蕪湖市軌道交通沿線景觀格局演變分析

1、    蕪湖市軌道交通沿線景觀格局演變分析    李勝國 陳驍強(qiáng)摘   要：本文通過對蕪湖市軌道交通沿線土地利用與景觀格局的分析，表明：2000年至2015年間，耕地和建設(shè)用地是研究區(qū)主要用地類型，林地和水域面積較少，主要是耕地轉(zhuǎn)化成建設(shè)用地;類型尺度的指數(shù)變化趨勢表明研究區(qū)“建設(shè)用地”類型在快速擴(kuò)張過程中聚合度增大，破碎度下降;“耕地”景觀的破碎度先降低后上升，總體下降趨勢;景觀尺度上的指數(shù)變化表明景觀形狀由復(fù)雜向簡單化方向發(fā)展，破碎化程度不斷下降，均衡度不斷降低。關(guān)鍵詞：軌道交通  景觀格局指數(shù)  轉(zhuǎn)移矩陣城市

2、軌道交通系統(tǒng)與土地利用存在密切關(guān)系，土地不僅承載了軌道交通，并且為其發(fā)展提供資源，同時，軌道交通的快速發(fā)展勢必對城市的土地利用產(chǎn)生重要的影響1。國內(nèi)外學(xué)者對軌道交通與城市發(fā)展的關(guān)系與影像問題做了大量的研究。例如，陳蔚珊等2對廣東軌道交通樞紐的零售業(yè)空間特征與時空演變進(jìn)行分析;周俊等3對上海市軌道交通明珠線的廊道效應(yīng)與土地利用進(jìn)行分析;何冬華等4研究了廣州軌道交通11號環(huán)線的城市空間結(jié)構(gòu)、功能分區(qū)以及站點(diǎn)周邊等三個層次的土地利用特征。研究方法主要是基于政府提供的土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)或者根據(jù)遙感影像解譯獲取土地利用數(shù)據(jù)，研究內(nèi)容主要包括軌道交通線和交通站點(diǎn)對土地性質(zhì)和土地利用格局的影響以及軌道交通大發(fā)

3、展對城市發(fā)展的影響。蕪湖市在近幾年軌道交通快速發(fā)展，需要掌握歷史發(fā)展過程中的土地利用變化情況，為軌道交通沿線的線性景觀提升提供科學(xué)依據(jù)和決策支持。因此，本文采用土地利用轉(zhuǎn)移與景觀格局的方法對蕪湖市軌道交通沿線的土地利用與景觀格局演變進(jìn)行分析，探究土地歷史變化規(guī)律，為蕪湖市推進(jìn)公共交通發(fā)展，提升軌道交通沿線建設(shè)品質(zhì)提供科學(xué)依據(jù)。1  研究區(qū)概況蕪湖市位于安徽省東南部，處在皖江與青弋江的交匯口，現(xiàn)轄無為、蕪湖、繁昌、南陵四縣和鏡湖、弋江、鳩江、三山四區(qū)。市域面積 6026km2，人口385萬，其中市區(qū)面積1491km2。依據(jù)城市總體規(guī)劃和綜合交通規(guī)劃，蕪湖市城市軌道交通線網(wǎng)由5條市區(qū)線路

4、和4條市域線路組成，總長約284km。目前一期工程在建包括1號線和2號線，其中1號線路長約30.4km，設(shè)站24座;2號線路長約16.5km，設(shè)站12座。本文通過采用土地利用和景觀格局指數(shù)的方法，對目前在建的軌道交通一期兩條線路沿線500m范圍內(nèi)的景觀格局進(jìn)行分析研究，對于在城市化發(fā)展背景下軌道交通的發(fā)展具有重要意義。2  數(shù)據(jù)來源與方法2.1 數(shù)據(jù)來源與處理本研究主要是探究軌道交通沿線城市用地、林地和農(nóng)田等類型的歷史變化，因此，選取的數(shù)據(jù)源自中國多時期土地利用/土地覆被遙感監(jiān)測數(shù)據(jù)集（cnlucc），由landsat tm/etm和landsat8 oli遙感影像經(jīng)過人機(jī)交互目視解

5、譯的方式生成，數(shù)據(jù)格式是.shp數(shù)據(jù)，源數(shù)據(jù)按照三級分類系統(tǒng)將土地資源和屬性分成6個一級分類，25個二級分類，8個三級分類，坐標(biāo)系統(tǒng)為krasovsky_1940_albers，詳細(xì)信息請參考文獻(xiàn)5。經(jīng)調(diào)查研究，cnlucc數(shù)據(jù)滿足本研究需求。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研與軌道交通沿線土地屬性歷史發(fā)展情況，本文選取耕地、林地、水域和建設(shè)四種土地利用類型，研究20002015年時間段軌道交通沿線土地利用與景觀格局指數(shù)變化情況。軌道交通數(shù)據(jù)來自中鐵時代建筑設(shè)計院提供的cad數(shù)據(jù)，利用gis軟件提取軌道交通1、2號線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成.shp格式，并合并兩條交通線路數(shù)據(jù)。然后進(jìn)行地理配準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)投影轉(zhuǎn)換成krasovsky

6、_1940_albers。最后，利用緩沖區(qū)工具，生成軌道交通線沿線500m緩沖區(qū)。2.2 景觀格局指數(shù)景觀格局指數(shù)能夠在不同尺度上，對景觀特征進(jìn)行定量化表述，反應(yīng)景觀結(jié)構(gòu)和空間配置等特征。本文根據(jù)研究內(nèi)容需要，選取四類指數(shù)類型：根據(jù)本文研究內(nèi)容選取的景觀格局指數(shù)有：分割指數(shù)、斑塊密度指數(shù)、景觀破碎度指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、香濃多樣性指數(shù)、香濃均勻度指數(shù)6。2.3 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣土地利用轉(zhuǎn)移矩陣是為了表述研究區(qū)不同時間段土地利用類型面積之間的轉(zhuǎn)化信息，能夠反映不同土地利用類型動態(tài)變化信息，同時，反映各時間段每種土地利用類型的轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)出信息，是研究土地利用變化的常用方法7。土地利用轉(zhuǎn)移矩陣的公式如下所

7、示：公式中：s代表整個景觀面積;m表示地類數(shù)量;i表示轉(zhuǎn)移前地類，j表示轉(zhuǎn)移后地用類;sij為i地類轉(zhuǎn)換成j地類的面積，行表示i類型的轉(zhuǎn)出信息，列代表j類型的來源信息。3  結(jié)果與分析3.1 土地利用面積轉(zhuǎn)移分析3.1.1 土地利用面積分析20002015年軌道交通沿線各類土地利用面積如表2所示，20002015年，耕地面積持續(xù)下降，建設(shè)用地面積大幅度增長，水域面積略有變化，林地面積基本保持不變。整體上可以看出，耕地和建設(shè)用地一直是主要用地類型，林地和水域所占面積較少。耕地面積所占比重從2000年的超過50%到2015年還剩下不到25%，而建設(shè)用地面積由不到40%增長到超過60%。此

8、外，可以看出20052010年時間段變化幅度最大。3.1.2 土地利用轉(zhuǎn)移分析如表2所示，20002015年以5年為間隔劃分出3個時間段，分別計算得出各時間段各土地利用類型面積轉(zhuǎn)移情況。20002005年，主要是耕地面積變化，耕地轉(zhuǎn)出的方向是建設(shè)用地，其余用地類型相互之間基本無轉(zhuǎn)化。20052010年，情況較上個時間段有了較大變化。耕地轉(zhuǎn)變成建設(shè)用地面積較上個時間段多出3倍，且有少量耕地轉(zhuǎn)為水域和林地。水域約有10公頃面積轉(zhuǎn)移成建設(shè)用地，林地也有少量的面積轉(zhuǎn)變成建設(shè)用地，此時段，建設(shè)用地占研究區(qū)面積的近60%。20102015年，耕地轉(zhuǎn)移成建設(shè)用地，轉(zhuǎn)化面積較上個時間段少了約50%，林地和水域

9、基本保持不變，建設(shè)用地面積基本沒有轉(zhuǎn)移成其他用地類型。3.2 景觀格局指數(shù)分析3.1.1 類型尺度上景觀格局變化特征景觀分割指數(shù)探究的是景觀面積與斑塊面積的比值關(guān)系，反映斑塊面積的分布結(jié)構(gòu)和分割情況，值越大說明分割程度越高。斑塊密度表示單位面積的板塊數(shù)量，值越高說明該類型的破碎化程度越高，相反，值越小反映出景觀類型聚合度越高。類型尺度上景觀格局指數(shù)如圖2所示，總體上看，“建設(shè)用地”景觀類型破碎度在持續(xù)下降，聚合度在不斷升高，而“耕地”景觀類型則呈相反的發(fā)展趨勢，“林地”和“水域”景觀類型破碎化程度基本保持不變。20002015年，“建設(shè)用地”景觀的分割指數(shù)持續(xù)穩(wěn)定在較低的水平，且表現(xiàn)出持續(xù)下降

10、趨勢，20102015年間split的值穩(wěn)定在4左右。斑塊密度指數(shù)呈現(xiàn)出大幅下降趨勢，在3個時間段分別表現(xiàn)出緩慢下降、大幅度降低到保持平穩(wěn)的趨勢?！案亍本坝^的分割指數(shù)持續(xù)增大，且在3個時間范圍表現(xiàn)出增大趨勢逐步升高的現(xiàn)象，每個時間段都比前一個時間段增長快，但split值依然保持200以下的較低水平。斑塊密度指數(shù)呈現(xiàn)出先下降后上升的趨勢，具體表現(xiàn)為前五年略有下降，后10年持續(xù)上升?！案亍本坝^的破碎化程度在不斷升高，聚合度持續(xù)下降，說明該時間段城市建設(shè)推進(jìn)過程中不斷地從各方向利用耕地。3.1.2 景觀尺度上景觀指數(shù)變化特征由表3可知，景觀尺度的變化從整體上來看，景觀形狀指數(shù)與景觀破碎度指數(shù)表現(xiàn)

11、出前10年減小而后5年增大的變化特征，香濃多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)則表現(xiàn)出前5年小幅增大而后10年逐漸下降的趨勢，各景觀指數(shù)變化特征總體上呈下降趨勢。以上指數(shù)變化特征表明，蕪湖市軌道交通1、2號線沿線景觀形狀由復(fù)雜向簡單化方向發(fā)展，破碎化程度不斷，均衡度不斷降低，單一類型斑塊面積不斷增大并在整個研究區(qū)內(nèi)占比高，說明城市在建設(shè)過程中破碎化的區(qū)域逐漸蔓延并連接在一起。各種指數(shù)在不同時間段內(nèi)的小幅波動，可能是城市建設(shè)過程中在不同年份不同的具體發(fā)展規(guī)劃導(dǎo)致的。4  結(jié)論本文基于土地利用/土地覆被（cnlucc）數(shù)據(jù)，運(yùn)用土地利用轉(zhuǎn)移矩陣與景觀格局指數(shù)方法，利用gis和fragstats分析軟件

12、對蕪湖市軌道交通1、2號線20002015年間土地利用與景觀格局進(jìn)行分析，得出研究區(qū)土地利用與景觀格局變化狀況。結(jié)果表明：（1）20002015年間，耕地和建設(shè)用地是研究區(qū)主要用地類型，建設(shè)用地面積大幅度增長，耕地面積則持續(xù)減少，水域和林地面積基本保持不變，主要是耕地轉(zhuǎn)化成建設(shè)用地;（2）“建設(shè)用地”類型在快速擴(kuò)張過程中迅速連接成片，導(dǎo)致聚合度增大，破碎度下降。“耕地”景觀的破碎化程度在不斷升高，聚合度持續(xù)下降，說明該時間段城市建設(shè)推進(jìn)過程中不斷地從各方向利用耕地;（3）景觀形狀由復(fù)雜向簡單化方向發(fā)展，破碎化程度不斷下降，均衡度不斷降低，單一類型斑塊面積不斷增大并在整個研究區(qū)內(nèi)占比高，說明城市

13、在建設(shè)過程中破碎化的區(qū)域逐漸蔓延并連接在一起。從蕪湖市軌道交通沿線土地利用與景觀格局的分析來看，交通沿線綠色景觀較少，城市居民乘坐軌道交通時的視覺體驗(yàn)較差，因此，在軌道交通建設(shè)的同時，需要考慮到交通沿線綠色景觀的改造，增大林地等綠色景觀面積，對于打造高質(zhì)量的城市線性景觀具有重要意義。參考文獻(xiàn)1 郭源園，李莉，李貴才，等.國內(nèi)外城市土地利用與交通相互作用研究綜述j.國際城市規(guī)劃，2015，30（3）：29-36.2 陳蔚珊，柳林，梁育填.廣州軌道交通樞紐零售業(yè)的特征聚類及時空演變j.地理學(xué)報，2015，70（6）：879-892.3 周俊，徐建剛.軌道交通的廊道效應(yīng)與城市土地利用分析以上海市軌道通明珠線（一期）為例j.城市軌道交通研究，2002（1）：77-81.4 何冬華， 袁媛. 軌道交通環(huán)線沿線的土地利用空間特征分析： 以廣州市軌道交通11號環(huán)線為例j.現(xiàn)代城市研究， 2010（9）： 90-95.5 徐新良，劉紀(jì)遠(yuǎn).中國多時期土地利用土地覆被