崔 潔 許 浩 劉 偉

（南京林業(yè)大學(xué)風(fēng)景園林學(xué)院，南京 210037）

都市圈是從經(jīng)濟角度對大都市地域空間進行組織的新模式，由一個或多個核心城市構(gòu)成[1]。徐州都市圈是江蘇省重點規(guī)劃建設(shè)的三大都市圈之一，位于中國東部沿海地帶與中部地帶、環(huán)渤海地區(qū)與長三角地區(qū)的結(jié)合部，地跨蘇、魯、皖、豫4省，在全國城鎮(zhèn)發(fā)展空間格局中具有重要戰(zhàn)略地位[2]。圈內(nèi)資源型和老工業(yè)城市分布集中，工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的快速推進極大地影響了景觀格局和生態(tài)環(huán)境[3-4]。

城市生態(tài)環(huán)境的改善和建設(shè)主要依賴于城市中綠色空間和藍色空間組成的藍綠空間。從宏觀上講，“綠色空間”指所有植被覆蓋的陸地區(qū)域，包括各類綠地、林地、自然保護區(qū)等；“藍色空間”指所有自然水域和人工水域，包括河流、湖泊、濕地、水庫等。由綠色空間和藍色空間組成的藍綠空間是斑塊和廊道共同構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[5]，是構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)、塑造景觀的主要對象[6]。探究區(qū)域藍綠空間，對探索區(qū)域生態(tài)環(huán)境建設(shè)、推動區(qū)域可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

景觀格局特征識別是近幾年藍綠空間的研究熱點，內(nèi)容主要集中在三個方面：景觀格局生態(tài)評價、景觀格局發(fā)展演變、生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)化與構(gòu)建。YANG Y T等[7]探究了在城市擴張和城鎮(zhèn)化進程中城市空間格局、城市建成區(qū)與景觀格局的發(fā)展變化與相互作用影響；鮑文東[8]、許倍慎[9]研究了土地利用和土地覆被動態(tài)變化中綠地的空間演變；ZHANG L Q等[10]、馬強等[11]分析了城市景觀格局的動態(tài)變化與時空演變，還有學(xué)者在此基礎(chǔ)上對生態(tài)安全和生態(tài)服務(wù)進行評價，并嘗試評估生態(tài)價值和構(gòu)建生態(tài)價值體系。但相關(guān)研究多以綠地和水系的單一研究為主[12]，系統(tǒng)分析甚少。因此，文章選取徐州都市圈藍綠空間作為研究對象，從區(qū)域尺度入手，對徐州都市圈藍綠空間的規(guī)模與景觀格局作定量分析，探討其演變脈絡(luò)與發(fā)展趨勢，并提出保護策略，以期為改善徐州都市圈生態(tài)環(huán)境、促進可持續(xù)發(fā)展提供理論參考。

1 研究范圍與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

依據(jù)《徐州都市圈規(guī)劃（2002 - 2020）》，確定研究范圍包括江蘇省徐州市及所轄縣（市）、連云港市、宿遷市，安徽省宿州市及所轄縣（市）、淮北市，山東省棗莊市及所轄縣(市）、微山縣，以及河南省永城市，共計26個市（縣），涉及8個地級市，其區(qū)域構(gòu)成以江蘇省境內(nèi)為主體，總面積4.8萬 km2（圖1）。徐州都市圈位于黃淮海平原，淮河以北，地處北緯33°8′-35°20′，東經(jīng)115°58′-119°47′，屬于溫帶季風(fēng)氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，四季分明，雨熱同期，年平均氣溫不低于0℃，年降水量多為500 ～1 000 mm，地形平坦，耕地面積廣闊，煤炭資源豐富。區(qū)域內(nèi)有云龍山、呂梁山、大洞山、龍脊山、相山等山體，古黃河、大運河、沱河、沂河等重要河流，駱馬湖、微山湖等大型湖泊，以及徐州泉山自然保護區(qū)、云臺山自然保護區(qū)、新沂馬陵山自然保護區(qū)等保護地。總體而言，徐州都市圈生態(tài)空間本底良好，生態(tài)資源豐富，現(xiàn)狀優(yōu)良。

1.2 數(shù)據(jù)來源與處理

研究使用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于國家基礎(chǔ)地理信息中心（http://www.globallandcover.com）的2000年、2010年和2020年全球地表覆蓋遙感數(shù)據(jù)，包括耕地、森林、草地、灌木地、濕地、水體、苔原、人造地表、裸地、冰川和永久積雪11個土地覆蓋類型，每期包含兩幅地表覆蓋數(shù)據(jù)，條帶號為50，行列號為30-35。遙感影像源數(shù)據(jù)選自于無云或少云、處于植被生長季的Landsat TM5/ETM+/OLI、HJ-1、GF-1多光譜影像，坐標(biāo)系為WGS_1984_UTM_Zone_50N，空間分辨率為30 m，經(jīng)過輻射定位、幾何配準(zhǔn)、大氣校正、影像拼接與裁剪等處理得到土地覆蓋分類數(shù)據(jù)，在后續(xù)評價中總體精度達85.72%，Kappa系數(shù)為0.82。

自然資源部于2020年11月新頒布《國土空間調(diào)查、規(guī)劃、用途管制用地用海分類指南（試行）》，建立了全國統(tǒng)一的國土空間用地用海分類，將土地利用分為耕地、園地、林地、草地、濕地、居住用地等24種一級類。以《用地用海分類指南》及城鄉(xiāng)藍綠空間系統(tǒng)的內(nèi)涵為依據(jù)，考慮到側(cè)重于城鎮(zhèn)化進程影響下的藍綠空間研究，本文將研究區(qū)域劃分為綠色空間、藍色空間、非藍綠空間三大類，綠色空間包括森林、草地；藍色空間包括濕地和水體；非藍綠空間主要指耕地、城鎮(zhèn)建設(shè)用地和其他用地（包括苔原、裸地、冰川和永久積雪及其他未利用土地）。

1.3 研究方法

1.3.1 景觀格局指數(shù)

景觀格局指數(shù)是高度濃縮景觀格局信息的定量指標(biāo)，反映景觀結(jié)構(gòu)特征和空間格局變化[13]。參考相關(guān)研究，選取對多種景觀格局特征反應(yīng)敏感，有較強規(guī)律性，并且相關(guān)性較小的指數(shù)，以避免冗余和信息重復(fù)。景觀格局相關(guān)研究中常用的景觀指數(shù)包括類型水平和景觀水平。本文類型水平景觀指數(shù)選擇平均斑塊面積（MPS）、斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、景觀形狀指數(shù)（LSI）以表示斑塊的空間特征；景觀水平選擇面積加權(quán)平均形狀指數(shù)（AWMSI）、邊緣密度（ED）、聚合度指數(shù)（AI）描述整體景觀的組分構(gòu)型，選擇香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）、香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）反映整體景觀的多樣性特征。各景觀指數(shù)的生態(tài)學(xué)含義及計算原理參考鄔建國等[13]在景觀生態(tài)學(xué)方面的相關(guān)研究，涉及的相關(guān)計算采用Fragstats4.2軟件完成。

1.3.2 景觀動態(tài)變化

（1）景觀動態(tài)度。景觀動態(tài)度可以定量反映一定時間段內(nèi)特定區(qū)域某景觀類型的變化程度[14]，計算見公式（1）。

式中，K為某景觀類型動態(tài)度，Ua、Ub分別為研究初期和研究末期該景觀類型的面積（km2），T為研究時長（a）。

（2）景觀轉(zhuǎn)移矩陣。利用ArcGIS軟件的空間分析功能，得到景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣，可以進一步定量分析研究區(qū)各景觀類型之間的相互轉(zhuǎn)移變動情況，這有利于揭示景觀格局時空演變過程與機制，并進行進一步的評估和預(yù)測，計算見公式（2）。

式中，P表示某景觀類型的面積（km2）；Pii表示研究時段內(nèi)該景觀類型未發(fā)生轉(zhuǎn)變的區(qū)域面積（km2）；Pij表示研究時段內(nèi)由i種景觀類型轉(zhuǎn)變?yōu)閖種景觀類型的區(qū)域面積（km2）。

2 徐州都市圈藍綠空間規(guī)模演變分析

2.1 徐州都市圈藍綠空間規(guī)模變化分析

從徐州都市圈2000、2010、2020年藍綠空間分布情況（圖2）可以看出，徐州都市圈藍綠空間整體呈現(xiàn)為零碎、分散的布局，表現(xiàn)出面積持續(xù)減少的趨勢。從三個年度各景觀類型的面積及占比情況（表1）發(fā)現(xiàn)，20年間耕地面積占比始終保持在70%以上，優(yōu)勢度遠遠大于其他景觀類型；藍綠空間面積占比為7.10%～9.09%，其中水體占比最大，為4.74%～6.36%，森林則從未超過0.94%；人造地表占研究區(qū)總面積為14.13%以上，且呈加速上升趨勢，一定程度上反映了徐州都市圈城鎮(zhèn)化的發(fā)展態(tài)勢?？傮w而言，非藍綠空間占總面積的90.57%以上，并由于人造地表的擴大而不斷增加；耕地和藍綠空間的規(guī)模持續(xù)減小，其中藍色空間面積顯著減少，主要來自于微山湖、連云港沿海水域的縮減，綠色空間面積緩慢增加，大多位于區(qū)域內(nèi)山體四周。綜上所述，徐州都市圈藍綠空間規(guī)模受到人類活動的一定影響，且整體呈現(xiàn)自然景觀縮減、人工景觀增加的態(tài)勢。

表1 2000 - 2020年研究區(qū)各景觀類型面積及其占比Tab. 1 Area and proportion of each landscape type in the study area from 2000 to 2020

2.2 徐州都市圈藍綠空間景觀類型動態(tài)轉(zhuǎn)移

根據(jù)徐州都市圈研究時段的地表覆蓋類型矢量數(shù)據(jù)，借助ArcGIS軟件中的Intersect功能，進一步得到徐州都市圈2000 - 2020年的景觀類型轉(zhuǎn)移矩陣，定量說明景觀類型之間的轉(zhuǎn)化情況，以進一步分析研究區(qū)域景觀類型的時空演變過程與機制。

由表2和表3可知，2000 - 2010年間徐州都市圈綠色空間增加了101.69 km2，動態(tài)度為1.40%，森林、草地的增長面積和動態(tài)度相近。15.99%的草地轉(zhuǎn)為人造地表，占人造地表變化量的10.00%，54.18%的草地保持不變，65.51%來源于耕地的轉(zhuǎn)變。森林只有17.37%發(fā)生了變化，引起森林動態(tài)度變化的主要原因是耕地的流入，占森林來源量的66.21%，這得益于1999年后中國開展的退耕還林工程。藍色空間減少了331.37 km2，其中濕地動態(tài)度為-6.02%，減少的主要是南四湖中南陽湖、獨山湖、昭陽湖湖泊濕地，有379.03 km2轉(zhuǎn)變?yōu)楹兴w，占水體來源量的49.50%。水體動態(tài)度為0.08%，有79.64%的水體流向耕地，與此同時，水體的主要來源是濕地和耕地，分別占來源量的49.50%和40.03%，可以看出，水體與耕地呈現(xiàn)相互轉(zhuǎn)換的動態(tài)變化。值得注意的是，這10年間徐州都市圈增加的人造地表面積91.80%來自于耕地的轉(zhuǎn)入，與此同時，有12.55%的人造地表轉(zhuǎn)向耕地，產(chǎn)生這種情況的原因是農(nóng)村人口逐漸向城市聚集，留下大量低效或閑置的農(nóng)村集體存量建設(shè)用地，這些土地經(jīng)整治后變成耕地。

表2 2000 - 2020年研究區(qū)景觀動態(tài)變化Tab. 2 Landscape dynamic changes in the study area from 2000 to 2020

表3 2000 - 2020年研究區(qū)藍綠空間景觀轉(zhuǎn)移矩陣（單位：km2）Tab. 3 Blue-green space landscape transition matrix of the study area from 2000 to 2020 (unit: km2)

2010年至2020年間，徐州都市圈藍綠空間總面積動態(tài)度為-1.75%，綠色空間動態(tài)度為1.5%，其中草地主要流向森林和人造地表，增加的面積65.51%來自于耕地。森林的動態(tài)度為2.45%，77.51%的森林得以保留，變化主要來自于耕地的轉(zhuǎn)入，占森林來源量的60.48%，一定程度上表明了退耕還林工程的成果顯著。藍色空間動態(tài)度為-2.56%，其中濕地和水體都明顯減少，濕地變化量中有59.50%流向耕地；水體的流向中耕地則達到83.69%，反映了這10年間，耕地在不斷侵占藍色空間。另外，在對水體進行生態(tài)保護及岸線的修復(fù)治理中，京杭運河沿線及黃河故道沿線地區(qū)的部分耕地轉(zhuǎn)為水體，占水體來源量的76.57%。人造地表的動態(tài)度由前10年的0.98%增加到2.76%，速率明顯升高，說明人類活動強度增強，城鎮(zhèn)化進程加快。

總體而言，徐州都市圈近20年藍綠空間規(guī)模持續(xù)減少，并且減少的速率明顯加快，其中藍色空間縮減顯著，大多被人類活動占用轉(zhuǎn)為耕地和人造地表；綠色空間在退耕還林還草的政策背景下緩慢增加。與藍綠空間情況相反的是人造地表，以翻倍的動態(tài)度增加規(guī)模，并且占用的主要是耕地和藍綠空間。由此表明：近年來徐州都市圈生態(tài)空間發(fā)展受到城鎮(zhèn)擴張帶來的威脅，且這種影響在逐漸加強。另外，在退耕還林、水體整治等生態(tài)文明建設(shè)措施下，部分區(qū)域的藍綠空間得以增加。

3 徐州都市圈藍綠空間景觀格局演變分析

3.1 徐州都市圈藍綠空間類型水平景觀格局演變分析

徐州都市圈2000、2010、2020年藍綠空間類型水平景觀指數(shù)見表4。由表中數(shù)據(jù)可知，2000 - 2010年，森林和草地的MPS值降低，NP值、PD值增加；2010 - 2020年，二者的MPS值增加，NP值降低，PD值增速減緩，表明森林和草地的破碎度先增加后降低，景觀形狀呈先復(fù)雜后規(guī)則的變化趨勢。20年間森林和草地的景觀優(yōu)勢度逐漸增加，具體表現(xiàn)為：森林的LPI值持續(xù)增加，草地的LPI值呈先增后降的整體增加趨勢，二者的LSI值均先增后降。這說明綠色空間受城鎮(zhèn)化影響較小，總體呈現(xiàn)出破碎度降低、形狀更為規(guī)整、布局更加集聚的趨勢。濕地的MPS值持續(xù)降低，NP值、PD值先略有降低后明顯升高，表明研究期內(nèi)，城鎮(zhèn)化對濕地的干擾程度較大，斑塊逐漸破碎化；LPI值持續(xù)減少，LSI值持續(xù)增加，表明在人類活動影響下，其優(yōu)勢度降低，形狀越來越復(fù)雜。由于規(guī)模的減少，水體在NP、PD均呈下降趨勢的情況下，LPI值仍持續(xù)增加，景觀優(yōu)勢度升高。由于前一階段有部分湖泊濕地轉(zhuǎn)為水體，產(chǎn)生斑塊合并，水體的LSI值先降低后升高，形狀先趨于規(guī)則后變復(fù)雜，斑塊更加破碎，分布趨于分散。

表4 2000 - 2020年研究區(qū)藍綠空間類型水平景觀指數(shù)Tab. 4 Blue-green space landscape index of class metrics of the study area from 2000 to 2020

3.2 徐州都市圈藍綠空間景觀水平景觀格局演變分析

考慮到水體和綠地的生態(tài)性質(zhì)差異，以及兩者在城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)中發(fā)揮的整體性作用，在分析景觀水平的景觀格局演變時，本文將研究區(qū)的綠色空間、藍色空間和藍綠空間分別作為完整的景觀類型進行研究分析。

徐州都市圈2000 - 2020年間景觀水平景觀格局指數(shù)見表5。邊緣密度（ED）、面積加權(quán)平均形狀指數(shù)（AWMSI）反映異質(zhì)斑塊間的相互影響強度，香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）、香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）、聚集度指數(shù)（AI）反映景觀異質(zhì)性，景觀水平的邊緣密度是景觀單位面積異質(zhì)景觀要素間的邊緣長度[15]。綠色空間在2000 - 2010年間由于綠化建設(shè)，局部森林斑塊周邊出現(xiàn)多個形狀破碎的草地小斑塊，ED值增加30.17%，AI值降低，表明景觀異質(zhì)性增加，形狀趨向復(fù)雜，分布趨向散亂；2010年后ED值減少，SHDI值在研究時段內(nèi)緩慢增長，AI值升高，AWMSI值變化趨勢與ED值一致，表明景觀異質(zhì)性減弱，形狀趨向規(guī)則，分布趨向集中。藍色空間在研究時段內(nèi)ED值與AWMSI值呈持續(xù)下降趨勢，且后10年相比前10年下降速度加快，說明隨著城鎮(zhèn)化進程加快，受人類活動干擾程度增強，藍色空間面積縮小，斑塊形狀更加規(guī)整，景觀異質(zhì)性減弱，景觀空間格局復(fù)雜性降低；SHDI值呈現(xiàn)先降低后升高，AI值先升高后降低，表明了斑塊分布呈先散亂后均勻的趨勢。

表5 2000 - 2020年研究區(qū)藍綠空間景觀水平景觀指數(shù)Tab. 5 Blue-green space landscape index of landscape metrics of the study area from 2000 to 2020

總體來看，2000年以來，徐州都市圈藍綠空間景觀格局呈現(xiàn)出逐漸復(fù)雜化的趨勢。藍綠空間整體表現(xiàn)出前期呈集中團聚分布、同質(zhì)化增強，后期呈破碎分散分布、異質(zhì)性增強的演變特征，與藍色空間變化趨勢基本一致，這是因為藍色空間面積占比相對較大，對整體藍綠空間景觀格局影響更為顯著。以上變化與不同階段的人為活動相關(guān)，表明徐州都市圈藍綠空間景觀格局受人為活動影響，且城鎮(zhèn)化逐漸成為主要影響因素。

4 結(jié)論與討論

本文利用2000 - 2020年徐州都市圈地表覆蓋數(shù)據(jù)，借助ArcGIS與Fragstats軟件技術(shù)，通過動態(tài)度、景觀指數(shù)等方法，對徐州都市圈藍綠空間規(guī)模與景觀格局時空演變特征進行分析研究，得到以下結(jié)論：

（1）研究時段內(nèi)，徐州都市圈藍綠空間規(guī)模持續(xù)減少，人造地表面積快速增加，且二者變化速率加快。藍色空間面積縮減顯著，濕地、水體大面積被耕地、人造地表侵占，綠色空間在保護政策下面積增加，主要來自于耕地的轉(zhuǎn)入。

（2）20年間徐州都市圈藍綠空間景觀格局有明顯的變化。類型水平上，森林和草地表現(xiàn)為先破碎異質(zhì)后集聚同質(zhì)的變化趨勢，優(yōu)勢度持續(xù)增加，分布趨向散亂。水體和濕地表現(xiàn)為先集聚同質(zhì)后破碎異質(zhì)的變化趨勢，水體優(yōu)勢度先增加后降低，濕地優(yōu)勢度持續(xù)降低。景觀水平上，綠色空間與森林草地、藍色空間與濕地水體的變化特征相同，藍綠空間表現(xiàn)為破碎異質(zhì)化，景觀格局整體趨向復(fù)雜。

（3）藍綠空間景觀格局演變受人為活動影響不斷加強，主要包括政策、開發(fā)建設(shè)等，城鎮(zhèn)化發(fā)展是主要影響因素。

鑒于以上研究，對徐州都市圈藍綠空間保護規(guī)劃提出以下策略與建議：在生態(tài)文明建設(shè)的政策引領(lǐng)下，加強對藍綠空間和生態(tài)環(huán)境的保護力度，重點關(guān)注微山湖、駱馬湖、龍脊山、黃龍山、大洞山、呂梁山、蒙山，以及古黃河、沱河、大運河流域等重要生態(tài)空間，堅守生態(tài)保護紅線，劃定城鎮(zhèn)開發(fā)邊界，強化對建設(shè)用地肆意擴張、侵占生態(tài)用地的管控，保護生態(tài)用地規(guī)模。徐州都市圈藍綠空間破碎度較高，且呈現(xiàn)出更加破碎的趨勢，因此建議基于現(xiàn)狀整合藍綠空間生態(tài)資源，連接棗徐宿沿線的泰沂山、蒙山、黃龍山、呂梁山、大洞山、龍脊山等山脈，建設(shè)徐連沿線的云臺山自然保護區(qū)、云龍澗風(fēng)景區(qū)、新沂馬嶺山自然保護區(qū)、徐州泉山保護區(qū)等自然保護網(wǎng)絡(luò)，建立微山湖、駱馬湖環(huán)湖地區(qū)濕地保護區(qū)，聯(lián)動上下游建設(shè)古黃河、沱河、大運河區(qū)域生態(tài)廊道，提升生態(tài)連通性，優(yōu)化區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)和山水格局，實現(xiàn)健康的城鎮(zhèn)化發(fā)展。

本文對徐州都市圈藍綠空間規(guī)模、類型和景觀水平的景觀格局進行定量分析，揭示其演變發(fā)展特征，并定性分析相關(guān)影響因素，未來可進一步根據(jù)其時空演變特征對變化趨勢進行模擬預(yù)測。