湖南通道侗族自治縣景觀格局時(shí)空變化研究

歐陽海燕，劉 芳，寧啟蒙，湯放華

(1. 湖南工藝美術(shù)職業(yè)學(xué)院 環(huán)境藝術(shù)設(shè)計(jì)系，湖南 益陽 413000； 2. 湖南城市學(xué)院 建筑與城市規(guī)劃學(xué)院，湖南 益陽 413000)

景觀格局通常是指景觀要素的空間結(jié)構(gòu)和配置[1-2]，其變化受到自然因素和人類活動(dòng)的顯著影響[3-4]﹒隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，景觀格局發(fā)生了巨大的變化，從而引起了與土地利用變化、城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)、生態(tài)建設(shè)和決策有關(guān)的國際社會(huì)的注意[5]，是景觀生態(tài)學(xué)的一個(gè)研究熱點(diǎn)， 并得到了廣泛的研究[6-7]﹒

現(xiàn)有關(guān)于景觀格局的研究通常是選取面積、形狀、聚集和多樣性等景觀格局相關(guān)指數(shù)來衡量，以反映景觀斑塊的特征和組成﹒其中，F(xiàn)ragstats中包含的景觀格局指數(shù)是使用最廣泛的定量化測量[8-10]﹒景觀指數(shù)常被用來表征和量化景觀組成和配置的時(shí)空變化[8]，并評估景觀破壞和恢復(fù)的程度[11]﹒這些指數(shù)計(jì)算所需的數(shù)據(jù)，不僅可以基于柵格的土地利用數(shù)據(jù)，還可以基于矢量的點(diǎn)、線和面等數(shù)據(jù)[12]﹒景觀格局影響因素方面通常運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)、計(jì)量模型等方法進(jìn)行探討﹒景觀格局影響因素方面通常運(yùn)用遙感、地理信息系統(tǒng)、計(jì)量模型等方法﹒其中，GIS 和Fragstats 可以從遙感圖像中獲得景觀格局指數(shù)及其空間顯性驅(qū)動(dòng)因素[13]；Logistic 回歸常被用來評估各種因素對景觀格局的描述性影響[14]；地理加權(quán)回歸方法被用于檢測景觀格局變化的相關(guān)因素之間的非平穩(wěn)關(guān)系[15]﹒

民俗文化是具有特色的文化資源，其價(jià)值逐漸在旅游發(fā)展中被挖掘﹒民俗旅游成為全域旅游背景下具有活力和潛力的特色旅游業(yè)態(tài)，能夠滿足新時(shí)代下大眾追求更高層次的精神需求﹒隨著民俗旅游的發(fā)展，以通道侗族自治縣為代表的民族地區(qū)成為開發(fā)的重點(diǎn)對象，然而，民俗旅游發(fā)展的過程中，對旅游資源進(jìn)行過度開發(fā)，導(dǎo)致民俗景觀被破壞﹒因此，本研究旨在分析以下2 個(gè)問題：1)2000—2018 年通道侗族自治縣土地利用類型的時(shí)空變化特征；2)2000—2018 年通道侗族自治縣土地景觀格局的時(shí)間變化特征﹒期望研究成果能夠?yàn)橥ǖ蓝弊遄灾慰h的文化保護(hù)以及景觀格局保護(hù)提供科學(xué)參考﹒

1 研究區(qū)概況

通道侗族自治縣位于湖南省懷化市西南部，與貴州省和廣西壯族自治區(qū)交界﹒自治縣擁有濃郁的民俗風(fēng)情和淳樸的民風(fēng)，完整保存著語言、手工藝、飲食等在內(nèi)的10 多個(gè)侗族民俗[16]﹒同時(shí)，鼓樓、寨門、風(fēng)雨橋、涼亭等侗族特色建筑遍布自治縣各村各寨﹒自治縣的侗族文化受到湖南省委省政府的高度重視，擁有多項(xiàng)國家級和省級平臺，包括自治縣為特色文化旅游重點(diǎn)縣、全國唯一的侗族錦織技術(shù)生產(chǎn)保護(hù)基地、全國綠化模范縣等﹒自治縣屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，景觀格局的基質(zhì)為林地，占比高達(dá)88%，植被類型豐富，以常綠闊葉、落葉針葉林為主﹒

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

采用通道侗族自治縣2000，2005，2010 和2015年的Landsat ETM/TM影像(分辨率為30 m)，結(jié)合外業(yè)調(diào)查，在ENVI 和ArcGIS 平臺上，利用研究區(qū)的DEM 數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何校正，同時(shí)消除大氣的影響，運(yùn)用人工目視解譯方法，得到2000，2005，2010 和2015 年共4 期的土地利用數(shù)據(jù)，其總體精度分別為86.3%，90.2%，93.6 %和98.2%，Kappa 值超過0.8，達(dá)到本研究的精度要求﹒根據(jù)《土地利用現(xiàn)狀分類標(biāo)準(zhǔn)(GB21010-2007)》[17]，參考中國科學(xué)院土地利用/土地覆蓋分類系統(tǒng)，結(jié)合通道侗族自治縣土地利用及景觀的性質(zhì)與特點(diǎn)，將土地利用類型分為耕地、林地、草地、水域和不透水層5 個(gè)類型﹒

2.2 研究方法

2)景觀格局指數(shù)﹒為了研究景觀格局，本研究從景觀水平和類型水平2 個(gè)尺度選取7 個(gè)代表不同意義的景觀格局指數(shù)進(jìn)行分析﹒其中，類型水平上選取了斑塊數(shù)目、斑塊結(jié)合度、景觀分離度等3 個(gè)指數(shù)；景觀水平上選取了蔓延度、Shannon 多樣性、Shannon 均勻度以及斑塊密度等4 個(gè)指數(shù)，所有指數(shù)采用FRAGSTATS 4.2 軟件計(jì)算得到﹒各大指標(biāo)的計(jì)算公式及涵義見表1﹒

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用時(shí)空變化

基于2000，2005，2010，2015 和2018 年的遙感影像解譯數(shù)據(jù)，運(yùn)用ArcGIS 面積統(tǒng)計(jì)工具，對通道侗族自治縣2000—2018 年期間土地利用類型面積的數(shù)量特征進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，見表2﹒

表1 景觀格局指數(shù)及其解釋

表2 2000—2018 年不同土地利用類型的變化

從表2 可看出，2000—2018 年期間，通道侗族自治縣表現(xiàn)出耕地呈現(xiàn)不斷減少的趨勢，其面積由157.53 km2減少到155.50 km2，減少面積2.03 km2；林地呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，其面積由1783.12 km2減少到1 778.52 km2，減少面積4.60 km2，雖然林地總面積減少幅度最大，但仍是通道侗族自治縣占比最高的土地利用類型；草地面積呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，其面積從272.95 km2增加到278.07 km2，增加面積5.12 km2；水域面積呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢，與2000 年相比，水域面積減少3.98 km2；不透水層面積呈現(xiàn)不斷增加的趨勢，面積由4.87 km2增加到10.36 km2，增加面積5.49 km2，成為2000—2018 年期間研究區(qū)面積增長幅度最大的土地利用類型﹒從土地利用類型面積變化動(dòng)態(tài)程度結(jié)果來看，耕地的動(dòng)態(tài)度變化最為明顯，而林地的動(dòng)態(tài)度變化最弱，單一土地利用類型面積變化動(dòng)態(tài)程度在2015—2018 年均發(fā)生明顯變化﹒

從表2 各地類面積變化可以看出，通道侗族自治縣2000—2018 年土地利用類型局部發(fā)生了顯著變化，耕地、林地以及水域面積逐年減少﹒其中，耕地面積減少的區(qū)域主要分布在研究區(qū)的中部地區(qū)，由于不透水層面積的不斷增加，導(dǎo)致耕地面積減少；林地開發(fā)難度相對較大，減少的區(qū)域主要分布在建成區(qū)的周邊；水域面積的減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)的西北地區(qū)，減少的面積相對耕地和林地較少；不透水層面積逐漸增加，增加的區(qū)域主要分布在研究區(qū)的中部地區(qū)，呈現(xiàn)中部地區(qū)向周圍進(jìn)行擴(kuò)散的趨勢﹒結(jié)合表2 可以看出，2018 年通道侗族自治縣土地利用類型主要以耕地和林地為主，其次是水域和不透水層﹒耕地和林地連片分布于整個(gè)研究區(qū)，占研究區(qū)面積的86.52%；水域分布于研究區(qū)的西北部地區(qū)，占研究區(qū)面積的0.58%；不透水層分布于研究區(qū)的中部地區(qū)，占研究區(qū)面積的0.46%；草地零散分布于整個(gè)研究區(qū)，占研究區(qū)面積的12.44%﹒

3.2 景觀格局的時(shí)間變化

從表 3 可以看出，通道侗族自治縣2000—2018 年景觀格局的不同類別的指數(shù)表現(xiàn)出不同的變化特征﹒斑塊密度、多樣性、Shannon均勻度等指數(shù)均表現(xiàn)出逐年增長的態(tài)勢﹒其中，斑塊密度最小值為32.49，出現(xiàn)在2000 年；最大值為35.91，出現(xiàn)在2018 年，表明2000—2018年通道侗族自治縣景觀格局呈現(xiàn)破碎化的趨勢﹒多樣性指數(shù)和Shannon 均勻度指數(shù)最大均出現(xiàn)在2018 年，分別為1.20 和0.70，表明2000—2018年通道侗族自治縣斑塊類型較為豐富，且豐富程度較高﹒結(jié)合度指數(shù)表現(xiàn)出先減少后增加的態(tài)勢，2000—2015 年表現(xiàn)出逐年減少的態(tài)勢；2015—2018 年表現(xiàn)出增長的態(tài)勢，表明通道侗族自治縣2000—2018 年景觀格局呈現(xiàn)集聚程度先降低后增加﹒分離度指數(shù)表現(xiàn)出先增長后減少的態(tài)勢，2000—2015 年表現(xiàn)出逐年增長的態(tài)勢；2015—2018 年表現(xiàn)出減少的態(tài)勢﹒蔓延度指數(shù)表現(xiàn)出逐年減少的態(tài)勢，最小值為66.27，出現(xiàn)在2018 年，表明通道侗族自治縣主要的景觀類型優(yōu)勢程度逐年下降﹒整體而言，2000—2018 年通道侗族自治縣景觀格局表現(xiàn)出斑塊數(shù)量逐年增加，主要景觀類型的優(yōu)勢程度逐年下降，景觀格局破碎化程度逐漸增加等特征﹒

表3 2000—2018 年景觀格局指數(shù)時(shí)間變化

4 結(jié)論

1)從土地利用類型時(shí)間變化來看，2000—2018 年期間，通道侗族自治縣表現(xiàn)出不同土地利用類型具有不同的變化特征，且具有顯著的階段性﹒主要表現(xiàn)為：耕地呈現(xiàn)不斷減少的趨勢；林地呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢；草地面積呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢；水域面積呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢；不透水層面積呈現(xiàn)不斷增加的趨勢﹒從土地利用類型面積變化動(dòng)態(tài)程度結(jié)果來看，耕地的動(dòng)態(tài)度變化最為明顯，而林地的動(dòng)態(tài)度變化最弱，單一土地利用類型面積變化動(dòng)態(tài)程度在2015—2018 年均發(fā)生明顯變化﹒土地利用類型變化主要發(fā)生在耕地、林地以及不透水層之間，以耕地和林地轉(zhuǎn)出，不透水層轉(zhuǎn)入為主﹒從土地利用類型空間變化來看，耕地面積減少的區(qū)域主要分布在研究區(qū)的中部地區(qū)；林地減少的區(qū)域主要分布在建成區(qū)的周邊；水域面積的減少區(qū)域主要分布在研究區(qū)的西北地區(qū)；不透水層面積逐漸增加，增加的區(qū)域主要分布在研究區(qū)的中部地區(qū)，呈現(xiàn)中部地區(qū)向周圍進(jìn)行擴(kuò)散的趨勢﹒

2)從景觀格局時(shí)間變化來看，2000—2018 年通道侗族自治縣景觀格局的不同類別的指數(shù)表現(xiàn)出不同的變化特征﹒斑塊密度、多樣性、Shannon均勻度等指數(shù)均表現(xiàn)出逐年增長的態(tài)勢；結(jié)合度指數(shù)表現(xiàn)出先減少后增加的態(tài)勢；分離度指數(shù)表現(xiàn)出先增長后減少的態(tài)勢；蔓延度指數(shù)表現(xiàn)出逐年減少的態(tài)勢﹒整體而言，2000—2018 年通道侗族自治縣景觀格局表現(xiàn)出斑塊數(shù)量逐年增加，主要景觀類型的優(yōu)勢程度逐年下降，景觀格局破碎化程度逐漸增加等特征﹒

根據(jù)以上結(jié)論，2000—2018 年期間通道侗族自治縣的城市擴(kuò)張對景觀格局的變化產(chǎn)生重要的影響﹒隨著不透水層面積的變化，對耕地和林地等土地利用類型干擾逐漸增加﹒因此，在通道侗族自治縣未來城市發(fā)展中，有必要控制不透水層的規(guī)模，優(yōu)化城市和綠色生態(tài)空間的形態(tài)﹒在未來的城市生態(tài)規(guī)劃中，應(yīng)合理布局綠地景觀，預(yù)留足夠的緩沖空間建立生態(tài)保護(hù)區(qū)，以減少人類活動(dòng)對綠色生態(tài)空間的干擾﹒同時(shí)，通過建立連接破碎斑塊的生態(tài)綠道，形成整體的綠色網(wǎng)絡(luò)﹒

隨著我國城市化進(jìn)程日益加快，探索其他民族地區(qū)的生態(tài)景觀格局是否與通道侗族自治縣相同，為可持續(xù)發(fā)展提供政策支持具有重要意義﹒一方面，未來的研究應(yīng)將研究方法和內(nèi)容拓展到更大的領(lǐng)域，以保護(hù)綠地，減少城市發(fā)展對生態(tài)空間的干擾；另一方面，希望本研究能為通道侗族自治縣的生態(tài)環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供參考﹒