芜湖市轨道交通沿线景观格局演变分析

李胜国 陈骁强

摘   要：本文通过对芜湖市轨道交通沿线土地利用与景观格局的分析，表明：2000年至2015年间，耕地和建设用地是研究区主要用地类型，林地和水域面积较少，主要是耕地转化成建设用地;类型尺度的指数变化趋势表明研究区“建设用地”类型在快速扩张过程中聚合度增大，破碎度下降;“耕地”景观的破碎度先降低后上升，总体下降趋势;景观尺度上的指数变化表明景观形状由复杂向简单化方向发展，破碎化程度不断下降，均衡度不断降低。

关键词：轨道交通  景观格局指数  转移矩阵

城市轨道交通系统与土地利用存在密切关系，土地不仅承载了轨道交通，并且为其发展提供资源，同时，轨道交通的快速发展势必对城市的土地利用产生重要的影响[1]。国内外学者对轨道交通与城市发展的关系与影像问题做了大量的研究。例如，陈蔚珊等[2]对广东轨道交通枢纽的零售业空间特征与时空演变进行分析;周俊等[3]对上海市轨道交通明珠线的廊道效应与土地利用进行分析;何冬华等[4]研究了广州轨道交通11号环线的城市空间结构、功能分区以及站点周边等三个层次的土地利用特征。研究方法主要是基于政府提供的土地利用调查数据或者根据遥感影像解译获取土地利用数据，研究内容主要包括轨道交通线和交通站点对土地性质和土地利用格局的影响以及轨道交通大发展对城市发展的影响。

芜湖市在近几年轨道交通快速发展，需要掌握历史发展过程中的土地利用变化情况，为轨道交通沿线的线性景观提升提供科学依据和决策支持。因此，本文采用土地利用转移与景观格局的方法对芜湖市轨道交通沿线的土地利用与景观格局演变进行分析，探究土地历史变化规律，为芜湖市推进公共交通发展，提升轨道交通沿线建设品质提供科学依据。

1  研究区概况

芜湖市位于安徽省东南部，处在皖江与青弋江的交汇口，现辖无为、芜湖、繁昌、南陵四县和镜湖、弋江、鸠江、三山四区。市域面积 6026km2，人口385万，其中市区面积1491km2。依据城市总体规划和综合交通规划，芜湖市城市轨道交通线网由5条市区线路和4条市域线路组成，总长约284km。目前一期工程在建包括1号线和2号线，其中1号线路长约30.4km，设站24座;2号线路长约16.5km，设站12座。本文通过采用土地利用和景观格局指数的方法，对目前在建的轨道交通一期两条线路沿线500m范围内的景观格局进行分析研究，对于在城市化发展背景下轨道交通的发展具有重要意义。

2  数据来源与方法

2.1 数据来源与处理

本研究主要是探究轨道交通沿线城市用地、林地和农田等类型的历史变化，因此，选取的数据源自中国多时期土地利用/土地覆被遥感监测数据集（CNLUCC），由Landsat TM/ETM和Landsat8 OLI遥感影像经过人机交互目视解译的方式生成，数据格式是.shp数据，源数据按照三级分类系统将土地资源和属性分成6个一级分类，25个二级分类，8个三级分类，坐标系统为Krasovsky_1940_Albers，详细信息请参考文献[5]。经调查研究，CNLUCC数据满足本研究需求。根据现场调研与轨道交通沿线土地属性历史发展情况，本文选取耕地、林地、水域和建设四种土地利用类型，研究2000—2015年时间段轨道交通沿线土地利用与景观格局指数变化情况。

轨道交通数据来自中铁时代建筑设计院提供的CAD数据，利用GIS软件提取轨道交通1、2号线数据转换成.shp格式，并合并两条交通线路数据。然后进行地理配准，将数据投影转换成Krasovsky_1940_Albers。最后，利用缓冲区工具，生成轨道交通线沿线500m缓冲区。

2.2 景观格局指数

景观格局指数能够在不同尺度上，对景观特征进行定量化表述，反应景观结构和空间配置等特征。本文根据研究内容需要，选取四类指数类型：根据本文研究内容选取的景观格局指数有：分割指数、斑块密度指数、景观破碎度指数、景观形状指数、香浓多样性指数、香浓均匀度指数[6]。

2.3 土地利用转移矩阵

土地利用转移矩阵是为了表述研究区不同时间段土地利用类型面积之间的转化信息，能够反映不同土地利用类型动态变化信息，同时，反映各时间段每种土地利用类型的转入转出信息，是研究土地利用变化的常用方法[7]。土地利用转移矩阵的公式如下所示：

公式中：S代表整个景观面积;m表示地类数量;i表示转移前地类，j表示转移后地用类;Sij为i地类转换成j地类的面积，行表示i类型的转出信息，列代表j类型的来源信息。

3  结果与分析

3.1 土地利用面积转移分析

3.1.1 土地利用面积分析

2000—2015年轨道交通沿线各类土地利用面积如表2所示，2000—2015年，耕地面积持续下降，建设用地面积大幅度增长，水域面积略有变化，林地面积基本保持不变。整体上可以看出，耕地和建设用地一直是主要用地类型，林地和水域所占面积较少。耕地面积所占比重从2000年的超过50%到2015年还剩下不到25%，而建设用地面积由不到40%增长到超过60%。此外，可以看出2005—2010年时间段变化幅度最大。

3.1.2 土地利用转移分析

如表2所示，2000—2015年以5年为间隔划分出3个时间段，分别计算得出各时间段各土地利用类型面积转移情况。2000—2005年，主要是耕地面积变化，耕地转出的方向是建设用地，其余用地类型相互之间基本无转化。2005—2010年，情况较上个时间段有了较大變化。耕地转变成建设用地面积较上个时间段多出3倍，且有少量耕地转为水域和林地。水域约有10公顷面积转移成建设用地，林地也有少量的面积转变成建设用地，此时段，建设用地占研究区面积的近60%。2010—2015年，耕地转移成建设用地，转化面积较上个时间段少了约50%，林地和水域基本保持不变，建设用地面积基本没有转移成其他用地类型。

3.2 景观格局指数分析

3.1.1 类型尺度上景观格局变化特征

景观分割指数探究的是景观面积与斑块面积的比值关系，反映斑块面积的分布结构和分割情况，值越大说明分割程度越高。斑块密度表示单位面积的板块数量，值越高说明该类型的破碎化程度越高，相反，值越小反映出景观类型聚合度越高。类型尺度上景观格局指数如图2所示，总体上看，“建设用地”景观类型破碎度在持续下降，聚合度在不断升高，而“耕地”景观类型则呈相反的发展趋势，“林地”和“水域”景观类型破碎化程度基本保持不变。

2000—2015年，“建设用地”景观的分割指数持续稳定在较低的水平，且表现出持续下降趋势，2010—2015年间SPLIT的值稳定在4左右。斑块密度指数呈现出大幅下降趋势，在3个时间段分别表现出缓慢下降、大幅度降低到保持平稳的趋势。“耕地”景观的分割指数持续增大，且在3个时间范围表现出增大趋势逐步升高的现象，每个时间段都比前一个时间段增长快，但SPLIT值依然保持200以下的较低水平。斑块密度指数呈现出先下降后上升的趋势，具体表现为前五年略有下降，后10年持续上升。“耕地”景观的破碎化程度在不断升高，聚合度持续下降，说明该时间段城市建设推进过程中不断地从各方向利用耕地。

3.1.2 景观尺度上景观指数变化特征

由表3可知，景观尺度的变化从整体上来看，景观形状指数与景观破碎度指数表现出前10年减小而后5年增大的变化特征，香浓多样性指数与均匀度指数则表现出前5年小幅增大而后10年逐渐下降的趋势，各景观指数变化特征总体上呈下降趋势。以上指数变化特征表明，芜湖市轨道交通1、2号线沿线景观形状由复杂向简单化方向发展，破碎化程度不断，均衡度不断降低，单一类型斑块面积不断增大并在整个研究区内占比高，说明城市在建设过程中破碎化的区域逐渐蔓延并连接在一起。各种指数在不同时间段内的小幅波动，可能是城市建设过程中在不同年份不同的具体发展规划导致的。

4  结论

本文基于土地利用/土地覆被（CNLUCC）数据，运用土地利用转移矩阵与景观格局指数方法，利用GIS和Fragstats分析软件对芜湖市轨道交通1、2号线2000—2015年间土地利用与景观格局进行分析，得出研究区土地利用与景观格局变化状况。结果表明：

（1）2000—2015年间，耕地和建设用地是研究区主要用地类型，建设用地面积大幅度增长，耕地面积则持续减少，水域和林地面积基本保持不变，主要是耕地转化成建设用地;（2）“建设用地”类型在快速扩张过程中迅速连接成片，导致聚合度增大，破碎度下降。“耕地”景观的破碎化程度在不断升高，聚合度持续下降，说明该时间段城市建设推进过程中不断地从各方向利用耕地;（3）景观形状由复杂向简单化方向发展，破碎化程度不断下降，均衡度不断降低，单一类型斑块面积不断增大并在整个研究区内占比高，说明城市在建设过程中破碎化的区域逐渐蔓延并连接在一起。

从芜湖市轨道交通沿线土地利用与景观格局的分析来看，交通沿线绿色景观较少，城市居民乘坐轨道交通时的视觉体验较差，因此，在轨道交通建设的同时，需要考虑到交通沿线绿色景观的改造，增大林地等绿色景观面积，对于打造高质量的城市线性景观具有重要意义。

参考文献

[1] 郭源园，李莉，李贵才，等.国内外城市土地利用与交通相互作用研究综述[J].国际城市规划，2015，30（3）：29-36.

[2] 陈蔚珊，柳林，梁育填.广州轨道交通枢纽零售业的特征聚类及时空演变[J].地理学报，2015，70（6）：879-892.

[3] 周俊，徐建刚.轨道交通的廊道效应与城市土地利用分析——以上海市轨道通明珠线（一期）为例[J].城市轨道交通研究，2002（1）：77-81.

[4] 何冬华， 袁媛. 轨道交通环线沿线的土地利用空间特征分析： 以广州市轨道交通11号环线为例[J].现代城市研究， 2010（9）： 90-95.

[5] 徐新良，刘纪远.中国多时期土地利用土地覆被遥感监测数据集（CNLUCC）.中国科学院资源环境科学数据中心数据注册与出版系统（http：//www.resdc.cn/DOI），2018.DOI：10.12078/2018070201.

[6] 孙天成，刘婷婷.三峡库区典型流域“源”“汇”景观格局时空变化对侵蚀产沙的影响研究[J/OL].生态学报，2019（20）：1-17[2019-11-13].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2031.Q.20190819.1517.016.html.

[7] 喬伟峰，盛业华.基于转移矩阵的高度城市化区域土地利用演变信息挖掘——以江苏省苏州市为例[J].地理研究，2013，32（8）：1497-1507.