2005～2021年韶关市市辖区景观格局演变研究

罗 雯，曹福祥

(湖南农业大学 风景园林与艺术设计学院，湖南 长沙 410128)

1 引言

在全球快速发展的背景下，城市景观除了受到自然因素的作用之外，还受到社会经济、人类活动等的强烈影响，城市生态环境也因此遭受破坏，景观格局研究能够在一定程度上揭示土地与人类活动之间的作用关系，通过对城市景观格局演变分析，定量化了解城市景观格局演变过程，为城市可持续发展提供参考依据[1～6]。

在城市景观格局研究中，存在着对不同大小尺度区域的研究，包括湿地、历史遗迹、古村落、森林公园、人工景观和中小型景观的研究，其中对中小型景观尺度的研究较少，因为这类景观由于面积较小，景观格局变化也比较小，但是对这类中小型景观格局进行分析，能够为当地生态环境建设提供参考[7～11]。

广东省作为中国第一经济大省，城市化进程快速、人口众多。其产业发展、地产开发、生态环境污染都会对景观格局造成一定影响。韶关是广东省最大的重工业城市，矿产森林资源丰富，自2006年开始政府规定不能再开采矿产资源。随之而来的是韶关市从重工业城市转型为生态风景旅游城市。这意味着政府预期对韶关市生态景观的调控，而对韶关市市辖区景观格局动态演变分析对整个韶关市的研究具有代表性和典型性，同时能够帮助我们了解韶关市市辖区景观格局发展特征。为后期韶关市市辖区景观格局发展提供科学理论依据[12～15]。

韶关市(112°50′～114°45′E，23°53′～25°31′N)位于广东省北部，辖3个市辖区、4个县、1个自治县、2个县级市；本文所选研究区域为2019韶关统计年鉴所界定的韶关市市辖区范围，包括曲江区、浈江区以及武江区，行政区划面积2869.73 km2，总人口约91.59万人。

2 数据来源和处理

(1)在地理空间数据云网站(www.gscloud.cn)中获取得到韶关市市辖区2005、2013、2021年遥感影像数据，为保证景观分类的精确度，研究选择了2005年11月、2013年11月和2021年12月3期Landsat5/8遥感影像数据，影像云量少，分辨率为30 m。2005～2021年的韶关市统计数据以及研究区行政区划图来源于韶关市人民政府门户网站[3]。

(2)对获取的三期遥感数据在ENVI5.3中进行辐射定标、大气校正，再导入韶关市市辖区行政区划边界对其进行影像剪裁，得到可以用来进行景观分类的研究区遥感影像图。本文使用的景观分类方法是人工目视解译与监督分类方法的结合，根据研究区特点和遥感影像质量制作景观分类系统，将研究区划分为六类，本研究对2005、2013、2021年训练样地的选取样本数量分别为588、630、822个，数量较多，在一定程度上能保证韶关市辖区景观分类精确度，三期影像景观分类总精度分别98.81%、96.82%、96.71%,kappa系数分别为0.98、0.96、0.96,精度验证达标(精度要求80%以上)。

3 研究方法

3.1 景观类型转移分析

通过景观转移矩阵对研究区景观类型流向进行分析，本文对比韶关市市辖区2005～2013年和2013～2021年的景观类型流向，总结研究区景观格局变化特征。

3.2 景观格局指数分析

景观格局指数分析是通过多个具有不同生态学意义的景观指标对某地景观格局进行定量化分析，在Fragstats4.2软件中能够实现对景观指数的计算。目前存在的景观指标有上百种，对于景观格局研究一般选用面积、密度、形状、边缘、聚散性、多样性指标。本文从斑块类型、景观水平2个层面对景观指数进行选取。

3.3 移动窗口法

根据研究区大小和景观类型分布情况，选取合适的移动窗口大小，既能清晰的显示景观类型的变化也能达到概述研究区整体特征的效果，本文所选的移动窗口大小为1200 m，选取景观指数SHDI、CONTAG、LSI，对研究区景观空间分布进行移动窗口分析[16]。

4 结果与分析

4.1 景观类型转移分析

2005～2021年，韶关市市辖区优势景观类型为耕地景观和林地景观为主，其中变化量最大的是耕地景观和建设用地景观，耕地景观呈减少形式，在16年间减少了298.83 km2；建设用地呈增加形式，总体增加了313.31 km2(表1)。

表1 2005～2021年韶关市市辖区景观类型面积变化

2005～2013年，耕地总体减少了133.59 km2，主要转出类型为建设用地，转出量为151.50 km2，其他景观面积呈减少趋势，变化量较少(表2)。

表2 2005～2013年韶关市市辖区景观类型转移矩阵

2013～2021年，耕地和建设用地依旧是韶关市市辖区主要变化景观，这8年间，耕地减少了165.24 km2；建设用地增加了177.22 km2，耕地和建设用地变化量相较于2005～2013年均增加，增速变快；林地、草地、未利用地呈减少趋势，分别减少8.88 km2、2.84 km2、0.08 km2；水域景观面积趋于不变。在2013～2021年，实现景观转移的景观类别较少，主要集中在建设用地的变化为主(表3)。

表3 2013～2021年韶关市市辖区景观类型转移矩阵

4.2 景观指数变化特征

4.2.1 类型水平

由图1可知，韶关市市辖区草地和建设用地的斑块数量NP较大，其中草地面积占比在2005、2013、2021年分别是1.65%、1.65%、1.55%，说明草地在2005年景观破碎度已经较高，在这16年间NP缓慢下降，破碎度降低；建设用地的NP呈先增加后减少模式，随着面积的增加，NP总体增加，破碎度增加，除此之外，耕地的NP在其面积减少的情况下依然保持增加，其破碎度越来越高。与之相反，林地的NP呈减少模式，破碎度降低，水域和未利用地的NP基本保持不变。韶关市市辖区各地类平均斑块面积(AREA_MN)表现为耕地由2005年的17.80减少到2021年的9.19，变化幅度较大，说明研究年内耕地景观趋于破碎，建设用地从1.84增加到3.61，说明该景观用地分布从分散变为集中，建设用地面积的增加也是其原因之一。2005～2021年，耕地和林地的斑块所占面积比PLAND最大，说明耕地和林地是研究区的优势景观，其次为建设用地、草地、水域和未利用地，耕地PLAND整体减少，减少幅度较大，与之相反，建设用地PLAND增加，并且增速变快，其他4个景观PLAND趋于不变。在景观形状指数LSI方面，除耕地和建设用地以外，其他景观变化幅度较小，耕地LSI在这16年中稳步上升，上升幅度较大，总体增加了44.55，年均增加2.78，建设用地LSI先增加后减少，总体上增加,增加了20.58，林地LSI从2005年的117.46降低到2021年的113.69，总体减少3.77，草地LSI从149.99减少到144.83，总体减少5.16，水域和未利用地LSI分别减少0.27和3.35，从研究区景观形状指数来看，耕地和建设用地均增加，其他景观类型均减少，说明耕地和建设用地的景观形状趋于不规则，其他景观类型往简单形状发展。从研究区各地类景观聚合度AI来看，整体变化幅度较小，其中变化最大的是耕地和建设用地，分别增加了5.25和7.17，林地和水域趋于不变，草地减少0.35，未利用地增加1.88。斑块类型水平的聚合度AI表示各地类的聚合离散程度，一般来说，AI越小，景观离散性越强，聚合度越小，根据图表分析，研究区内草地景观形态趋于离散，其他保持不变或增加，说明研究区整体景观聚合度升高。

图1 2005～2021年斑块类型水平上景观指数变化

4.2.2 景观水平

对研究区景观水平的景观指数进行分析，能够了解研究区整体景观特征，研究对景观形状、多样性、破碎度3个指标进行分析。由表4可知，2005～2021年，研究区景观形状指数(LSI)呈上升状态，蔓延度(CONTAG)下降，表明研究区景观内部整体连通性上升，各斑块类型的团聚程度升高。边缘密度(ED)呈增加模式，在16年间增加了15.84%，结合景观形状指数(LSI)的增加，表明韶关市市辖区的景观斑块形状趋于复杂化。香农多样性指数(SHDI)在这期间由1.0286上升到1.1695，表明韶关市市辖区景观斑块增加，景观异质性增强。斑块密度(PD)和斑块数量(NP)均增加，2005～2013年的变化幅度比2013～2021年的大，表明研究区在2013～2021年期间对城市规划建设有了一定调控，城市规划建设趋于有序发展。

表4 2005～2021年景观水平上景观指数变化

4.3 景观空间变化特征

根据研究区面积和预表达研究区特点，依次试用300 m、600 m、900 m、1200 m、1500 m窗口在Fragstats4.2中进行实验，对比结果选取1200 m窗口作为本研究移动窗口大小。

由图2可知，2005、2013、2021年研究区蔓延度(CONTAG)在整体上均匀减少，整体聚合度上升，CONTAG值高的地方主要集中于曲江区西南部。浈江区和曲江区中部景观形状指数(LSI)较高，并且16年来这部分LSI趋于逐年上升，年均上升1.31，景观形状指数趋于复杂，曲江区的西南部和东北部LSI值较低，表明该部分区域景观形状比较单一，受人为影响较小。从香农多样性(SHDI)来看，曲江区和浈江区SHDI降低，其四周SHDI值上升，表明韶关市市辖区整体景观多样性增加，破碎化程度增加。

图2 2005、2013和2021年韶关市市辖区景观指数空间分布变化

5 结论与讨论

(1)2005～2021年，韶关市市辖区各景观类型面积都发生了改变，其中耕地和建设用地变化量最大，这期间耕地持续减少，在16年间年均减少18.68 km2；与之相反，建设用地持续增加，并且在2013～2021年变化速度增快，年均增加19.58 km2，林地、草地、水域、未利用地均呈微减少趋势。根据

(2)韶关市市辖区景观指数从斑块类型水平看，耕地和林地的斑块所占面积比例(PLAND)最大，是研究区的优势景观，其次依次是建设用地、草地、水域和未利用地。

在景观形状指数(LSI)上，耕地景观逐年增加，建设用地先增加后减少，总体上表现为增加，说明在2013～2021年韶关市市辖区对建设用地的人为调控，导致其有序发展，其他景观LSI变化平缓，变化量较小。各景观聚合度(AI)在16年间变化较为稳定，其中林地AI值最高，说明林地景观的分散性最小，聚合度最高。耕地AI值逐年减少，说明耕地景观趋于破碎化发展，建设用地AI值逐年增加，在人为调控作用下，建设用地趋于集中规划，草地和未利用地AI值表现为先增加后减少模式，草地总体上减少，与之相反，未利用地总体增加，水域趋于不变。

上述分析表示，韶关市市辖区耕地景观趋于不规则发展、景观破碎化程度提高。林地为优势斑块，聚集程度也最高。草地、水域、未利用地变化较小。建设用地斑块面积逐年升高，且景观形状由简单变为复杂再缓慢变为简单，聚合度在缓慢升高。从景观水平看，斑块数量(NP)、斑块密度(PD)值升高,说明韶关市市辖区景观趋于破碎化,香农多样性(SHDI)逐年上升,说明韶关市市辖区景观多样性增加,边缘密度(ED)、景观形状指数(LSI)增加,说明景观趋于不规则发展,蔓延度(CONTAG)减少,景观间的连通性变得越来越好,景观分布更加集中。

(3)根据移动窗口分析表明，景观蔓延度(CONTAG)的变化主要集中在研究区中部，CONTAG值小的地方集中于曲江区东南部，值高的地方集中在曲江区西南部，说明在韶关市曲江区内部景观异质性较高，景观斑块分布不均匀。

景观形状指数(LSI)值在研究区中部、北部比较高，说明此块区域景观形状复杂，曲江区东南部和西南部值较低，景观形状较为简单，由此也印证了韶关市市辖区中部、北部是受人为活动影响的主要区域。在2005年,香农多样性(SHDI)值高的地方主要在浈江区、曲江区,在研究年期间,此区域SHDI值有所减少,相反地，其他区域SHDI值均匀增加,从整体上看,韶关市市辖区景观多样性增加,景观分布趋于均匀化发展。

上述表明，韶关市市辖区整体生态环境从2013～2021年以来逐渐再向好的方向发展，未来城市规划建设过程中还要更加注意耕地、建设用地的合理使用。

本文还存在部分不足：①受遥感影像精度限制，对韶关市市辖区景观分类精度产生一定影响；②2013～2021年研究区存在部分景观类型之间转变量为0的情况，这个原因究竟表达了实际情况还是由于技术问题造成的？③本文使用1200 m作为移动窗口尺度，是否还有更加合适的尺度呢？有待于进一步商榷。