乡村旅游区的景观格局空间演变分析——以成都市三圣乡为例

仲 佳, 潘洪义, 郑渊博

(1.中国科学院 水利部成都山地灾害与环境研究所, 四川 成都 610041; 2. 四川师范大学 地理与资源科学学院, 四川 成都 610101)

乡村旅游区的景观格局空间演变分析
——以成都市三圣乡为例

仲 佳1,2, 潘洪义2*, 郑渊博2

(1.中国科学院 水利部成都山地灾害与环境研究所, 四川 成都 610041; 2. 四川师范大学 地理与资源科学学院, 四川 成都 610101)

以成都市三圣乡2003年和2015年土地利用数据为研究对象,采用GIS技术,并选取12个景观格局指数,对比研究了三圣乡不同时间尺度的景观格局变化.研究结果表明：近12年间,耕地面积迅速减少,建设用地和水体面积均呈增长趋势,到2015年建设用地已成为最主要的土地利用类型；整个乡村旅游区景观蔓延度指数降低,香农多样性指数和均匀度指数均略有增加,破碎化程度增加显著,表明人类开发活动与景观破碎化呈正相关.景观格局指数的变化反映了乡村旅游的发展已经成为三圣乡景观格局变化的主要驱动因子.

乡村旅游; 景观格局演变; GIS; 成都市三圣乡

随着工业化和城市化的进程不断加快,人们的生活压力不断增加,越来越多的人们希望远离拥挤的交通以及污染的空气条件,寻找一个能够重返自然的放松之地,乡村旅游就在这样的环境背景下蓬勃发展起来.乡村旅游是现代旅游业向传统农业延伸的新尝试,通过旅游业的推动,将生态农业和生态旅游业进行了有机融合,是一种新型的产业形式[1].目前,乡村旅游的兴起已成为推动我国农村经济发展,改善农民生活方式的一个重要手段.

乡村旅游的发展,深刻影响着乡村经济、社会、文化及环境的改变,并带来了乡村景观格局的变化.景观格局变化及其驱动机制分析是地理学和景观生态学领域长期关注的热点问题[2-3].目前国内外用于计算景观格局指数的应用软件包括FRAGSTAS、APACK、Patch Analyst等[4],可以计算上百个景观指数[5].

到目前为止,针对乡村旅游的景观格局空间演变分析研究并不多见,国内外学者对乡村旅游的研究主要集中在乡村旅游快速发展由此所导致的环境问题对经济、社会所带来的影响,当地居民对旅游影响的感知和态度,乡村旅游的景观设计方面[6-9].本文主要从景观格局的角度分析成都市三圣乡乡村旅游的空间演变,利用GIS和ERDAS技术研究分析2003年和2015年三圣乡土地利用景观格局指数的变化,将其形成的原因与三圣乡在2003年实行的特有的土地流转模式联系起来,并分析其影响因素.该研究结果对改善三圣乡的景观环境,保护三圣乡的土地资源,提高三圣乡的土地管理水平,以及对以三圣乡为代表的乡村旅游未来的发展方向具有一定的借鉴意义.

1 区域概况和研究方法

1.1区域概况成都市锦江区三圣乡位于成都市东南部,距离市区仅7 km[7],是“国家4A级旅游景区”.该区域优越的地理位置及其实行的独特的土地流转模式,使得三圣乡乡村旅游成为全国乡村旅游的主要的示范基地,是“首批全国农业示范点”.研究区域的面积为2 135.579 hm2(图1),主要包括以“花乡农居”“幸福梅林”“江家菜地”“荷塘月色”“东篱菊园”为代表的5个主题景点,其区域种花历史悠久,但是这种种植仅是自发性的,并没有形成产业规模,而在2003年进行土地流转以后,在政府的帮助下先后打造了“5朵金花”,并以商务、度假、乡村旅游为主要功能,成为了成都市及其周边居民近郊旅游的首选之地.

1.2数据来源和研究方法

1.2.1数据来源 本文所用的数据是成都市三圣乡2003年和2015年空间分辨率为0.6 m的两期Quick Bird高分影像数据以及实地考察后广泛收集的有关成都市三圣乡的研究资料.

1.2.2研究方法 使用ArcGIS和ERDAS软件,对两期影像信息进行了处理和分析.首先对Quick Bird高分影像进行几何校正,然后进行光谱特征分析,结合影像、相关地图、三圣乡相关资料[10],以及实地调查结果,对遥感影像进行目视解译和监督分类.景观类型的划分是进行景观格局和动态分析的首要步骤,确定适宜的基本分类单元对景观生态研究十分关键[11].根据本研究区域土地和景观类型的特点以及研究的目的,将三圣乡划分为耕地、建设用地、未利用地、水体、草地、林地6种类型(图2).为了使分类更加精确,在相关的影像图件的基础上还进行了实地考察,最终运用ERDAS软件对三圣乡2003年和2015年的遥感影像进行监督分类,2003年和2015年两期遥感影像的分类解译精度分别为95.50%和90.00%；总的Kappa检验值分别为92.74%和86.15%.

采用Fragstats 4.2软件来计算三圣乡景观的景观指数.由于各景观指数所研究的重点不同,同时也存在着一定的相关性,结合本研究区域的特征和研究的目的,选取了斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、最大斑块指数(LPI)、平均斑块面积(MPS)、周长-面积分维数(PAFRAC)、聚集度(AI)、蔓延度指数(CONTAG)、香农均匀度指数(SHEI)、香农多样性指数(SHEI)、斑块类型面积(TA/CA)、景观形状指数(LSI)、景观丰度(PR)等12个指数进行分析.

2 三圣乡景观格局分析

2.1景观类型的面积转移变化分析成都市三圣乡景观整体结构变化如图3所示.从各景观类型的面积来看,在2003年,景观类型面积最大的是耕地(包括旱地、水田和菜地),其次是建设用地和林地;而2015年,耕地面积迅速下降,建设用地面积快速增长,超过了耕地面积,成为了三圣乡最主要的土地利用类型.

水体、未利用地(包括荒地和待建用地)和草地所占比重很小,三者之和在2003年时不到3%,在2015年也仅为10%左右,这3种景观类型面积都有所增加,增加的幅度都较小,反映了三圣乡发展的乡村旅游对当地景观类型结构的深刻影响.

为了进一步探讨成都市三圣乡各景观类型之间的相互转化关系,利用ArcGIS 10.2的空间分析中的交叉列表统计功能[12],得到景观类型转移矩阵(表1).从表1中可以看出,2003—2015年,耕地面积迅速下降,主要转化为建设用地和林地.与此相反,建设用地面积有了较大幅度的增加,主要是由耕地转化而来,林地和未利用地也有一定的贡献率,但建设用地保持不变的面积仅占总面积的30.96%.说明由于三圣乡乡村旅游的不断发展,需要在原有的耕地和林地上进行较大规模的建设,在这十余年里,新增了农家乐、乡村酒店、旅游景点、游乐场、停车场以及其他旅游设施等人工建筑,并且增加了交通网的建设,由此来改善三圣乡的基础设施条件,以满足三圣乡乡村旅游发展的需要.

2003—2015年未利用地的面积虽然有所增加,但值得注意的是在2003年的未利用地主要是荒草地,而2015年的未利用地中主要是待建设用地,在不久就会开发为建设用地,从而进一步推动三圣乡乡村旅游的发展.

水体面积也有了大幅度的增加,主要是由耕地和林地转化而来的,这说明为了提高三圣乡乡村旅游的审美性和娱乐性,需要开发较大规模的水体,如在较大的农家乐中就会设置池塘等形式的水体,以吸引消费者,其中水体变化最显著的便是幸福梅林区域,水体面积有了大幅度增加,提高了景区的整体环境.

表 1 2003—2015年成都市三圣乡景观类型面积转移矩阵

注:元素Aij代表从2003年到2015年三圣乡景观类型i转化为j的面积.

草地的面积虽然总体所占比重低,但是2003—2015年草地的面积也有了快速增加,主要是由耕地、林地和建设用地转化来的,这说明三圣乡乡村旅游发展过程中为了更好地促进其经济的发展,优化景区和环境质量,进行了大规模生态环境的绿化,以吸引更多的消费者.

林地面积有了小幅度的减少,林地主要转为建设用地和耕地,这说明在乡村旅游的发展过程中对生态环境造成了一定程度的破坏.经实地调查,得知转化为的建设用地主要用于发展乡村旅游所需要的基础设施,转化为的耕地主要用于花卉产业的种植,以供应乡村旅游发展对花卉的大量需求.由表1也可知,2003—2015年有较大面积的耕地转化为林地,这是因为三圣乡“五朵金花”之一的幸福梅林在拥有一定的梅花的基础上加大了投资的力度,在原有的耕地上进行了大规模的梅花的种植,如今,“幸福梅林”景区面积已位于中国四大梅花胜地之首,梅花品种位居全国第二,所以从总体上来看林地的面积基本保持不变.

2.2景观组分水平格局变化分析

2.2.1景观斑块的面积和结构特征 整个三圣乡研究区范围内,2003年耕地和建设用地在面积上占有支配地位,两者相加占总面积的80%,其它几个类型的面积比例不超过20%.而2015年耕地面积急剧减少,基本上转化为建设用地、林地,形成耕地、建设用地、林地3种类型鼎立的景观格局,三者面积之和约占总面积的90%.三圣乡景观斑块面积和结构在组分水平格局上的变化趋势(图4)表明：在斑块数量上,2003—2015年间,各景观类型均呈增加趋势,其中耕地、建设用地增加显著,分别增加了133 137和264 571个,林地、水体、草地增加相对平稳；耕地、建设用地、林地对应的平均斑块面积均呈减少趋势,草地、未利用地对应的平均斑块面积呈增加趋势,其中未利用地的平均斑块面积增加最多；斑块密度的变化趋势与斑块数量的发展趋势基本一致(图4(a)、图4(b)),由此可知,耕地、建设用地破碎化程度呈增强的趋势.

在最大斑块指数方面,2003年研究区的最大斑块指数为10.67%,属于建设用地类型,而2015年的最大斑块指数为19.73%,依然为建设用地类型.这个变化说明了景观类型间的演替正好与三圣乡2003年开始在政府的支持下进行乡村旅游发展的效果相吻合.建设用地、林地、水体、草地对应的最大斑块指数呈增加趋势,耕地和未利用地的最大斑块指数则呈减少趋势(图4(c)、图4(d)),但其比重并不大,而建设用地到2015年的最大斑块指数则是急剧升高,甚至超过了耕地,说明在2003—2015年间,研究区基质发生了变化,由耕地变为了建设用地.

2.2.2景观斑块的形状特征 采用周长-面积分维数来分析三圣乡各景观类型的形状特征(图5).可以看出,12年以来,周长-面积分维数呈波动增长趋势,变化幅度较小,说明随着人类干扰程度的增加,斑块间相似性增强,形状趋于简单.2003年和2015年各景观类型中的周长-面积分维数都以耕地最大,而周长-面积分维数增加最大的景观组分是建设用地,由1.34增加到1.39.水体的周长-面积分维数略有增加,由1.37增加到1.42.6种景观类型中,只有林地的周长-面积分维数有微小的减少.

2.2.3景观的空间构型变化 此处选取聚集度指数(AI)描述斑块类型内部的聚集程度.由图6可知,除草地,耕地、建设用地、林地、水体、未利用地的AI值都较高,均超过80%,表明同一类型的斑块聚集度很高.12年有小幅度减少,表明草地分布越来越集中,但与其他景观类型相比,其聚集程度还是较低.在这6种景观类型中,耕地、未利用地AI值相对最高,表明这2个景观集中连片分布,破碎度低,建设用地、水体、林地次之.

2.2.4景观整体水平格局变化分析 研究区域选取Shanno多样性指数和均匀度指标及其他们的修正公式来度量景观镶嵌图的特点[13].与2015年相比,2003年三圣乡总体格局的景观指数除蔓延度出现下降外(表2),其他各指数都有所增加.2015年景观的多样性和均匀度均高于2003年,景观的多样性指数和均匀度指数分别由1.43和0.74增加到1.59和0.82,即12年间,三圣乡在景观类型分布更加均匀的同时,景观多样性也得到比较大的提升,较好地实现了景观类型的演替更新.

表 2 三圣乡整体景观格局指数

均匀度指数值越来越趋近于1,其增加说明不同土地景观类型分配越来越均匀,结构越来越合理.

研究区域的蔓延度指数值都小于60,且变化很小,说明研究区内的景观均比较破碎,小斑块较多[14],且主要受到少数几种大的景观类型(主要有耕地、建设用地、林地等)控制,12年来的整体景观蔓延度指数从55.74下降到48.98,它的直接表现是斑块数目的增加和斑块平均面积的减小,从而反映出三圣乡土地的大规模开发与利用程度.

3 结论与讨论

3.1结论本文研究结果表明,在进入21世纪初期的12年中,三圣乡土地总的景观格局的演变特征是因乡村旅游的发展而带来的景观在不同区域逐渐分异.

1) 三圣乡在12年间,建设用地、草地、水体以及未利用地的面积均有所增加,而耕地和林地的面积有所减少,其中耕地的面积减少的幅度较大,而林地只是略微的减少,面积基本保持不变.

2) 建设用地到2015年的最大斑块指数急剧升高,甚至超过了耕地,说明在2003—2015年间,研究区基质发生了变化,由耕地变为了建设用地.这种变化主要与人为活动密切相关,三圣乡于2003年开始发展乡村旅游,推动了集体土地的流转,越来越多的耕地和未利用地被人类开发利用为建设用地、林地、水体和草地.

3) 2003—2015年间,周长-面积分维数增加最大的景观组分是建设用地,说明这12年间三圣乡乡村旅游的发展推动了当地道路、商业建筑等基础设施的建设,受人类活动影响,建设用地更为集中,形状趋于简单化.水体的周长-面积分维数也有所增加,但增幅小,这与12年以来“幸福梅林”的快速发展、人类活动的增加是分不开的.

4) 2003—2015年间,三圣乡土地景观的多样性、均匀度和蔓延度指数均有所增加,研究区多样性指数增加而研究区的土地类型数量基本维持不变,说明各土地类型所占比例差异增加,2003—2015年,耕地、建设用地、林地、草地等所占的比例发生了很大的变化.研究区斑块数量和斑块密度都明显增加,景观斑块的分布变得并不均匀,破碎化程度增加,景观类型中各类嵌块体的复杂程度趋于增加.

3.2讨论本研究分别从景观组分水平格局以及整体景观格局进行分析,发现2003—2015年,三圣乡土地的斑块数量增加,破碎化程度不断增加.基于经济角度，这种变化并不能说明三圣乡在向坏发展,相反,近12年来,人类的一系列活动比如农田开垦、水体利用、树木种植、人工建筑等都对三圣乡的乡村旅游的发展起了极大的推动作用.2003年时期三圣乡主要以耕地为主,景观均匀度高；但随着五朵金花逐步打造完成,“花乡民居”以种植花卉为主、“幸福梅林”以种植梅树为主、“江家菜地”以种菜为主、“荷塘月色”以湿地景观为主、“东篱菊园”以种植和观赏菊花为主,因此整体景观的破碎化程度较高.而多样性指数、均匀度指数和蔓延度呈增加趋势,表明三圣乡土地景观类型并未有大的改变,但是斑块类型呈多样化,12年间,占明显优势的土地景观类型相互转化率较高且在景观中分布均匀.

纵观各位学者对三圣乡乡村旅游及其土地流转的发展研究[10,15-18],再基于本次所研究的三圣乡景观格局的分析结果可以看出,自从2003以来,三圣乡耕地与建设用地之间面积转化剧烈,主要是由人类活动造成的,因此在今后的乡村旅游的发展中,应注重在完善景区基础设施的同时,也应该注意与保护生态环境相结合,严格防止进一步毁林毁草毁耕种植,防治无序的开发和乱建,适时退林还湿还草,合理利用水体资源,从而防止生态环境平衡失调,在促进三圣乡乡村旅游进一步发展的同时注重生态环境的保护.

[1] 郭焕成,韩非. 中国乡村旅游发展综述[J]. 地理科学进展,2010,29(12):1597-1605.

[2] 叶功富,谭芳林,罗彩莲,等. 泉州湾河口湿地景观格局变化研究[J]. 湿地科学,2010,8(4):360-365.

[3] WOOD R, HANDLEY J. Landscape dynamics and the management of change[J]. Landscape Researcht,2001,26(1):45-54.

[4] XU C, SHENG S, ZHOU W, et al. Characterizing wetland change at landscape scale in Jiangsu Province, China[J]. Environmental Monitoring and Assessment,2011,179(4):279-292.

[5] ROBERT A Z, RICHARD G L. Landscape changes in Atlantic whitecedar(Chamaecyparis thyoides) wetlands of the New Jersey Pinelands[J]. Landscape Ecology,1997,12:397-408.

[6] 邓明艳,曾菊新,余斌,等. 旅游发展背景下乡村景观格局变迁与优化[J]. 生态经济,2010(2):82-86,97.

[7] 李万洪. 三圣乡片区乡村旅游景观设计研究[D]. 成都:西南交通大学,2008.

[8] 陈博. 成都三圣花乡乡村旅游景观设计分析[D]. 西安:西安建筑科技大学,2010.

[9] 卢小丽,成宇行,王立伟. 国内外乡村旅游研究热点:近20年文献回顾[J]. 资源科学,2014,36(1):200-205.

[10] 马作珍莫. 城乡统筹视角下的乡村旅游发展研究:以成都市三圣乡为例[J]. 经济管理者,2010(18):44-50.

[11] 张秋菊,傅伯杰,陈利顶. 关于景观格局演变研究的几个问题[J]. 地理科学,2003,23(3):264-270.

[12] 汤国安,杨玮莹,秦鸿儒,等. GIS技术在黄土高原退耕还林草工程中的应用[J]. 水土保持通报,2002,22(5):46-50.

[13] 郑新奇,付梅臣. 景观格局空间分析技术及其应用[M]. 北京:科学出版社,2010.

[14] 王永丽,于君宝,董洪芳,等. 黄河三角洲滨海湿地的景观格局空间演变分析[J]. 地理科学,2012,32(6):717-724.

[15] 李文佳. 农村土地流转分析:以三圣乡模式探析为例[J]. 经济管理者,2009(8):30.

[16] 马勇,赵蕾,宋鸿,等. 中国乡村旅游发展路径及模式:以成都乡村旅游发展模式为例[J]. 经济地理,2007,27(2):336-339.

[17] 吴冠岑,牛星,许恒周. 乡村旅游发展与土地流转问题的文献综述[J]. 经济问题探索,2003(1):146-151.

[18] 郭凌,黄国庆,王志章. 乡村旅游开发中土地流转问题研究[J]. 西北农林科技大学学报(社会科学版),2009,9(5):85-91.

(编辑 李德华)

Landscape Pattern Evolution Analyses for Rural Tourism Planning:a Case Study of Sansheng Town in Chengdu

ZHONG Jia1,2, PAN Hongyi2, ZHENG Yuanbo2

(1.InstituteofMountainHazardsandEnvironment,ChineseAcademyofScience,Chengdu610041,Sichuan;2.CollegeofGeographyandResourceSciences,SichuanNormalUniversity,Chengdu610101,Sichuan)

With the support of GIS technology, this paper selects 12 landscape pattern indexes to study the changes of landscape pattern of Sansheng town in Chengdu, based on the data of land-use of Sansheng town in Chengdu in 2003 and 2015. The results show that the farm land area has a sharp reduction in the past 12 years, while the construction land and water all increase. By 2015, the construction land has been the dominant land use type; contagion index are lower and the Shannon’s diversity index, evenness index all slightly increase, landscape fragmentation index has an obvious increase. It shows that human activities and landscape fragmentation have a significant correlation. The change of landscape pattern index reflects the fact that the rural tourism has become the main driving factor for landscape pattern changes of Sansheng town in Chengdu.

rural tourism; landscape pattern evolution; GIS; Sansheng town in Chengdu

K903

A

1001-8395(2017)06-0817-07

10.3969/j.issn.1001-8395.2017.06.018

2016-05-18

四川省教育厅自然科学重点基金(16ZB0061)

*通信作者简介：潘洪义(1980—),男,副教授,主要从事土地利用与评价的研究,E-mail:panhongyi80@163.com