黄山区景观格局时空变化及旅游业发展影响评价

李佳倩，刘 超

（中国地质大学（武汉），a.地理与信息工程学院；b.国家公园实验室；c.空间规划与人地系统模拟研究中心，武汉430074）

土地利用/土地覆被变化是人类活动的客观表现［1］，合理的人类活动将推进经济稳步发展，实现可持续性发展［2］。人类在发展的过程中改变下垫面条件时，会进一步影响当地生态环境，从而影响到地区未来的发展潜力［3］。目前，土地利用变化的相关研究主要聚焦在土地利用变化下的环境影响［4］，城市扩张下土地利用变化分析及未来发展趋势预测［5］，以及未来土地利用发展情景下的土地利用空间分布模拟［6］。

旅游业作为部分旅游城市的主要经济来源，是土地利用/覆被变化的重要驱动因素之一。旅游开发活动（诸如扩建景区周边经济体、建设交通干道、带动城镇化进程等）会直接改变旅游地及其周边区域的土地利用情况［7］。目前，关于旅游业发展和土地利用变化之间的相关关系主要集中在地市级行政区尺度［8-10］，少有对于县级行政区进行相关研究。

黄山风景区作为世界地质公园、国家5A级风景区，为当地旅游经济带来了很大的增长。景区的发展同样带动了当地人民的经济增长，也改变了当地人民的经济收入来源。但是目前鲜见关于研究当地土地利用变化情况的报道，以及旅游发展对当地土地利用变化的影响的报道。为缩小影响范围，本研究以黄山区为研究目标，分析该区域2000—2020年土地利用变化，计算景观格局指数，并结合当地公布的旅游相关经济指标分析土地利用变化与旅游经济指标之间的相关性，以辨析当地旅游发展对土地利用变化的影响。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

黄山区位于安徽省黄山市，拥黄山景区全境（图1）。黄山区面积约为1 750 km2，总人口为16.19万，下面设置9镇5乡。根据《2019年黄山区国民经济和社会发展统计公报》［11］，2019年黄山区地区生产总值为115.34亿元，旅游总收入为111.47亿元，旅游经济是黄山区经济重要组成部分。黄山区和黄山之间的关系非常密切，黄山风景区的北门、南门、东门和西门分别位于耿城镇、汤口镇、谭家桥镇和焦村镇，辖区内的甘棠镇、仙源镇和三口等乡镇可以直接观赏黄山诸峰。位于黄山区内的黄山风景区直接带动了黄山区的经济发展。除此之外，位于黄山区西部的太平湖风景区是黄山区主要的旅游景点之一，总面积为312.9 km2，其中水域面积为88.6 km2。随着黄山区旅游开发水平的提高，该地形成以旅游业发展为主，工农业发展为辅的经济体。

图1 黄山区位置

1.2 数据来源

本研究主要数据为黄山区乡镇边界矢量数据，黄山区2000、2010和2020年土地利用数据以及黄山区旅游相关经济数据。其中，黄山区乡镇边界矢量数据来源于中国科学院资源环境科学与数据中心（http：//www.resdc.cn/data.aspx？DATAID=203）；黄山区2000、2010和2020年的土地利用数据来源于Glo⁃beLand 30（http：//www.globallandcover.com/）；黄山区旅游相关经济数据来源于《2019年黄山市统计年鉴》［12］。

表1 黄山区2000、2010和2018年旅游经济数据

1.3 土地利用变化

1.3.1 土地利用动态度单一土地利用动态度［13］通常用来反映一段时间里某区域内某种土地利用类型的变化幅度及速度，综合土地利用动态度［14］反映一段时间内综合土地利用类型的变化幅度及速度。本研究选择单一土地利用动态度（K）以及综合土地利用动态度（LC）分析黄山区内土地利用变化幅度及速度，具体计算方法见以下公式。

式中，U前和U后分别表示研究区时段末和时段初某土地利用类型的面积；T表示研究时段的时长；LUi为时段初某土地利用类型的面积；ΔLUi-j表示某土地利用面积变化的绝对值。

1.3.2 土地利用转移矩阵公共土地利用转移矩阵［15］体现了区域内不同时期之间、土地利用之间的具体转移情况。本研究统计黄山区2000—2020年土地利用变化情况，通过ArcGIS 10.2软件进行土地利用转移矩阵的构建。通过构建土地利用转移矩阵，揭示该地区内20年间土地利用变化的方向，以判定该区域的发展方向。土地利用转移矩阵的计算方法见以下公式：

式中，1表示耕地；2表示林地；3表示草地；4表示水域；5表示城乡用地；Sij表示从i类土地利用转移到j类土地利用的面积。

1.4 景观格局指数

景观格局指数被广泛用于定量表示景观格局的空间组成以及结构特征［16-18］。为了全面反映目标区域的景观格局特征，根据目标研究区土地利用情况，从类型水平上选择斑块个数（NP）、最大斑块形状指数（LSI）以及聚合度指数（AI）；从景观水平上选取边缘密度（ED）、斑块密度（PD）、Shannon多样性指数（SHDI）以及蔓延度指数（CONTAG）。通过以上7个指标描述目标研究区景观格局特征，具体计算方法参考相关文献［19］。

2 结果与分析

2.1 黄山区2000—2020年土地利用变化分析

黄山区2000、2010、2020年土地利用情况见图2，土地利用面积统计结果见表2，土地利用动态度计算结果见图3。由图2和表2可以明显看出，黄山区主要土地利用类型为林地和耕地，2000年黄山区内耕地、林地、草地、水域和城乡用地面积分别为22 941、143 992、1 456、6 149和533 hm2；至2010年，耕地、林地和草地的面积分别减少了1.31%、1.03%和2.06%，水域和城乡用地的面积分别增加了21.01%和98.50%；至2020年，保持原趋势，且变化幅度更为明显。相比2000年，2020年黄山区耕地、林地和草地分别减少了9.75%、3.02%和6.39%，水域和城乡用地分别增加了64.94%和503.00%。

图3 黄山区土地利用动态度

表2 黄山区土地利用统计结果及变化率

从图2可以看出，城乡区域扩张主要在黄山风景区周边的几个镇，尤其以耿城镇最为明显，而焦村镇、谭家桥镇以及汤口镇在最近的20年里，城镇化进程也十分明显，说明旅游景区有助于推进周边地区城镇化［20，21］。

图2 黄山区乡镇分布和2000年、2010年和2020年土地利用情况

黄山区2000—2020年城镇化进程迅速，水域面积也得到了较大的增长。从图3中黄山区土地利用动态度来看，2000—2010年间，水域和城乡用地变化最为明显，动态度分别为2.10%和9.85%；虽然耕地、林地、草地面积变化比较大，但是动态度比较低，分别为-0.13%、-0.10%、-0.21%。这种现象发生的原因是耕地和林地的面积基数较大，所以动态度不明显。2010—2020年间，水域和城乡用地的动态度进一步增加，分别为3.63%和20.38%，说明这10年间，该区水域和城乡用地变化速度比前10年更快，而耕地、林地和草地的动态度也都相应有所提升。2000—2020年间，该区变化最明显的为城乡用地，其次是水域，城乡用地的动态度达到25.15%。而该时段内土地利用综合动态度变化仅为0.09%，说明该区变化剧烈的土地利用类型在该区不占主导地位。

由表3可知，原地类转变为其他地类比例最小的土地利用类型为水域，其次为林地和城乡用地。耕地主要转变为林地和城乡用地，说明城镇发展主要侵占土地利用类型为耕地，同时退耕还林政策的实施，使得大量耕地退耕为林草地。但林地转化为耕地的面积数量比耕地转化为林地的面积数量更多，可能是由于在大量耕地被征用于城市发展的情况下，部分林地被返还用于耕地。草地的转变最为频繁，接近31.61%的草地转化为林地，17.64%的草地转换为城乡用地。水域转化为其他地类的面积较少，约98.57%的水域保持原来土地利用性质，且转变为水域的区域主要为林地。城乡用地约16.57%的区域变更为耕地，同时大量耕地、林地和草地转化为城乡用地，使得城乡用地面积从2000年的531.39 hm2增加到2020年的3 204.85 hm2。

表3 黄山区2000—2020年土地利用转移矩阵

2.2 黄山区景观格局指数变化分析

表4 显示了不同年份黄山区土地利用类型水平景观格局指数的计算结果。由表4可知，耕地、林地和城乡用地的斑块个数（NP）2000—2020年间逐年增长，说明这3种地类在该区域总体上呈越来越破碎的状态，人类活动越来越剧烈；而草地和水域的斑块个数（NP）则逐年减少，表明这2种地类在该区域破碎度降低，分布越来越集中。最大斑块形状指数（LSI）的增长，表示该地类的形状规则度变差。除了耕地和城乡用地的LSI指数逐年增加，其他地类的LSI指数处于逐年降低的趋势。说明城乡发展过程中，没有进行一个完整的规划，主要发展可能为乡镇扩张，以至该地区城乡用地的LSI指数逐年增加；耕地则可能由于退耕还林、城乡用地侵占等原因，使其边界更加不规则。而林地、草地和水域在发展中逐渐得到了统一的规划，使其LSI指数逐年降低。聚合度指数（AI）反映了景观的聚散性，耕地和城乡用地的AI指数逐年减少，其他地类的AI指数逐年增加，和LSI指数反映的结果较为一致，说明耕地和城乡用地的聚合度逐年降低，其分布愈加分散。而林地、草地和水域的AI指数逐年增加，说明在发展过程中，当地林地、草地得到了一定的规划，水域面积的集中使当地水资源量得到了增长，生态保护效果较好。

表4 黄山区土地利用类型水平景观格局指数

黄山区在2000—2020年间景观水平的景观格局指数变化如图4所示。该区斑块密度指数（PD）呈减小趋势，而边缘密度指数（ED）呈增加趋势，表示该区域景观破碎度减少，但是边缘不规整，说明各地类之间融合出现的情况较为明显。景观蔓延度指数（CONTAG）逐年减少，说明该区域主导的景观类型连通性变差，可能是由于城乡用地零散扩张，分割了耕地和林地，使该区域的CONTAG指数减少。Shannon多样性指数（SHDI）逐年增加，说明该区域景观类型异质性增强，虽然主要景观类型被其他景观扩张过程中分散，但同时丰富了该地区的土地利用分布情况。

图4 黄山区景观水平景观格局指数变化趋势

2.3 黄山区旅游经济发展与地类变化相关性分析

通过一元线性回归，逐一分析黄山区各旅游经济发展相关因子与各地类面积之间的相关性。由图5可知，该地区所有地类的面积变化与各项旅游经济因子之间的相关性都比较明显。各地类面积变化与旅游利润总额之间的相关性最高，基本都在0.925 0以上，最高的为林地面积，相关性为0.996 7。与各地类面积相关性较差的因子为接待旅游人数，相关性介于0.748 2~0.909 3。此外，各地类面积变化与旅游营业收入之间的相关性介于0.860 6~0.973 7，与景区机构收益之间的的相关性介于0.860 4~0.973 6。

图5 不同土地类型与旅游相关经济指标相关性分析

整体来说，随着近20年旅游业的蓬勃发展，黄山区内耕地、林地以及草地的面积均呈减少的趋势，而水域、城乡用地面积呈增加趋势。该区主要的旅游业为黄山风景区和太平湖风景区，太平湖风景区的开发与保护增大了该区的水域面积，同样也对其旅游经济收益带来了正向影响。同时，旅游的发展势必会带来城镇的商业发展，从而促进了景区周边各乡镇的城镇化进程。黄山风景区作为世界文化与自然双重遗产、世界地质公园、国家级风景名胜区，对当地旅游经济的带动起至关重要的作用，同时也带动了周边乡镇城镇化的速度。当该地区人民获得了游客增加带来的经济效益后，可能会改变其原有的经济模式，部分人从农业经济体转移到旅游经济体之中，从而导致耕地面积随着旅游经济效益的增长而减少。

3 结论

本研究分析了2000—2020年间黄山区土地利用变化情况，并计算了不同年份之间的景观格局指数。结果表明，2000—2020年间黄山区主要的土地利用变化为城乡用地和水域面积增加，耕地、林地和草地的面积减少，近20年的土地利用变化主要集中在2010—2020年。通过土地利用转移矩阵分析得知，该地的城乡用地和水域均主要由耕地和林地转换而来，说明该地的经济模式由之前的农业经济逐渐向旅游经济转变。通过景观格局指数分析发现，黄山区的人类活动使得当地景观呈现破碎化趋势，城镇在发展过程中缺少规划，其扩散区域较为零散。随着当地旅游经济收益的不断增加，地区内水域和城乡用地面积逐年增加，而耕地、林地和草地面积逐年减少。该现象可能由于当地人民的主要经济收入来源由之前的农业转变为旅游业引起的，说明旅游业的发展对当地土地利用方式有一定的影响。