崇明东部土地利用变化及景观格局分析

1、崇明东部土地利用变化及景观格局分析王亮(盐城师范学院,城市与资源环境学院,江苏盐城224002摘要:本文选择崇明东部为研究区域,利用GIS和RS技术对1988、1997年和2005年卫片和航片进行了提取、分类和分析,并计算了景观格局指数,分析了近20年来土地利用及景观格局变化。结果表明:耕地基本没有变化,河流水体、农村居民点等不断增加,潮滩大大减少,城镇发展缓慢,随着人类活动程度的加剧,景观多样性稍有下降,均匀度上升。关键词:崇明东部;GIS和RS;土地利用变化;景观格局Analysis on the change of land use and landscape spatial patte

2、rn of eastern Chongming Island WANG Liang(School of Urban and Resource Environment,YanCheng Teachers University,YanCheng224002Abstract:In this paper we choosed eastern Chongming Island as research area,used two Land sat images in1988and1997,aerial photo in 2005,combined with the technology of GIS an

3、d RS,adopted landscape spatial pattern index to analyze and research the change of land use and landscape spatial pattern from1988to2005.The study showed that there almost had no change in areas of agricultural lands,areas of water bodies and agricultural settlements and increased continuously,areas

4、 of tidal flats reduced dramatically while the area of towns developed slowly.With the increasing pressure from human activity,the landscape diversity decreased slightly and evenness increased.Key words:eastern Chongming Island;GISandRS;land use change;landscape pattern1引言土地利用/土地覆被变化(LUCC是全球环境变化的重要组

5、成部分和主要原因之一1,可持续发展的核心问题2。LUCC不仅带来地表景观结构的巨大变化,而且影响景观的物质循环和能量流动,对区域生物多样性和重要生态过程影响深刻。研究LUCC 对了解区域生态环境变化、维持生态平衡、促进区域经济与环境的协调发展具有重要意义3。景观格局及其变化是自然、生物和社会要素相互作用的结果,景观斑块的形状、大小、数量和空间组合反映了人类活动的强度、经济的发展程度、生物物种的分布、水系水网格局、土地利用水平等特征4。因此,景观格局分析有助于探讨景观动态变化与土地利用过程的相互关系,因地制宜地制定可持续发展的土地利用政策。崇明岛地处长江入海口,是世界最大的河口冲积岛,是我国仅次

6、于台湾岛、海南岛的第三大岛,有“长江门户、东海瀛洲”之称。崇明为上海郊县之一,紧邻上海大都市,其独特的地理位置决定了其生态建设的重要性,努力把崇明县建设成为生态、生产、生活高度和谐的具有世界影响的生态岛屿已成为崇明县“十五”重点战略目标5。崇明东滩是长江口规模最大、发育最完善的河口型潮汐湿地,大规模的围垦及人类活动已经影响了崇明自然湿地的功能正常运转。崇明东部(包括崇明东滩湿地是崇明岛人类干扰强度较大的区域,自然湿地被大面积围垦,围垦后的土地不断被改变为不同的土地利用类型。过去的研究多集中在东滩自然湿地的动态变化6-7,本项研究是在上述研究的基础上重点对两个时相的卫星遥感数据和一个时相的航片进

7、行了解译,并从土地利用和景观格局两个方面进行了分析,探讨了近20年来崇明东部土地利用和景观格局的变化及其主要驱动因素,为合理制定本区域可持续发展的土地利用政策及规划提供科学的参考及依据。2区域概括与研究方法2.1研究区域本文研究区域为崇明东部(为了尽量消除时相及涨落潮造成的误差影响,选择的范围从堡镇港河以东至98大堤(包括堡镇港河及整个堡镇,98堤在97年还没有围成。东西最远距离达29.1Km,南北平均为16.2Km,面积为41082hm2,包括堡镇和陈家镇等10个城镇。2001年堡镇为6.7万,陈家镇总人口为5.6万。2.2数据来源及处理本文的使用的数据主要包括1988年10月25日的SPO

8、T卫星图片,1997年4月11日的Land sat TM卫星图片和2005年4月30日的彩红外航片。本区域的土地利用图,植被土壤图和地形图采用遥感卫星处理图象软件ERDAS IMAGINE8.5分类和GIS 软件ArcView3.2数字化相结合的方法,解译出各期的土地利用图,(根据国家土地利用分类标准和结合本地实际情况,分为耕地、养殖池、城镇、农村居民点、芦苇塘和河流水体。以土地利用图,植被土壤图和地形图为参照,再加上野外实地验证,总体精度达到85%以上。再利用景观格局分析指数软件FragStats3.3分别三个时相的分类图进行类型(Class和景观(Landscape水平上的分析。各种指标的

9、计算公式及其意义参见8。3结果分析3.1土地利用变化3.1.1时间动态从表1可以看出:1988年至2005年崇明东部土地利用的时间动态变化为,耕地和城镇用地以及农村居民点用地面积大幅增加;养殖池从1988年到1997年面积增加,而到2005年面积减少;由于大规模的修路开渠,河流水体增长最快;芦苇塘略有增加,年平均递增率达到1.64%。而1988年有9303公顷的潮滩转化成为1997年的芦苇塘,耕地,农村居民点和养殖池等其他用地,1997年2228公顷潮滩则变为2005年的芦苇塘,耕地和农村居民点等其他用地。表119882005年崇明东部土地利用变化(单位:ha时段耕地城镇农村居民点养殖池河流水

10、体潮滩芦苇塘198824912387156620536001153133 1997284796602697378271122282525 20052926712404669277620492856动态度1(%1.597.848.029.36 2.06-8.96839.06动态度2(%3.4610.989.14-3.3223.5 1.64国土与自然资源研究2011No.2TERRITORY&NATURAL RESOURCES STUDY·19·文章编号:1003-7853(201102-0019-02中图分类号:F301.24文献标识码:A3.1.2空间动态从1988

11、年到1997年,土地利用覆盖最明显变化发生在东部和北部,在东部,新围了92大堤,东部和北部的大片潮滩变为了养殖池和耕地。与1988年相比,1997年农村居民点的分布更加广泛。养殖池总的分布区域1997年与1988年比较,临近区域面积大量增加。从1997年到2005年,土地利用覆盖最明显变化发生在东部和北部,在东部,新围了98大堤,潮滩变为了芦苇塘半人工湿地,并有向人工湿地转变的趋势,北部的芦苇塘已被人类开发变为耕地和养殖池。与1997年相比,2002年农村居民点的分布更加广泛。养殖池总的分布区域2002年与1997年比较,也有很大的变化,除了在原因基础及临近区域面积有所增加外,在中部也出现了许

12、多零星的斑块分布。3.2城镇用地动态变化根据在ArcView3.2中数字化的结果统计出各城镇用地的面积变化,可以看出,各城镇用地面积都比较小,除堡镇镇之外,其余各城镇用地面积均小于1Km2,堡镇镇从1988年的1.15Km2增加到1997年的3.18Km2,再到2005年的8.24Km2,其所占比例最大,从1988年的31.4%提高到1997年的47.8%和2005年的58.2%。其他增加较多的是中兴镇、向化镇和五效。3.3景观格局分析用景观格局分析指数软件FragStats3.3先分析景观类型上的景观格局,其结果见表2。从表2可以看出:1997年的斑块数比1988年增加了175块,主要是在这

13、两个年份都分布着大片连续分布的耕地,2005年的斑块数比1997年增加了2054块,增加了近2.6倍,主要是农村居民点分布更加分散,河流水体斑块数大大增加。分维数取值数范围一般在12之间,越接近于1,斑块的形状就越有规律,表示受人为活动影响越大,越接近于2,斑块的形状就越复杂,表示受人为活动影响越小(黄俊芳等,2004。从表2可以看出,1988、1997年和2005年的分维数都接近于1,表明崇明东部受人类活动影响较大。1988年崇明东部的景观多样性系数为1.0458,均匀度指数为0.5375,1997年崇明东部的景观多样性系数为1.1143,均匀度指数为0.5727,2005年分别为1.107

14、6和0.6182,说明各景观类型所占比例差异增大,1988年、1997年和2005年三个时段的均匀度呈上升趋势,1997年的多样性指数比1988年为高,而2005年与1997年相比,多样性指数稍有下降,1998年的各景观类型的聚集程度最高,而2005年的各景观类型的聚集程度要比1997年低。从景观破碎度上来分析, 1988年的景观破碎度为0.027,1997年的景观破碎度为0.031,2005年的景观破碎度为0.078,2005年的景观破碎度值是1988年的两倍多。在景观类型方面,崇明东部的景观类型以耕地为主,1988年占60.4%,1997年占69.3%,1988年至1997年间有大量的潮滩

15、被围垦为耕地,从而导致比例急剧上升。2005年为68.2%,与1997年相比,有所减少。1988年至2005年农村居民点分布更加分散, 1988年到1997年养殖池的斑块数有所减少,有向大型化发展的趋势,而1997年到2005年养殖池的斑块数增加了近两倍,大型养殖池向小型化发展。1988年到1997年的河流水体发展较缓慢,而经过1997年到2005年八年的发展,崇明东部的河流水体网更加成形和发达。耕地在各项指标方面变化不是很大,农村居民点分散化分布及养殖池的小型化使得2005年的斑块密度远高于1997年,而平均面积2005年比1997年为小。1988年到1997年城镇用地的斑块数减少,但平均面

16、积却增加了一倍多,2005年的斑块数比1997年增加了一倍,而平均面积相对有所缩小。说明小城镇用地建设有了一定的发展。形状指数方面差异较大的是养殖池,表明养殖池在小型化的同时,其形状也趋向规则。七种景观类型的分维数都较低,1988年按照由小到大的次序为:河流水体<芦苇塘<农村居民点<养殖池<耕地<城镇用地<潮滩,1997年按照由小到大的次序为:河流水体<耕地<芦苇塘<农村居民点<养殖池<城镇用地<潮滩,2005年按照由小到大的次序为:河流水体<耕地<农村居民点<芦苇塘<养殖池<城镇用地,这也反

17、映出芦苇塘、耕地及河流水体受到人类影响最大,而城镇用地化发展速度较慢。从景观优势度方面来说,城镇用地的优势度由1988年的0.04下降到2005年的0.02,下降了一半,由于潮滩被大面积的围垦,因此其景观优势度也不断降低,虽然河流水体面积和斑块数在增加,但其景观优势度在近二十年间并没有较大的增加,养殖池面积在从1988年到1997年逐年增加,从而其景观优势度也在上升,从1988年的0.06到1997年的0.07,但到2005年其面积下降,相应地其景观优势度减到2005年的0.04。而芦苇塘的景观优势度先从从1988年的0.01急剧增加到1997年的0.12,再下降到2005年的0.03,耕地的

18、景观优势度在研究时段内一直都是最高的,农村居民点的景观优势度变化较小。农村居民点多呈零星分布,因此其景观破碎度在各景观类型中最高,城镇用地与潮滩呈集中分布,因此其景观破碎度较低,耕地的景观破碎度在研究时段内有很大上升,主要是大的耕地斑块变成了许多小斑块,养殖池的分布也比较分散,斑块数目也变多,使其景观破碎度大幅度上升。4结论与讨论4.1土地利用动态变化4.1.1从土地利用动态变化可以看出,耕地的面积变化幅度较小,而养殖池的面积大幅度增加,这也反映了本区域第一产业结构的调整,即高附加值的农产品比例增加,从而提高本地居民收入和促进经济发展。但随着整个崇明“三、一、二”的经济发展指导思想,养殖池的面

19、积会有一定程度的下降。4.1.2由于崇明岛的人口连续几年保持负增长,因此我们认为农村居民点的增加并不是人口增长所致,而存在其他可能的因素(如农民住房条件的改善,土地及经济政策的调整及乡村规划的要求等。4.1.3崇明县在上海所有的各县区中面积最大,但由于诸多原因经济发展是最为缓慢的。这在一定程度上制约了其城镇化发展速度。虽然在估算城镇用地面积方面(在卫片处理上我们只把建筑物比较密集的作为城镇用地,而不包括其邻近的居民点有点偏表2崇明东部景观格局指数表景观格局指数198819972005斑块数110712823336最大斑块指数(LPI59.841965.563665.0349分维数(FRAC 1

20、.0147 1.0186 1.0169斑块密度(PD 2.6918 3.10357.7840多样性指数(SHDI 1.0458 1.1143 1.1076均匀度指数(SHEI0.53750.57270.6182景观优势度(Do111景观破碎度(C0.0270.0310.078聚集度(AI90.495886.146676.6163·20·王亮崇明东部土地利用变化及景观格局分析低,但本区域城镇用地比重小及发展缓慢已是不争的事实。随着越江隧道的开工及陈家镇、堡镇等中心城镇用地的重点建设,有理由相信未来崇明县的城镇化步伐将有所加快。4.1.4在各种土地利用类型中,芦苇塘面积稍有增加

21、,这是因为在五年中大片芦苇塘被转化为养殖池、耕地的同时,有相当大面积的潮滩被开发利用为芦苇塘。潮滩具有净化环境、抗旱防涝、维持生物多样性等许多对于区域持续发展意义重大的功能9-11。4.1.51997年的卫片相对质量较差,因此有河流水体在图上被其他象元光谱值所掩盖,所以河流水体的量算面积偏小,但是不可否认的是,崇明水系的改造和建设确实取得了一定的成绩,这也为崇明的工农业发展及人民的日常生活提供了有利的条件。4.2景观格局分析4.2.1崇明东部的景观基质是耕地为主,其他占比例较大的是养殖池、芦苇塘景观类型,农村居民点在2005年也达到了10.9%,作为廊道的河流水体景观类型所占比例有所上升,廊道

22、的增加是造就景观破碎化的动因和前提,由于河流水体的改造及建设,方便了人类活动,因而加剧了对自然湿地的人为干扰(王宪礼等,1997。而城镇用地等景观类型作为斑块镶嵌其中。4.2.2无论是景观尺度上,还是类型尺度上,其分维数都接近于1,表明崇明东部受人类活动影响较大,而2005年景观尺度上的分维数更接近于1,说明人类活动程度在加剧。4.2.3随着人类活动程度的加剧,均匀度上升,多样性稍有下降。人类活动已造成许多景观类型(或生态系统退化或消失,同时人为有目的的干扰又使景观类型(或生态系统产生合并和分割。崇明岛已被定位为“生态岛”的建设,因此如何合理地制定可持续发展的土地利用政策及规划值得进一步地研究

23、和论证。参考文献:1陈百明,刘新红,杨红.2003.LUCC 研究的最新进展评述J.地理科学进展,22(1:2229.2黄俊芳,王让会,师庆东.2004.基于RS 与GIS 的三工河流域生态景观格局分析J.干旱区研究,21(1:3337.3刘彦随,陈百明.2002.中国可持续发展问题与土地利用/覆被变化研究J.地理研究,21(3:324330.4彭建,王仰麟,张源等.2004.滇西北生态脆弱区土地利用变化及其生态效应-以云南省永胜县为例J.地理学报.59(4:629638.5钱乐祥陶黎新1997.福建森林植被景观空间格局分异研究J,热带地理,17(4:397404.6钱滕,王宏伟.2003.崇

24、明岛生态环境建设浅议J.林业资源管理,4:3739.7孙平跃,陆健健.1998.长江口湿地资源生物的可持续利用J.长江流域资源与环境,7(4:330336.8王宪礼,肖笃宁,布仁仓等.1997.辽河三角洲湿地的景观格局分析J.生态学报,17(3:317323.9邬建国.,2000.景观生态学-格局、过程、尺度与等级M.北京:高等教育出版社.10由文辉.1997.上海地区的湿地资源及其保护J.上海环境科学,16:69.11Z.J.MA,B.LI,B.ZHAO,et al.2004.Are artificial wetlands good alterna -tives to natural wet

25、lands for waterbirds-A case study on Chongming Island,ChinaJ.Biodiversity and Conservation 13:333350.作者简介:王亮(1977,硕士,讲师,研究方向为景观生态学和恢复生态学。(2010-10-24收稿S 编辑!城乡统筹下小城镇发展潜力评价研究以青岛市为例纪爱华(青岛理工大学建筑学院,山东青岛266033摘要:小城镇在城乡统筹发展中担承着重要的作用,特别是具有较大发展潜力的重点小城镇。本文针对当前青岛市小城镇发展的实际情况,基于城乡统筹发展理论对小城镇发展潜力评价方法进行了有益的探索,构建了一套适

26、宜于青岛市小城镇发展潜力评价的指标体系,采用多因素加权综合计分模型,得到各个小城镇的发展潜力指数,并对青岛市的小城镇的发展潜力进行了等级划分。关键词:城乡统筹;指标体系构建;发展潜力;小城镇;青岛市The construction of town development potential evaluation systemunder the urban -rural integration on backgrounds A case of Qingdao cityJI Ai-hua (Architecture Institute of Qingdao Technological Univer

27、sity,Qingdao ,266033Abstract:The small towns play an important role in the urban-rural integration especially the towns have better development potential.It is a beneficial exploration to establish methods of evaluation of development potential in small towns .This paper constructs a set of index system of composite evaluation