李 睿, 王志泰,2, 包 玉,2

(1.貴州大學 林學院, 貴陽 550025; 2.貴州大學 風景園林規(guī)劃設(shè)計研究中心, 貴陽 550025)

城市化是影響土地利用變化的重要因素之一[1],是非城市用地轉(zhuǎn)化為城市用地的過程[2]?？焖俪鞘谢l(fā)展將導(dǎo)致生態(tài)用地流失、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)下降和環(huán)境健康風險加劇，從而影響城市生態(tài)安全[3]。有關(guān)城市化過程對城市綠地景觀格局影響的研究已非常廣泛[4]，隨著中國大面積的快速城鎮(zhèn)化，人口增長，城市擴張，土地利用及其結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化[5]，一些發(fā)達區(qū)域已開展大量的相關(guān)研究，并取得豐碩的成果[6-9]。然而，我國幅員遼闊，城市形態(tài)多樣，特殊自然環(huán)境下的城市(如山地型城市、湖泊型城市等)，城市擴展過程中對周邊自然生境的影響除了侵占導(dǎo)致喪失以外，一些受保護或不易開發(fā)建設(shè)的生境資源常被破碎化，殘余生境碎片逐漸被城市基質(zhì)包圍，形成鑲嵌于城市內(nèi)部類型各不相同的城市自然遺存[10]。因此，城市擴展模式不同，城市景觀(尤其是城市內(nèi)的自然景觀)類型與格局有其特殊性，對城市發(fā)展的制約與貢獻也不相同。

貴州省是長江、珠江上游重要生態(tài)屏障，是我國唯一沒有平原支撐的省份，95.2%的面積為山地，其中69.2%屬于喀斯特地貌[11]?？λ固厣鷳B(tài)系統(tǒng)生境脆弱，易受干擾，一旦破壞難以恢復(fù)[12]。因此，貴州省不僅存在著普遍的結(jié)構(gòu)性生態(tài)問題，還有著水土流失、石漠化和生態(tài)環(huán)?；A(chǔ)設(shè)施極為落后等特殊問題。自西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施以來，尤其是近10年的快速城市化進程，城市人口劇增、城市規(guī)模不斷擴大，城市擴張過程不斷擠占、蠶食和侵占自然生境，自然山體逐漸鑲嵌于城市，城市景觀格局發(fā)生著劇烈變化，這些問題都給貴州脆弱的生態(tài)環(huán)境造成了巨大的威脅。近年來，該地區(qū)相關(guān)研究主要集中在退化生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)以及石漠化分級分類等方面[13-14]，而典型喀斯特山地城鎮(zhèn)景觀格局動態(tài)研究薄弱，城市規(guī)劃建設(shè)缺乏相關(guān)基礎(chǔ)理論指導(dǎo)?！跋蛏揭亍彼枷胫笇?dǎo)下的削山建城，以及對城市內(nèi)自然山體的盲目、過度和低效的公園化開發(fā)利用等現(xiàn)象仍在繼續(xù)，導(dǎo)致水土流失，甚至引發(fā)山體滑坡的事件時有發(fā)生[15]，大型自然斑塊碎裂、消失，城市生態(tài)環(huán)境惡化的風險突顯[16]?；诖?，本文以黔中典型喀斯特多山城市——安順市為研究對象，分析其近10 a城市快速擴張過程中土地利用類型與地表覆蓋景觀，解析黔中地區(qū)典型喀斯特多山城市擴展模式及其景觀格局規(guī)律，為該地區(qū)城市規(guī)劃建設(shè)提供基礎(chǔ)理論參考，為進一步深入研究多山城市山體自然遺存生態(tài)系統(tǒng)維持與生態(tài)服務(wù)供給提供前期基礎(chǔ)。

1 研究區(qū)概況

安順市(105°12′—106°34′E，25°21′—26°38′N)地處長江水系烏江流域和珠江水系北盤江流域的分水嶺地帶，平均海拔1 102～1 694 m，典型的高原濕潤亞熱帶季風氣候，年降雨量1 360 mm，年平均氣溫12.8～16.2℃，年平均相對濕度80%，年平均風速2.4 m/s。由于獨特的地理位置和復(fù)雜多樣的地形地貌，蘊育了豐富多樣的植被類型，其中主要以中亞熱帶常綠闊葉林帶及貴州高原常綠闊葉林帶為主。中心城區(qū)位于錐狀喀斯特地貌集中、饅頭狀山丘、峰林密集的黔中巖溶盆地，城市擴張過程中將大量自然山體鑲嵌于城市之中，形成典型的“城在山中，山在城中”的黔中喀斯特多山城市。西部大開發(fā)戰(zhàn)略實施以來，尤其是近10 a來，安順市城市發(fā)展迅速，主城區(qū)面積不斷擴展，大量喀斯特山體被城市建設(shè)用地所包圍。

2 數(shù)據(jù)與方法

2.1 數(shù)據(jù)源及處理

以2017年中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)邊界為研究范圍，購買研究范圍內(nèi)2007年、2012年和2017年3個時間段的法國Pleiades衛(wèi)星影像(0.5 m空間分辨率)，軌道號123/32，三景數(shù)據(jù)質(zhì)量較好，采用Eradas Imagine 9.0遙感處理軟件對影像進行大氣校正、幾何校正、圖像增強、合成等過程，將影像與地形圖(1∶1萬)進行地理坐標配準。從安順市園林局獲取《安順市城市總體規(guī)劃修編(2016—2030)》《安順市城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃》《安順市山體公園體系規(guī)劃》等資料。

土地利用分類參考國土資源部修訂的《土地利用現(xiàn)狀分類》(GB/T21010—2017)，將研究區(qū)土地利用分為草地、耕地、工礦倉儲用地等9類(表1)，按住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部修訂的《城市用地分類與規(guī)劃建設(shè)用地標準》(GB50137—2011)對9類用地進行了建設(shè)用地和非建設(shè)用地的屬性劃分(表1)。采用人工目譯與實地調(diào)研相結(jié)合的方法進行解譯，在ArcGIS軟件的支持下，統(tǒng)計生成不同時期的土地利用類型圖(圖1)；然后根據(jù)地表覆蓋景觀類型，將各時期建成區(qū)內(nèi)景觀類型分為：不透水建設(shè)用地、城市園林綠地、自然山體綠地、水域和其他土地5種景觀類型(表2)，并生成不同時期建成區(qū)地表覆蓋景觀類型圖；通過數(shù)據(jù)融合與疊加分析，得到研究區(qū)域土地利用/覆蓋變化的動態(tài)變化信息。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用/覆蓋研究方法 采用動態(tài)度(K)、耗減度(Lde)和馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣(C)等指標對土地利用/覆蓋的變化幅度、速度和方向進行定量分析，安順市土地利用/覆蓋在時間與空間上的動態(tài)變化過程所涉及的公式如下：

(1) 土地利用動態(tài)度(K)表示單位時間內(nèi)某種土地利用類型面積的變化程度，其計算公式為:

(1)

式中：U1為區(qū)域中某種土地利用類型研究初期的面積(hm2)；U2為區(qū)域中某種土類型研究末期的面積(hm2)；T2-T1為研究時間段(a)。

表1 安順市中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)土地利用類型劃分

表2 安順市中心城區(qū)建成區(qū)地表景觀類型劃分

(2) 土地利用耗減度(Lde)表示單位時間內(nèi)該土地利用類型面積轉(zhuǎn)化為其他土地利用類型面積的總和，其計算公式為：

(2)

式中：Cab為a時刻到b時刻某種土地利用類型被消耗的面積(hm2)；T為研究時間段長度。

(3) 馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣(C)表示不同時間段內(nèi)某一區(qū)域不同土地利用類型的相互轉(zhuǎn)化關(guān)系，其計算公式為：

(3)

2.2.2 景觀格局時空分析研究方法 從景觀整體水平和斑塊類型2個尺度，選用國內(nèi)外目前廣泛使用的景觀格局指標進行景觀格局分析。景觀尺度主要選用斑塊密度(PD)、Shannon多樣性指數(shù)(SHDI)、Shannon均勻度指數(shù)(SHEI)、景觀分離度(DIVSION)、景觀形狀指數(shù)(LSI)、景觀連通度指數(shù)(COHESSION)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)；斑塊類型尺度主要選用斑塊個數(shù)(NP)、斑塊類型比例(PLAND)、平均斑塊面積(AREA-MN)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、周長—面積分維數(shù)(PAFRAC)；各類指標的計算公式與生態(tài)學意義見參考文獻[17]，所有指標均采用Fragstas 4.2軟件進行計算。

3 結(jié)果與分析

3.1 安順市規(guī)劃區(qū)擴展模式

通過對2007年、2012年和2017年3期遙感影像的土地利用解譯，得到不同時期土地利用空間格局圖(圖1)，圖1很直觀地反映城市擴展過程中各類城市用地的時空特征：2007—2012年5 a間城市擴張主要集中在主城區(qū)周邊和東部區(qū)域，建成區(qū)面積由21.67 km2增加到35.06 km2，但土地利用變化強度相對溫和；而2012—2017年，城市迅速擴張，建成區(qū)面積由35.06 km2增加到68.68 km2，年均擴張6.72 km2。由圖1可以看出，這段時期主城區(qū)繼續(xù)擴大，東西兩個方向是城市擴展的主要方向，中心城區(qū)南邊為東西走向的連綿山體形成山體屏障，阻隔著城市向南發(fā)展，東邊和西邊有大量獨峰山丘，形成峰林，而東邊方向接省會貴陽，西邊通向黃果樹景區(qū)，因此東、西方向具有強烈的區(qū)位發(fā)展磁極產(chǎn)生的引力，北邊山體較少，多為基本農(nóng)田，受自然地理條件限制和周邊經(jīng)濟發(fā)展因素作用，安順市近10 a的城市擴展主要向阻力大、引力亦較大的東、西兩個方向擴展，其次向北有部分延展。作為典型的多山型城市，其城市擴展受到周邊自然山體的阻力，不能以“攤大餅”式的四周延展，其擴展模式可以比擬為“水淹式”，即建成區(qū)中心如同水庫，隨著人口增加、經(jīng)濟社會發(fā)展，“城市建設(shè)水位”上升后向四周浸漫，避高就低將山間平地、峰叢基地淹沒，一些小的山體被侵吞，較大自然山體逐漸被包圍形成城市灰色基質(zhì)中的綠色生態(tài)島，從而塑造出“城在山中、山在城中”的多山城市形態(tài)特征；同時“城市建設(shè)之水”繞開山體阻力，以城市道路交通為“渠”，引向四周，再聚為多個“小水池”，“小水池”繼續(xù)擴大最終與“中心水庫”相連，因此多山城市建成區(qū)邊界呈極不規(guī)則形狀。

另外，隨著物質(zhì)生活水平的迅速提高，城市居民對居住環(huán)境的要求越來越高，自然山體因其大體量的綠量和無法替代的生態(tài)服務(wù)功能，成為城市中非常珍貴的生態(tài)資源，帶動了城市中“依山而居”的房地產(chǎn)開發(fā)新理念和房價新增長點，改變了多山城市由“向山要地”轉(zhuǎn)變?yōu)椤翱可桨l(fā)展”的思路，城市發(fā)展主動向自然山體靠進，這也是安順市中心城區(qū)向山體較多的東、西兩個方向較快延展的主要原因。

圖1 不同時期安順市中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)土地利用解譯圖

3.2 中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)內(nèi)的景觀格局動態(tài)

3.2.1 土地利用類型轉(zhuǎn)換特征 快速城市化背景下，城市發(fā)展過程中景觀格局發(fā)生著劇烈的變化，一方面城市擴展使周邊自然生境喪失，取而代之的是各種城市建設(shè)用地類型；另一方面，城市內(nèi)部也在發(fā)生著土地利用類型的轉(zhuǎn)變，即城市內(nèi)部更新[18]?；谕恋乩妙愋偷木坝^格局動態(tài)分析，可以反映城市發(fā)展規(guī)律和驅(qū)動因素。對安順市中心城區(qū)以規(guī)劃區(qū)邊界為研究范圍，統(tǒng)計分析2017年、2012年和2007年3期各土地利用類型面積，統(tǒng)計各類用地面積及其在規(guī)劃區(qū)內(nèi)的占比得到各期土地利用基本組成情況表(表3)，對比分析近10 a城市發(fā)展過程中的內(nèi)外景觀動態(tài)特征?？梢钥闯觯?0 a間耕地持續(xù)減少，在規(guī)劃區(qū)內(nèi)的占比也持續(xù)下降，尤其是2012—2017年，下降幅度劇烈，分析其原因首先是城市擴展侵占，其次是退耕還草還林政策的持續(xù)實施；草地面積10 a間，前5 a略有增加，后5 a成倍增加，在規(guī)劃區(qū)內(nèi)的用地占比也提高較多，主要來源一是退耕還林還草，二是城市園林綠化的貢獻。在城市建設(shè)用地中各類用地均有增加，而增加最明顯的是工礦倉儲用地和住宅用地，尤其是住宅用地占規(guī)劃用地百分比上升到14%。

表3 2007-2017年中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)各類土地利用類型面積與占比

土地利用類型轉(zhuǎn)移矩陣能夠揭示地類變化過程的細節(jié)特點，可以全面、具體地刻畫區(qū)域土地利用變化的結(jié)構(gòu)特征和各用地類型變化的方向[19]。圖2是根據(jù)兩期土地利用轉(zhuǎn)移矩陣繪制的各類用地轉(zhuǎn)換關(guān)系圖。由圖2可以看出：2007—2012年，耕地的轉(zhuǎn)出量為2 072.87 hm2，32%轉(zhuǎn)變?yōu)榱值兀?2%轉(zhuǎn)變?yōu)樽≌玫兀?6%轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋兀涣值氐霓D(zhuǎn)出量為1 015.54 hm2，66%轉(zhuǎn)變?yōu)楦兀?2%轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸兀?%轉(zhuǎn)變?yōu)樽≌玫兀?%轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋亍？梢钥闯鲞@5 a，城市擴張已成趨勢，也印證了黔中多山城市的擴張模式與規(guī)律：13%耕地轉(zhuǎn)化為交通運輸用地證明了以交通運輸先行，渠化引導(dǎo)建設(shè)用地向周邊發(fā)展，繞開有阻力的山體，在外圍形成據(jù)點，成為城市生長極，逐漸擴展后連片擴大建成區(qū)范圍，這一過程也是多山城市對周邊自然或近自然生境破碎化、山體被隔離鑲嵌于城市基質(zhì)的過程。住宅用地作為主要轉(zhuǎn)入用地，說明房地產(chǎn)業(yè)是這一時期城市擴張的主要驅(qū)動因素。由在建用地、空閑地、裸土地、采礦用地等組成的其他土地是城市建設(shè)過程中的中間類型。值得注意的是山地是該地區(qū)林地的主要載體，大量的林地轉(zhuǎn)出說明城市建設(shè)過程中對自然山體的巨大沖擊，建設(shè)用地緊張是山地城市發(fā)展的主要限制因素，在這一時期經(jīng)濟優(yōu)先和“向山要地”的思想主導(dǎo)著城市擴張理念，導(dǎo)致在這一階段大量的自然植被景觀向城市硬質(zhì)景觀轉(zhuǎn)化，自然植被面積銳減，強烈的人工干擾使大量林地轉(zhuǎn)化為耕地和草地，生態(tài)系統(tǒng)退化明顯。2012—2017年，耕地和林地依然是轉(zhuǎn)出量最多的土地利用類型，分別轉(zhuǎn)出3 411.46，1 767.86 hm2。其中，耕地轉(zhuǎn)出量的22%轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸兀?7%轉(zhuǎn)變?yōu)樽≌玫兀?5%轉(zhuǎn)變?yōu)榱值兀?3%轉(zhuǎn)變?yōu)楣さV倉儲用地；林地轉(zhuǎn)出量的41%轉(zhuǎn)變?yōu)椴莸兀?3%轉(zhuǎn)變?yōu)楦兀?1%轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌恋?。增加量最多的是草地和住宅用地，草地的增加量主要來自于耕地和山體，主要形式是城市建設(shè)的配套園林綠化建設(shè)，多以草坪、草地景觀為主。在城市擴張過程中，城市公園的用地主要來源于不宜建設(shè)的山林地，2012年提出建設(shè)園林城市的目標后，城市園林綠化得以快速發(fā)展。在2007—2017年的土地利用轉(zhuǎn)化中耕地和林地的互相轉(zhuǎn)化以一定的規(guī)模持續(xù)存在，這一現(xiàn)象也許是山地城市擴張過程中特有的現(xiàn)象，現(xiàn)場調(diào)查和圖像解譯過程中得知，耕地轉(zhuǎn)化為林地主要歸因于退耕還林政策的實施和棄耕還林的結(jié)果，而林地轉(zhuǎn)耕地主要在建成區(qū)周邊區(qū)域，征占用地待建期，另外在城市內(nèi)部靠自然山體比較近的居民，就近對遺存于城市之中的自然山體周邊進行蠶食開墾的以種植疏菜為主形成耕地現(xiàn)象也較多見。

圖2 2007-2017年土地利用類型轉(zhuǎn)移關(guān)系

3.2.2 土地利用類型開發(fā)強度 指定區(qū)域土地利用類型的變化速度可以反映該區(qū)域土地利用類型轉(zhuǎn)化的劇烈程度[20]，通過動態(tài)度和耗減度對安順市各類用地進行定量分析，結(jié)果見表4?？梢钥闯觯?007—2012年，其他土地的動態(tài)度值最大為13.30%，遠大于其他用地類型的動態(tài)度，而且其開發(fā)度也明顯高出其他用地類型，并高出其耗減度13.33%，由于其他土地主要包括在建用地、空閑地、裸土地、采礦用地等，這類用地是自然景觀類用地向城市類人工景觀用地轉(zhuǎn)化的中間類型。同時，交通運輸用地和工礦倉儲用地的動態(tài)度也較大，分別為8.44%，7.47%，表明這一時期城市處于擴張初期，以開發(fā)建設(shè)為主；2012—2017年，草地的土地利用類型動態(tài)度最大，為32.51%，是變動最大的土地利用類型；其他土地保持了上一階段的速度。2007—2017年前后兩個5 a，不同用地類型之間的動態(tài)度差異較大。這表明，2007—2017年，是安順市自然景觀類型與城市人工景觀類型處于極劇消長的狀態(tài)。

表4 2007-2017年中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)土地利用/覆蓋動態(tài)度與耗減度 %

3.2.3 景觀空間格局分析 景觀空間格局分析是對景觀的組成單元及其空間配置關(guān)系的分析[17]，景觀格局是各種生態(tài)過程長期作用的產(chǎn)物，同時也直接影響著生態(tài)過程[21]，城市是由人工主導(dǎo)的多種生態(tài)過程共同作用的景觀生態(tài)單元，各種城市景觀組成單元之間的空間關(guān)系決定著城市自然生態(tài)系統(tǒng)的健康性和安全性，進而決定著城市的健康可持續(xù)發(fā)展[22]。本文對安順市中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)景觀空間格局從整體景觀水平和斑塊類型水平兩個層次進行分析。

(1) 整體景觀格局分析。表5是2007—2017年安順市中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)范圍整體景觀格局指數(shù)計算結(jié)果，從數(shù)據(jù)變化趨勢分析可以看出安順市2007—2017年景觀空間格局發(fā)生顯著變化。其中，斑塊數(shù)量(NP)和斑塊密度(PD)持續(xù)增加，斑塊數(shù)量從2007年11 445個增加到2017年的16 921個；而斑塊密度從2007年的43.18增加到2017年的63.84，整體增加47.85%；反之，斑塊平均密度逐年降低，這說明斑塊破碎化主要集中于局部地帶，主要原因是呈大斑塊的耕地和自然林在轉(zhuǎn)出為城市建設(shè)用地過程中，土地利用類型多樣性導(dǎo)致的斑塊破碎化。表明安順市近10 a城市主要以向外擴展的增量發(fā)展為主，城市內(nèi)部更新相對較弱，中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)景觀持續(xù)破碎。香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)和均勻度指數(shù)(SHEI)是比較不同景觀或同一景觀不同時期多樣性變化的主要指數(shù)，SHDI從2007年的1.42上升到2017年的1.79，SHEI從2007—2017年也逐漸增加，并趨近于1，但二者的變化幅度不大，說明景觀多樣性略有增加但不明顯。景觀分割指數(shù)(DIVISION)和景觀形狀指標(LSI)均有所上升，表明斑塊呈異形化變化趨勢，不同的景觀類型相互切割現(xiàn)象嚴重。2007—2017年，景觀斑塊凝聚度(COHESION)和景觀蔓延度(CONTAG)均呈現(xiàn)下降趨勢，表明城市整體景觀水平不同斑塊類型團聚程度和延展性降低，景觀同類景觀斑塊連接度降低。

綜合以上相關(guān)指數(shù)分析可知，2007—2017年中心城區(qū)規(guī)劃區(qū)范圍整體景觀格局持續(xù)破碎，斑塊趨于均質(zhì)化，不同景觀類型相互切割現(xiàn)象嚴重，景觀連接度降低。

表5 安順市不同時期規(guī)劃區(qū)景觀水平整體景觀格局指數(shù)

(2) 不同土地利用類型的景觀格局動態(tài)。由表6可知，2007—2017年，在土地利用的斑塊類型層次，草地、耕地、工礦倉儲用地、交通運輸用地、其他土地和住宅用地的斑塊數(shù)均增加，增加量最大的是草地斑塊，增量為1 352個，水域及水利設(shè)施用地斑塊數(shù)量明顯下降，且減量最多，共減少1 748個，公共管理與服務(wù)用地呈現(xiàn)出先降低后增加，而林地的斑塊數(shù)量先升后降。平均斑塊面積占優(yōu)勢的雖然是耕地和林地，但二者平均斑塊面積在下降，說明城市擴展過程中，均存在不同程度的破碎化，尤其林地的平均斑塊面積持續(xù)下降，如前所述，山體是林地主要載體，林地平均斑塊面積下降的原因主要是城市建設(shè)過程中不斷對自然山體進行侵占和蠶食，也有些遺存于城市之中的自然山體由于生境面積不斷縮小，并與其他自然生境隔絕，導(dǎo)致其生態(tài)穩(wěn)定性下降、生態(tài)服務(wù)功能將會受到影響；水利和水域設(shè)施用地不僅斑塊數(shù)量在下降，其平均斑塊面積也在下降；林地和水域斑塊面積的下降應(yīng)引起足夠的重視，因為此兩類用地在城市生態(tài)系統(tǒng)起著非常重要的生態(tài)作用，林地為城市之肺、水域為城市之腎，這一結(jié)果說明城市擴展過程中對自然生態(tài)資源的破壞已十分明顯；草地的平均斑塊面積增加較為明顯，但草地的綠量有限，今后可以在草地上豐富植被景觀，提升其生態(tài)服務(wù)功能。在2007—2017年，最大斑塊指數(shù)最高的是耕地，但其下降程度十分明顯，說明其在規(guī)劃區(qū)內(nèi)的優(yōu)勢景觀地位不斷下滑。交通運輸用地最大斑塊指數(shù)2007—2012年緩慢上升，2012—2017年陡然上升，成為上升最快的土地利用類型，這主要歸因于城市主干道和繞城高速的集中修建；其他各類土地利用類型的最大斑塊指數(shù)變動幅度不明顯。斑塊類型比是指某一類型斑塊占所有景觀的比例，從表6可以看出，屬于建設(shè)用地的各類土地利用類型其斑塊類型比均呈上升趨勢，尤其是住宅用地不僅上升幅度大，而且所占比例也最大。具有生態(tài)服務(wù)功能的各類土地利用類型中只有草地類增加，而其他類型都在下降，林地在2012—2017年下降幅度增強。周長—面積分維數(shù)主要是利用回歸分析來反映不同空間尺度性狀的復(fù)雜性，結(jié)果會因樣本量小于10出現(xiàn)誤差，研究結(jié)果均屬于1～2范圍未出現(xiàn)誤差值。2007—2017年，各類土地利用類型的周長—面積分維數(shù)變化不大，說明其形態(tài)特征變化不明顯。

上述結(jié)果進一步說明城市建設(shè)過程中景觀破碎化持續(xù)發(fā)生，尤為值得關(guān)注的是水域及水利設(shè)施斑塊的持續(xù)減少，黔中喀斯特地區(qū)常年雨量充沛且地下水資源豐富，但工程性缺水狀況普遍存在，因此局部洼地的形成小型水塘等濕地類型，對調(diào)節(jié)局部生態(tài)環(huán)境和保護生物多樣性起著至關(guān)重要的作用，但在城市擴展過程中大量的小型濕地斑塊消失；林地斑塊先增后減，先增是因為外圍退耕還林已見成效，后減則更多是城市建設(shè)對自然林地的侵占所致?？梢?，黔中喀斯特山地城市的擴張必然以犧牲資源和破壞生態(tài)環(huán)境為代價。

表6 不同時期各類土地利用類型景觀指數(shù)

3.3 建成區(qū)地表覆蓋動態(tài)特征

城市建成區(qū)是由人工主導(dǎo)的社會—自然復(fù)合系統(tǒng)，地表景觀類型可以反映其開發(fā)建設(shè)強度和城市生態(tài)環(huán)境的基本特征。按表2地表覆蓋景觀分類方式，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，對安順市2007年、2012年、2017年3期遙感影像進行解譯得到建成區(qū)地表景觀組成類型數(shù)量與百分比圖(圖3)。

圖3 建成區(qū)3期城市景觀類型組成特征

圖4為3期城市建設(shè)成區(qū)地表景觀類型組成及其數(shù)量特征圖，由圖4可以直觀看出，近10 a安順市建成區(qū)總面積持續(xù)擴大，由2007年的21.67 km2增長到2012年的35.07 km2，之后增長速度加快，至2017年建成區(qū)面積達68.67 km2。作為城市建設(shè)過程用地類型的其他土地也成倍速增加，說明安順市地表覆蓋景觀一直處于動態(tài)變化過程中，2012年以后其他土地占建成區(qū)范圍總面積百分比基本穩(wěn)定在27%。在5種地表景觀類型中，不透水建設(shè)用地和其他土地均為硬質(zhì)城市灰色基質(zhì)，二者占比之和在2007—2012年呈上升趨勢，由66.2%上升到69.9%，說明這一段時間城市園林綠化建設(shè)相對滯后；從2012年開始硬質(zhì)景觀占比下降到66.4%，接近2007年的水平。城市園林綠地、山體自然綠地和水域是城市中具有生態(tài)服務(wù)功能的軟質(zhì)景觀，3種軟質(zhì)景觀在建成區(qū)中的占比與硬質(zhì)景觀呈相互消長的關(guān)系，因此其10 a間的總和占比為先降后升的變化特征，但由圖3可以直觀地看出10 a間由人工建設(shè)的城市園林綠地的數(shù)量增加，與不透水建設(shè)用地面積增加的速率不相協(xié)調(diào)，而且占比直線下降，相反山體自然綠地呈持續(xù)加速增長的態(tài)勢，其占比也加速增長，到2017年占到整個建成區(qū)近24%，在維持建成區(qū)綠地率中發(fā)揮著非常重要的作用。這一結(jié)果一方面表現(xiàn)了多山城市建設(shè)的特點，即由于建設(shè)用地緊張自然山體與原自然生境隔離被城市包圍，同時又要在城市綠地率指標中做出重要貢獻，但同時也暴露出過分依賴自然山體，弱化城市園林綠地建設(shè)的問題，結(jié)果必將導(dǎo)致城市園林綠地的空間分布均好性和綠地的可進入性等問題出現(xiàn)，并不符合新時代城市高質(zhì)量發(fā)展的要求，不能滿足城市居民對美好宜居環(huán)境和高品質(zhì)戶外休閑空間的需求。

4 討 論

4.1 多山型山地城市擴展模式與城市景觀格局特征

黔中多山城市擴展模式有其特殊性，屬于“水淹式網(wǎng)狀擴展模式”，與其他學者關(guān)于北京、上海、深圳等中東部發(fā)達地區(qū)“攤餅式”形態(tài)完全不同[23-24]，也不同于其他山地城市的“飛地式”擴展形態(tài)。城市整體景觀格局呈破碎化狀態(tài)，中心城區(qū)向外延展過程中，一方面使周邊自然生境破碎化，另一方面也使得城市建設(shè)成區(qū)的破碎化程度不斷增加[25]。黔中地區(qū)由于歷史上發(fā)展相對滯后，經(jīng)濟社會和城市化快速發(fā)展起步較晚，近10 a來城鎮(zhèn)化進入增速發(fā)展的階段，城市擴展壓力增大，導(dǎo)致城市以最快的速度增量發(fā)展，相比較而言建成區(qū)內(nèi)部的景觀格局動態(tài)較外圍弱，根據(jù)《安順市城市總體規(guī)劃修編(2016—2030)》，至2030年，安順市中心城區(qū)建設(shè)用地規(guī)劃規(guī)模為99.86 km2，今后10 a安順市城市空間仍將以外向擴展為主，城市擴展仍將增加區(qū)域生態(tài)環(huán)境的承載壓力和生態(tài)資源的消耗。

圖4 不同時期安順市建成區(qū)土地利用解譯圖

4.2 山體自然遺存是黔中多山城市內(nèi)綠地景觀的主要組成部分，但面臨著生態(tài)退化和石漠化風險

作為城市自然—社會耦合生態(tài)系統(tǒng)中生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)供給的基本載體，城市綠地將經(jīng)濟社會發(fā)展與自然生態(tài)演替耦合關(guān)聯(lián)在一起，作為城市中唯一有生命的基礎(chǔ)設(shè)施，已成為統(tǒng)籌解決城市問題的重要綜合途徑[26]。早在2001年國務(wù)院發(fā)出關(guān)于加強城市綠化建設(shè)的通知，并提出綠地率要求，城市園林綠地的建設(shè)不斷得到加強，城市園林綠地也隨著城市擴張而擴張。然而在土地經(jīng)濟價值驅(qū)動下，由于用地緊張，安順市中心城區(qū)建設(shè)成區(qū)綠地率雖略有增長，但始終維持在30%左右，隨著城市擴展鑲嵌的自然山體數(shù)量增長，建設(shè)成區(qū)綠地系統(tǒng)中人工園林綠地占比下降而山體自然綠地占比增長。因此，黔中多山型山地城市綠地系統(tǒng)過分依賴自然山體綠地。鑲嵌于城市之中的自然山體綠地雖然具有良好的生態(tài)服務(wù)功能，但供人們休閑游憩的社會服務(wù)功能較弱，不能滿足城市居民對城市園林綠地的多樣化和多元化的需求，而且，因為空間分布不均勻，其提供的生態(tài)功能也不具有均勻性。另外鑲嵌于城市之中的喀斯特自然山體具有生態(tài)系統(tǒng)脆弱的先天不足，被城市隔離后形成的山體自然遺存能否維持其生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和健康性，或者其維持自然生態(tài)穩(wěn)定和健康的最小面積是多少？對生態(tài)廊道的需求如何？以及城市化開發(fā)建設(shè)強度對其影響的時應(yīng)效應(yīng)和強度效應(yīng)如何表現(xiàn)？等等一系列基礎(chǔ)問題由于相關(guān)研究缺乏而未知，對城市內(nèi)自然山體綠地未采取積極的措施加以保護，蠶食侵占將會繼續(xù)導(dǎo)致其植被退化，進而石漠化，城市生態(tài)安全將受到極大的挑戰(zhàn)。

4.3 黔中多山城市為研究城市背景下的島嶼生物地理學相關(guān)研究提供了非常理想的場所

城市自然遺存是城市擴展過程中生境喪失和破碎化的結(jié)果，關(guān)于生境喪失和破碎化過程對生物多樣性及生態(tài)進程的影響一直以來是本領(lǐng)域研究的熱點問題[27-28],研究受到了島嶼生物地理學理論(IBT)的重大影響，從1970年開始，陸地上破碎后的殘余生境和海洋島嶼之間的類比研究在文獻中大量出現(xiàn)[2,29]。之后的研究批判性地提出，并非所有物種都認為轉(zhuǎn)換后的土地是同質(zhì)的或不適宜居住的，也不是所有物種的反應(yīng)都類似于生境的喪失和破碎，生境的喪失和破碎還涉及許多其他效應(yīng)，如邊緣效應(yīng)、斑塊大小效應(yīng)、與鄰近生境的距離效應(yīng)、物種相互作用和生態(tài)梯級等[30-32]。當前，形成共識的觀點是生境喪失對生物多樣性及生態(tài)進程有很大的負面影響，破碎化后的殘余生境碎片對生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)具有保護價值[30,33-34]，但是關(guān)于生境破碎化本身對生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)效應(yīng)是正面的還是負面的卻有很大的爭議。因此，需要從不同的尺度和不同基質(zhì)上破碎化的殘余生境類型進行進一步的實證研究，以期揭示生境破碎本身的生態(tài)影響機制。黔中地區(qū)特殊的自然地理背景造就了特殊的多山型山地城市形態(tài)，據(jù)統(tǒng)計當前安順市中心城區(qū)建成區(qū)內(nèi)部及周邊鑲嵌著大小不等的166座自然山體，省會城市貴陽建成區(qū)內(nèi)及周邊有310余座自然山體，由于錐狀巖溶地質(zhì)特點，大多數(shù)山體以孤峰形式出現(xiàn)，這些自然山體遺存是城市灰色基質(zhì)上自然生態(tài)孤島，它們被鑲嵌入城的時間不同、大小規(guī)模不同、距離城市周邊自然生境的距離不同、植被特征不同等狀態(tài)，對于研究生物多樣性、生態(tài)過程以及生態(tài)服務(wù)供給與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持平衡機制等一系列景觀生態(tài)基礎(chǔ)理論問題提供了理想的研究場所與對象，是研究城市基質(zhì)上島嶼生物地理學理論的理想場所。

5 結(jié) 論

(1) 近10 a的快速城市化背景下，黔中多山城市的擴展模式可以概括為“水淹式網(wǎng)狀擴展,里應(yīng)外合逐漸靠攏”，即中心城區(qū)避高就低，在喀斯特峰林之間向外網(wǎng)狀拓展，并以道路交通為先導(dǎo)繞開山體阻力，將城市建設(shè)渠化引導(dǎo)至外圍相對平緩地段，形成多個外圍增長點，里應(yīng)外合逐漸靠攏，由此形成黔中巖溶地區(qū)典型的多山城市。

(2) 規(guī)劃區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)化結(jié)果表明，該地區(qū)城市擴展的主要驅(qū)動因素為房地產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，這也是快速城市化使城市人口增加導(dǎo)致的結(jié)果，而耕地是城市擴展的最大土地貢獻者，一些體量較小、相對高差不大的自然山體在城市擴展過程也被建設(shè)用地侵吞。

(3) 黔中多山城市獨特的擴展模式，在城市中形成大量自然山體遺存，是該地區(qū)城市之中非常珍貴的自然資源，如何更好地保護和利用山體自然遺存，在快速城市化過程中確保其生態(tài)服務(wù)供給與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性維持之間的平衡機制，需要開展系統(tǒng)性深入研究。