松原市土地利用景观格局时空演变特征

摘要 以吉林省松原市为研究区，采用GIS空间分析等方法分析2000—2020年松原市景观格局时空变化特征。结果表明：松原市景观类型以耕地为主要优势景观，面积变化明显的为耕地、建设用地和未利用地；21年来耕地总面积始终占全域75%以上，建设用地的面积总体上增加，未利用地的面积骤减，林地、草地的面积整体上呈现增加趋势，耕地、水域的面积整体呈现减少趋势。2000—2010年，松原市景观的破碎度呈现递增趋势，多发生景观类型之间的转化，区域景观破碎化程度和景观形状复杂度持续增加，景观连通性较弱，在松原市南部较为剧烈；2010—2020年，景观类型之间的转化现象较少，城市景观依旧朝着破碎化、不规则化的趋势发展，但变化程度远小于2000—2010年。

关键词 土地利用；景观格局；时空变化；松原市

中图分类号 F 301.24 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2025）05-0064-07

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2025.05.013

Temporal and Spatial Evolution Characteristics of Land Use Landscape Pattern in Songyuan City

LI Hai-yang1， JIANG Jian2， LI Wei1 et al

（1.School of Mining Engineering， Heilongjiang University of Science and Technology，Harbin，Heilongjiang 150022;2.Quzhou Baixin Surveying and Mapping Co.， Ltd.， Quzhou，Zhejiang 324000）

Abstract Taking Songyuan City of Jilin Province as the research area， the spatial-temporal changes of landscape pattern in Songyuan City from 2000 to 2020 was analyzed by GIS spatial analysis and other methods.The results showed that the landscape type of Songyuan City was mainly dominated by cultivated land，the areas with significant changes were cultivated land， construction land and unused land.In the past 21 years， the total area of cultivated land had consistently accounted for over 75% of the total area.The area of construction land had increased overall， the area of unused land had sharply decreased.The area of forest and grassland had shown an overall increasing trend， the area of cultivated land and water had shown an overall decreasing trend.From 2000 to 2010， the fragmentation of the landscape in Songyuan City showed an increasing trend， with frequent transitions between landscape types.The degree of regional landscape fragmentation and the complexity of landscape shapes continued to increase， with weak landscape connectivity， particularly in the southern part of Songyuan City.From 2010 to 2020， there was relatively little transformation between landscape types， and urban landscapes continued to develop towards fragmentation and irregularity， but the degree of change was much smaller than from 2000 to 2010.

Key words Land use;Landscape pattern;Spatial-temporal change;Songyuan City

经济的发展提高了人们的物质生活水平，人们对物质资源的需求促使土地利用不断扩张，导致景观格局的急剧变化和一系列严重的生态问题。随着城市化进程的加快和农村人口的涌入，城市面积不断扩大，我国不同规模城市的景观类型布局发生了重大变化［1-8］。新的工业区和居民用地逐步取代传统的农业区，这些地区是在城市化过程中形成的，在数量上和空间上城市景观格局随着城市规模的扩大和城市景观类型结构的变化而不断变化［9］。

松原市地处松嫩平原腹地，位于吉林省的东北部，是重要的石油资源型城市，是东北老工业基地中重要的组成部分，为我国经济发展作出了巨大贡献［10］。石油开采和城镇化的快速发展对松原市原有的景观格局造成巨大冲击，也引起生态环境的日益恶化。同时松原市地处我国东北黑土区，作为全球四大黑土区之一，占全国耕地面积的25%左右，是我国重要的粮食主产区，承担着全国粮食生产的重大任务。因此，开展松原市景观类型景观格局演变与驱动力分析，为黑土区耕地资源合理利用、保障耕地资源安全及国家粮食安全提供科学依据。笔者在RS、GIS技术和Fragstats 4.2等的软件支持下，对2000—2020年松原市景观格局时空变化特征进行分析，研究其动态变化，对维持区域生态安全和可持续发展具有重要意义［11-13］。

1 资料与方法

1.1 研究区概况

松原市位于我国东北部（123°06′～126°11′E，43°59′～45°32′N），总面积约2.3万km2，占吉林省总面积的12%左右；位于吉林省的中西部，处于松嫩平原上。农田为松原市主要用地类型，粮食单产达8.85 t/hm2，其粮食总产量约占吉林省总产量的25%。

1.2 数据来源与预处理

该研究选取2000、2010和2020年3期Landsat 4-5 TM和Landsat 8 OLT，空间分辨率为30 m，为了更好地分辨植被和其他土地利用类型，需选择云量少（≤10%）的6—9月的影像，避免雪量带来的影响。结合《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2017），将研究区的景观类型分为耕地、林地、草地、建设用地、水域和未利用地共6种［1］。对遥感影像的目视解译和针对研究区的实际情况调查了解，对照各类用地的色调、图形、结构和纹理等特征，采用人机交互解译的方式对遥感影像进行解译［13-14］，最终解译分类的精度评价。松原市2000、2010和2020年3期的总体精度分别为93.44%、94.15%、93.84%，Kappa系数分别为0.96、0.91、0.92，符合精度要求，并得到2000、2010和2020年3期的土地利用数据。为了提高其精度，在已经得到的土地利用数据的基础上再次进行人工目视解译，最终获取研究区域松原市的2000、2010和2020年土地利用现状图（图1）。

1.3 研究方法

1.3.1

土地利用转移矩阵。土地利用转移矩阵是衡量区域土地利用变化常用的方法，该矩阵直观展示了研究区域内各用地类型的变化趋势和不同土地利用转移方向的面积。该研究采用ArcGIS 10.7中的栅格计算器工具，对2000、2010和2020年土地利用栅格数据叠加处理，得到不同地类之间的转换情况，利用Excel汇总得到土地利用转移矩阵模型，具体如下：

式中：p、q分别为研究始末的土地利用类型；m为土地利用类型总数；Spq为研究期内第p类向第q类转化的总面积。

1.3.2

景观指数法。景观格局指数是一种高度概括景观结构和空间配置等方面特征的量化指标，能够定量地反映景观组成和结构布局等方面的综合信息［15-16］。该研究在景观层面选取景观面积（TA）、斑块密度（PD）、最大斑块指数（LPI）、景观形状指数（LSI）、聚集指数（AI）、蔓延度指数（CONTAG）、分离度指数（SPLIT）、Shannon多样性指数（SHDI）、Shannon均匀度指数（SHEI）9项景观格局指数来分析松原市各景观类型格局，以上景观格局指数的计算均在Fragstats 4.2中完成。

2 结果与分析

2.1 松原市景观类型时空变化特征分析

近21年来松原市不同景观面积发生了不同程度的变化。从表1可以看出，2000—2020年研究区景观类型以耕地、草地为主，且近21年来景观格局具有明显的变化效应，其中建设用地变化幅度最大，其次是耕地、未利用地、草地、水域，林地变化幅度最小。

2000—2020年林地面积总体变化不大，呈先减少后增加的趋势，增加面积为11.34 km2，2020年林地仅占土地总面积的0.19%。松原市位于松嫩平原，林业发展主要是建设农田防护林、水土保持林和薪炭林、用材林等，并改变经营林树种，提高林地质量。2000—2010年林地减少的原因是由于农民还没意识到林地的重要性，相关部门和法律还不完善，很多农民毁林开荒，导致林地面积减少但减少面积不大，减少了4.67 km2；2010—2020年林地面积增加幅度较大，增加了16.01 km2，增加原因主要是利用荒山、荒地植树造林。

2000—2020年草地面积整体上呈增加趋势，其中2000—2010年的增量最大，增加了690.93 km2，2010年草地面积是2000年的1.42倍，占研究区总面积的比例由2000年的7.07%提高至2010年的10.03%，面积明显增加的原因主要是通过对盐碱化、荒漠化和草地退化的治理。2010—2020年草地面积呈减少趋势，由2010年2 341.21 km2减少至2020年的1 753.33 km2，共减少了587.88 km2；面积减少的原因主要是已有大部分草原发生不同程度的退化、碱化，还有部分建设用地占用草地，使草地面积减少。因此，必须加强管理和改善，提高草原质量，加强草原管理和建设，严格禁止破坏草原开荒。

2000—2020年水域面积呈现先减少后增加的趋势，总体呈减少趋势；2000—2020年水域面积共减少了43.75 km2，2000—2010年减少了56.02 km2，2010—2020年增加了12.27 km2。松原市境内有嫩江、松花江、第二松花江和拉临河4条主要河流，总体来看，21年间松原市水域面积变化不大，略微减少的水域面积是由全球变暖导致松原市气温升高和降水减少，但总体影响不大。

2000—2020年耕地面积呈现先减少后增加的趋势，总体呈减少趋势；占研究区总面积的比例由2000年的80.36%减少至2010年的76.71%再增加至2020年的78.62%；其中2000—2010年面积减少较快，共减少了851.99 km2。2000—2020年建设用地面积逐渐增加，2000—2010年建设用地面积增加了380.48 km2，2010—2020年增加了205.67 km2，2000—2020年建设用地共增加了586.15 km2。2000—2020年未利用地面积持续减少，共减少了250.84 km2，其中2000—2010年未利用地面积减少了158.73 km2，2010—2020年减少了92.11 km2；2000、2010、2020年未利用地面积分别占研究区总面积的3.61%、2.93%和2.54%；未利用地的持续骤减表明在此期间闲置土地的治理、开发、复垦整理取得了显著成效，相关治理政策和方针得到了全面有序的实施。土地利用集约化，促进了松原市土地利用率的提高。