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闽三角城市群景观生态风险时空演变分析
Analysis of Spatiotemporal Evolution of Landscape Ecological Risk in the Fujian Delta Urban Agglomeration
卓健 翟端强* 毛衍云
全文刊登于《风景园林》2024年9期111-119页
/ 文章亮点 /
1、基于景观生态风险评估模型总体分析方法，实现了闽三角城市群土地利用空间信息的定量化表达，并基于景观生态风险时空分布特征及空间集聚冷热点识别结果，有效揭示了闽三角城市群景观生态风险的关联图式及分异规律。
2、基于“土地利用动态变化”这一直接反映景观生态风险根源状况的关键表征，提出了一套区域景观生态风险区筛选和风险初步评估的方法。该方法有效简化了传统基于风险源汇关系的指标评价体系的数据要求，并能有效分析不同尺度下的风险空间分异特征。
/ 作者简介 /
卓健
男/博士/同济大学建筑与城市规划学院教授、博士生导师、规划系主任/高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室成员/研究方向为国土空间治理与专项规划编制、可持续城市交通机动性、城乡韧性与可适应规划
翟端强
男/博士/同济大学建筑与城市规划学院在站博士后/上海同济城市规划设计研究院有限公司创研中心副研究员/自然资源部国土空间智能规划技术重点实验室成员/研究方向为国土空间治理
毛衍云
男/同济大学城市交通研究院在读硕士研究生/研究方向为城乡适应性规划
/ 文章精华阅读 /
闽三角城市群景观生态风险时空演变分析
Analysis of Spatiotemporal Evolution of Landscape Ecological Risk in the Fujian Delta Urban Agglomeration
摘要：【目的】闽三角城市群等沿海经济发达地区在土地利用演化过程中面临生态功能退化、生态空间碎片化的风险。揭示闽三角城市群土地利用与景观格局演化规律，为闽三角城市群生态空间管控优化与土地资源合理配置提供科学参考。【方法】 以2000—2020年土地利用变化数据为基础，分析闽三角城市群的土地利用动态度、土地利用类型转移矩阵等土地利用变化特征，明确景观格局变化特征，最后利用景观格局指数构建景观生态风险评价模型，获取景观生态风险时空分布特征，并识别出城市群景观生态风险空间聚集的冷热点。【结果】2000—2020年，闽三角城市群土地利用类型转移的重点是耕地向林地、建设用地转移，景观生态格局破碎化程度加重，景观生态风险等级先降低再升高。厦门、漳州、泉州三市的景观生态风险分别呈现“稳定可控”“轻度失控”和“基本可控”的特征，“低-低”和“高-高”聚集类型分别分布在区域西北内陆和东南沿海地区。【结论】基于景观生态风险评估模型的总体分析方法，实现了闽三角城市群土地利用空间信息的定量化表达，并基于景观生态风险时空分布特征及空间集聚冷热点识别结果，有效揭示了研究区域景观生态风险的关联图式及分异规律，为闽三角城市群化解景观生态风险提供技术支撑。
关键词：风景园林；土地利用；景观格局；生态风险评价；时空演变；闽三角城市群
城市群是人类经济活动的主要活力区，同时也是生态环境易遭受侵扰的敏感地区，其人地矛盾突出、生态资源约束收紧，空间碎片化风险加剧，化解生态风险已经成为城市群空间管控的难点问题。闽三角城市群是典型的沿海经济发达城市群，多为低山丘陵，生态要素多样且脆弱，区域关键生态服务功能受损、土地资源供应与使用矛盾突出，对该区域景观生态风险的预判与防控是优化土地资源配置和维持生态安全格局的基本前提，亟需一种直观、简明、可操作性强的景观生态风险的筛选和评估方法，以快速识别应对该地区面临的生态安全问题。
景观生态风险评价强调“格局影响过程，过程改变格局”，关注“人类—自然”互馈过程，近年来逐渐应用于城市土地开发工作中。其聚焦于尺度效应与时空效应，实现了对多尺度多源风险的综合表征和“人类—自然”耦合系统时空分异的表达。
本研究以闽三角城市群为研究对象，基于2000—2020年土地利用变化数据，分析闽三角城市群土地利用与景观格局演化规律，利用景观格局指数构建景观生态风险评价模型，借助GIS网格化分析实现对闽三角城市群土地利用空间信息的定量化表达，并基于景观生态风险时空分布特征及空间集聚冷热点识别结果，进行多维风险预估的精细可视化分析，揭示景观生态风险的关联图式及分异规律，研究结果可为闽三角城市群的生态空间管控与土地资源合理配置提供科学参考。
1 研究区域概况
闽三角城市群是中国东部地区最重要的海湾型城市群之一，包括福建省的厦门市、漳州市和泉州市3个设区市及所辖县区（图1）。地形地貌大多以低山丘陵、冲积和海积平原为主，生态本底较好，水系发达，森林覆盖率约61.3%。然而，高强度的人类活动给闽三角生态系统带来了巨大压力，区域关键生态服务功能受损等生态安全问题尤为突出。
1 研究区域概况
2 数据来源与研究方法
2.1 数据来源
本研究采用的数据为2000年、2005年、2010年、2015年和2020年30 m×30 m空间分辨率的Landsat影像，利用随机森林分类器得到分类结果，并结合闽三角城市群实际情况，将用地类型重分类简化为耕地、林地、草地、水域、未利用地和建设用地六大地类（图2）。
2 2000—2020年闽三角城市群土地利用类型
2.2 研究方法
2.2.1 景观生态风险指数计算
采用网格法对闽三角城市群景观生态风险进行评价。为考虑网格的精确划分和快速计算，最终确定3 137个3 km×3 km的基础评价单元网格。景观生态风险指数（ecological risk index, ERI）能有效分析景观异质性与生态系统的动态变化，由干扰度指数、脆弱度指数和损失度指数构建，可通过查阅相关文献对各地类赋值并可通过Fragstats 4.3软件得出相关指数计算结果。
2.2.2 冷热点分析
冷热点分析（Getis-Ord Gi*）能有效检验局部空间聚类分布特征，完整反映变量在局部空间内高值簇与低值簇分布集聚的程度，即热点区（hot spots）与冷点区（cold spots）的空间分布，Gi*对进行标准化处理后得到Z(Gi*)，为正则属高值空间集聚（热点区）；反之，为负则属低值空间集聚（冷点区）。
3 结果与分析
3.1 闽三角城市群土地利用变化分析
3.1.1 土地利用动态变化度分析
土地利用动态变化度用于定量表征区域内土地资源利用的变化速度与程度。从土地利用动态变化情况①来看，2000—2020年，闽三角城市群的耕地、水域和草地的面积处于持续减少状态，其中耕地面积减少得最多；建设用地、林地、未利用地的面积处于增加状态，其中建设用地增加的面积最多。闽三角城市群土地利用格局整体演化方向以非农化为主，且土地利用动态度演化速率在2010年之后显著加快。
3.1.2 土地利用类型转移矩阵分析
土地利用类型转移矩阵（transition matrix）主要描述土地利用系统演变的结构状态和数量转移情况。通过计算闽三角城市群2000—2020年的土地利用类型面积及占比转移矩阵（表1）可知：
1）土地利用类型转移的重点是耕地向林地②、建设用地转移，转出主要集中在2005—2010年间。
2）林地、草地、水域转移的重点类型均是耕地，2015—2020年是林地、草地、水域向耕地转移面积占比最多的时期。
3）建设用地在2015—2020年出现多样化转移趋势，但在2000—2015年，建设用地基本未发生转移，整体结构稳定。
表1 2000—2020 年闽三角城市群土地利用类型面积及占比转移矩阵
3.2 闽三角城市群景观格局变化分析
景观格局指数能全面反映研究区域内景观结构和空间配置的特性。通过计算2000—2020年5个时段的景观格局类型水平指数（表2）可知：
1）耕地的斑块个数、斑块密度明显高于其他类型且趋于稳定，其几何形状的复杂程度不断增加，面临的破碎化风险最为严重。
2）林地的斑块个数、斑块密度和景观形状指数均呈现持续下降趋势，其几何形状趋于规则，破碎化程度和景观异质性降低。同时其连片化程度提高，一定程度上体现了林地整体的扩张规模效应。
3）草地和水域的斑块个数、斑块密度和景观形状指数都经历了先上升后下降的过程，破碎化程度先加深后减弱，空间形态变化复杂程度降低。
4）建设用地斑块个数、斑块密度和景观形状指数以2015年为分界点呈现先下降后上升的趋势，破碎化程度减弱后开始不断加深，可能与大规模城镇化建设转向多点精细化的小规模开发建设有关。
表2 2000—2020年闽三角城市景观格局类型水平指数变化
3.3 闽三角城市群景观生态风险演变分析
2000—2020年，闽三角城市群低风险区面积先增大后减小，在2010年面积达到最大值；较低风险区面积先减小后增大，在2020年面积达到最大值；中风险区面积先减小后增大，在2020年面积达到最大值；较高风险区面积先减小后增大，在2020年面积达到最大值；高风险区面积持续减少，其最大值为2000年。较高、高风险区主要集中于沿海地带，明显高于内陆地带，且东南部地区整体风险高于其他地区。（图3，表3）。
3 2000—2020年闽三角城市群景观生态风险空间分布
表3 2000—2020 年闽三角城市群景观生态风险区面积
厦门市景观生态风险呈现“稳定可控”的特征。2000—2020年，厦门市低风险区面积先增大后稳定，高风险区面积持续减少，整体土地利用方式持续改善，与其他研究结论相似。厦门市精明增长、集约紧凑的发展理念，避免了其景观生态风险进一步加剧的现象。
漳州市景观生态风险呈现“轻度失控”的特征。2000—2020年，漳州市中风险区面积基本保持稳定并略有上升，较高风险区面积先减少后大幅增大。漳州市农村居民点数量增长过快，土地无序扩张现象较为严重，且生态风险有加剧态势，需协调好生态保护与经济发展关系。
泉州市景观生态风险呈现“基本可控”的特征。2000—2020年，泉州市高风险区面积持续减少，且减少幅度最大。由于地理环境建设用地增长空间受限，泉州市开发活动强度整体处于较为稳定的状态。但结合其相对稳定的发展水平，土地使用效率仍有进一步提升的潜力。
3.4 闽三角城市群景观生态风险空间聚集冷热点分析
借助GeoDa软件进行2000—2020年闽三角城市群景观生态风险空间聚集冷热点分析（图4），可以发现5个时段的景观生态风险指数的聚集特征均为“低-低”“高-高”聚集，整体景观生态风险分布空间异质性显著，低风险区与高风险区内部关系逐渐松散化。具体表现为西北部“低-低”聚集地区开发活动仍普遍处于小规模增长状态，而东南沿海“高-高”聚集地带土地使用进入集约、精明增长阶段。
4 2000—2020年闽三角城市群景观生态风险空间聚集冷热点分析
注释：
① 2000—2020年闽三角城市群土地利用类型面积及动态度变化表见本刊官网该文章资源附件（http://www.lalavision.com/cn/article/doi/10.3724/j.fjyl.202401160038）。
② 从国家粮食安全角度出发，为进一步明确2000—2020年基本农田的转移量（损失量），本研究将021果园、022茶园、023其他园地等人工林地纳入林地大类范畴，本研究界定的耕地向林地转换面积包括基本农田转向人工林地的面积。
图片来源：
文中图表均由作者绘制，其中图1底图的审图号为闽S（2023）254号（2023年6月），底图无修改。
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/ 引用链接 /
引用本文：卓健，翟端强，毛衍云．闽三角城市群景观生态风险时空演变分析[J]．风景园林，2024，31（9）：111-119.
Citation: ZHUO J, ZHAI D Q, MAO Y Y. Analysis of Spatiotemporal Evolution of Landscape Ecological Risk in the Fujian Delta Urban Agglomeration[J]. Landscape Architecture, 2024, 31(9): 111-119.
文章链接：http://www.lalavision.com/article/doi/10.3724/j.fjyl.202401160038
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文章编辑 刘昱霏
微信编辑 夏晗冰
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审核 曹娟
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