许昌市2010-2015年景观格局变化研究*

韩冰雪，张鹏飞

（许昌学院 城市与环境学院，河南 许昌461000）

城市的生态环境受到了景观格局演变的巨大影响，分析其对生态环境的影响对于规划城市的土地覆盖，土地利用具有十分重要的意义[1]。我国对于景观格局的研究主要集中于一个城市[1]、一个流域或者一个小区域[2]。国内学者的数据大多来自于遥感影像，利用Arc GIS等软件对其进行分类[3]，借助Fragstats软件对景观格局展开研究从而揭示其变化情况。结合研究现状可以发现，随着城市化进程的加剧，新农村建设的开展对中小城市景观格局演化相对较少。为了更好地反映出许昌市5年间的景观格局演变情况，本文结合许昌市2010-2015年土地覆盖数据，分析导致这种格局变化的缘由，以期为许昌市的生态环境管理提供基础支撑。

1 研究内容与方法

1.1 数据获取

本文利用国家地球系统科学数据中心共享服务平台官方网站[4]，影像分辨率为1km×1km。借助Arc GIS软件结合全国《土地利用现状分类》标准和许昌市的现实状况，将其划分为：林地、草地、耕地、建设用地和水域。

1.2 研究方法

土地利用指数法：土地动态度可以定量的展现某一时间段范畴内，各种土地覆被形式的面积演变状况，土地利用转移矩阵能够显现各种土地覆被形式彼此中间的转化情况[5]。

景观格局指数法：通过计算景观的空间结构特征的指标参数，反映出景观变化特点的方法。本研究经过筛选后选择了斑块数量（NP）、斑块密度（PD）等5个景观指数，景观空间格局特征指标及描述见表1[3]。

2 结果与分析

2.1 土地利用动态变化分析

由表2可得：许昌市大部分地区是耕地，2010-2015年之间面积减少了286km2，林地减小411km2，而建设用地近5年增加549km2。

土地用途的变化是多种原因造成的结果，其中起决定性作用的是经济水平和国家策略。（1）其中耕地面积减少，一方面原因是许昌市社会主义经济的快速发展及产业结构的变化。许昌市作为“汉魏古都”，有着丰富的历史文化旅游资源和广阔的消费市场，所以近几年来许昌市政府计划大力发展旅游业，因此将会占用大量耕地。另一方面原因是政府越来越开始注重城市的环境建设，将一些耕地转化为草地。（2）林地面积的减少，一部分原因是经济利益的引诱，为了城市社会主义经济的快速发展从而占用大量林地。还有部分原因是政府部门的宏观调控和引导，为了提高城市的生态建设，用草地代替了部分林地。（3）建设用地面积的增加，原因是许昌市现在处于一种快速发展阶段，其城市人口规模不断扩大，导致了居民用地、工业用地、贸易用地等用地类型的急剧增加。另外，许昌市地处中原腹地，受到中原崛起战略的影响因素及近年来提出的郑许一体化空间发展规划，使得许昌市的社会经济发展水平达到了前所未有的发展高峰，所以需要大规模地扩大城市用地。

表1 景观空间格局特征指标及描述

表2 许昌市2010和2015年土地利用类型面积（km2）

从空间位置变化结果来看，许昌市东部地区（鄢陵县）一些林地逐步变成建设用地和耕地。这是由于鄢陵县自古以来就有优越的资源优势，该地区生态环境良好，种植花卉历史悠久，近几年来以花卉为依托大力发展旅游业，所以导致鄢陵县的部分林地被建设用地所占用。西北部（禹州市）和西南部（襄城县）地区的大部分林地都被草地所取代，这是由于政府为了优化各土地资源利用类型结构和提高生态环境从而出台了相关政策，用草地代替了部分林地，林地和草地所占比重变化较大。建设用地是近5年来增长最多的类型，其分布方式由原来的小范围集中分布变成了现在的大范围均匀分布，并且分布范围较广，覆盖整个许昌市行政区域。

2.2 土地利用转移矩阵分析

为了更加深入详细的探讨土地覆被的动态变化，计算了转移矩阵。

由表3可以看出，林地、草地、建设用地转出部分约占2010年各用地类型总范围的87%、53%、43%。建设用地转入部分约占2015年建设用地总范围的77%。由表2可得：建设用地类型增长最多，其中主要是512km2农田的转入，其次为32km2林地的转入。这是由于社会主义经济的快速发展，从而使得大量农田和绿地被过度占用。同时，水域范围的扩大绝大部分也是17km2耕地的转换。综合看来，各种土地资源覆被形式彼此转化状况较为繁杂，主要表现出建设用地与耕地、林地之间的争地问题。

表3 许昌市2010和2015年土地利用类型转移矩阵

2.3 景观尺度上的景观格局变化分析

为更明确表示出许昌市2010-2015年景观格局的演化情况，借助Fragstats软件对边缘密度等8种景观指标进行运算。

计算结果见表4，2010-2015年期间，许昌市的斑块数量（NP）从原来的174个增长到了407个，同时斑块密度（PD）也有所提高，证实了在城市化不断进步的历程中，整个区域内的景观朝着分裂趋势发展。最大斑块指数（LPI）由82.22减少到76.84，说明了区域中优势种范围减少，优势种在整个格局中的作用逐渐减弱。边缘密度指数（ED）由2.74扩大到了6.01，表明了景观种类被瓦解的更加破裂。景观形状指数（LSI）增加，说明了人类活动对景观产生了巨大的作用，从而导致形态无序化。各景观种类比重更加均匀，优势种对于整个城市景观格局的控制作用减弱。这种景观演变特征与土地覆被动态演化所反映的现象大体相似。

表4 许昌市2010和2015年两时期景观在景观水平上的景观指数变化

3 结论与建议

3.1 结论

本文以许昌市为研究范围，以许昌市2010年和2015年的土地利用遥感数据为依据，分析了许昌市的土地覆被和景观格局演变情况，得出以下结论：

（1）2010-2015年期间，许昌市的林地和耕地范围逐渐减少，建设用地和草地范围则连续扩大，其中建设用地范围增加趋势最为明显，其范围增加了549km2，增加比例最大。

（2）2010-2015年期间，许昌市主要转出类型以林地和耕地为主，其中林地转出部分约占2010年林地总范围的87%。而转入种类则以水域、建设用地和草地为主，建设用地转入部分约占2015年建设用地总范围的77%。建设用地类型增长最多，主要为农田、林地的转换。说明了建筑用地与林地、草地之间存在争地问题。

（3）2010-2015年期间，由于人类社会活动对许昌市景观空间格局的影响，使得区域严重分散，优势种在整个景观格局中的作用慢慢变小，各景观种类所占比重更加均匀。景观结构更加繁杂，斑块形态更加无序，各种景观种类之间的斑块分布更加离散，而相同景观种类斑块内部之间更加紧凑，景观异质性程度明显增加，景观丰富度增强。

（4）2010-2015年期间，许昌市的景观要素类型格局变化区别较大。其中林地和耕地的景观格局变化趋势是类似的，都表现为：斑块面积减少，最大斑块指数下降，说明了林地和耕地的优越性都明显降低。水域、建设用地和草地的景观格局变化趋向大体相似，都表现为：斑块面积增加，区域严重分散，斑块形态更加无序。这种演化特征与景观尺度上的整体景观格局演变所反映的现象基本一致。

3.2 建议

随着许昌市社会主义经济实力的不断进步，其土地覆被格局也随之发生了极大的改变，这也就导致了许昌市的景观格局发生了翻天覆地的变化。其中最为明显的是由于人类活动的过度干涉，使得许昌市整体景观破碎化程度加大，这种变化将严重妨碍其生态文明建设。因此，为了许昌市的长远发展，寻找经济发展和生态环境的平衡，必须结合该地区整体景观格局变化特征及各景观要素类型变化特点，采取相应的有效措施：

（1）根据每个地区当地的现实情况制定合理的土地资源利用方案，优化调整各土地资源利用类型之间的占比关系。避免出现由于建设用地的盲目增加从而大量占用其他土地资源利用类型，科学地分配各土地利用类型面积，使得各土地利用类型面积所占比例更加均衡。调整土地覆被形式结构，使得土地覆被形式逐渐向多样化趋势发展。

（2）保护耕地，科学有效地利用耕地，加强对耕地的治理。由于社会经济实力的不断进步占用了大量农田，使得耕地后备资源严重短缺。只剩下西部山地丘陵地区可以利用，但是由于受到地形等阻碍，开拓较为艰辛，所以需要适当地恢复部分耕地。同时也需要提高耕地的利用效率，可以实行大面积联产承包制度，培养专门的技术创新人才，进行农业机械化和专业化发展生产，这样既提高了耕地的利用效率，也方便大面积规划和管理。

（3）遵循自然规律，减少对林地和草地的破坏，改善区域的破碎化。同时，要扩大林地、草地等绿化用地的种植面积，提高城市的森林覆盖率及城市绿化水平。增强生态文明建设和环境保护意识，从小事做起，每一个人都应该力所能及的去改善和珍惜生态环境。

（4）整体规划城市用地，有序增加建设用地。应该合理分配和规划低效、闲置的建筑用地，可以提高这种用地类型的节约化和集约化水平。避免以牺牲城市环境为代价来发展社会经济，同时抑制建设用地面积的过度扩张，妥善处理各土地利用类型之间存在的争地矛盾。