”用地變化特征，基于中科院2000、2010、2018年土地利用分類圖像，建構(gòu)“三生”空間視角下土地利用體系，并計(jì)算土地利用轉(zhuǎn)移矩陣及景觀破碎化相關(guān)指數(shù)。結(jié)果表明，倉山區(qū)2000—2018年“三生”空間變化趨勢特征為生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地及生態(tài)用地占比下降，生活生產(chǎn)用地占比顯著上升，土地利用轉(zhuǎn)移的主體為生產(chǎn)生態(tài)用地向生活生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)移，而生態(tài)生產(chǎn)用地及生態(tài)用地轉(zhuǎn)移與變幅均較小。在時(shí)間上，呈現(xiàn)先劇烈后減緩的趨勢，2000—2010年轉(zhuǎn)移速度快，2010—2018年轉(zhuǎn)移趨勢放緩。景觀格局方面，整體景觀格局向破碎化趨勢演進(jìn)，但景觀連通度上升。

關(guān)鍵詞：土地利用;“三生”空間;土地利用轉(zhuǎn)移矩陣;倉山區(qū)

中圖分類號(hào)：K909? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2021.08.012

Analysis of Land Use Change in Cangshan District of Fuzhou from 2000 to 2018 under the Perspective of "Production-Living Ecological Space"

YANG Chenconghai

（School of Geographical Sciences， Fujian Normal University， Fuzhou， Fujian 350007，China）

Abstract： To analyze the change characteristics of three kinds of land in Cangshan District of Fuzhou City， based on the land use classification images of Chinese Academy of Sciences in 2000， 2010 and 2018， this paper constructedthe land use system from the perspective of Perspective of "Production-Living Ecological Space"， and calculated the land use transfer matrix and landscape fragmentation related index. The results showed that the spatial change trend of the perspective of "production-Living Ecological Space" in Cangshan District from 2000 to 2018 was characterized by a decline in the proportion of production ecological land， ecological production land and ecological land， and a significant increase in the proportion of living production land. The main body of land use transfer was the transfer from production ecological land to living production land， while the transfer and change of ecological production land and ecological land were small. From 2000 to 2010， the transfer speed was fast， and from 2010 to 2018， the transfer trend slowed down. In the aspect of landscape pattern， the overall landscape pattern was evolving towards fragmentation， but the landscape connectivity was increasing.

Key words： land use; Perspective of Production-Living Ecological Space;land use transfer matrix; Cangshan District

土地利用與地表覆被的變化是人類活動(dòng)對(duì)地表環(huán)境影響與改造最直觀的體現(xiàn)，土地利用在特定時(shí)間段的變化往往能反映特定地區(qū)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等發(fā)展情況[1]，其變化對(duì)地區(qū)生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、環(huán)境承載力等尤為重要[2]。促進(jìn)土地利用空間均衡有序發(fā)展，是堅(jiān)持綠色發(fā)展、協(xié)調(diào)發(fā)展的必然要求[3]。近年來，遙感等技術(shù)手段的應(yīng)用，使得廣泛且及時(shí)獲取土地利用變化狀況成為可能[4]，衡量土地利用現(xiàn)狀眾多模型及指數(shù)的提出，使得定量化研究土地利用變化特征成為可能[5]。土地利用變化已成為目前地理學(xué)界研究的熱點(diǎn)問題之一[6]。

“三生”空間基于土地所具有的生活空間、生產(chǎn)空間、生態(tài)空間的三重屬性[7]，將社會(huì)過程、經(jīng)濟(jì)過程、生態(tài)過程動(dòng)態(tài)映射至土地利用[8]，健康的“三生”空間格局，是城市綜合承載力達(dá)到最優(yōu)狀態(tài)的必要保障[9]。張婷婷[10]、孟寶[11]、賴國華等[12]基于“三生”空間視角，分別對(duì)理縣、宜賓市、桂西南地區(qū)進(jìn)行研究，取得一定進(jìn)展。但目前仍較少見到“三生”空間視角下福州市倉山區(qū)土地利用變化的研究。

本研究基于中科院2000、2010、2018年土地利用分類圖像，根據(jù)歸類體系合并地類從而生成“三生”空間視角下土地利用類型數(shù)據(jù)，使用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣、景觀格局指數(shù)計(jì)算定量化衡量倉山區(qū)“三生”空間用地類別及破碎程度的演變趨勢，為其今后土地利用科學(xué)化發(fā)展提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

福州市倉山區(qū)是福州市城區(qū)核心部分之一，位于南臺(tái)島，處25°15'～26°39'N，118°08'～120°31'E，目前已經(jīng)建設(shè)成為福州市重要居住區(qū)域[13]。全區(qū)面積約142 km2，周邊洲地面積約8 km2，合計(jì)約150 km2。區(qū)內(nèi)年平均降水量約1 400 mm，且顯著集中于6月，6月降水量約占全年降水量的70%，年平均相對(duì)濕度79%。2019年區(qū)內(nèi)戶籍人口數(shù)量62.07萬人，約占福州市區(qū)總戶籍人口的21.42%。

1.2 研究方法

1.2.1 分類體系構(gòu)建 本研究土地利用分類數(shù)據(jù)來源于中科院資源環(huán)境科學(xué)與數(shù)據(jù)中心。使用其根據(jù)目視解譯生成的2000、2010、2018年三個(gè)年度的土地利用分類圖像，分辨率均為30 m。沿行政區(qū)邊界對(duì)分類圖像進(jìn)行裁剪，參考研究區(qū)相近的相關(guān)文獻(xiàn)[14]，對(duì)原始土地利用類型進(jìn)行重新劃定與歸并（表1），從而形成基于“三生”空間理論的土地利用類型，并對(duì)其進(jìn)行分析計(jì)算。

1.2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是馬爾可夫模型在地理學(xué)方面的應(yīng)用，反映不同土地利用類型向其他方向轉(zhuǎn)移的趨勢，可直觀表示土地利用變化特征[16]。其數(shù)學(xué)表達(dá)為：

Sxy=

S1n? ? ?…? ? ? ? Snn

式中，Sij表示研究時(shí)段初期i類土地利用類型在研究時(shí)段末期轉(zhuǎn)為j類土地利用類型的面積，單位為km2。在本研究中，每列數(shù)值總和表示研究初期對(duì)應(yīng)土地利用類型總面積，每行數(shù)值總和表示研究末期對(duì)應(yīng)土地利用類型總面積。

1.2.3 景觀格局破碎度與連通度指數(shù)分析 本研究將景觀格局分析視角集中于可反應(yīng)景觀格局破碎度與連通度特征的指數(shù)上，均選用景觀（Landscape）級(jí)別的指數(shù)。選用斑塊密度（PD）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、邊緣密度（ED）、Shannon多樣性指數(shù)（SHDI）4種指數(shù)來反映破碎化特征。這5種指數(shù)與破碎化特征的關(guān)系均為數(shù)值越高，則斑塊分布越破碎、邊界越復(fù)雜;另選用聚合度指數(shù)（AI）反面論證破碎化程度，該指數(shù)體現(xiàn)斑塊的聚合度數(shù)值越高則代表景觀越聚集，破碎化程度越低;同時(shí)選用蔓延度指數(shù)（CONTAG）表征景觀的連通度。各指數(shù)具體計(jì)算方法參照參考文獻(xiàn)[17]。

2 結(jié)果與分析

2.1 “三生”空間變化特征

倉山區(qū)土地利用呈現(xiàn)生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地及生態(tài)用地占比全部下降，生活生產(chǎn)用地占比上升（表2）。18年間，占比變化最大的是生活生產(chǎn)用地，上升20.88百分點(diǎn);其次為生產(chǎn)生態(tài)用地，下降14.97百分點(diǎn)。生態(tài)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地總體變化不大。

不同時(shí)間段內(nèi)各用地類型變化速率不同。2000年至2010年生活生產(chǎn)用地提升較2010至2018年更快，相對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)生態(tài)空間下降也更快;而在2010至2018年，生活生產(chǎn)用地占比雖仍在上升，但上升速度顯著趨緩，同時(shí)生產(chǎn)生態(tài)用地下降趨勢減弱。

主導(dǎo)用地類型發(fā)生更迭。2000年，主導(dǎo)類型為生產(chǎn)生態(tài)用地，生產(chǎn)生態(tài)用地>生態(tài)用地>生活生產(chǎn)用地>生態(tài)用地;2010年，生活生產(chǎn)用地迅速超過生產(chǎn)生態(tài)用地，成為主導(dǎo)用地類型，生活生產(chǎn)用地>生產(chǎn)生態(tài)用地>生態(tài)用地>生態(tài)生產(chǎn)用地，該時(shí)點(diǎn)生產(chǎn)生態(tài)用地與生態(tài)用地占比已十分接近;2018年，倉山區(qū)土地利用類型仍以生活生產(chǎn)用地為主，且主導(dǎo)地位在2010年基礎(chǔ)上進(jìn)一步強(qiáng)化，生產(chǎn)生態(tài)空間占比進(jìn)一步縮小并低于生態(tài)用地，生活生產(chǎn)用地>生態(tài)用地>生產(chǎn)生態(tài)用地>生態(tài)生產(chǎn)用地。

2.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣

土地利用變化體現(xiàn)不同年份用地類型的絕對(duì)增減，而轉(zhuǎn)移矩陣體現(xiàn)不同土地利用類型的增加來自于何種初始用地類型，或減少轉(zhuǎn)歸于何種現(xiàn)存用地類型。倉山區(qū)土地利用轉(zhuǎn)移顯著集中于生活生產(chǎn)用地與生產(chǎn)生態(tài)用地之間，顯著表現(xiàn)為生產(chǎn)生態(tài)用地向生活生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)移。生態(tài)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地整體變化微弱。轉(zhuǎn)移矩陣反應(yīng)的生活生產(chǎn)用地大幅上升及生產(chǎn)生態(tài)用地大幅下降，與空間類型占比變化相吻合。

根據(jù)初始數(shù)據(jù)，將研究時(shí)段劃分為2000—2010年和2010—2018年兩個(gè)時(shí)段。由表3可知，2000—2010年，變化最劇烈的為生活生產(chǎn)用地，其次為生產(chǎn)生態(tài)用地。在該時(shí)段內(nèi)，新增的生活生產(chǎn)用地主要來自生產(chǎn)生態(tài)用地，其次為生態(tài)用地，再次為生態(tài)生產(chǎn)用地，與土地利用占比變化中生產(chǎn)生態(tài)用地面積占比下降幅度最大的特點(diǎn)相符。另外，生態(tài)生產(chǎn)用地及生態(tài)用地也有部分轉(zhuǎn)入生活生產(chǎn)用地，比例相對(duì)較小。

由表4可知，2010—2018年，主要空間類型變化仍集中于生活生產(chǎn)用地與生產(chǎn)生態(tài)用地之間，但變化幅度明顯下降，僅有4.66 km2的土地發(fā)生相應(yīng)方向的轉(zhuǎn)換，生活生產(chǎn)用地的外擴(kuò)速度降低。對(duì)比兩個(gè)時(shí)段，2000—2010年，生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地、生態(tài)用地向生活生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)移較2010—2018年更為明顯，土地利用變化更為劇烈，表現(xiàn)為原有的生活生產(chǎn)用地在2010年新生成的生活生產(chǎn)用地中占比僅為48.43%，2010年的生活生產(chǎn)用地有超過一半是由其他用地類型轉(zhuǎn)移。在該時(shí)段內(nèi)，生產(chǎn)生態(tài)用地向生活生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移的速率與幅度也較2010—2018年更快，與土地利用占比變化特征相符。而在2010—2018年時(shí)間段內(nèi)，新生活生產(chǎn)用地以原有生活生產(chǎn)用地為主，原有生活生產(chǎn)用地在新生活生產(chǎn)用地中占比達(dá)90.83%，其他用地類型向其轉(zhuǎn)移明顯減少。

2.3 景觀破碎度與連通度

由表5可知，倉山區(qū)景觀格局向破碎化趨勢演進(jìn)，表現(xiàn)為正面反映景觀破碎化特征的PD、ED、LSI、SHDI在研究時(shí)段內(nèi)全部呈現(xiàn)上升變化。其中，PD指數(shù)的上升幅度最為明顯;ED、LSI、SHDI 3種指標(biāo)變化幅度存在差異，但全部為增加趨勢，增加幅度不同與各指數(shù)本身具體算法存在差異有關(guān)。反映聚集度的AI指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。這5種指標(biāo)均反映倉山區(qū)“三生”空間格局總體向破碎化與分裂化的趨勢演進(jìn)。

表征連通度的CONTAG指數(shù)在研究時(shí)段內(nèi)有明顯提升，且2010—2018年的上升幅度較2000—2010年更大，其原因可能為生活生產(chǎn)用地成為該處優(yōu)勢用地類型后，相鄰斑塊之間被其他用地類型分割的原有間隙被新增的少量生活生產(chǎn)用地彌合，在總體用地面積增加并不大的基礎(chǔ)上使景觀連通性得到較大幅度提升，從而導(dǎo)致連通度發(fā)生較大上升。

3 結(jié) 語

基于本研究所得數(shù)據(jù)，倉山區(qū)“三生”空間格局呈現(xiàn)以下變化特征。

倉山區(qū)2000—2018年“三生”空間變化趨勢特征為生產(chǎn)生態(tài)用地、生態(tài)生產(chǎn)用地及生態(tài)用地占比下降，生活生產(chǎn)用地占比顯著上升，并成為主導(dǎo)用地類型。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣上，主體趨勢表現(xiàn)為其他三種用地類型向生活生產(chǎn)用地轉(zhuǎn)移，特別是生產(chǎn)生態(tài)用地向生活生產(chǎn)用地的轉(zhuǎn)移。且在時(shí)間上呈現(xiàn)先快后慢的變化趨勢，2000—2010年轉(zhuǎn)移速度快，而2010—2018年轉(zhuǎn)移趨勢放緩。生態(tài)生產(chǎn)用地與生態(tài)用地變化幅度相對(duì)較弱。景觀格局方面，整體景觀格局向破碎化趨勢演進(jìn)，但景觀連通度上升。

致謝：感謝福建師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院陳志強(qiáng)教授在本文撰寫中提供的寶貴建議！

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