蚌埠市土地利用及景观格局动态分析

张柏秀++杨武年

摘要：指出了安徽省蚌埠市是省内三大中心城市之一，近年来，蚌埠市经济发展与城市建设迅速，生态环境受到了一定程度的破坏，为了充分了解城市建设与土地利用和生态环境之间的动态变化，利用遥感（RS）及地理信息系统（GIS），以安徽省蚌埠市2000年和2005年两年的TM遥感影像为数据源，在ENVI以及FRAGSTAT景观格局分析软件的支持下，分析了蚌埠市土地利用变化信息以及其景观格局的动态特征。结果表明：5年来，从土地变化总体来说，城乡居民及工矿用地和耕地增加，未利用地减少，研究区受人为活动影响剧烈。

关键词：遥感；土地利用；景观格局；蚌埠市

中图分类号：F301.2

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）16014504

1引言

随着社会经济的迅猛发展，城市扩张，生态环境的破坏也越来越严重。遥感技术能够快速、宏观、实时、动态地监测生态变化的需求，而土地利用 （LUCC）是研究生态环境的重要方面之一，是全球环境研究的热点。大量研究表明，土地利用对全球自然环境产生了深远的影响。景观格局分析是研究景观结构组成特征及空间配置的方法[1]。蚌埠市作为安徽省的三大中心城市之一，是淮河第一大港。蚌埠市更是全国性交通枢纽之一，合徐、界阜高速公路、京沪高速铁路、宁西铁路等在此交汇。目前已有许多专家对安徽土地利用进行了较全面的研究， 也形成了比较成熟的理论体系， 但对蚌埠地区的土地利用和生态环境的研究还比较缺乏。笔者结合遥感以及景观格局， 分析了蚌埠市2000- 2005年的土地利用变化，对城市规划和土地资源的可持续利用具有一定的参考价值。

2研究区概况及数据处理

2.1研究区概况

蚌埠市位于安徽省北部，北纬32°43′～33°30′之间，东经116°45′～118°04′之间，四季分界显著，季风明显，日照充足，降雨量适中。蚌埠市是安徽省第一个设立市的地级市、省辖市，有4个市辖区，管辖3个县，总面积达到了5952 km2，人口367.81万人。蚌埠境内大部分是平原地区，土质良好营养肥沃，水分充裕灌溉条件好，有良好的农业生产条件，为江淮商品粮食产量提供了巨大的粮食产量，奠定了在江淮商品粮基地中的重要位置之一。

2.2数据处理

（1）数据来源：遥感数据选取了研究区2000年和2005年的Landsat-TM影像两个时相的数据、研究区行政区划矢量数据。

（2）数据处理：野外调查与室内解译相結合[2，3]，首先对TM数据进行预处理并结合地形图确定土地利用类型的特征。然后用ENVI以及ArcGIS软件对两个时相的TM数据做了辐射定标、校正与融合等预处理，结合政区划矢量数据做了拼接裁剪等处理，得到蚌埠市两个时期的土地利用类型图。

3研究方法

3.1土地利用类型的确定

参考《土地利用现状分类》国家标准，结合安徽省蚌埠市土地利用特点及研究目的， 将该研究区土地利用类型分为城乡居民及工矿用地、林地、水域、耕地、未利用地和草地6类。

3.2土地利用变化研究

土地利用转移矩阵来源于系统分析中对系统状态与状态转移的定量描述[4]。按照土地利用类型6个类别，分别对蚌埠市2000年TM影像和2005年TM影像进行监督分类，运用转移矩阵对2000年蚌埠市土地利用信息和2005年蚌埠市土地利用信息进行定量分析，对土地利用数据进行计算与统计，得到了2000-2005年蚌埠市土地利用类型之间的转移矩阵（表1、2）。

在表1、表2中， 行表示2000年蚌埠市土地类型的转移方向， 列表示2005年蚌埠市的土地类型来源方向。由表2可知，从2000～2005年，城乡居民及工矿用地增加较为明显，主要来源于草地和未利用地。草地显著减少，大部分转变为城乡居民及工矿用地和耕地。56.792%的林地变为耕地，10.353%的林地变为城乡居民及工矿用地；草地中，25.667%变为城乡居民及工矿用地，50.819%变为耕地。

3.3景观格局变化研究

基于研究目的，结合蚌埠市的景观格局特征，从FRAGSTATS软件中选取了能够确保计算精度的6个指标[5～8]，类别水平上选取了斑块个数（NP）、斑块密度（PD）和最大斑块指数（ LPI） 3个指标；景观水平上[9]选取了景观面积（TA）、平均最近距离（MNN）和斑块聚合度（AI）3个指标。选取的指标及涵义如表3所示。

表3景观格局指数及其生态涵义

景观指数公式公式描述生态涵义

景观面积（TA）等于一个景观的总面积除以10000以后转化为公顷景观面积决定景观的范围以及研究和分析的最大尺度，同时它还是计算其它指标的基础斑块个数（NP）NP=n在类型级别上等于景观中某一拼块类型的斑块总个数；在景观级别上等于景观中所有的斑块总数描述整个景观的异质性， 斑块个数的大小与景观的破碎度具有正相关性：通常来说NP 大， 破碎度高；NP 小， 破碎度低

斑块密度（PD）PD=NP/ANP—斑块数量A—景观面积反映某类型和景观总体的破碎化程度和空间异质性程度

最大斑块指数（ LPI）等于某一斑块类型中的最大斑块占整个景观面积的比例有助于确定景观优势类型

平均最近距离（MNN）MNN>0景观级别上等于所有类型在斑块级别上的MNN之和除以景观中具有最近距离的斑块总数通常来说MNN值大，同类型拼块间相隔距离远，分布较离散；MNN值小，说明同类型拼块间相距近，呈团聚分布，拼块间距离的远近对干扰很有影响

斑块聚合度（AI）AI=gijmax-gij-10gij—相应景观类型的相似邻接斑块数量AI基于同类型斑块像元间公共边界长度来计算。某类型中所有像元间不存在公共边界的时候，该类型的聚合程度最低；当类型中所有像元间存在的公共边界达到最大值的时候，具有最大聚合指数endprint

4土地利用及其景观格局变化分析

4.1土地利用变化分析

表4为蚌埠市土地利用类型像元总数和斑块数量对照表，从表中可以看出，2000～2005年间，蚌埠市城乡居民及工矿用地明显增多，但斑块数减少，因5年内蚌埠市的城镇化建设明显，一些小地块扩大合并成更大的地块，导致斑块数减少[10]。未利用地和草地的像元数和斑块数都明显减少，因为在城镇化建设过程中，很多未利用地和草地得到利用[11]，转化为其他类型用地。林地的像元数变化不大，而斑块数增多，是由于在城区内，增加了很多小地块的人工绿化地[12]。水域和耕地的像元数和斑块数没有明显变化。

从统计数据中能够看出，2000～2005年期间，蚌埠市几种土地利用类型中，各个类型的面积的变化程度都很大，而且各个类型的面积之间的转化也都很频繁，其中，城乡居民及工矿用地、未利用地和草地的变化最为明显，有94.646%的未利用地和25.667%的草地转化为城乡居民及工矿用地。与此同时，耕地的变化也较为明显，分别有56.792%的林地和50.819%的草地转化为耕地，又有少量耕地转化为城乡居民及工矿用地。蚌埠市土地利用各类型总变化的面积由大到小依次是城乡居民及工矿用地、未利用地、耕地、林地、水域、草地；变化方式上[13]，未利用地和草地转为其他土地类型的面积大于转入的面积，各土地类型转为城乡居民及工矿用地和耕地远大于城乡居民及工矿用地和耕地转为其他土地类型的面积，林地和水域面积有少量增加。

4.2景观格局变化分析

利用FRAGSTATS软件分析，得到了研究区各土地类型的景观指数（表5，表6）。

在表5，表6中，由斑块个数（NP）可以看出，城乡居民及工矿用地的斑块数减少，这是由于城乡居民及工矿用地大量增加，多个小斑块合并为一个大斑块，由于斑块破碎化[13]，林地和水域的斑块数增多，未利用地和草地的斑块数减少，这是由于未利用地和草地的开垦导致面积大量减少的结果。

5结论与讨论

（1）采用遥感技术与景观生态学的原理， 能够较好地分析研究区蚌埠市土地利用及生态环境的变化。该研究结果可为蚌埠市的土地管理，土地可持续利用，生态环境整治与恢复等提供必要的依据。

（2）在研究中发现，已有许多专家对安徽的土地利用进行了较全面的研究， 也形成了比较成熟的理论体系。而结合遥感以及景观格局分析土地利用的方法也在许多地区有应用。但用此种方法对蚌埠地区的土地利用和生态环境分析的研究还比较缺乏。

（3）蚌埠市土地利用变化剧烈。总体来说，城乡居民及工矿用地增加，未利用地以及草地的面积有很大程度的减少，林地、水域的面积有少量的增加。全市土地利用程度处于缓慢快速期。

（4）蚌埠市土地利用变化主要是受到了城市化和社会经济发展的影响。导致这种情况产生的原因可能是城镇化建设明显，人口流动性较大[14，15]。通过查阅蚌埠市两年人口统计结果，了解到5年中蚌埠市人口确实有所增加，有从社会经济方面可以了解到5年中人民生活水平提高，拥有2套及更多房屋的人明显增多，买房升值的现象明显，导致了蚌埠市几年内大范围建楼，从而使大量的未利用地和草地转化为城乡居民及工矿用地。

（5）为使城市发展与环境保护能够兼顾，仍需对蚌埠市的土地利用与景观格局分析进行不断分析研究与应用，在城市化建设的过程中，同时要加大对绿化的建设，改善城市空气质量，坚持可持续发展，实行绿色经济模式。

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