江西省景观格局的时空演变分析

陈 哲，徐 翰

(1.江西核工业测绘院集团有限公司，330013，南昌；2.江西省自然资源事业发展中心，330013，南昌)

0 引言

土地是地表上最明显的景观标志，由各类斑块所组成。有着明显的空间特性，对人类地区的经济发展以及大自然的生态功能都有着重大影响。利用空间布局分析方法，把土地利用的空间特征和时序过程联系起来，有助于更好地总结土地利用的动态变化特点。城市景观格局作为自然景观空间异质化的重要体现，是自然景观嵌体与城市空间结构分布组合的综合表现[1-2]。通过分类研究土地利用因素和城市景观布局，就可以认识自然景观现象，揭示变化趋势，对于推动人类经济社会和城市自然生态的健康和谐发展，有着重要意义[3]。

近年来，国内外许多专家学者对土地景观格局的变化进行研究和探讨。其中，杨国靖等人则对森林景观布局及其碎片化程度做出了多方面剖析，并进一步探讨了其碎片化的成因[4]；吴波等人探讨人类活动与荒漠化范围扩大及景观格局变化的情况，认为人类过度活动是导致景观格局变化最主要的影响因素[5]；汪爱华等人利用遥感技术和地理信息技术探讨湿地景观格局变化与人类活动之间的联系，得出人类活动是影响湿地景观格局变化的主要原因[6]。这些学者的研究成果对我国景观格局研究的发展具有重大的意义[7-8]。

20世纪以来我国城镇化快速发展，中东部区域城乡建设用地迅速扩大，城镇化也处于快速发展之中。而近20多年是江西省实施中部区域崛起规划、鄱阳湖经济生态区计划等重大国家经济社会生态区域发展战略规划的关键时间[9]。虽然江西作为华东地区发达省市，历史比较悠久，农业水平较先进,但随着城镇化的高速推进、国家社会经济高速发展和我国一些重大战略规划政策的实施，建设中土地供应量持续上升，但土地利用受人类社会活动环境影响尤为突出，自然环境日益脆弱，因此备受大家的重视[10-11]。本研究成果将利用GIS平台和Fragstats软件，针对2010—2020年的江西省土地景观布局变化情况做出特征性数据分析，对未来的土地利用提出更具体的针对性措施，为今后的土地利用景观布局计划提出依据。

1 研究区概况

江西地处我国中部，黄河中下游南岸，隶属华东，省界在东经E113°34′36″～118°28′58″，北纬N24°29′14″～30°04′41″间，东临浙江、福建，南联广东，西靠湖南，北毗湖北、安徽，而共接黄河流域。省内有我国第一大淡水湖——鄱阳湖，同时也是亚洲最超大规模的黄铜产业基地之一。地貌类型以赣南丘陵、山区居多，盆地、河谷广布，并略带鄱阳湖冲积平原。天气为亚热带温和的湿润季风天气，每年温约16.3～19.5 ℃，且一般自北向南递增。赣东北、赣西北部丘陵和鄱阳湖冲积平原，平均每年温为16.3～17.5 ℃，而赣南盆地平均则为19.0～19.5 ℃。江西省是我国的多雨省份之一，平均降水量1 341～1 943 mm，在地域划分上是南多北少，东多西少。研究区位置如图1所示。

2 数据来源与研究方法

2.1 数据来源及处理

本文的数据分析主要来源于江西统计年鉴、政府公报，此外还有2010年、2015年、2020年的江西省3期遥感影像等，其中遥感影像数据以Landsat TM遥感影片为主要数据分析源，进行了融合、几何校准、图像强化和拼合等数据处理后，采用人机交互目视解译的方式，结合土地使用类型，通过ENVI 5.1软件获得了建设用地、林地、水域、耕地、草地和未利用地等6种土地类型。遥感影像数据的分辨率为30 m，且经检测后其Kappa系数都在87%以上，已达到了本研究的精度。江西省2010年、2015年和2020年景观类型图如图2所示。

图1 江西省区域图

图2 2010年、2015年、2020年江西省景观类型图

2.2 研究方法

2.2.1 景观动态度 景动态度是指根据景观类型变动的强烈程度,能够为土地用途的变动速率给出一种定性描述，从而对未来土地用途的变化进行预期分析[12]，其计算公式是:

(1)

K则表示某一景观类型动态度，Ua和Ub分别为研究的起始时间和研究完成时间中某景观类型的总面积，T为研究时间长。

2.2.2 景观指数 景观指标能够反映某个地区的自然景观构成特征和空间变化特点，是高度浓缩的表达自然景观布局信息的定量参照标尺[13-14]。作为一个合理的景观指标，需要充分反映自然景观布局类型的丰富程度、反映各斑块的空间形状特点、揭示了自然景观内各部分的空间分布特点[15-17]。基于江西省土地利用状况和自然景观分类标准，本文将通过从景观类型水平和景观水平二尺度上共选择的10个主要景观指数进行分类，见表1。按照自然景观水平指标选择了斑块密度系数(PD)、蔓延度指数(CONTAG)、香农多样性指数(SHDI)、香农均匀度指数(SHEI)、聚集度指标(AI)、斑块数(NP)。景观类型水平指数选择景观面积(CA)、最大斑块指数(LPI)、连接度指数(COHESION)、边缘密度(ED)。

表1 景观格局指数及其生态学意义

3 结果与分析

3.1 景观动态变化分析

从表2得知，江西省的城市建设用地为整个研究时期内动态度最大的地类，为5.87%，其中2015—2020年为城市建设用地动态度最大的时期，为5.57%；草地的动态度则为0.46%，其动态度最大的时期为2010—2015年，为1.03%；然后是水域，达到了0.40%；未利用地的动态势出现了先下降后上升的态势，但在2015—2020年动态势数值最高时，为4.05%；最后是林地和耕地，动态势变化并不明显，且动态数值也较低。

表2 2010—2020年江西省景观动态变化

3.2 景观水平的格局特征分析

PD是反映景观形态的重要指标，斑块密度越大，景观形态破碎度越高。CONTAG表示景观斑块之间的聚集程度和趋势，蔓延度值越大，说明优势斑块类型具有较好的聚合度和连接性。由表3可得到，PD指数在2010—2020年依次为0.078 7、0.082 0、0.083 6，且总体上呈现出稳定增长的态势，其中2010—2015年增长最大，说明期间江西省景观的破碎化程度在加大。CONTAG的数值也进一步下降，由2015年的47.624 1下降到了45.683 4，表明城市景观中不同斑块类型的团聚程度正在下降，连接性下降。SHDI反映了景观的异质性和景观结构的复杂性；SHEI代表优势类型，数值越大，优势度越高。从表3得到，2010—2020年SHDI值增长明显，从1.014 5增加到1.052 2，说明江西省的景观类型呈现多样化的趋势；与此同时，SHEI的变化趋势与SHDI的变化趋势相同，SHEI值不断增加，由0.566 2增加到0.587 2，说明江西省整体景观呈现出异质性的特征，景观类型的分布朝着多样化发展。AI表示不同景观的聚集度，反映景观要素的相互分散程度。从表3得到，2010—2020年AI指数不断降低，从65.447下降到64.403，表明景观斑块呈现分散的特性，聚合度低。NP代表了景观格局分布的均匀性和斑块的数量，由13 117增加到13 789，斑块数量增加说明景观破碎化随之增强，在2010—2015年较为明显。

表3 2010—2020年景观水平指数变化

以上指标均表明，在城市化进程的10 a，江西省的土地利用景观呈现出破碎式和离散式的发展趋势，表明江西省工业化发展的快速推进，在此过程中，建设用地的需求剧增，使原有的各类景观被截断或占用，原有的各类景观资源优势度下降，从而加剧了江西省景观格局的破碎化。

3.3 景观类型水平的格局特征分析

CA代表了景观面积的数量，直接反映了该地区的景观基质。如图3所示，2010—2020年林地的景观面积最大。其次是耕地，说明了这2种景观虽然对整体景观格局的影响都很大，但是土地面积却呈现出明显下降的态势，其中建筑用地面积，水面和草原均出现明显上升的态势，其中建筑用地面积上升比率最大，未利用地面积体量较小，变化不明显。LPI能较好地反映斑块集中程度和景观特征。如图3所示，林地的最大斑块指数最大，达到58.706 6，其次是耕地，表明了江西省景观类型以耕地和林地为主。2010—2020年，林地的最大斑块指数一直趋于较高的数值，但是随着退耕还林还草的实施导致其出现下降的趋势，大的耕地斑块被人为的分割成小斑块，使得最大斑块面积减小；草地、水域、未利用地和建设用地最大斑块指数基本保持稳定，主要是由于林地和耕地的基数较大。

图3 2010年、2015年、2020年江西省CA、LPI指数

COHESION用于表示景观类型的空间连接程度，当这种景观的连接程度越大，其分布越集中，其联结程度也越高。如图4所示，景观要素中耕地和林地的连接度最高，分别为97.850 8和99.873 0，其次是建设用地、未利用地和水域，最后是草地。2010—2020年，建设用地斑块连结度逐年增加，表明景观要素的斑块越来越集中分布，其在空间上的分布趋于片块状的聚落，连通度不断提高；通过对建设用地产业条件的改善，以及受土地利用结构变化和区域产业发展的影响，提高了建设用地景观斑块连接度。ED表示边界密度，反映了景观或类型被边界分割的程度，是景观破碎化的直接表现。如图4所示，耕地和林地的边缘密度都是相对最大的，表示耕地、林地的边界最细碎，其次是建设用地和水域。由于未利用地的变化相对较小，所以数值相对较低。2010—2020年，草地和耕地边缘密度呈现下降的走势，是由于退耕还林中，造成边缘景观破碎化导致其密度下降，水域呈现小幅下降，建设用地出现先增长趋势，说明建设用地景观出现破碎化的现象，草地和未利用地则保持相对稳定。

图4 2010年、2015年、2020年江西省COHESION、ED指数

4 结论与讨论

4.1 结论

从景观动态度和景观指数分析结果表明,调查区内各景观种类的数量和分布情况在2010—2020年均有所变动，但在趋势上有所不同。其中，耕地与水域之间的景观形态更加复杂,景观破碎程度明显提高，与草地的连接性也较弱；建设用地的总量与规模扩大，其景观优势程度与连通性都大大提高,逐步趋向集中分布；但林地相对变化较小。总体上，各景观类型所占比重逐步趋向平衡发展，地域异质性扩大，景观格局趋向复杂与多样。

4.2 讨论

随着城镇化和社会经济的迅速发展，江西省土地利用景观布局也出现了一定程度的改变。在经国务院批准的《江西省土地利用总体规划(2006—2020年)》中明确提出，要统筹保障农用地与保障经济社会发展用地之间的相互关系，积极调整土地利用模式，合理配置城乡建设用地，强化国土与生态环境建设，并以此推动全区土地使用节约与集约发展。根据对江西省各地城市土地利用及景观布局等变化的数据分析的结果，近年来，由于城市经济建设的迅速发展，区域内各种农业生产项目数量日益增加，城市建筑用地规模迅速增加，不可避免地挤占了部分土地资源及其生态用地，城市土地供求矛盾也越来越明显，低效的土地资源配置和不合理的城市景观要素建设，给城市的长远发展造成了一定的限制。所以，根据本文调研中所反映的有关问题，为解决地域资源环境保护和农村可持续发展之间的根本问题，需要逐步调整辖区土地利用发展模式，注重把握农村建设用地与城乡综合建设工业用地的结构调整，优先配置辖区基本农田，并确定了永久基本农田保护区的建设红线，以确保辖区食品安全；优化城市基础设施工业用地格局，进一步完善对此类地块的制度审批与监管，以合理规范城市建设工业用地；扩大城市绿化空间用地面积，进一步调整城市生态建设工业用地格局，以充分发挥城市自然景观的生态功效等。

因此，针对本研究所反映的相关问题，为缓解区域资源环境与可持续发展之间的矛盾，应进一步调整区域土地利用模式，重点调整农业用地和建设用地结构，优先发展区域基本农田，划定永久性基本农田保护红线，确保区域粮食安全；优化基础设施用地布局，加强基础设施用地的制度审查和监督管理，合理规划城市建设用地；扩大城乡绿地用地，调整生态用地布局，充分发挥城市景观的生态功能。