基于景觀格局指數(shù)的烏魯木齊市主城區(qū)時空動態(tài)演變分析

姜展鵬，王正宇，張豫芳*

（1.新疆師范大學(xué)地理科學(xué)與旅游學(xué)院 新疆，烏魯木齊 830054；2.中國科學(xué)院新疆生態(tài)與地理研究所 新疆，烏魯木齊 830011）

烏魯木齊市作為中國西北部山地綠洲城市的典型，兼負經(jīng)濟擴張與生態(tài)可持續(xù)發(fā)展的重要任務(wù)。在第三次新疆工作的重要節(jié)點上，了解并研究其城市演變方向、規(guī)律及重心轉(zhuǎn)移過程，皆可為未來烏魯木齊市制定城市建設(shè)與發(fā)展的政策與方案提供科學(xué)、合理的理論參考與科學(xué)佐證。目前，城市的時空動態(tài)演變方面主要采用“RS+GIS”的方法。Waddell、Brian等學(xué)者采用高分辨率影像進行土地利用覆被類型提取，進行多方面評價分析。在我國的廣東、崇明島、三亞等的城市演變的研究中，立足景觀生態(tài)學(xué)說進行定量分析的較少。本文以烏魯木齊市主城區(qū)1990-2020年共七期遙感影為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以“時序+景觀格局指數(shù)+城市重心轉(zhuǎn)移”分析烏魯木齊市主城區(qū)時空動態(tài)演變。

1 研究區(qū)及數(shù)據(jù)源

1.1 研究區(qū)概況

烏魯木齊市（圖1）是新疆維吾爾自治區(qū)首府，全境位于準葛爾盆地南緣，北天山西段的接合部，屬中溫帶半干旱大陸性氣候。

圖1 烏魯木齊市主城區(qū)地理位置

1.2 數(shù)據(jù)源

1.2.1 土地利用分類數(shù)據(jù) 利用SVM 對1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020七期遙感影像進行半監(jiān)督分類。將荒漠與冰川積雪單獨列出，并將低密度草地分類后劃入荒漠，而其他則包括不可建設(shè)用地、留白用地、空閑地等。

表1 1990-2020年烏魯木齊市各土地利用類型斑塊密度指數(shù)

圖2 烏魯木齊市不同年份土地利用分類

表2 1990-2020年烏魯木齊市土地利用結(jié)構(gòu)信息熵

圖3 1990-2020年烏魯木齊市主城區(qū)建設(shè)用地重心及其轉(zhuǎn)移路線

1.2.2 SVM分類精度驗證 選取2020年主城區(qū)8種土地利用類型共計80 個樣點，進行采點與土地利用類型判別，分類精度均高于70.00%，符合實驗要求。

2 1990-2020 年烏魯木齊市主城區(qū)景觀格局指數(shù)分析

如圖2所示，1990-2020年，草地、荒漠遍布的東南部與西南部地區(qū)逐漸被開發(fā)利用，轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地以及耕地，致使荒漠與其他用地在空間分布上呈現(xiàn)破碎零散化分布特征。

2.1 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)能定量表達景觀格局與生態(tài)過程間的關(guān)聯(lián)性。本文主要從土地利用空間格局多樣性與復(fù)雜性兩方面進行分析。

2.1.1土地利用空間格局復(fù)雜性 由表1可知，2020年土地利用空間格局的孔隙度增加，空間分布相對緊湊，局部區(qū)域內(nèi)復(fù)雜性較大；1990 年土地利用布局相對呈現(xiàn)出整體性與片狀性，城市用地相對均衡且單一，各土地利用類型的空間分布相對分散。

2.1.2 土地利用空間格局多樣性 由表2 可知，2020年土地職能類型較多，各類用地穩(wěn)定且均衡；1990年土地利用結(jié)構(gòu)分異較小，用地穩(wěn)定性與均勻性較差。

2.2 城市用地重心轉(zhuǎn)移分析

1990-2000 年建設(shè)重心主要由沙區(qū)三一西北重工附近向東北部沙依巴克區(qū)澎湖路附近轉(zhuǎn)移，2000-2010年向東南方向沙區(qū)西山西街方向轉(zhuǎn)移，2010 年后建設(shè)重心向東北方向新市區(qū)蘇州東街轉(zhuǎn)移。

3 討論與結(jié)論

從時間與空間分布的角度對1990-2020 年烏魯木齊市土地利用的變化情況加以分析，1990-2020年烏魯木齊市的土地利用空間格局的孔隙度增加，各土地利用的空間分布相對緊湊，局部區(qū)域內(nèi)的土地利用復(fù)雜性較大，土地職能類型較多，建設(shè)用地的重心也呈現(xiàn)出向東與向北發(fā)展趨勢。上述立足于景觀格局指數(shù)的烏魯木齊市主城區(qū)時空動態(tài)演變分析為烏魯木齊市主城區(qū)用地規(guī)劃提供了一個新的視角。希望在后期的研究中對烏魯木齊市主城區(qū)的未來擴張方向進行預(yù)測，這也將豐富國內(nèi)乃至中亞山地綠洲城市的研究內(nèi)容。