基于土地利用現(xiàn)狀的資源型城市景觀格局差異分析

崔慧珍 呂利娜 葉欣 方強(qiáng)

摘要 [目的]探究不同發(fā)展模式的資源型城市景觀格局指數(shù)差異，并進(jìn)行對(duì)比分析，可為我國(guó)資源型城市轉(zhuǎn)型及可持續(xù)發(fā)展提供建議。[方法]以山西大同市左云縣、黑龍江鶴崗市興安區(qū)、貴州六盤(pán)水市六枝特區(qū)為例，采用景觀指數(shù)法，對(duì)城市景觀格局進(jìn)行探究。[結(jié)果]大同市左云縣建設(shè)用地斑塊數(shù)量最多，破碎度最高，建設(shè)用地較分散;鶴崗市興安區(qū)耕地類型在空間分布上較為分散;六盤(pán)水市六枝特區(qū)除水域外，各類型的斑塊數(shù)量較為平均，各景觀破碎程度類似，這與該地區(qū)位于山脈銜接地帶的獨(dú)特地形密切相關(guān)。不同模式下，3個(gè)城市蔓延度指數(shù)、香農(nóng)多樣性指數(shù)相差不大，大同市左云縣蔓延度指數(shù)最低，表明景觀呈現(xiàn)的團(tuán)聚程度與延展趨勢(shì)較弱，逐漸形成優(yōu)勢(shì)景觀。[結(jié)論]該研究結(jié)果為研究生態(tài)系統(tǒng)的自然規(guī)律、生態(tài)擾動(dòng)關(guān)系和指導(dǎo)城市景觀規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

關(guān)鍵詞 資源型城市;景觀格局指數(shù);土地利用;現(xiàn)狀;差異

中圖分類號(hào) P96? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2022）01-0066-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.01.018

Analysis on the Difference of Landscape Pattern of Resource-based Cities Based on Land Use Status

CUI Hui-zhen，L Li-na，YE Xin et al

（School of Mining Engineering， Heilongjiang University of Science & Technology， Harbin，Heilongjiang 150022）

Abstract [Objective]To explore the difference of landscape pattern index in resource-based cities with different development modes， and to conduct comparative analysis， which could provide suggestions for the transformation and sustainable development of resource-based cities in China.[Method] Taking Zuoyun County， Datong City， Shanxi， Xing’an District， Hegang City， Heilongjiang， and Liuzhi Special Zone， Liupanshui City， Guizhou Province as examples， the landscape index method was used to explore the urban landscape pattern.[Result]Zuoyun County of Datong City had the largest number of construction land patches and the highest fragmentation degree， and the construction land was scattered. The spatial distribution of cultivated land types in Xing’an District of Hegang City was relatively scattered. In Liuzhi Special Zone of Liupanshui City， except the water area， the number of patches of various types was relatively average， and the degree of landscape fragmentation was similar， which was closely related to the unique terrain of the region located in the convergence zone of mountains. Under different modes， the sprawl index and Shannon's diversity index in three cities were not much different， and the sprawl index of Zuoyun County in Datong City was the lowest， indicating that the degree of reunion and extension of the landscape was relatively weak， and the dominant landscape was gradually formed.[Conclusion]The research results provide a scientific basis for studying the natural laws of ecosystems， ecological disturbance relations and guiding urban landscape planning.

Key words Resource-based cities;Landscape pattern index;Land use;Status;Difference

基金項(xiàng)目 黑龍江省自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年項(xiàng)目（YQ2019D006）。

作者簡(jiǎn)介 崔慧珍（1997—），女，河北衡水人，碩士研究生，研究方向：地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與土地利用。通信作者，講師，博士，從事地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與土地信息技術(shù)研究。

收稿日期 2021-08-21

資源型城市是指依靠城市自身資源發(fā)展的城市，我國(guó)煤炭資源型城市的發(fā)展模式主要分為“先礦后城”和“先城后礦”2種。前者是指城市依托自身礦產(chǎn)資源，經(jīng)過(guò)開(kāi)采利用后帶動(dòng)城市發(fā)展;后者則是城市首先發(fā)展，而后發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)進(jìn)行開(kāi)采。不同地區(qū)的資源型城市因發(fā)展不同、開(kāi)采時(shí)間不同，城市景觀格局受到不同程度的影響，但在其發(fā)展中都面臨著生態(tài)環(huán)境惡化、社會(huì)矛盾加大、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一和經(jīng)濟(jì)效益低等一系列問(wèn)題[1]。城市空間格局是城市發(fā)展的直接表象，是經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的載體，城市的發(fā)展變化會(huì)引起城市空間格局的變化，使之呈現(xiàn)不同的集聚與擴(kuò)散[2-3]。作為自然和人文雙重因素作用下的綜合表征[4]，景觀格局是多種生態(tài)效應(yīng)累積的結(jié)果。通過(guò)景觀格局指數(shù)能夠清晰地反映出景觀格局的空間構(gòu)成，具有信息量大、表征準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)，因而在城市格局變化的研究中應(yīng)用十分廣泛。研究煤炭資源型城市景觀格局變化，可深入了解城市的格局分布，為其未來(lái)可持續(xù)發(fā)展提供基礎(chǔ)支撐。

景觀指數(shù)法[5-7]是通過(guò)地域斑塊數(shù)量計(jì)算，進(jìn)而研究景觀格局信息;通過(guò)數(shù)據(jù)直接反映土地在空間的配置情況、各地類數(shù)量、類型組成等指標(biāo)，是研究格局分布最常用的定量分析方法，該方法準(zhǔn)確性高、計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單、結(jié)果具有代表性。大量學(xué)者利用Fragstats軟件計(jì)算景觀格局指數(shù)，并且以移動(dòng)窗口分析法對(duì)景觀格局破碎化及多樣性特征、景觀格局梯度特征等進(jìn)行分析[8-9]。該研究選取不同發(fā)展模式的煤礦資源型城市，進(jìn)行景觀格局差異分析。通過(guò)對(duì)比不同模式的同類資源型城市的景觀格局指數(shù)結(jié)果，探究其間差異，有助于了解人類活動(dòng)和自然生態(tài)影響之間的關(guān)系，對(duì)研究生態(tài)系統(tǒng)的自然規(guī)律、生態(tài)擾動(dòng)關(guān)系和指導(dǎo)城市景觀規(guī)劃有重要意義[10]。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 研究以城市的發(fā)展模式、地理區(qū)位為依據(jù)，選取山西大同市左云縣、黑龍江鶴崗市興安區(qū)和貴州六盤(pán)水市六枝特區(qū)為案例區(qū)。研究區(qū)的發(fā)展模式、區(qū)位、資源概況及發(fā)展模式見(jiàn)表1和圖1。

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

該研究依據(jù)數(shù)據(jù)可得性、科學(xué)性原則，選取大同市左云縣、鶴崗市興安區(qū)、六盤(pán)水市六枝特區(qū)2020年最新Landsat影像，影像選取的標(biāo)準(zhǔn)為一年中質(zhì)量最高的數(shù)據(jù)，無(wú)云或少量云層覆蓋，數(shù)據(jù)時(shí)間均為5月份左右。借助ENVI 5.3.1和ArcGIS 10.2軟件，對(duì)所選的原始圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正、圖像鑲嵌、融合、裁剪以及研究范圍的提取，

圖像增強(qiáng)等預(yù)處理，根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T 21010—2017），結(jié)合目視解譯，將研究區(qū)分為耕地、建設(shè)用地、草地、水域、林地、其他用地。利用隨機(jī)采樣方法對(duì)分類精度進(jìn)行驗(yàn)證，最終混淆矩陣分類精度達(dá)到80%以上，符合精度要求。以上數(shù)據(jù)均源于地理空間數(shù)據(jù)云網(wǎng)站（http：//www.gscloud.cn/），分辨率為30 m。

1.3 研究方法

景觀格局指數(shù)是高度濃縮的景觀動(dòng)態(tài)變化信息，常廣泛用于了解城市的景觀組成成分、空間配置、動(dòng)態(tài)變化等[11-14]。該研究從聚散性指標(biāo)、面積-邊緣指標(biāo)和物種豐富度探索城市景觀格局分布，其中聚散性指標(biāo)以斑塊數(shù)量（NP）為標(biāo)準(zhǔn)，而面積-邊緣指標(biāo)從斑塊類型面積（CA）、景觀百分比（PLAND）和最大斑塊指數(shù)（LPI）入手，探索物種豐富度選擇香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）和蔓延度指數(shù)（CONTAG）。

2 結(jié)果與分析

2.1 山西省大同市左云縣景觀格局分析

由聚散性指標(biāo)結(jié)果分析（表2）可知，建設(shè)用地斑塊數(shù)量（NP）最多，其次是草地、林地、其他用地、耕地，水域最少。因人為干擾因素多，建設(shè)用地破碎度較高，具有較高的分散性;林地、草地、耕地等地類相似，破碎程度與分散性一致;水域斑塊數(shù)量最少，一方面是因?yàn)樗虻仡悢?shù)量較少，加之破碎度較大，因此聚散性指標(biāo)最低。

從面積-邊緣指標(biāo)（表2）來(lái)看，研究區(qū)域內(nèi)耕地PLAND達(dá)38.04%，面積達(dá)49 167.00 hm2，其他用地的面積達(dá)33 890.13 hm2，PLAND達(dá)26.22%，僅次于耕地。結(jié)合耕地的LPI，可知在整個(gè)區(qū)域內(nèi)耕地占主導(dǎo)優(yōu)勢(shì)，其他用地次之，說(shuō)明人類活動(dòng)的主要方向?yàn)楦睾推渌玫?。水域可改變度最小，因此斑塊豐富度最低、數(shù)量最少，優(yōu)勢(shì)最小。

綜上所述，目前大同市左云縣耕地優(yōu)勢(shì)最大，但其他用地也具有可開(kāi)發(fā)潛力，主要是由于煤礦資源型城市經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期開(kāi)采后，對(duì)各類用地均有破壞。該地區(qū)作為“先城后礦”的代表，資源開(kāi)發(fā)前已有城市存在，資源的開(kāi)發(fā)加速城市發(fā)展。近年來(lái)，左云縣發(fā)展旅游等綠色行業(yè)已具有一定效果，人類活動(dòng)重心發(fā)生變化，對(duì)其他用地的改善意識(shí)逐漸增強(qiáng)。

2.2 黑龍江省鶴崗市興安區(qū)景觀格局分析

在聚散性指標(biāo)方面（表3），研究區(qū)內(nèi)耕地斑塊數(shù)量（NP）最多，破碎度較高，說(shuō)明該地區(qū)煤礦行業(yè)的發(fā)展主要對(duì)耕地造成了破壞，草地和其他用地也受到輕微影響。

從面積-邊緣指標(biāo)方面分析（表3），PLAND最大的是水域，總面積達(dá)3 721.05 hm2，遠(yuǎn)超其他類型土地。興安區(qū)境內(nèi)地勢(shì)表現(xiàn)為東西較高、中間較洼，主要河流有大鶴立河、小鶴立河、阿凌達(dá)河，從北到南流經(jīng)域內(nèi)，地表徑流總量達(dá)1.1億m3;因幾十年的采礦活動(dòng)，導(dǎo)致地下采空區(qū)增大，水資源受到影響，呈逐年減少趨勢(shì)。草地的LPI最高，說(shuō)明草地在該地區(qū)為優(yōu)勢(shì)地類;隨著對(duì)資源型城市轉(zhuǎn)型的重視，保護(hù)草地等綠色地類相關(guān)政策逐漸推行。LPI的生態(tài)意義揭示人類活動(dòng)對(duì)地類的干擾強(qiáng)度和頻率，由此可看出興安區(qū)草地保護(hù)措施頗見(jiàn)成效。

綜上所述，鶴崗市興安區(qū)的水域、草地在整個(gè)城市景觀中已具有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，耕地由于受采礦活動(dòng)影響，較為破碎。鶴崗是東北地區(qū)四大煤城之一，采礦行業(yè)的興盛帶動(dòng)了城市的發(fā)展，但也造成了各種環(huán)境污染，未來(lái)應(yīng)充分利用水域和草地，創(chuàng)造綠色發(fā)展環(huán)境。

2.3 貴州省六盤(pán)水市六枝特區(qū)景觀格局分析

由聚散性指標(biāo)（表4）可知，在研究區(qū)內(nèi)，除水域外，各地類的斑塊數(shù)量（NP）相近，說(shuō)明各景觀的破碎程度相似;水域的PLAND和NP均最低，在城市分布相對(duì)集中。

根據(jù)面積-邊緣指標(biāo)（表4）可知，林地占地71 977.68 hm2，面積最大，LPI最高;水域面積占地2 547.54 hm2，與林地相差懸殊。六枝特區(qū)具有眾多山間盆地、丘陵、壩子，地勢(shì)為西北高、東南低，河谷深切，地表破碎，地形變化大，這也是各類型斑塊土地較為破碎的原因。結(jié)合景觀指數(shù)分析，六枝特區(qū)可利用自身耕地、水域優(yōu)勢(shì)，發(fā)揚(yáng)新農(nóng)業(yè)生態(tài)

經(jīng)濟(jì)。六枝特

區(qū)水能礦產(chǎn)富集，處于長(zhǎng)江流域和珠江流域的分水嶺，水流

落差較大，水能資源極為豐富。近年來(lái)，六枝特區(qū)依靠自身自然資源，做到綠色轉(zhuǎn)型，大力發(fā)展旅游業(yè)，先后榮獲“中國(guó)最美度假旅游勝地”等稱號(hào)。

2.4 景觀指數(shù)綜合分析

從縱向的角度進(jìn)一步對(duì)大同市左云縣、鶴崗市興安區(qū)、六盤(pán)水市六枝特區(qū)3個(gè)不同城市的景觀指數(shù)進(jìn)行分析，研究同類資源型城市不同城市發(fā)展模式下景觀格局差異。

從圖2～4可以看出，依據(jù)面積-邊緣指標(biāo)，大同市左云縣各地類PLAND最大的為耕地，鶴崗市興安區(qū)最大的為水域，六盤(pán)水市六枝特區(qū)最大的為林地，這與3個(gè)地區(qū)的社會(huì)發(fā)展、地形分布密切相關(guān)。至2020年，左云縣全年農(nóng)作物種植面積達(dá)31.95萬(wàn)hm2，農(nóng)林牧漁業(yè)投資額達(dá)670.2億元，比2019年增長(zhǎng)10.4%，該區(qū)域充分利用耕地面積較大的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)農(nóng)林牧漁業(yè)發(fā)展。鶴崗市興安區(qū)政府于2021年6月發(fā)布“三線一單”（生態(tài)保護(hù)紅線、環(huán)境質(zhì)量底線、資源利用上線和生態(tài)環(huán)境準(zhǔn)入清單）生態(tài)環(huán)境分區(qū)管控意見(jiàn)。因長(zhǎng)期采礦活動(dòng)，鶴崗市環(huán)境污染嚴(yán)重，政府長(zhǎng)期致力于改善環(huán)境，加之煤炭資源枯竭，城市轉(zhuǎn)型必然要向綠色可持續(xù)方向發(fā)展，該地區(qū)草地PLAND、LPI較高，符合綠色發(fā)展條件，應(yīng)著力推動(dòng)形成綠色生產(chǎn)生活方式。從“一城煤灰半城土”到“一城青山半城湖”，六盤(pán)水市六枝特區(qū)綠色發(fā)展實(shí)現(xiàn)華麗轉(zhuǎn)身，其中PLAND、LPI最大的均為林地，為綠色發(fā)展奠定基礎(chǔ)。近年來(lái)，“煤都”六盤(pán)水一手抓煤炭、電力、鋼鐵、建材等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造，一手抓山地特色農(nóng)業(yè)、特色旅游業(yè)等，聚力推進(jìn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)化、特色產(chǎn)業(yè)規(guī)?；⑿屡d產(chǎn)業(yè)高端化，在產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)上進(jìn)行探索并取得積極成效。

由表5可知，3個(gè)地區(qū)的蔓延度指數(shù)（CONTAG）相差不大，大同市左云縣最小，為53.16，表明在左云縣境內(nèi)存在景觀連通度較弱現(xiàn)象，景觀團(tuán)聚程度、延展趨勢(shì)不如另2個(gè)地區(qū)。不同城市之間香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）相差較小，說(shuō)明各斑塊類型在各地區(qū)景觀格局分布趨勢(shì)相同。相比鶴崗市興安區(qū)、六盤(pán)水市六枝特區(qū)，大同市左云縣斑塊類型分布更均衡。

通過(guò)對(duì)3個(gè)城市景觀指數(shù)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，同為資源型城市，“先礦后城式”的鶴崗市興安區(qū)耕地破碎度最大，耕地在景觀格局中較分散;因鶴崗市煤礦位置多處于耕地之下，因此煤礦行業(yè)的發(fā)展造成了耕地的破壞，破碎度加劇?！跋瘸呛蟮V式”的大同市左云縣、六盤(pán)水市六枝特區(qū)則為建設(shè)用地和其他用地破碎度較高。早期的城市發(fā)展致使建設(shè)用地破碎度較高，礦業(yè)開(kāi)采更是加劇景觀破碎。煤礦型城市在經(jīng)歷漫長(zhǎng)的開(kāi)采后，城市景觀格局分布產(chǎn)生巨大變化，不僅破壞周邊景觀斑塊的完整性，而且從整體上也增加區(qū)域破碎化程度。

3 結(jié)論與討論

不同區(qū)域內(nèi)，由于大同市左云縣地處塞北高原，地勢(shì)、海拔高，地貌類型復(fù)雜，平川較少，山地和丘陵居多，人類活動(dòng)范圍較分散，相應(yīng)的生產(chǎn)活動(dòng)也就比較散落。該地區(qū)建設(shè)用地斑塊數(shù)量最多，破碎度較高。

東北地區(qū)的鶴崗市興安區(qū)是三江平原向小興安嶺山地的過(guò)渡地段，平原地區(qū)多為耕地和草地，其中大鶴立河、小鶴立河貫穿全境，因此城市水域面積較大且集中。草地在平原地區(qū)具有一定生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)，因此最大斑塊指數(shù)（LPI）較高，開(kāi)發(fā)草地向綠化環(huán)境發(fā)展也是鶴崗市轉(zhuǎn)型發(fā)展的道路選擇之一。

西南地區(qū)的六盤(pán)水市六枝特區(qū)，因地表破碎，地形變化大，許多適宜林地和草地生長(zhǎng)的山間盆地、丘陵和壩子散落分布，導(dǎo)致林地、草地等用地斑塊數(shù)量較多。斑塊類型面積（CA）林地、草地處于優(yōu)勢(shì)，這與它亞熱帶季風(fēng)帶來(lái)的溫暖濕潤(rùn)氣候有關(guān)。林地LPI值最高，與其地處烏蒙山和苗嶺山脈的銜接處地形有關(guān)。該地區(qū)蔓延度指數(shù)（CONTAG）最高，其自身地勢(shì)使景觀具有良好的連接性。

作為依靠煤礦資源發(fā)展的城市“先礦后城”的鶴崗市興安區(qū)，具有充足的水源，便于耕地與草地的恢復(fù)。因資源逐漸枯竭，城市開(kāi)始向農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。作為“先城后礦”的六盤(pán)水市六枝特區(qū)，具有大面積的林地和草地，該市可依靠林地資源發(fā)展為旅游行業(yè)，有助于資源型城市轉(zhuǎn)型;同為“先城后礦”的大同市左云縣，耕地和其他用地的影響較大。通過(guò)國(guó)家政策和政府治理等一系列措施，對(duì)耕地和其他用地進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展。相比鶴崗市興安區(qū)、六盤(pán)水市六枝特區(qū)，大同市左云縣香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）最高，表明各斑塊類型在景觀格局中呈均衡化趨勢(shì)分布;通過(guò)對(duì)比蔓延度指數(shù)（CONTAG），景觀破碎化程度較高，對(duì)某些干擾的蔓延更有抑制作用，也是其對(duì)景觀格局規(guī)劃治理的成果。通過(guò)景觀分析可發(fā)現(xiàn)目前大同市左云縣物種豐富度較高，景觀格局具有一定優(yōu)勢(shì)。

綜上所述，景觀指數(shù)在城市未來(lái)發(fā)展、人口變化趨勢(shì)、社會(huì)治理、生態(tài)保護(hù)等方面的預(yù)測(cè)有重要意義，可為其他資源型城市提供參考案例，便于對(duì)研究區(qū)土地科學(xué)合理化利用，規(guī)劃城市格局。

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