李瑋麒,蘭澤英,陳德權(quán),鄭至鍵

(廣東工業(yè)大學(xué) 管理學(xué)院,廣東 廣州 510520)

土地利用/覆被變化(LUCC)作為土地系統(tǒng)的重要表現(xiàn)形式，涉及到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境等方方面面的因素，體現(xiàn)了人類社會(huì)與自然環(huán)境最直接的相互作用關(guān)系[1-2]。近年來，隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程加快推進(jìn)，對(duì)土地資源尤其是城市建設(shè)用地需求加大，導(dǎo)致土地資源非農(nóng)化傾向增強(qiáng)，人地矛盾突出，由此引發(fā)的資源匱乏、生態(tài)環(huán)境惡化等問題正威脅著人類的生存與發(fā)展，因而與之息息相關(guān)的土地利用/覆被變化已成為當(dāng)今全球環(huán)境變化研究的重要內(nèi)容[3-4]。與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)和3S技術(shù)的不斷發(fā)展，為土地利用動(dòng)態(tài)模擬模型的開發(fā)應(yīng)用提供了強(qiáng)大的技術(shù)支撐，推進(jìn)了土地利用變化監(jiān)測分析與預(yù)測研究的展開[5-7]。土地利用變化與生態(tài)環(huán)境有密切聯(lián)系，對(duì)區(qū)域景觀格局與生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生直接或間接的影響，這些影響在一定程度上會(huì)催生各種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)在自然環(huán)境管理中應(yīng)運(yùn)而生并逐漸興起[8-10]。從景觀生態(tài)學(xué)的角度構(gòu)建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，綜合評(píng)估土地利用演變對(duì)生態(tài)環(huán)境潛在的影響，對(duì)區(qū)域生態(tài)安全具有重要的預(yù)警作用，有利于探求更適宜的土地利用方式，促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[11-13]。目前，眾多學(xué)者主要是基于土地利用變化的歷史數(shù)據(jù)展開生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)研究，且研究區(qū)域大多是小城鎮(zhèn)、流域、濕地、海岸帶以及生態(tài)脆弱區(qū)等，對(duì)于城市化水平較高的大城市進(jìn)行未來景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測的研究較少。為此，本文以廣州市為研究區(qū)域，采用未來土地利用模擬(FLUS)模型和景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，在分析研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)空分異特征的基礎(chǔ)上，對(duì)模擬得到的兩種情景下未來土地利用空間格局進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)研究，以期了解景觀格局變化特征與其生態(tài)效應(yīng)的相互作用關(guān)系，對(duì)研究區(qū)土地資源可持續(xù)利用和維護(hù)區(qū)域生態(tài)安全具有重要理論與實(shí)踐意義[14-15]。

1 研究區(qū)概況

廣州市位于廣東省中南部，西江、北江、東江三江匯合處，瀕臨南海，接近珠江流域下游入?？?。其范圍是東經(jīng)112°57′—114°03′，北緯22°26′—23°56′，總面積約為7 434.4 km2。廣州市地形多樣，地勢東北高西南低。東北部是以林地為主的中低山區(qū)，中部是丘陵盆地，南部是沿海沖積平原。2018年，廣州市實(shí)現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值22 859.35億元，常住人口1 490.44萬人，城鎮(zhèn)化率為86.38%。作為中國改革開放的前沿，廣州市是城鎮(zhèn)化進(jìn)程快速推進(jìn)的代表地區(qū)，區(qū)域內(nèi)土地利用變化顯著，城市發(fā)展與生態(tài)系統(tǒng)的矛盾日益突出，生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)加劇。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與預(yù)處理

本文選用的2001，2009年和2017年3個(gè)時(shí)期的Landsat系列遙感影像數(shù)據(jù)與DEM影像數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http:∥www.gscloud.cn)，空間分辨率均為30 m。河流水系、交通道路、行政區(qū)界和行政中心等基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)均根據(jù)廣州市土地利用數(shù)據(jù)提取處理獲得。相關(guān)規(guī)劃及政策約束數(shù)據(jù)來源于廣州市規(guī)劃和自然資源局。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)來源于《廣州市統(tǒng)計(jì)年鑒》和《廣州市國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》等。基于ENVI 5.4軟件，經(jīng)過影像配準(zhǔn)、幾何精校正、去條帶、鑲嵌與裁剪等預(yù)處理后，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法與人工目視解譯法相結(jié)合的方法對(duì)遙感影像進(jìn)行分類，結(jié)合廣州市實(shí)際土地利用特征，并參考《土地利用現(xiàn)狀分類(GB/T21010-2017)》，將土地利用類型劃分為林地、草地、耕地、水域、建設(shè)用地和未利用地6類，由此得到廣州市2001，2009和2017年的土地利用分類圖。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行精度檢驗(yàn)，得到kappa系數(shù)均在80%以上，基本滿足研究需要。

2.2 研究方法

2.2.1 土地利用動(dòng)態(tài)度 土地利用動(dòng)態(tài)度可以定量分析區(qū)域土地利用的動(dòng)態(tài)變化，對(duì)預(yù)測未來區(qū)域土地利用格局變化發(fā)揮重要作用[16]。本文采用單一土地利用動(dòng)態(tài)度衡量研究區(qū)域在一定時(shí)段內(nèi)某種土地利用類型的變化幅度，其為正值時(shí)表示某類型面積增加，為負(fù)值時(shí)表示該類型面積減少?？杀硎緸椋?/p>

(1)

式中：K表示為研究時(shí)段內(nèi)某種土地利用類型動(dòng)態(tài)度；Ua，Ub分別為某種土地利用類型在研究期初和期末的數(shù)量；T為研究時(shí)段(a)。

2.2.2 FLUS模型 FLUS模型是用于模擬人類活動(dòng)與自然影響下的土地利用變化以及未來土地利用情景的模型[17]，兼顧了“自上而下”的系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)(SD)模型和“自下而上”的元胞自動(dòng)機(jī)(CA)模型，增強(qiáng)了對(duì)未來土地利用格局的模擬預(yù)測能力[18-19]。主要由基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的適宜性概率計(jì)算和基于自適應(yīng)慣性機(jī)制的元胞自動(dòng)機(jī)預(yù)測兩個(gè)部分組成。首先，根據(jù)廣州市實(shí)際情況及數(shù)據(jù)的可獲取性，從自然地理、交通區(qū)位和社會(huì)經(jīng)濟(jì)三個(gè)方面選取了高程、坡度、距鐵路距離、距高速公路距離、距國道距離、距省道距離、距水系距離、距行政中心距離、人口密度和地均GDP共10個(gè)驅(qū)動(dòng)因子。在整合土地利用數(shù)據(jù)和各驅(qū)動(dòng)因子數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法運(yùn)算得到研究區(qū)各用地類型的適宜性概率。其次，結(jié)合未來各類用地的目標(biāo)像元數(shù)、轉(zhuǎn)移成本矩陣和鄰域因子等相關(guān)參數(shù)，基于輪盤賭選擇的自適宜慣性機(jī)制CA模型實(shí)現(xiàn)研究區(qū)土地利用變化模擬。本研究采用Markov模型得到自然發(fā)展趨勢下各土地利用類型的需求預(yù)測。轉(zhuǎn)換成本矩陣表示研究時(shí)段內(nèi)任意兩種土地利用類型相互轉(zhuǎn)換的可能性，根據(jù)研究區(qū)實(shí)際用地情況可知建設(shè)用地向其他用地類型轉(zhuǎn)換的可能性較低，設(shè)為0；而其他各類型用地間均可相互轉(zhuǎn)換，設(shè)為1。而鄰域因子參數(shù)表示該土地利用類型擴(kuò)張能力的強(qiáng)弱，在參考相關(guān)文獻(xiàn)[20-21]的基礎(chǔ)上，結(jié)合研究區(qū)土地利用類型轉(zhuǎn)移情況，預(yù)先設(shè)置各地類鄰域因子參數(shù)進(jìn)行模擬試驗(yàn)，并將模擬結(jié)果與實(shí)際土地利用情況進(jìn)行對(duì)比，經(jīng)過模型的反復(fù)調(diào)試，最終設(shè)置研究區(qū)林地、耕地、草地、建設(shè)用地、水域及未利用地的鄰域因子參數(shù)分別為：0.8，0.6，0.1，0.9，0.7，0.1(參數(shù)范圍為0～1，越接近1表示土地利用類型的擴(kuò)張能力越強(qiáng))。

2.2.3 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)分析

(1) 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)單元?jiǎng)澐?。根?jù)研究區(qū)面積及各土地利用類型分布的實(shí)際情況，采用等間距系統(tǒng)采樣法，將廣州市土地利用數(shù)據(jù)進(jìn)行3 km×3 km的空間網(wǎng)格劃分，共得到950個(gè)風(fēng)險(xiǎn)單元。在此基礎(chǔ)上計(jì)算每個(gè)格網(wǎng)單元的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，并將各個(gè)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值賦予相應(yīng)格網(wǎng)單元的中心點(diǎn)。

(2) 景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建。本研究綜合考慮區(qū)域景觀格局特征及各土地利用類型對(duì)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的影響程度，耦合不同土地利用類型面積比例、景觀損失度指數(shù)以及土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度參數(shù)得到景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)的評(píng)價(jià)模型。計(jì)算公式為：

(2)

式中：ERIk為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)單元的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)；n為景觀類型數(shù)量；Aki為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)單元景觀類型i的面積；Ak為第k個(gè)風(fēng)險(xiǎn)單元的總面積；Ri為景觀損失度；Wi為研究區(qū)內(nèi)景觀類型i所反映的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度參數(shù)。

①景觀損失度指數(shù)Ri。表示各景觀類型受到自然環(huán)境或人類活動(dòng)等干擾時(shí)所造成的生態(tài)損失程度，是景觀干擾度和景觀脆弱度的綜合反映。計(jì)算公式為：

(3)

式中：Ei為景觀干擾度指數(shù)，通過景觀破碎度C，景觀分離度Si和景觀優(yōu)勢度Ui構(gòu)建，各景觀指數(shù)可由Fragstats 4.2軟件計(jì)算得到；a，b，c為相應(yīng)景觀指數(shù)的影響系數(shù)，且總和為1，根據(jù)相關(guān)研究成果[22]，將3個(gè)指數(shù)分別賦值為0.5，0.3，0.2；為景觀脆弱度指數(shù)，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，通過專家咨詢法對(duì)6類景觀類型賦值，將未利用地賦為6，水域賦為5，耕地賦為4，草地賦為3，林地賦為2，建設(shè)用地賦為1，并進(jìn)行歸一化處理。

②生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)強(qiáng)度參數(shù)Wi。代表各景觀類型生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的主觀權(quán)重值，可依據(jù)層次分析法原理和方法在AHP軟件中確定[23]。通過建立層次結(jié)構(gòu)模型，構(gòu)造判斷矩陣，計(jì)算指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)化權(quán)重，并對(duì)總排序進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，最終計(jì)算一致性比例為0.024(<0.1)，表明判斷矩陣具有滿意的一致性。從而得到各土地利用類型的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)主觀權(quán)重分別為：林地0.045 4，耕地0.147 1，草地0.111 3，建設(shè)用地0.396 5，水域0.077 2，未利用地0.222 5。

(3) 地統(tǒng)計(jì)分析法。地統(tǒng)計(jì)學(xué)是描述空間上某一系列變量的相關(guān)關(guān)系和格局的統(tǒng)計(jì)方法[24]。本文將950個(gè)樣區(qū)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)賦給各樣區(qū)中心點(diǎn)，借助地統(tǒng)計(jì)軟件GS+7.0實(shí)現(xiàn)樣本半變異函數(shù)理論模型的最優(yōu)擬合，在此基礎(chǔ)上利用普通克里金法對(duì)樣本點(diǎn)進(jìn)行空間插值，得出研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)空間分布圖。具體計(jì)算公式為：

(4)

式中：γ(h)為半變異函數(shù)；h為樣點(diǎn)空間間隔距離，稱為步長；N(h)為間隔距離為h的樣點(diǎn)數(shù)；z(xi)，z(xi+h)分別為在 兩點(diǎn)處的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)值。

為了直觀地描述景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度的空間分布特征，本文采用自然間斷點(diǎn)分級(jí)法將研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)值劃分為5個(gè)等級(jí)：低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(ERI≤0.012)、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)(0.0120.033)。

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用變化分析

3.1.1 土地利用面積變化 根據(jù)Landsat系列遙感影像解譯獲取廣州市土地利用變化數(shù)據(jù)(見表1)。林地、耕地和建設(shè)用地是廣州市主要的土地利用類型，分布范圍較為廣泛。2001—2017年，僅建設(shè)用地面積持續(xù)增加，共增加了662.48 km2；而其他用地類型規(guī)模均不斷減少，其中耕地的減少最為突出，減少了355.04 km2，主要由于城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)致使人地矛盾突出，而耕地大多分布于城市或村鎮(zhèn)周邊，加之地勢平緩，水土條件較好，而且征收成本低廉，因此耕地非農(nóng)化現(xiàn)象頻發(fā)，耕地面積的銳減為建設(shè)用地的擴(kuò)張?zhí)峁┐罅垦a(bǔ)充用地。

表1 廣州市2001-2017年土地利用變化

3.1.2 土地利用動(dòng)態(tài)度變化 根據(jù)公式計(jì)算得到廣州市不同時(shí)段內(nèi)的單一土地利用動(dòng)態(tài)度(見表2)，以此描述廣州市土地利用類型變化幅度和趨勢。2001—2017年，廣州市草地、建設(shè)用地和未利用地的變化幅度較大，其中建設(shè)用地為4.76%，呈明顯增加趨勢，是因?yàn)槌鞘谢M(jìn)程中以建設(shè)用地?cái)U(kuò)張為主；草地和未利用地分別為-5.22%和-4.04%，迅速減少，則是由于二者面積較小，占土地總面積的比例非常小，且分布較不穩(wěn)定，減少的量相對(duì)于其基數(shù)較大導(dǎo)致變化幅度明顯。而林地、耕地和水域變化幅度較小，皆呈逐漸減少的趨勢，且減少的幅度相對(duì)比較穩(wěn)定。

表2 廣州市2001-2017年土地利用動(dòng)態(tài)度

3.2 土地利用變化模擬預(yù)測

為了驗(yàn)證FLUS模型對(duì)土地利用模擬結(jié)果的可靠性，本研究以廣州市2009年土地利用數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，結(jié)合土地利用適宜性概率分布情況，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，得到2017年土地利用空間格局模擬結(jié)果，并將2017年實(shí)際土地利用狀況與預(yù)測結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證。最終計(jì)算求得總體精度為80.28%，kappa系數(shù)為0.763 4。說明此次模擬結(jié)果具有較高的準(zhǔn)確度，故可基于FLUS模擬對(duì)廣州市未來土地利用變化進(jìn)行模擬預(yù)測。依據(jù)廣州市歷史年份的土地利用變化特征及未來區(qū)域空間發(fā)展規(guī)劃，分別設(shè)定自然發(fā)展情景和“三線”約束情景兩種模式對(duì)其2025年土地利用變化進(jìn)行模擬預(yù)測。在自然發(fā)展情景(情景Ⅰ)下，不考慮任何規(guī)劃政策對(duì)土地利用變化產(chǎn)生的約束性影響，按照2009—2017年的土地利用類型轉(zhuǎn)移概率矩陣，基于Markov模型預(yù)測得到2025年土地利用目標(biāo)像元數(shù)。在“三線”約束情景(情景Ⅱ)下，結(jié)合考慮生態(tài)、農(nóng)業(yè)、城鎮(zhèn)等用地結(jié)構(gòu)，選取《廣州市國土空間總體規(guī)劃(2018—2035年)》中劃定的生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田保護(hù)紅線和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界線作為土地利用限制轉(zhuǎn)化區(qū)域，將耕地、林地轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地的概率減少30%，草地和水域轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地的概率減少20%，由此得到廣州市2025年“三線”約束情景下土地利用目標(biāo)像元數(shù)。在此基礎(chǔ)上，綜合2017年土地利用數(shù)據(jù)和各類驅(qū)動(dòng)因子數(shù)據(jù)，運(yùn)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型生成2025年各類用地的適宜性概率文件，通過設(shè)置相關(guān)參數(shù)，模擬預(yù)測得到廣州市2025年自然發(fā)展情景和“三線”約束情景下的土地利用空間分布格局(見封2，附圖1)。與2017年對(duì)比，廣州市2025年兩種情景下各土地利用類型呈現(xiàn)不同程度的變化(見表3)。

表3 廣州市2017與2025年兩情景各用地類型面積對(duì)比 km2

2025年兩種土地利用情景下草地和未利用地的變化程度不明顯，建設(shè)用地面積均有所增加，林地和水域面積均有所減少，而耕地面積則呈現(xiàn)不同的變化。在自然發(fā)展情景下，廣州市各類用地按照原先的轉(zhuǎn)移概率發(fā)生轉(zhuǎn)變，建設(shè)用地在原有基礎(chǔ)上呈現(xiàn)外延式擴(kuò)張，逐漸向中心城區(qū)周邊區(qū)域擴(kuò)展，其面積增加幅度較為明顯，相比2017年增加了225.99 km2；其余用地類型面積均有所減少，其中耕地面積減少量最多，減少了100.58 km2。這說明仍有大量耕地、林地、水域等用地轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地，主要集中在花都區(qū)、白云區(qū)、番禺區(qū)和增城區(qū)等。而在“三線”約束情景下，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張幅度明顯縮小，面積僅增加了92.29 km2，且林地和水域面積減少幅度有所緩和，耕地面積較2017年相比反而有小幅增加，增加了9.21 km2。相較于自然發(fā)展情景，各用地類型的轉(zhuǎn)變在不同程度上得到調(diào)控，建設(shè)用地的擴(kuò)張受到一定制約，生態(tài)用地得到進(jìn)一步保護(hù)。

3.3 基于土地利用變化的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

通過上述景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型可得，廣州市2001，2009，2017年景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)分別為0.019 7，0.020 3和0.020 9，而2025年自然發(fā)展情景與“三線”約束情景下的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)則為0.021 2和0.021 0，表明研究區(qū)的生態(tài)安全狀況趨于惡化，整體處于較低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)向中風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)過渡的階段。相較于2017年和2025年兩種情景下的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)均有所升高，而自然發(fā)展情景下土地利用格局的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增幅稍為明顯。分析廣州市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布特征(見圖1)和各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域面積變化情況(見表4)，可以得到，廣州市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)在空間上均呈現(xiàn)圈層狀分布，由中心城區(qū)向外圍遞減。2001—2017年廣州市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)面積變化顯著，等級(jí)低的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積減少，等級(jí)高的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積增加，說明研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)不斷加劇。而2025年兩種土地利用模擬情景下各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域的空間分布大致穩(wěn)定，低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積均最大，高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積最小。但與2017年土地利用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布圖相比，二者呈現(xiàn)不同的變化趨勢。

圖1 2001-2025年廣州市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布

表4 廣州市各生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域面積變化

3.3.1 廣州市2001—2017年景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化 處于低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范圍的區(qū)域占比較大，其中低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積先增后減，總體增加了92.47 km2；而較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積的變化最為劇烈，減少了672.09 km2，二者占土地總面積的比例由53.58%減少至45.75%。該區(qū)域主要分布在研究區(qū)東北部林地密集及南部水域分布的區(qū)域。隨著城市人口增加及城鎮(zhèn)化規(guī)模擴(kuò)張，土地開發(fā)利用程度提高，連片分布的林地、耕地等農(nóng)用地和水域受外界干擾的現(xiàn)象越來越突出，面積有所減少，從而導(dǎo)致景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)增加，較低等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域相應(yīng)地減少。中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積居中，屬于低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)和高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的過渡地帶，呈逐漸縮小的趨勢，面積減少了121.32 km2，占土地總面積的比例由28.06%減少至26.42%。該區(qū)域在研究區(qū)內(nèi)分布較為廣泛，主要集中在耕地和水域連片分布的區(qū)域，并與其變化范圍近似一致。主要是由于農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整以及城市新增建設(shè)用地侵占耕地、水域等，使其面積銳減，景觀破碎度和分離度上升，生態(tài)損失程度也加深，在一定程度上加劇了其景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度。處于較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)范圍的區(qū)域面積較小，二者呈不斷增大的趨勢，面積共增加了700.94 km2，占土地總面積的比例由18.36%增加至27.83%。該區(qū)域集中分布在廣州市中心城區(qū)附近，且在研究時(shí)段內(nèi)不斷向外圍地形較為平坦的區(qū)域延伸，與建設(shè)用地?cái)U(kuò)張范圍有較高吻合度。說明廣州市處于快速城市化進(jìn)程，建設(shè)用地增加對(duì)其景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度有較為顯著的影響。

3.3.2 廣州市2025年兩種情景下景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)變化 與2017年相比，2025年自然發(fā)展情景下的低、較低及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積有所下降，而較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)的面積增長幅度較大，增加了303.62 km2。這主要因?yàn)樵谧匀话l(fā)展情景下，土地利用按照現(xiàn)有發(fā)展趨勢發(fā)生變化，建設(shè)用地持續(xù)外延式擴(kuò)張，侵占周邊的耕地、林地等生態(tài)用地，使生態(tài)用地的景觀破碎度和分離度增高，因而景觀損失度及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)也隨之增大，最終導(dǎo)致低、較低風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積減小，中、較高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積有所增加。2025年“三線”約束情景較2017年相比，較低、中生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積趨于下降，低、較高及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積則有所增長。而與自然發(fā)展情景相比，二者的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)差異較為顯著，其中最明顯的差別在于土地利用的低、較低及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)規(guī)模更大。主要原因是該情景下在設(shè)置土地利用限制轉(zhuǎn)化區(qū)域時(shí)，考慮了生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田保護(hù)紅線和城鎮(zhèn)開發(fā)邊界對(duì)土地利用變化所起到的約束作用，一方面限制了林地、耕地和水域等生態(tài)用地向其他地類的轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)了其穩(wěn)定性，使其減少規(guī)模得以控制，因而生態(tài)用地集中分布的低與較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積較大；另一方面城市建設(shè)用地的外延式擴(kuò)張受到制約，新增面積僅集中在局部小范圍內(nèi)，空間結(jié)構(gòu)的整合性不強(qiáng)，故高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)規(guī)模相對(duì)較大且連續(xù)性增強(qiáng)。由此可見，兩種情景下的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)空間分布是對(duì)情景模擬的預(yù)測結(jié)果的響應(yīng)?！叭€”約束情景下充分考慮了農(nóng)業(yè)、生態(tài)和城鎮(zhèn)空間協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的要求，有利于嚴(yán)格控制國土空間開發(fā)強(qiáng)度，促進(jìn)節(jié)約集約用地，提高土地利用效率，更符合廣州市未來城市發(fā)展和生態(tài)建設(shè)的需要。

4 結(jié) 論

(1) 2001—2017年，林地、耕地和建設(shè)用地是廣州市主要土地利用類型。研究區(qū)建設(shè)用地的面積持續(xù)增加，而其他用地類型總體減少。此外，建設(shè)用地、草地和未利用地的變化幅度較大，建設(shè)用地明顯增加，而草地和未利用地迅速減少。

(2) 相較于2017年，廣州市2025年自然發(fā)展情景下建設(shè)用地大幅擴(kuò)張，總體規(guī)模增加225.99 km2，侵占耕地、林地和水域等生態(tài)用地現(xiàn)象突出；而“三線”約束情景下，各用地類型的轉(zhuǎn)變在不同程度上得到調(diào)控，建設(shè)用地的擴(kuò)張得到制約，林地、水域等用地面積減少幅度有所緩和，耕地反而略微增加，生態(tài)用地規(guī)模保持相對(duì)穩(wěn)定。

(3) 2001—2017年，廣州市土地利用的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)不斷上升，生態(tài)安全狀況趨于惡化。從空間分異來看，廣州市景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)呈現(xiàn)圈層狀分布，由中心城區(qū)向外圍遞減。低、較低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)主要分布在研究區(qū)東北部林地密集及南部水域分布的區(qū)域，所占面積總體縮小；而較高、高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)則分布在中心城區(qū)建設(shè)用地密集的區(qū)域，二者規(guī)模不斷擴(kuò)大。

(4) 2025年兩種情景下的景觀生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)相較于2017年均有所升高，但自然發(fā)展情景下生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)增幅略高。與自然發(fā)展情景相比，“三線”約束情景下土地利用的低、較低及高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)面積更大，說明在加強(qiáng)研究區(qū)耕地、生態(tài)保護(hù)的同時(shí)，也保障了城市建設(shè)用地的發(fā)展，增強(qiáng)了其土地利用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，且土地利用空間布局更有利于減緩研究區(qū)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)加劇的趨勢，促進(jìn)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展。