山地—旅游型城市景觀破碎化時(shí)空演變特征及驅(qū)動(dòng)因素*
——以安徽黃山市為例

唐洪亞，李東東，曹 洋

(1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué) 輕紡工程與藝術(shù)學(xué)院，安徽 合肥230036；2.河南農(nóng)業(yè)大學(xué) 風(fēng)景園林與藝術(shù)學(xué)院，河南 鄭州 450002)

改革開放以來，我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)對城市景觀空間形態(tài)產(chǎn)生較大影響，致使城市景觀類型逐漸破碎化。景觀破碎化是景觀由單一、連續(xù)的整體向復(fù)雜、不連續(xù)的斑塊轉(zhuǎn)變的一種趨勢[1]。目前，城市景觀破碎化發(fā)生在各類型城市中。山地城市的景觀破碎化主要受地形的影響，呈現(xiàn)高海拔區(qū)域景觀破碎化程度較低、低海拔區(qū)域景觀破碎化程度較高的特征[2]624。旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是影響城市景觀破碎化的重要因素之一，旅游活動(dòng)、旅游開發(fā)等對景觀破碎化有不同程度的影響[3]。旅游城市是依托自然風(fēng)光、人文資源等形成的以旅游產(chǎn)業(yè)為主體，促進(jìn)城市總體面貌發(fā)展的一類城市[4]。山地—旅游型城市是既具有山地地形特征，又以旅游產(chǎn)業(yè)為主的城市。

黃山市地形地貌多種多樣，山脈眾多，綿延不絕，海拔相對高差1 700多米，其境內(nèi)主要山脈是天目山脈和黃山山脈，為典型的山地丘陵區(qū)[5]。黃山市是皖南國際文化旅游示范區(qū)的核心區(qū)，也是中國長三角重要旅游城市之一[6]，其旅游資源主要包括三大世界遺產(chǎn)，眾多A級(jí)景區(qū)、國家級(jí)名城、名鎮(zhèn)、名村以及歷史文化館、徽式研學(xué)機(jī)構(gòu)等[7]。

一、黃山市景觀破碎化時(shí)空演變特征

利用中國科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心的地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.gscloud.cn/)數(shù)據(jù)，通過土地利用轉(zhuǎn)換矩陣和景觀格局指數(shù)法對黃山市景觀破碎化的時(shí)空演變特征進(jìn)行研究。選取2000年、2010年Landsat 5影像和2018年Landsat 8影像(分辨率為30米)，通過ENVI 5.2監(jiān)督分類法及目視解譯法，將黃山市土地利用劃分為耕地、建設(shè)用地、林地、水域、草地和未利用地等6個(gè)景觀生態(tài)類型；黃山市市域行政區(qū)劃以及土地利用數(shù)據(jù)均從國家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)(http://www.ngcc.cn/ngcc/)獲取。

土地利用轉(zhuǎn)換矩陣可較為全面地反映研究區(qū)域內(nèi)各景觀類型之間的轉(zhuǎn)換數(shù)量、比例等特征[8]。其表達(dá)式為：

(1)

式(1)中，S代表研究區(qū)面積，n代表研究區(qū)范圍內(nèi)景觀類型數(shù)，i、j分別代表研究區(qū)范圍內(nèi)初期和末期的景觀類型。

景觀格局指數(shù)不僅能量化景觀空間結(jié)構(gòu)特征，也能衡量景觀隨時(shí)間的變化特征[9]。結(jié)合各景觀指標(biāo)的表征作用，并因地制宜地選取斑塊個(gè)數(shù)(NP)、斑塊密度(PD)、平均斑塊面積(AREA_MN)、斑塊形狀指數(shù)(LSI)、斑塊類型占景觀面積比例(PLAND)、斑塊聚集度(AI)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、邊緣密度(ED)、分離度指數(shù)(DIVISION)等9個(gè)景觀指標(biāo)，利用Fragstats 4.2軟件計(jì)算黃山市區(qū)景觀格局指數(shù)。

(一)黃山市景觀破碎化總體特征

1.景觀類型面積及比例變化

通過對遙感影像的解析，得出各景觀類型不同時(shí)期的面積及比例變化的結(jié)果(見表1)。近2000—2018年，黃山市景觀類型變化較大，主要表現(xiàn)為耕地景觀面積逐漸減少、建設(shè)用地景觀面積持續(xù)擴(kuò)張、林地景觀面積先增加后減少，水域、草地面積緩慢減少，未利用地面積基本保持不變。

表1 2000年、2010年、2018年黃山市景觀類型面積及比例變化

由表1可見，黃山市建設(shè)用地在2000—2018年不斷增加，從2000年的73.58km2增加至2018年的158.10 km2，比例由0.76%增加至1.64%，這可能與過去19年黃山市城市化進(jìn)程加快、旅游大力發(fā)展具有緊密聯(lián)系；耕地面積呈現(xiàn)急劇減少趨勢，由2000年的1 318.95 km2減少至2018年的1 233.37 km2,比例從2000年的13.68%減少至2018年的12.79%；草地、水域、未利用地面積變化十分微弱，基本維持不變。

2.景觀類型轉(zhuǎn)換矩陣

由表2可知，2000—2010年，轉(zhuǎn)移出的耕地景觀類型面積最大，主要轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，面積為62.13 km2；其次為林地及草地，轉(zhuǎn)出面積分別為28.95 km2、0.82 km2。而轉(zhuǎn)化為耕地面積較多的是林地和建設(shè)用地，可知耕地、林地、建設(shè)用地三者之間景觀轉(zhuǎn)換較為密切。

表2 2000—2010年黃山市景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣

由表3可知，2010—2018年，轉(zhuǎn)移出的林地景觀面積最大，主要轉(zhuǎn)移為耕地，面積為64.15 km2；其次為草地，面積為20.71 km2。而轉(zhuǎn)化為林地面積較多的是耕地和草地，可知耕地、林地、草地三者之間景觀轉(zhuǎn)換較為密切。

表3 2010—2018年黃山市景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣

由表4可知，2000—2018年，轉(zhuǎn)移出的耕地景觀面積最大，主要轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地，面積為78.47 km2；其次為林地，面積為76.88 km2。綜合2000—2018年數(shù)據(jù)可知，轉(zhuǎn)移為耕地面積較多的是林地和建設(shè)用地，可知耕地、林地、建設(shè)用地三者之間景觀轉(zhuǎn)換仍然保持密切的聯(lián)系。

表4 2000—2018年黃山市景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣

(二)景觀破碎化空間特征

1.類型特征

由表5～表7可知，2000—2018年，耕地面積及其斑塊數(shù)量(NP)持續(xù)減少，且有78.47 km2的耕地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，但其斑塊數(shù)量(NP)仍處于最高水平。同時(shí)，建設(shè)用地面積不斷增加，致使耕地景觀破碎化加劇，耕地景觀能維持的物種數(shù)量下降，但可使耕地增加一定的抵抗外來侵蝕的能力[10]；景觀形狀指數(shù)(LSI)和邊緣密度(ED)不斷提高，說明耕地破碎化上升導(dǎo)致不同斑塊邊緣數(shù)增多，進(jìn)而導(dǎo)致內(nèi)部景觀聚集度(AI)下降，說明黃山市城市化進(jìn)程正在加速，城鎮(zhèn)及農(nóng)村建設(shè)用地的增加致使耕地景觀被分割和破壞。

表5 2000年黃山市生態(tài)景觀格局指數(shù)

表6 2010年黃山市生態(tài)景觀格局指數(shù)

表7 2018年黃山市生態(tài)景觀格局指數(shù)

林地平均斑塊面積(AREA_MN)最大，最大斑塊指數(shù)(LPI)與斑塊聚集度指數(shù)(AI)均較高，斑塊密度(PD)基本保持不變。說明林地斑塊的完整性較好，景觀破碎化程度低，是黃山市主要的景觀要素，并且構(gòu)成研究區(qū)域的景觀基質(zhì)類型；景觀形狀指數(shù)(LSI)和邊緣密度(ED)在3個(gè)時(shí)期呈現(xiàn)微弱增長趨勢，而景觀分離度指數(shù)(DIVISION)在三個(gè)時(shí)期范圍內(nèi)較為穩(wěn)定，景觀整體形狀基本不變，破碎化程度不明顯。建設(shè)用地面積在2000—2018年持續(xù)增加，斑塊類型占整個(gè)景觀面積比例(PLAND)呈持續(xù)增加趨勢。說明黃山市21世紀(jì)以來經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，城市處于不斷擴(kuò)張階段；景觀形狀指數(shù)(LSI)和斑塊密度(PD)的下降，平均斑塊面積(AREA_MN)的逐漸增加，反映出城市化進(jìn)程中原本零散的建設(shè)用地不斷向外擴(kuò)大最終聯(lián)結(jié)成片，景觀破碎化程度低。草地、水域、未利用地在2000—2018年有微弱減少，由于所占景觀中的比例較小，各景觀指數(shù)變化不明顯。

2.景觀特征

由表5～表7可知，黃山市土地利用景觀的邊緣密度(ED)在三個(gè)時(shí)間段范圍內(nèi)逐步上升，且斑塊聚集度(AI)變化較小，表明黃山市景觀破碎化程度上升，同時(shí)，耕地景觀斑塊形狀指數(shù)(LSI)不斷提高。由此可知，隨著人類活動(dòng)對景觀干擾的加強(qiáng)，景觀斑塊不斷分散，形狀更不規(guī)則。建設(shè)用地占所有景觀面積比例顯著增加，且一定數(shù)量的林地斑塊轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地斑塊，導(dǎo)致了整體景觀的離散程度及破碎化程度上升；同時(shí)，由于耕地轉(zhuǎn)變?yōu)榻ㄔO(shè)用地，導(dǎo)致黃山市景觀破碎化呈現(xiàn)顯著的空間異質(zhì)性特征。黃山市邊緣密度(ED)和斑塊類型占整個(gè)景觀面積比例(PLAND)在2000—2018年間逐漸增加?？赡艿脑蚴屈S山市旅游發(fā)展對建設(shè)用地需求增加，從而侵占了耕地、林地等景觀，導(dǎo)致黃山市景觀破碎化日漸加深，不同類型景觀之間連接度下降，對黃山市物種遷徙及物質(zhì)、能量的交換產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

二、黃山市景觀破碎化驅(qū)動(dòng)因素

(一)山地因素

黃山市海拔相對較高的區(qū)域景觀破碎化程度反而較低，可能的原因是這部分區(qū)域?yàn)樯降兀_發(fā)難度較其他地區(qū)高[2]624，所以景觀斑塊較完整。反之，海拔較低的區(qū)域景觀破碎化程度較高，可能的原因是這些地區(qū)城鎮(zhèn)化高速發(fā)展，景觀類型之間變化頻繁，各類型斑塊數(shù)量不斷增加，使得破碎化加劇。各類型景觀受山地海拔的制約，海拔較低的平坦地區(qū)區(qū)域景觀更加分散，ED、AREA_MN和LSI增大、AI減小，破碎化程度較低。距離山地較遠(yuǎn)的城市中心在空間上對景觀破碎化的作用呈現(xiàn)為先促進(jìn)后抑制，到城市中心的距離越近，景觀斑塊越趨于離散，破碎化程度越高。

總體來看，海拔較高的山地區(qū)域景觀斑塊大面積集中連片，外界作用對景觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響較小，其連接度和穩(wěn)定性較高；海拔較低的平坦區(qū)域受到城市發(fā)展的影響，對周圍環(huán)境的變化更為敏感，破碎化程度高，連續(xù)性和穩(wěn)定性低。

(二)社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素

1.人口因素

人口數(shù)量的增加會(huì)降低建設(shè)用地的景觀破碎化程度，增強(qiáng)景觀的集聚。原因是，黃山市景區(qū)眾多、旅游人數(shù)逐年上漲，2018年突破64 865 921人(見圖1)[11]81，游客人次不斷增加。為應(yīng)對游客接待容量而相應(yīng)擴(kuò)張旅游景點(diǎn)，從而導(dǎo)致區(qū)域景觀類型發(fā)生轉(zhuǎn)變。2000—2018年，耕地和林地向建設(shè)用地分別累計(jì)轉(zhuǎn)移78.47 km2、10.27 km2，致使生態(tài)環(huán)境的危險(xiǎn)性增加。2005年，中國提出“新農(nóng)村建設(shè)”任務(wù)[12]，黃山市積極響應(yīng)，采取“減量、聚居”的建設(shè)舉措，將偏遠(yuǎn)山區(qū)及散居的居民搬遷至建設(shè)用地范圍內(nèi)的鄉(xiāng)鎮(zhèn)中心區(qū)域周邊，這樣，農(nóng)村地區(qū)土地資源得以整合。因此，人口居住地轉(zhuǎn)移及旅游服務(wù)所需要的建設(shè)用地不斷增加，黃山市景觀破碎化程度變高。

圖1 2000—2018年黃山市本地人口數(shù)量與年游客接待量變化趨勢

2.經(jīng)濟(jì)因素

旅游收入及地區(qū)生產(chǎn)總值是影響黃山市景觀破碎化的主要因素。現(xiàn)如今，黃山市的旅游產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為該市的支柱性產(chǎn)業(yè)，2018年，黃山市的旅游總收入達(dá)到5 727 602萬元[11]81。與此同時(shí)，黃山市大力開展各旅游景點(diǎn)配套設(shè)施的建設(shè)，景觀斑塊數(shù)量明顯增多。2000—2018年，黃山市酒店建設(shè)的數(shù)量主要分布于東部的屯溪區(qū)、徽州區(qū)和歙縣，北部的黃山區(qū)以及西北部的黟縣(見圖2)，建設(shè)用地面積驟增85.03 km2，所占比例由0.76%提升至1.64%。

圖2 黃山市酒店分布情況

由于第三產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，尤其是農(nóng)業(yè)與旅游業(yè)的結(jié)合，需要建設(shè)旅游景點(diǎn)，導(dǎo)致具有豐富自然資源的耕地、林地等景觀類型向建設(shè)用地轉(zhuǎn)換，用以景觀環(huán)境的提升。黃山市傳統(tǒng)村落形成的景點(diǎn)主要分布于東部的徽州區(qū)和歙縣、西北部的黟縣(見圖3)。這些傳統(tǒng)村落吸引了國內(nèi)外大量游客，增加了黃山市的旅游收入，使得地區(qū)生產(chǎn)總值得到提升(見圖4)[11]81。因此，人均地區(qū)生產(chǎn)總值、旅游收入等經(jīng)濟(jì)因素是影響黃山市景觀破碎化的重要因素。

圖3 黃山市傳統(tǒng)村落分布情況

圖4 黃山市地區(qū)生產(chǎn)總值與年旅游總收入變化趨勢

3.交通因素

黃山市交通設(shè)施建設(shè)造成了景觀破碎化。正常情況下，人口數(shù)量密集的區(qū)域，對交通便捷及相關(guān)設(shè)施的建設(shè)需求很高[13]。道路交通的分布對人們的日常生產(chǎn)生活有很大的影響，人們往往更傾向于居住在交通便利、出行方便的地方[14]。根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部等部委先后公布的共五個(gè)批次黃山市國家級(jí)傳統(tǒng)村落數(shù)量數(shù)據(jù)和利用BIGEMAP提取的2018年黃山市境內(nèi)的主要交通數(shù)據(jù)，并以主要交通與傳統(tǒng)村落點(diǎn)圖層進(jìn)行疊加分析，計(jì)算出2018年各距離主要交通區(qū)間的傳統(tǒng)村落景點(diǎn)分布圖(見圖5)?？梢钥闯觯?018年的傳統(tǒng)村落景區(qū)分布更加向道路靠近，且大量集中的傳統(tǒng)村落都分布在距主要道路兩側(cè)的區(qū)域，黃山市傳統(tǒng)村落景區(qū)的分布具有明顯的沿道路分布的特征，而且傳統(tǒng)村落數(shù)量與距道路的距離呈負(fù)相關(guān)，離道路越近，傳統(tǒng)村落分布越集中，道路周邊相較于遠(yuǎn)離道路的區(qū)域聚集了更多的傳統(tǒng)村落。

圖5 黃山市主要交通及重要景點(diǎn)分布情況

從整體看，道路建設(shè)對城市景觀分布具有廊道效應(yīng)，致使其周圍的用地類型轉(zhuǎn)向建設(shè)用地，不斷占用周邊的農(nóng)田和自然植被。為突破交通基礎(chǔ)設(shè)施限制經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，黃山市開展了公路改建工程、公路建設(shè)工程、橋梁建設(shè)工程、農(nóng)村公路安全生命防護(hù)工程等重大項(xiàng)目，交通網(wǎng)絡(luò)逐漸完善，道路廊道也逐漸形成，導(dǎo)致景觀整體斑塊被分割成復(fù)雜多樣的斑塊，景觀破碎化加劇[15]。

四、結(jié)論與討論

山地—旅游型城市的景觀破碎化是山地—旅游型城市可持續(xù)發(fā)展的核心議題。黃山市是擁有自然與文化雙世界遺產(chǎn)的典型的優(yōu)秀山地—旅游型城市。旅游發(fā)展改變了土地利用景觀類型，從而使黃山市景觀類型系統(tǒng)服務(wù)發(fā)生變化。黃山市2000—2018年景觀類型總趨勢為“四減一增一不變”：耕地、草地、水域和未利用地面積減少，處于衰退期；建設(shè)用地面積增加，處于發(fā)展期；林地面積基本維持不變，處于穩(wěn)定期。利用程度上，耕地最高，未利用地最低。另外，林地和草地經(jīng)濟(jì)生態(tài)位最高，水域生態(tài)位最低。面對城鎮(zhèn)化的發(fā)展、旅游業(yè)的開發(fā)，黃山市應(yīng)在“江南水鄉(xiāng)”特色基礎(chǔ)上，在維護(hù)好水域空間的同時(shí)加大耕地保護(hù)力度，穩(wěn)定城市生態(tài)環(huán)境。

通過景觀指數(shù)分析可知，隨著城市中心向外蔓延，建設(shè)用地大量占用自然景觀，其連接度不斷加強(qiáng)，斑塊結(jié)構(gòu)趨于緊湊，逐漸侵蝕相鄰的異類景觀，造成黃山市景觀類型有序度逐漸降低。各項(xiàng)景觀指數(shù)變化表明，研究區(qū)景觀在2000—2018年期間發(fā)生破碎化現(xiàn)象，同類斑塊內(nèi)部聚集度持續(xù)下降，斑塊形狀日趨復(fù)雜。同時(shí)，2000—2018年，黃山市景觀斑塊分布連續(xù)性降低，空間結(jié)構(gòu)發(fā)生破碎化，各類型景觀分布松散，整體景觀異質(zhì)性升高，景觀類型多樣化日益凸顯，單一景觀主導(dǎo)作用也相對減弱。由此可見，黃山市2000—2018年景觀格局整體變化尤為明顯?？上戎志坝^斑塊生態(tài)修復(fù)，優(yōu)化斑塊形狀，減少外界干擾程度，降低景觀破碎化變化度，提升景觀生態(tài)服務(wù)和支撐能力。再具體結(jié)合退耕、還林、還湖等生態(tài)工程，積極維系良好的景觀生態(tài)空間，保證生態(tài)服務(wù)功能。

黃山市景觀類型破碎化演變是山地因素和社會(huì)經(jīng)濟(jì)因素共同作用的結(jié)果。在地域上，海拔較高的山地區(qū)域，開發(fā)難度較高，外界作用對景觀內(nèi)部結(jié)構(gòu)影響較小，景觀破碎化程度低，而海拔較低的平坦區(qū)域有利于城市發(fā)展，對周邊景觀類型變化更為敏感，加劇了景觀破碎化程度。在時(shí)間上，隨著當(dāng)?shù)厝丝跀?shù)量、旅游人次的不斷上升，旅游業(yè)收入不斷增長和交通相關(guān)設(shè)施建設(shè)逐漸完善，黃山市景觀格局發(fā)生巨大改變。景觀破碎化程度日益加深導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)重要的服務(wù)功能降低、生物多樣性喪失以及生物生長環(huán)境退化，同時(shí)給城市未來發(fā)展帶來一定程度的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境損失。綜合以上可見，破碎化對山地—旅游型城市價(jià)值影響作用較強(qiáng)，并且驅(qū)動(dòng)因素的增效強(qiáng)度對演變特征具有一定的深化和發(fā)展作用。

黃山市在以旅游業(yè)為主導(dǎo)發(fā)展的同時(shí)應(yīng)嚴(yán)格把控旅游相關(guān)設(shè)施的建設(shè)，防止其占用耕地、林地等現(xiàn)象；在城市發(fā)展過程中，應(yīng)以建設(shè)用地的景觀單一斑塊類型為主，適當(dāng)?shù)厝藶樵黾幼匀恢脖?、水體，為動(dòng)植物提供更多的棲息空間，穩(wěn)定生態(tài)循環(huán)性，提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能。