大连市土地利用和生态景观格局变化

王 甡

(辽宁省大连生态环境监测中心，辽宁 大连 116023)

1 引言

土地利用与土地覆盖是地球表层系统最突出的景观标志[1]，土地利用变化影响地表的各种景观过程，而景观变化是土地利用变化的最直观标志[2]。以景观几何特征为基础的景观格局分析主要运用景观生态学原理和方法来揭示土地利用的变化规律[3]。本文利用遥感和GIS技术，采用公里格网、土地利用转移矩阵及生态景观指数来分析2005～2009年大连市土地利用和生态景观格局的动态变化特征。

2 数据来源及预处理

土地利用现状分类采用2000年原国家环保总局“中国东北地区生态环境遥感调查”项目采用的土地利用/土地覆盖变化分类系统，按照一级分类体系将大连市土地利用分为6类：耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地。遥感影像数据为2005年和2009年Landsat TM多光谱数据，辅助数据包括大连市1∶10万地形图、专题图件及统计数据等。影像预处理包括影像拼接、辐射校正、几何校正、标准假彩色合成等，在基础上按照分类体系采用目视解译方式提取各土地利用类型的矢量数据，作为定量分析土地利用和生态景观格局变化的数据基础。

3 研究方法

3.1 公里网格

格网GIS改变了以往以行政区尺度为单位。具有矢量数据的属性信息，又具有栅格数据的显示形式，是将传统意义上的矢量数据详细化[4]。大连市土地利用时空特征分析采用公里格网数据，公里格网数据是区域尺度土地利用变化监测的空间数据融合方式。按土地分类标准对生态遥感解译的矢量数据分层提取，叠加公里格网数据分别生成大连市耕地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地公里格网数据，其中每个格网单元内有不同土地利用类型面积所占百分比数据。

3.2 土地类型转移矩阵

土地利用转移矩阵能够反映出两个时期不同土地利用类型之间的相互转化数量及转化率[5]。转移矩阵不但可以表征研究期初、研究期末的土地利用类型结构，而且还可以反映研究时段内各土地利用类型的转移变化情况，从而可以掌握研究期初各类型土地的流失去向以及研究期末各土地利用类型的来源与构成[6]。通过将2005年和2009年的生态遥感解译矢量数据空间叠加，重新计算图斑面积数据，通过各年度土地类型分类代码计算得到土地类型转移矩阵。

3.3 生态景观指数

景观是由不同生态系统组成的地表综合体，这些不同的生态系统表现为不同的土地利用或土地覆被类型，所以景观格局主要是指构成景观的生态系统或土地利用/覆被类型的形状、比例和空间配置[7]。景观指数是景观格局分析常用的指标，通过景观指数描述景观格局可以使土地利用类型数据获取一定的统计性质，进而可以比较分析生态景观格局特征，定量描述和监测景观空间结构随时间的变化[8]。本文利用Fragstats3.3软件描述大连市生态景观格局变化情况，选取斑块数目(NP)、最大斑块指数(LPI)、分维数(PAFRAC)、蔓延度(CONTAG)和多样性指数(SHDI)5个景观指数进行分析。

4 结果与分析

4.1 土地利用现状

2009年，大连市耕地面积占土地总面积的44.4%。其中旱地为主，占耕地面积的91.1%，主要分布在瓦房店市、普兰店市和庄河市；水田面积占耕地面积的8.9%，主要分布在庄河市和普兰店市。林地以有林地为主，其他林地主要混杂在有林地分布的区域之内。林地面积占土地总面积的31.4%，其中有林地面积占林地面积的71.8%，主要分布在大连市北部及旅顺口区，其中庄河市有林地居多。草地面积占土地总面积的1.2%，主要分布在庄河市和瓦房店市，市区内有零星分布。水域面积占土地总面积的2.7%，以河流和水库为主，主要分布在普兰店市和庄河市。建设用地面积占土地总面积20.2%，密集分布在海岸线地带，大片主要分布在市区和各区市县城区。

2005和2009年大连市最主要的土地利用类型是耕地，其面积占总面积的比例分别为42.8%和44.4%。2005～2009年，大连市耕地比例主要呈现增加趋势，瓦房店中北地区、普兰店北部、庄河中部耕地比例增加，反映土地开垦强度和范围的扩大；而在大连市区、瓦房店南部、普兰店北部和庄河中部地区比例减少，与区域城市化、城镇化进程加快有关。林地比例主要呈现减少趋势，瓦房店北部、普兰店北部、庄河西部、市区西南及西北部林地比例减少较大。普兰店和庄河交界的北部区域林地比例有所增加。沿海区域建设用地比例变化幅度很大，以市区北部和瓦房店南部区域建设用地比例变化最大，反映沿海区域开发活动较多，建设用地增加主要是城镇化扩张的结果。草地比例呈现减少趋势，其中庄河和普兰店草地比例明显减少。水域比例总体变化幅度不大，其中大连市区水域面积比例略有增加。未利用土地基本没有变化，主要是未利用地存量很小。相对于2005年，2009年填海造陆面积增加了94.8 km2，瓦房店填海造陆面积最大，占总造陆面积的62.7%，主要分布在瓦房店市的西北沿岸和南部沿岸，其次为庄河，造陆面积占18.6%，主要分布在庄河的南部沿岸(图1)。

4.2 土地利用类型的转换特征

根据土地利用类型转移矩阵对大连市土地利用转换变化情况进行分析，2005～2009年大连市17.0%的土地出现了利用方式变化，其余83.0%的土地没有发生显著变化，其中主要为耕地、林地和建设用地之间的转换变化。其中耕地、林地和建设用地转出量各占土地利用类型总转出量的36.3%、45.0%和11.5%，耕地、林地和建设用地转入量各占土地利用类型总转入量的45.7%、16.4%和32.4%(表1)。

图1 2005～2009年大连市主要土地利用类型变化

表1 2005～2009年土地利用类型面积转移矩阵 km2

耕地主要流向建设用地(56.5%)和林地(36.3%)；林地转出量的75.4%变成了建设用地；草地变化部分的去向以耕地、建设用地为主，少量转换成了未利用地；水域主要转换为耕地和建设用地；由于农村居民点撤并整理、土地开发复垦、生态恢复等导致部分建设用地转成为耕地和林地。

建设用地扩张的来源主要是耕地(63.4%)，其次是林地(30.1%)；林地转入量主要来自耕地(80.2%)和建设用地(11.9%)；水域转入部分主要来自于耕地、建设用地及林地。草地面积总量不多，转入量主要来自于耕地、建设用地和林地。未利用地的面积总量基本没变，表现出的转入转出有可能是遥感影像数据提取中存在的误差所致。

4.3 景观格局变化特征

景观格局指数能够浓缩景观格局信息，是反映景观结构组成和空间配置特征的简单定量指标[9]。景观格局指数一般分为斑块水平、斑块类型水平、景观水平等3种类型，其中景观水平指数代表了整个景观镶嵌体的空间格局，将所有斑块类型一同考虑[10]。因此采用景观水平指数反映大连市2005～2009年的生态景观格局总体变化情况(表2)。

表2 2005～2009年大连市各景观类型的景观级别指数

斑块数由2005年的1343个增长至2009年的1394个；最大斑块指数增加2%，呈上升趋势，说明随着大连市经济发展和土地资源的有序开发，土地利用向集约化方向发展，使原本破碎化的土地得到大片利用；斑块分维数由1.599增加至1.608，差异不十分明显，斑块形状特征整体上较为稳定，表明大连市土地利用斑块形状主要取决于自然地貌与自然环境条件。

蔓延度值约为0.37，说明景观区域所构成的斑块规模比较小，团聚程度较低。4年间，蔓延度由37.04%降至36.56%，斑块之间团聚程度降低，景观破碎化程度在增加，在斑块类型分析中的建设用地分形维数增幅很大，进一步说明景观连接性下降可能与建设用地不规则扩张相关。

多样性指数较低约为1.2，主要原因是大连市的耕地、林地、建设用地面积比例较大，景观以这三大地类为主，因而多样性指数相对比较小。由于大连市耕地、林地和建设用地面积占据绝对优势，面积比例分别为44%、31%、21%，累计面积占总面积的96%，其它类别斑块处于一种弱势地位，因而多样性指数较小。

5 结语

2005～2009年，大连市人口从565.3万人增加到584.8万人，增幅为12.7%，其中城镇人口由占总人口的56.2%增加到61.2%；大连市国内生产总值由2152亿元增加到4350亿元；城市人均可支配收入从11994元增加到19014元，农村人均纯收入从5903元增加到10725元。随着城市化水平的不断提高，农业劳动力向非农业领域转移，人口向城镇集聚，城镇建设用地扩张占用其它类型土地，同时伴随着林地向耕地、农田向果园和水产养殖转化等土地类型转变。景观格局变化分析表明：耕地、林地和建设用地面积占据绝对优势，土地利用斑块形状主要取决于自然地貌与自然环境条件，区域土地利用向集约化方向发展，建设用地不规则扩张影响景观破碎化程度增加及连接性下降。