三亚市10年间景观格局变化分析

林宁，关学彬，麦全法

（1海南大学园林园艺学院，海口570228；2海南省环境科学研究院，海口571126；3海南省农垦科学院，海口570206）

三亚市10年间景观格局变化分析

林宁1，关学彬2，麦全法3

（1海南大学园林园艺学院，海口570228；2海南省环境科学研究院，海口571126；3海南省农垦科学院，海口570206）

为了充分了解热带滨海城市发展过程中景观变化特征及其影响因素，利用基于SPOT的影像数据，应用RS、GIS软件和景观生态学方法，以海南省三亚市作为研究对象，分析了2002—2012年三亚市土地利用及景观格局的动态变化情况。结果表明：（1）三亚市仍以耕地和阔叶林为主，建设用地大幅度增加，各土地利用类型有相互转移表现，2002—2012年，水田面积减少了25.75%，水库/坑塘减少6.21%；草丛、建设用地和旱地面积分别增加143.16%、86.89%和10.20%；（2）运用景观格局指数和转移矩阵分析，得出研究区域景观斑块总体数量减少，说明这期间三亚景观破碎化趋势降低，主要由于人类活动的干扰不断加强，城市化进程加快使原来分散的乡镇村落等居民集中地聚集成片，转变为城市化建筑群，从而导致了研究区域景观破碎化程度的下降。

土地利用；景观格局；转移矩阵；破碎化；三亚市

0 引言

土地利用/土地覆被变化是全球环境变化及可持续发展研究中的核心领域之一[1]。近年来，景观生态学分析方法多应用于地区空间格局变化的分析，并已逐渐成为评价地区土地变迁的重要方法。而研究土地利用变化与景观过程之间的影响，对于了解区域生态环境变化，促进区域可持续发展具有重要意义[2-3]。

三亚市作为中国著名的旅游城市，是海南省的南大门、中外游客过冬最佳选择胜地之一，也是每年到海南的游客必到之处。旅游业的兴旺和土地开发也造成三亚的自然景观与人文景观之间产生巨大问题；土地资源的有限性和旅游发展的破坏性之间的矛盾日益突出，也使三亚这个宝贵的旅游胜地开始出现了不和谐的景象：环境恶化、景观破碎、生态破坏等城市与自然不协调现象已逐渐威胁到三亚作为国际旅游度假胜地的美名。其次，海南作为国际旅游岛，也是国家“多规合一”的试点探索省份[4]，在防止环境继续恶化、生态继续破坏方面必须着手在先。准确掌握三亚市土地利用变化引起的景观格局演变，对三亚市今后长远发展具有深远意义。利用遥感信息进行城市景观格局分析覆盖范围广，具有可靠、及时准确、省时、省力、费用较低等优点，且对植被构成、生态变化和城市发展的监测和评价问题有着无可替代的作用[5-7]。基于遥感信息开展的土地利用及景观格局分析定量分析[8-9]，可以从宏观角度评价开发给生态环境带来的影响[10-13]，准确把握区域土地利用及生态格局动态变化[14-15]。

目前，针对滨海城市景观变迁的研究正处于起步阶段，研究的范围仅局限于滨海城市的海岸带却忽视了城市整体发展的布局和需要，不利于城市的有效跟踪反馈和实施全面规划。本研究通过对三亚市10年内区域内土地利用变化、景观类型变迁分析，结合转移矩阵分析区域内土地用途属性转变量、斑块特征与整体景观格局等因素，从宏观角度了解三亚市土地利用改变和人类活动对区域景观格局的影响，以期为海南景观规划和发展提供技术经验。

1 研究区概况

三亚市地处海南岛最南端，位于北纬18°09′34″—18°37′27″、东经108°56′30″—109°48′28″之间。东邻陵水县，北依保亭县，西毗乐东县，南临南海。三亚北靠高山，南临大海，地势自北向南逐渐倾斜，形成一个狭长状的多角形。境内海岸线长258.65 km，有大小港湾19个。三亚市区三面环山，北有抱坡岭，东有大会岭、虎豹岭和海拔39 m的高岭，南有南边岭。三亚地处低纬度，属热带海洋性季风气候区，年平均气温25.7℃，气温最高月为6月，平均28.7°C；气温最低月为1月，平均21.4℃[16]。三亚市有独流入海的河流10条，地下水储量1.42亿m3。三亚是热带雨林原生地，有林地12.1万hm2，封山育林区6.2万hm2，森林覆盖率64%。有国家级、省级和市级自然保护区9个，总面积13497hm2。城市绿化覆盖率44.4%。

2 数据与方法

2.1 数据来源

本研究数据来源主要为2个部分，一是区域遥感数据及其相应的地理信息组成的空间数据，二是研究区现场调查资料，再进行比对。遥感数据为2002年和2012年的二期的SPOT遥感影像，2.5 m的分辨率，412波段；地理信息数据为地理要素参考图层，主要为1: 250000海南省地理要素图层；其他参考资料包括实地核查的图像数据及相关文本。

2.2 遥感影像处理

遥感影像参考图为1:10000的地形图，并选择30个控制点，通过二次多项式几何纠正，使影像资料间均方根误差＜0.5个像元。然后采用邻近线性插值法进行信息增强处理，使各时期数据具有相同的投影信息。然后再按照三亚市行政区域进行区域图像裁切，并选择SPOT 412波段进行彩色合成，得到研究区域二期影像彩色合成图像，再使用ECognition软件对遥感信息进行提取以获得区域内土地利用类型[17]。

2.3 研究内容及方法

2.3.1 土地利用动态变化将研究区域2002、2012年2期的遥感解译数据进行叠加分析，得出土地利用类型之间的空间转移矩阵，分析区域2002—2012年土地利用变化。

2.3.2 土地利用程度变化采用间接指标来衡量土地利用程度，如土地复殖率（耕地面积/土地总面积）、土地建设利用率（建设用地面积/土地总面积）和林地覆盖率（林地面积/土地总面积）。

2.3.3 景观空间格局变化景观格局一般是指景观的空间结构特征，具体是指由自然或人为形成的，大小、形状、属性不一的景观空间单元（斑块）空间分布情况，是景观异质性的具体表现。它受区域自身社会经济、生产管理和居民生活影响约束。一般的区域景观格局指数的生态内涵包括多个方面，见表1。

2.4 统计分析

本研究通过土地利用现状图和Ecognition，获取景观类型数据，结合Fragstats软件获得景观面积，再使用Excel进行数据对比分析。

3 结果与分析

3.1 区域土地利用类型变化分析

根据遥感解译及土地利用分析（见图1～2、表2），2002年和2012年，该研究区域主要地类为阔叶林、水田、旱地、园地和建设用地，分别占研究区域面积的

94.32%和93.89%，针阔混交林、针叶林、灌木林、草地、河流、水库/坑塘等面积较小，只占研究区域面积的5.68%和6.11%。2002—2012年，10年间，建设用地（包括居住地、交通用地、工业用地和采矿场）、旱地、园地和草地面积有较大幅度增加，分别增加4432.52、744.6、384.8、361.2 hm2；水田、阔叶林和水库面积有所减少，分别减少5266.9、566、125 hm2。所有地类中草丛和建设用地的变化最为剧烈，分别以9.29%和6.45%的年增长率增加，而水田面积降幅总量最大，10年间减少5266.9 hm2。研究区域各地类面积见表2。

表1 主要景观格局评价指标及其生态内涵

图1 2002年三亚市各景观类型分布图

表2 2002—2012年研究区域土地利用类型构成表

3.2 土地利用类型转移变化

利用景观转移矩阵分析土地利用类型变迁是目前一项重要的景观给分析方法[18-20]。从土地利用类型转移矩阵表（见表3）中可以看出，三亚市2002—2012年各种土地类型变化情况归结为4个方面：（1）阔叶林、建设用地这2类景观用地转移面积相对比较稳定，向其他景观利用类型转化的面积比例较低，说明三亚市一方面是对森林生态系统的保存量比较重视，另一方面是城市建筑稳步推进。（2）由于城市发展和人口增加，加速了居民建筑群增加，使靠近乡镇居民点的水田和水库/坑塘首先被开发和转移，因此水田/坑塘等大量的转移，加速了农村生态系统、农田生态系统的转变。（3）在建设用地面积不断上升的同时，三亚市园地和草地也得到一定增加，说明三亚市在城市发展同时，农业也在不断发展，农业比重在地区三大产业中仍很大，说明三亚目前仍以二元经济结构为主。（4）从农田的变化来看，除了大部分转移为建设用地，也存在大量土地转为旱地和裸地，表明了农田土地的大量占用但利用和保护力度仍不足，多年来降低了土地的使用效率也间接破坏了农田生态系统。因此，三亚市经济发展与人口增加，城市化与工业化的发展，加速了农村经济的转型，也改变了原有农村农田生态系统和结构。但必须在发展的同时注重保护，特别是农村土地利用的合理开发与高效利用方面会产生不协调性，必须稳步推进、统筹安排，在提高经济效益的同时保证地区的生态红利。

表3 2002—2012年研究区域土地利用类型转移矩阵hm2

3.3 土地利用程度分析

由表4可以看出，10年间三亚市土地垦殖率从2002年的43.13%下降到2012年的36.10%，减少了7.03%，总体表现仍远高于全国14.21%的平均水平，但减少幅度较大；土地建设利用率则从7.93%提升到14.81%，提升近1倍；林地覆盖率变化不大，也仍远高于全国的13.93%平均水平。这表明研究区域内耕地面积近10年来速度减少，建设用地快速增加，即三亚市的农田生态系统（农村）在减弱，而城镇化进程却正处于快速推进阶段。

表4 2002—2012年研究区域土地利用程度指标表%

3.4 土地利用景观动态变化分析

在2个时期的土地利用类型图转成栅格格式基础上，通过试用Fragstats景观格局分析软件，计算出研究区域内相关景观指数（见表5）。各景观格局指数表明：（1）斑块数由2002年的6911个减少至6719个，说明在2002—2012年期间人类活动的干扰不断加强，使原有零散分布的居民地聚集在一起，形成城市的建筑群，从而导致区域内景观破碎化下降；（2）最大斑块指数反映了研究区某种或几种景观格局的优势度，2002—2012年，最大斑块指数略有减少，表明了三亚水田的景观优势度下降；（3）景观多样性指数略有增加，近10年来农田面积大量减少，建筑用地面积大幅增加，以及园地、裸地的一定增幅导致各景观类型所占比例差异减少，而多样性指数提高；（4）蔓延度指数、散布与并列指数的结果显示，研究区整体的蔓延度指数在10年内有所降低，而散布与并列指数为略有增大，表明该区内核心景观斑块同其他景观斑块的邻接性和连通性正逐步提高。

表5 研究区景观格局指数值

4 结论与讨论

（1）本研究以海南省三亚市2002、2012年2期SPOT影像数据为基础进行分析，得出三亚市2个时期的各土地利用类型面积，结合不同的景观特点数据，分析三亚市10年内土地利用变化趋势及其景观格局动态变化特点。此外，通过运用平均形状指数、多样性指标和景观斑块相关指数等景观格局指数描述三亚市10年间空间异质性变化趋势。结果表明，三亚市2002—2012年10年间土地利用类型变化的驱动因素主要是旅游业的快速发展、土地开发过热、城市化进程过快。

（2）10年间三亚市的景观格局指数变化显示，区内景观斑块数总体降低，表明景观整体上破碎化程度下降，影响因素是人类活动的干扰不断加强，使原有零散分布的居民地聚集在一起，形成城市的建筑群；其次，景观多样性的提高是由农田、森林面积减少而其他人类活动影响较大的用地类型（如园地等）增加导致的。

（3）人类活动频率和范围的扩大同时，也加快了三亚自然景观面积的减少和生态环境的恶化。作为快速发展的三亚市，必须协调社会与自然、环境与发展的关系，加快对本地区的景观和产业发展的规划部署，要充分利用多规合一试点，统筹并协调好土地开发利用和环境保护的平衡点。

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Landscape Pattern Change:Sanya,2002-2012

Lin Ning1,Guan Xuebin2,Mai Quanfa3

(1College of Horticulture and Landscape Architecture,Hainan University,Haikou 570228,Hainan,China;2Hainan Research Academy of Environmental Sciences,Haikou 571126,Hainan,China;3Hainan Agricultural Reclamation Academy of Sciences,Haikou 570206,Hainan,China)

To understand the landscape change characteristics and its influencing factors in urban development process of tropical coastal city,based on the SPOT image data,with the support of RS,GIS software and landscape ecology method,the dynamic changes of land use and landscape pattern in Sanya from 2002 to 2012 were analyzed.The results showed that:(1)during the past 10 years,the main landscapes were farmland and broad leaved forest,but the construction land increased significantly,all of the landscape types had mutual transfer,such as paddy field decreased by 25.75%,reservoir or pond decreased by 6.21%; brushwood,construction land and dry land increased by about 143.16%,86.89%and 10.20%,respectively;(2) after landscape pattern index andtransfer matrix analysis,it was concluded that the number of landscape patch was decreasing,and the landscape fragmentation was reduced,mainly due to the strengthened interference of human activities,and the speed up of urbanization process,the original fragmented distribution of residential land and building land became poly integration,which led to the decrease of landscape fragmentation degree in this area.

Land Use;Landscape Pattern;Transfer Matrix;Fragmentation;Sanya

TP753

A论文编号：cjas16100009

海南省自然科学基金项目“热带滨海城市三亚市景观变迁趋势及驱动力研究”(314056)。

林宁，女，1979年出生，讲师，硕士，主要从事景观生态、园林设计、休闲农业等方面探索研究。通信地址：570228海南省海口市人民大道58号海南大学园林园艺学院，E-mail：lning_00@163.com，porlmak@163.com。

2016-10-19，

2016-11-16。