2008—2018年土默特右旗景观格局变化及驱动力分析

摘要 以内蒙古自治区土默特右旗为研究对象，选取研究区2008、2014、2018年Landsat遥感影像为数据源，采用ENVI 5.3、ArcGIS 10.4、Fragstats 4.2软件对2008—2018年土默特右旗进行土地利用类型的分类和景观格局指数的计算，并进行驱动力分析。结果表明，2008—2018年土默特右旗总体表现为建设用地和林地土地面积有所增加，分别增加了182.10、31.49 km²，耕地、草地和未利用地面积分别减少了26.04、30.79、160.32 km²，水域面积基本保持不变。各土地类型间的优势差异在缩小，研究区景观具有较高均匀性，但各点类型与形状较为复杂，景观多样性相应增加。土默特右旗土地利用景观格局演进受自然、社会经济、政策三方面因素综合作用，其中以政策因素为主要导向。

关键词景观格局；遥感；驱动力；土地利用；土默特右旗

中图分类号P901文献标识码A

文章编号0517-6611（2023）08-0063-05

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.08.015开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of Landscape Pattern Changes and Driving Forces of Tumut Right Banner from 2008 to 2018

ZHONG An-ya LOU Li-feng HU Chun-ming（1. School of Mining Engineering，North China University of Science and Technology，Tangshan，Hebei 063210;2. National Key Laboratory for Urban and Regional Ecology，Ecological Environment Research Center of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085;3. Guizhou Maotai Group Limited Liability Company， Zunyi， Guizhou 564500）

AbstractTaking Tumut Right Banner of Inner Mongolia Autonomous Region as the research object， the remote sensing images of Landsat in 2008， 2014 and 2018 in the study area were selected as the data source， and the classification of land use types and landscape pattern index of Tumut Right Banner from 2008 to 2018 were calculated by ENVI 5.3， ArcGIS 10.4 and Fragstats 4.2 software， and the driving force analysis was carried out. The results showed that from 2008 to 2018， the land area of construction land and forest land had increased， increasing by 182.10 and 31.49 km²， respectively， and the area of cultivated land，grassland and unused land had decreased by 26.04，30.79 and 160.32 km²， respectively， and the area of water area had remained basically unchanged. The advantages between the land types were narrowing， and the landscape in the study area had higher uniformity， but the types and shapes of each point were more complex， and the diversity of landscapes increased accordingly. The evolution of the land use landscape pattern of Tumut Right Banner was affected by the comprehensive role of natural， socio-economic and policy factors， of which policy factors were the main guide.

Key wordsLandscape pattern;Remote sensing;Driving force;Land use;Tumut Right Banner

伴随城乡一体化发展，人口从农村向城市流动，城市逐渐成为人类主要集合地。逐渐呈现人口、住房、环境、经济等要素构成的复合型城市，城市景观格局随城市化进程而产生变化，土地利用类型和面积因地区而异［1］，在空间规划和预测中并不总是能有效地进行尺度分析和适应性调整，实现土地利用的动态变化。

近年来，随着高新技术产业的发展，土地利用规模及方式呈现多元化，而结合景观模型分析已成为区域尺度格局研究最有效的方法［2］。邓清等［3］基于2009—2015年勐海县景观格局与自然因素、人为扰动因素之间内在联系研究，认为人口及社会经济因子是影响当地景观格局变化的主要驱动因素，而自然因素则影响不大。钱佳洋等［4］通过对位于黄土丘陵区的永寿县1998—2018年土地利用格局研究，得出社会经济和政策为景观格局变化的主导因素，而气温、降水量等自然因素对当地景观格局演变也有一定影响。总体来说，社会经济、政策与景观格局变化耦合度较高，自然因素根据研究区的选择，对景观格局或多或少有一定的影响。笔者以土默特右旗为研究区，采用ENVI 5.3、ArcGIS 10.4和Fragstats 4.2软件对土默特右旗2008—2018年进行土地利用的分类及景观格局指数的计算［5］，以期为促进土默特右旗的社会稳定与和谐发展提供科学依据。

1资料与方法

1.1研究区概况土默特右旗是内蒙古自治区包头市下属旗县，位于内蒙古自治区中南部（图1），地理位置为110°14′～111°07′E、40°14′～40°51′N，总面积2 368 km²。研究区位处大陆内部北纬中温带，是一种典型大陆干旱季风气候，年平均气温可达7.5 ℃，季节分明，光照条件良好，雨量较少但集中。

1.2数据来源选用的数据资料包括包头市统计年鉴、Landsat TM与Landsat OLI遥感影像数据（均从美国USGS网站获取）。为便于土地解译分类，遥感影像选取夏季6—8月（表1）。

1.3遥感数据处理此次影像数据处理所用的软件包括遥感影像处理软件ENVI 5.3版本、ArcGIS 10.4版本以及景观格局分析软件Fragstats 4.2版本。利用ENVI软件中几何校正、辐射定标、大气校正、波段选择与组合、图像融合、图像裁剪等操作［6-9］。

根据《土地利用现状分类》（GB/T 21010—2017）将土默特右旗土地利用类型分为6类：水域、建设用地、林地、未利用地、耕地、草地。对2008、2014、2018年土默特右旗遥感影像分别进行分类结果精度评价，通过 GPS野外人工取点验证，对分类结果进行精度检验，采用Kappa系数［10］（用于一致性检验，也可以用于衡量分类精度）进行分类检验，Kappa系数均大于0.85，满足土地利用研究需要。

1.4研究方法

1.4.1马尔代夫转移矩阵。运用ArcGIS软件的叠加分析模块，将3景遥感影像的土地利用类型数据进行叠加计算，求出研究区6类土地利用类型在空间上互相转化数据，最后构建土地利用类型转移矩阵［11］。数学表达式如下：

1.4.2景观指数选取。景观指数主要综合有关景观模式的信息，按不同景观的空间顺序排列，作为异质性和景观的有形表现，包括不同水平运行的生态过程扰动。根据该研究目的与研究区实际景观情况，选择7个景观格局指数进行分析［12-13］，景观水平尺度选取最大斑块指数（LPI）、香农均匀度指数（SHEI）和蔓延度指数（CONTAG）；景观类型尺度选取斑块密度（PD）、边缘密度（ED）、景观形状指数（LSI）、斑块类型面积比重（PLAND），选取景观指数具体解释及意义见文献［14-18］及表2。

2结果与分析

2.1土地利用类型动态分析从2008—2018年土默特右旗土地利用分类（图2）可以看出，耕地一直为土默特右旗主要土地利用类型，其次为未利用地、建设用地、林地，水域、草地则占比极少。土默特右旗北部为大青山生态保护区，南部为开阔平坦的土默川平原，土地多为盐碱地。

从土默特右旗各类土地景观面积变化（表3）可以看出，2008—2018年总体趋势表现为耕地、草地与未利用地面积减少，分别减少了26.04、30.79和160.32 km²；林地与建设用地面积有所增加，分别增加了31.49和182.10 km²；这一时期主要是退耕还林政策的大力倡导以及城市化发展的影响，水域面积基本无大幅度变化。2008—2014年，草地、未利用地面积有所减少，分别减少43.10和201.52 km²；耕地和建设用地面积有所增加，分别增加101.59和112.48 km²；林地和水域的变化程度较小，几乎未发生变化。 2014—2018年，耕地面积减少127.63 km²，林地、草地、建设用地、未利用地面积有所增加，分别增加11.60、12.31、69.62、41.20 km²。

2.2土地转移矩阵分析从土默特右旗各土地利用类型转移面积矩阵（表4～5）可以看出，2008—2014年土地利用类型主要是耕地转化为林地、建设用地转化为未利用地、未利用地主要转化为耕地，转化面积分别是147.39、128.64、70.91 km²，其余土地利用类型转化较少；就转移面积而言，转出面积贡献最高的是耕地，达212.73 km²，转入面积最高为未利用地，达到189.38 km²，表明这一时期人为扰动对环境影响较大。2014—2018年土地利用类型主要是未利用地与耕地、建设用地之间的转化，其中，有155.01 km²未利用地转化为耕地，73.89 km²未利用地转化为建设用地，70.81 km²耕地转化为未利用地，67.07 km²建设用地转化为未利用地；就转移面积而言，耕地的转入面积最高，为220.49 km²，而转出面积最高的是未利用地，达268.65 km²，表明这一时期人们对土地需求较高，其余土地利用类型转化程度不明显。

就转移程度而言，2008—2014年各土地利用类型转移面积总计1 113.38 km²；2014—2018年各土地利用类型转移面积总计1 073.68 km²。总体来看，各土地利用类型转移强度呈下降趋势，土地利用类型排布渐趋稳定。

2.3景观格局变化分析

2.3.1景观类型尺度指数分析。从表6可看出，未利用地斑块密度（PD）最高，受人为扰动最大，从2008年的3.46个/hm²上升至2018年的6.98个/hm²；边缘密度（ED）与景观形状指数（LSI）呈现逐年增加的趋势，说明景观异质性增强，这一时期，政府大力发展工业，并斥巨资实施基础设施建设工程，因此对未利用地进行大面积开发，以致景观破碎度增加。