基于ArcGIS 的六盘水市钟山区景观格局指数分析与优化

周萌

（兰州交通大学建筑与城市规划学院）

1 引言

定量分析城市景观的空间格局，有助于深入研究景观格局的形成机制和理解城市景观的格局与过程[1]。只有在生态这个自然本底可持续发展的基础上，城市的经济与社会才能可持续发展。城市土地作为城市景观格局的一个要素，是人们赖以生存的场所，其形态、分布、数量及质量等格局要素以及功能布局对城市生态系统结构的调控具有重要意义。

通过对六盘水市钟山区景观格局进行量化分析，从生态系统服务功能价值、国民经济和社会发展、景观格局优化等多元角度，将钟山区景观格局优化作为目标，指引钟山区、六盘水市土地资源的合理配置，给予钟山区可持续发展数据的支撑和启示。

2 研究区域概况

钟山区隶属于贵州省六盘水市，是1988 年3 月建立的市辖县级行政区，距省会贵阳市254km，坐落于六盘水市中心城区。2019年末，常住人口为61.29万。至2014 年，钟山区总面积为478.99km2。至2019年10月，辖3镇9街道。

3 研究区域的景观格局变化与选取景观格局指数量化分析

3.1 选取四个年份，分析钟山区景观格局变化

利用ArcGIS 软件，选取钟山区耕地、水域、棕地、建筑和林地等要素进行分析，得出2006、2010、2014、2018四个年份景观格局变化（见表1）。

3.2 钟山区景观格局分析

3.2.1 景观要素的斑块类型面积分析

由表内数据和斑块分布可以看出：从2006年～2018 年，六盘水钟山区的耕地面积有增有减；2006年～2014年的耕地在增加；2014年～2018年的耕地开始减少，整体斑块数增减幅度较大。水域面积整体增加，棕地的斑块数在2006年～2014年呈下降趋势，2014 年～2018 年又有小幅度增加，面积整体减少了很多，说明棕地得到了很好的利用。建筑斑块呈下降趋势，到2014 年保持不变，说明12 年来居民的居住地有聚集效应，建筑斑块的面积有所下降。林地斑块在2006年～2014年呈正相关关系，有一定增加；2014 年～2018 年开始减少，林地面积也在下降，这可能主要是乱砍滥伐造成的结果。表1 中棕地的周长和斑块数都出现骤减，耕地周长总体增加，水域的斑块数和斑块面积都获得相应的增加，而林地斑块数增加，面积在减小，说明人们开始干预和改造原有的景观格局关系，原有的森林景观遭到破坏，但是棕地废弃地在减少，说明棕地修复得到了支持。

表1 不同时期六盘水市钟山区各景观要素类型的指数值

3.2.2 平均斑块面积和斑块密度分析

从表1 的数据可以看出：2006 年～2018 年钟山区耕地的平均斑块面积在增加，斑块密度在这个时间段内有所减少，这也说明其破碎化程度较小，受人为干扰的程度也越小。

2006 年～2018 年钟山区的水域林地这两个景观类型的平均斑块面积在减少，斑块密度增加，表明该景观的破碎化程度较大。2006年钟山区内各景观类型的斑块密度大小次序为：棕地>耕地>建筑>水域>林地；2010年的各景观类型斑块密度大小次序为：耕地>棕地>建筑>水域>林地；2014年的各景观类型斑块密度大小次序为：耕地>建筑>水域>棕地>林地；2018年的各景观类型斑块密度大小次序为：棕地>耕地>水域>建筑>林地，这说明在钟山区内，林地分布集中且面积较大，是该研究地区最主要的景观类型，水域和建筑的分布也在不断集中。

3.2.3 分维度分析

景观分维数是用来测定斑块形状对内部斑块生态过程影响的指标，D=2In（P/4）/In（A）D 表示分维数；使用该式来度量斑块形状的复杂程度其值在1.0～2.0 之间，越靠近1.0，斑块的几何形状愈简单，斑块的自相似性越强，斑块形状越有规律。受干扰程度愈大，愈靠近2.0，表示在同等面积下周边最复杂，则该景观斑块形状愈复杂。分维数高，景观的几何形状复杂，说明其景观丰富度高，有利于景观的协调和能量转换。

从表1 可直观看出：棕地的景观要素的分维数从1.289 降到1.186，趋于1.0，说明棕地景观斑块形状趋于简单，人为因素进行了干预，减弱了其本身的环境。水域斑块出现了相应的分维数降低，数值趋于1.0，斑块形状趋于简单，林地的分维数稍有增加，但还是趋于1.0，虽然有较低人为因素干预，但是景观丰富度还是不高。耕地的增加改变了原有的土地利用属性，景观趋于简单规则。耕地、建筑和林地斑块的斑块数量差不多，但前两者的平均斑块面积小，分布稀疏零散，分维数基本不变，斑块比较稳定。林地平均斑块面积较大，分布较聚集，分维数基本不变，是分离度较小的景观格局。恰恰是耕地、建筑这种比较分散式的景观格局和其作为人工斑块而具有的稳定性，使人类对周边自然环境侵扰面积最大化，造成区域性生态环境的破坏和水土流失的加剧。

表3 2014年六盘水钟山区各景观类型生态系统服务功能价值

3.2.4 优化

生态系统服务功能是衡量景观生态功能的重要指标[2]。参考Costanza 等人的分类方法与经济参数对中国生态系统功能与效益进行了价值估算[3]。按照陈仲新与张新时在《中国生态系统效益的价值》中对不同类型景观元素的效益价值表的计算，以及岳德鹏和王计平等在《GIS 与RS 技术支持下的北京西北地区景观格局优化》中对未利用地这一景观类型的生态系统服务功能价值的计算方法，得出2010年、2014年和2018年六盘水市钟山区各景观要素类型生态系统服务功能价值以及价值比重（见表2~表4）。

表2 2010年六盘水钟山区各景观类型生态系统服务功能价值

表4 2018年六盘水钟山区各景观类型生态系统服务功能价值

4 结论与讨论

基于钟山区经济和发展情况与景观格局指数量化分析，给这一资源型城市可持续发展提出建议：工业化仍是资源城市城市化长期的、主要的动力，因此深化工业化，促进产业结构调整与升级，走生态型、集约型、循环经济型工业化的发展道路[4]，增强先导性产业的质量和技术含量，建立科技创新、绿色生态、节能降耗型产业等接替产业，从资源型城市向旅游型城市转型发展。