城市化背景下建設(shè)用地景觀格局演變分析
——以商丘市為例

王興敏

（商丘師范學(xué)院測(cè)繪與規(guī)劃學(xué)院 河南商丘 476000）

引言

社會(huì)的全面發(fā)展依賴于城市化。城市化除了可以促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，還可以促進(jìn)社會(huì)文明的整體進(jìn)步[1]。然而，快速的城市化隨之帶來了環(huán)境污染、水土質(zhì)惡化、生物多樣性下降等諸多問題，直接影響著人類生活環(huán)境質(zhì)量及社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[2]。這些現(xiàn)象的出現(xiàn)主要是因?yàn)閰^(qū)域土地利用/覆被變化和景觀格局的改變。這其中，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張是城市化最直觀的特征，亦是城市生態(tài)環(huán)境壓力問題的直接重要來源[3]。

作為中原經(jīng)濟(jì)區(qū)的東部門戶和重要城市之一，商丘市1997年撤地建市以來，其城市化進(jìn)程迅速，建設(shè)用地和交通用地?cái)U(kuò)張現(xiàn)象嚴(yán)重[4]。因此，文章以商丘市為研究區(qū)，基于GIS 技術(shù)，結(jié)合景觀格局指數(shù)，研究2000-2015 年商丘市建設(shè)用地的景觀格局演變情況，以期為商丘市合理發(fā)展規(guī)劃和可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

商丘市地處華北平原，位于河南省最東部，介于東經(jīng)114°49'-116°39'，北緯33°43'-34°52' 之間，為豫魯蘇皖四省的結(jié)合部，東望安徽淮北、江蘇徐州，西接河南開封，南襟河南周口、安徽亳州，北臨山東菏澤、濟(jì)寧。商丘市屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫14.6 ℃，年平均降水量711.9mm，無霜期約211 天（圖1）。

圖1 商丘市地理位置示意圖

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

文章的數(shù)據(jù)來源有：（1）商丘市2000 年與2015 年兩期土地利用數(shù)據(jù)；（2）國(guó)家基礎(chǔ)地理信息系統(tǒng)1:400 萬基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；（3）商丘市社會(huì)與經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)（來自《河南省統(tǒng)計(jì)年鑒》）[5]。

2.2 研究方法

2.2.1 疊加分析法

疊加分析是GIS 空間分析中一種非常重要的空間分析方法，指在相同的空間坐標(biāo)系統(tǒng)條件下，將同一地區(qū)兩個(gè)不同地理特征的空間和屬性數(shù)據(jù)重疊相加，以產(chǎn)生空間區(qū)域的多重屬性特征，或建立地理對(duì)象之間的空間對(duì)應(yīng)關(guān)系。文章通過疊加分析獲得商丘市2000-2015 年新增建設(shè)用地分布數(shù)據(jù)。

2.2.2 景觀格局指數(shù)的選取與計(jì)算

景觀格局指數(shù)可以高度概括景觀格局信息，是可以準(zhǔn)確地描述和反映景觀構(gòu)成和空間布局等特征的一系列指數(shù)[6]。借鑒已有的景觀格局研究[7][8]，文章選擇斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）、邊緣密度（ED）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、景觀形狀指數(shù)（LSI）和聚合度（AI）（表1）等指數(shù)來刻畫建設(shè)用地的景觀格局。

表1 景觀格局指數(shù)及其生態(tài)學(xué)涵義

3 結(jié)果與分析

3.1 建設(shè)用地的數(shù)量結(jié)構(gòu)變化

2000 年，商丘市建設(shè)用地面積為1856.49km2，建設(shè)用地整體分布分散，斑塊面積較小；撤地建市后，商丘市城市化進(jìn)程加速，建設(shè)用地面積劇增，到2015 年，商丘市建設(shè)用地面積增加量高達(dá)696.57km2，是2000 年建設(shè)用地總面積的37.57%。由圖2 可知，2015 年，建設(shè)用地范圍明顯擴(kuò)大，用地斑塊不僅數(shù)量增多，面積上也明顯大于2000 年，并且主要的大斑塊建設(shè)用地是在2000年已有建設(shè)用地大斑塊基礎(chǔ)上后形成的，主要集中在商丘市主城區(qū)以及縣城駐地。

圖2 商丘市建設(shè)用地分布圖（左：2000年；右：2015年）

3.3 建設(shè)用地的空間擴(kuò)張

基于ArcGIS 軟件進(jìn)行疊加分析，得到2000-2015 年商丘市新增建設(shè)用地分布情況圖（圖3）。由圖3 可知，15 年來商丘市建設(shè)用地大幅擴(kuò)張，擴(kuò)張范圍遍布整個(gè)商丘市域，尤其是商丘市主城區(qū)附近和永城地區(qū)，建設(shè)用地呈集聚狀態(tài)侵占周圍非建設(shè)用地區(qū)域，這與近年來兩地經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度相對(duì)更快和人口數(shù)量劇增密切相關(guān)。

圖3 2000-2015年商丘市新增建設(shè)用地分布圖

3.3 建設(shè)用地的景觀格局演變

基于軟件Fragstats 4.2，得到商丘市2000 年與2015 年建設(shè)用地景觀格局指數(shù)計(jì)算結(jié)果（表2）。由表2 可知，2000 年來，建設(shè)用地斑塊數(shù)量、斑塊密度、邊緣密度等指標(biāo)均在增加。這表明近15 年來，建設(shè)用地在面積擴(kuò)張的同時(shí)，其景觀形狀更加復(fù)雜，并且斑塊邊緣的長(zhǎng)度更大，分布更集聚。由此可見，在城市化進(jìn)程逐漸加速的過程中，已有建設(shè)用地正逐漸蠶食周邊非建設(shè)用地區(qū)域，城市區(qū)域呈外拓內(nèi)聚趨勢(shì)。主要原因在于2000－2015 年間，為了促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，實(shí)現(xiàn)“村村通”，大量耕地農(nóng)田被征用于道路交通設(shè)施的完善。與此同時(shí)，大量務(wù)工人員進(jìn)城，對(duì)住房數(shù)量需求急劇增加。

表2 建設(shè)用地景觀格局指數(shù)計(jì)算結(jié)果

4 討論

基于GIS 技術(shù)，并配合量化的景觀指數(shù)，文章針對(duì)城市化背景下商丘市2000-2015 年的建設(shè)用地空間擴(kuò)張與格局演變進(jìn)行了研究。

2000-2015 年，商丘市建設(shè)用地?cái)U(kuò)張迅速，增加面積高達(dá)696.57km2，是2000 年建設(shè)用地總面積的37.57%。新增的建設(shè)用地主要圍繞商丘市主城區(qū)與永城地區(qū)，這與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度密切相關(guān)。15 年來，商丘市建設(shè)用地斑塊數(shù)量、密度、最大斑塊指數(shù)、聚合度均有所增加，說明城市化進(jìn)程逐漸加速的過程中，建設(shè)用地周邊的非建設(shè)用地區(qū)域正逐漸被已有建設(shè)用地所吞并，城市化區(qū)域呈外拓內(nèi)聚趨勢(shì)。由此可見，研究區(qū)制定科學(xué)合理的土地利用模式已迫在眉睫。

結(jié)語

通過研究可知，2000 年來，商丘市大量非建設(shè)用地被侵占，用來完善當(dāng)?shù)亟煌?、促進(jìn)工業(yè)發(fā)展、滿足居民住宿等要求，這在一定程度上滿足了城市化的發(fā)展要求。但是，建設(shè)用地的增加是在犧牲農(nóng)業(yè)用地、林地等生態(tài)用地的基礎(chǔ)上，如果任其發(fā)展，將使生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化。與此同時(shí)，大量建設(shè)用地的建設(shè)也會(huì)帶來粉塵、噪音、垃圾等問題。因此，合理規(guī)劃土地利用，規(guī)范建設(shè)用地布局勢(shì)在必行。