基于景观格局指数的乌鲁木齐市主城区时空动态演变分析

姜展鹏，王正宇，张豫芳*

（1.新疆师范大学地理科学与旅游学院 新疆，乌鲁木齐 830054；2.中国科学院新疆生态与地理研究所 新疆，乌鲁木齐 830011）

乌鲁木齐市作为中国西北部山地绿洲城市的典型，兼负经济扩张与生态可持续发展的重要任务。在第三次新疆工作的重要节点上，了解并研究其城市演变方向、规律及重心转移过程，皆可为未来乌鲁木齐市制定城市建设与发展的政策与方案提供科学、合理的理论参考与科学佐证。目前，城市的时空动态演变方面主要采用“RS+GIS”的方法。Waddell、Brian等学者采用高分辨率影像进行土地利用覆被类型提取，进行多方面评价分析。在我国的广东、崇明岛、三亚等的城市演变的研究中，立足景观生态学说进行定量分析的较少。本文以乌鲁木齐市主城区1990-2020年共七期遥感影为基础数据，以“时序+景观格局指数+城市重心转移”分析乌鲁木齐市主城区时空动态演变。

1 研究区及数据源

1.1 研究区概况

乌鲁木齐市（图1）是新疆维吾尔自治区首府，全境位于准葛尔盆地南缘，北天山西段的接合部，属中温带半干旱大陆性气候。

图1 乌鲁木齐市主城区地理位置

1.2 数据源

1.2.1 土地利用分类数据 利用SVM 对1990、1995、2000、2005、2010、2015、2020七期遥感影像进行半监督分类。将荒漠与冰川积雪单独列出，并将低密度草地分类后划入荒漠，而其他则包括不可建设用地、留白用地、空闲地等。

表1 1990-2020年乌鲁木齐市各土地利用类型斑块密度指数

图2 乌鲁木齐市不同年份土地利用分类

表2 1990-2020年乌鲁木齐市土地利用结构信息熵

图3 1990-2020年乌鲁木齐市主城区建设用地重心及其转移路线

1.2.2 SVM分类精度验证 选取2020年主城区8种土地利用类型共计80 个样点，进行采点与土地利用类型判别，分类精度均高于70.00%，符合实验要求。

2 1990-2020 年乌鲁木齐市主城区景观格局指数分析

如图2所示，1990-2020年，草地、荒漠遍布的东南部与西南部地区逐渐被开发利用，转化为建设用地以及耕地，致使荒漠与其他用地在空间分布上呈现破碎零散化分布特征。

2.1 景观格局指数

景观格局指数能定量表达景观格局与生态过程间的关联性。本文主要从土地利用空间格局多样性与复杂性两方面进行分析。

2.1.1土地利用空间格局复杂性 由表1可知，2020年土地利用空间格局的孔隙度增加，空间分布相对紧凑，局部区域内复杂性较大；1990 年土地利用布局相对呈现出整体性与片状性，城市用地相对均衡且单一，各土地利用类型的空间分布相对分散。

2.1.2 土地利用空间格局多样性 由表2 可知，2020年土地职能类型较多，各类用地稳定且均衡；1990年土地利用结构分异较小，用地稳定性与均匀性较差。

2.2 城市用地重心转移分析

1990-2000 年建设重心主要由沙区三一西北重工附近向东北部沙依巴克区澎湖路附近转移，2000-2010年向东南方向沙区西山西街方向转移，2010 年后建设重心向东北方向新市区苏州东街转移。

3 讨论与结论

从时间与空间分布的角度对1990-2020 年乌鲁木齐市土地利用的变化情况加以分析，1990-2020年乌鲁木齐市的土地利用空间格局的孔隙度增加，各土地利用的空间分布相对紧凑，局部区域内的土地利用复杂性较大，土地职能类型较多，建设用地的重心也呈现出向东与向北发展趋势。上述立足于景观格局指数的乌鲁木齐市主城区时空动态演变分析为乌鲁木齐市主城区用地规划提供了一个新的视角。希望在后期的研究中对乌鲁木齐市主城区的未来扩张方向进行预测，这也将丰富国内乃至中亚山地绿洲城市的研究内容。