城市化背景下建设用地景观格局演变分析——以商丘市为例

王兴敏

（商丘师范学院测绘与规划学院 河南商丘 476000）

引言

社会的全面发展依赖于城市化。城市化除了可以促进社会经济的快速发展，还可以促进社会文明的整体进步[1]。然而，快速的城市化随之带来了环境污染、水土质恶化、生物多样性下降等诸多问题，直接影响着人类生活环境质量及社会的可持续发展[2]。这些现象的出现主要是因为区域土地利用/覆被变化和景观格局的改变。这其中，建设用地扩张是城市化最直观的特征，亦是城市生态环境压力问题的直接重要来源[3]。

作为中原经济区的东部门户和重要城市之一，商丘市1997年撤地建市以来，其城市化进程迅速，建设用地和交通用地扩张现象严重[4]。因此，文章以商丘市为研究区，基于GIS 技术，结合景观格局指数，研究2000-2015 年商丘市建设用地的景观格局演变情况，以期为商丘市合理发展规划和可持续发展提供科学参考。

1 研究区概况

商丘市地处华北平原，位于河南省最东部，介于东经114°49'-116°39'，北纬33°43'-34°52' 之间，为豫鲁苏皖四省的结合部，东望安徽淮北、江苏徐州，西接河南开封，南襟河南周口、安徽亳州，北临山东菏泽、济宁。商丘市属暖温带大陆性季风气候，年平均气温14.6 ℃，年平均降水量711.9mm，无霜期约211 天（图1）。

图1 商丘市地理位置示意图

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源

文章的数据来源有：（1）商丘市2000 年与2015 年两期土地利用数据；（2）国家基础地理信息系统1:400 万基础数据；（3）商丘市社会与经济统计数据（来自《河南省统计年鉴》）[5]。

2.2 研究方法

2.2.1 叠加分析法

叠加分析是GIS 空间分析中一种非常重要的空间分析方法，指在相同的空间坐标系统条件下，将同一地区两个不同地理特征的空间和属性数据重叠相加，以产生空间区域的多重属性特征，或建立地理对象之间的空间对应关系。文章通过叠加分析获得商丘市2000-2015 年新增建设用地分布数据。

2.2.2 景观格局指数的选取与计算

景观格局指数可以高度概括景观格局信息，是可以准确地描述和反映景观构成和空间布局等特征的一系列指数[6]。借鉴已有的景观格局研究[7][8]，文章选择斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、边缘密度（ED）、最大斑块指数（LPI）、景观形状指数（LSI）和聚合度（AI）（表1）等指数来刻画建设用地的景观格局。

表1 景观格局指数及其生态学涵义

3 结果与分析

3.1 建设用地的数量结构变化

2000 年，商丘市建设用地面积为1856.49km2，建设用地整体分布分散，斑块面积较小；撤地建市后，商丘市城市化进程加速，建设用地面积剧增，到2015 年，商丘市建设用地面积增加量高达696.57km2，是2000 年建设用地总面积的37.57%。由图2 可知，2015 年，建设用地范围明显扩大，用地斑块不仅数量增多，面积上也明显大于2000 年，并且主要的大斑块建设用地是在2000年已有建设用地大斑块基础上后形成的，主要集中在商丘市主城区以及县城驻地。

图2 商丘市建设用地分布图（左：2000年；右：2015年）

3.3 建设用地的空间扩张

基于ArcGIS 软件进行叠加分析，得到2000-2015 年商丘市新增建设用地分布情况图（图3）。由图3 可知，15 年来商丘市建设用地大幅扩张，扩张范围遍布整个商丘市域，尤其是商丘市主城区附近和永城地区，建设用地呈集聚状态侵占周围非建设用地区域，这与近年来两地经济发展速度相对更快和人口数量剧增密切相关。

图3 2000-2015年商丘市新增建设用地分布图

3.3 建设用地的景观格局演变

基于软件Fragstats 4.2，得到商丘市2000 年与2015 年建设用地景观格局指数计算结果（表2）。由表2 可知，2000 年来，建设用地斑块数量、斑块密度、边缘密度等指标均在增加。这表明近15 年来，建设用地在面积扩张的同时，其景观形状更加复杂，并且斑块边缘的长度更大，分布更集聚。由此可见，在城市化进程逐渐加速的过程中，已有建设用地正逐渐蚕食周边非建设用地区域，城市区域呈外拓内聚趋势。主要原因在于2000－2015 年间，为了促进经济的快速发展，实现“村村通”，大量耕地农田被征用于道路交通设施的完善。与此同时，大量务工人员进城，对住房数量需求急剧增加。

表2 建设用地景观格局指数计算结果

4 讨论

基于GIS 技术，并配合量化的景观指数，文章针对城市化背景下商丘市2000-2015 年的建设用地空间扩张与格局演变进行了研究。

2000-2015 年，商丘市建设用地扩张迅速，增加面积高达696.57km2，是2000 年建设用地总面积的37.57%。新增的建设用地主要围绕商丘市主城区与永城地区，这与区域经济发展速度密切相关。15 年来，商丘市建设用地斑块数量、密度、最大斑块指数、聚合度均有所增加，说明城市化进程逐渐加速的过程中，建设用地周边的非建设用地区域正逐渐被已有建设用地所吞并，城市化区域呈外拓内聚趋势。由此可见，研究区制定科学合理的土地利用模式已迫在眉睫。

结语

通过研究可知，2000 年来，商丘市大量非建设用地被侵占，用来完善当地交通、促进工业发展、满足居民住宿等要求，这在一定程度上满足了城市化的发展要求。但是，建设用地的增加是在牺牲农业用地、林地等生态用地的基础上，如果任其发展，将使生态环境继续恶化。与此同时，大量建设用地的建设也会带来粉尘、噪音、垃圾等问题。因此，合理规划土地利用，规范建设用地布局势在必行。