县域城乡一体化与景观格局演变相关性研究
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摘要
本文以中国大陆经济实力最强的县级市——昆山市为例,研究县域尺度的城乡景观格局演变与城乡一体化进程间的联系性,为城乡一体化和景观生态格局协调发展提供科学依据。研究基于1985至2008年间5期昆山市TM卫星遥感影像图及土地利用数据,运用遥感处理软件Envi 4.4、空间数据分析平台ArcGis 9.0、Fragstate3.3与Image Analyzer1.0等景观分析软件,提取出研究区各时期景观元素的斑块数、斑块面积等信息以及区域内各景观类型的景观生态指标变化。同时构建城乡一体化综合评价体系,定量反映昆山市城乡一体化的真实水平。并运用灰色关联度评价等方法,对昆山城乡一体化水平与景观格局演变过程建立耦合评价模型,从而挖掘两大系统间的相互作用力。主要结论如下：
(1)23a间,昆山市农田等半自然景观类型大幅减少,转变为人工景观类型。PD、FN、LPI、MPS、ED、DI等景观生态学指数的变化值反映出景观破碎化程度呈上升趋势,受人为活动的影响,大型斑块尤其是水景观被严重分割和干扰。城乡耦合地域空间演变辐射型扩展的主要动力是人工景观的扩张。人工景观与耦合地域用地扩张比例相关性的表达式(y=0.0211x2+0.4087x+4.786,R2=0.9992)。PD、FN、LPI、ED等指数与建设用地增长之间存在明显相关性,其决定性系数R2值分别达0.9984、0.8616、0.9849、0.9654,表明人工景观的扩张是城乡景观格局改变的一个重要驱动力。
(2)采用层次分析综合评价方法,建立一套基于生产经济、社会民生、科技教育、市政环境4个指标层、20个指标项的反映城乡一体化水平的指标体系,对昆山市2000-2008年间城乡一体化水平进行评价。结果表明,2008年昆山市城乡一体化综合评分值54.44分(满分100),属城乡一体化的中级阶段。在经济生产指标层城乡一体化程度最高(72.42%),反映出昆山市城乡经济差距较小；社会民生指标差距最大。对昆山各镇之间的城乡一体化综合评价发现,昆山城乡一体化水平呈现由中心城区向外围扩散的总体布局结构特征。
(3)耦合度评价结果表明,昆山市城乡一体化和景观格局耦合系统间存在一种复杂的耦合机制。城乡一体化过程中,胁迫景观格局演变的主要驱动因子的重要性排序为：经济生产>市政环境>社会民生>科技教育,经济生产城乡一体化对景观格局破碎化作用最大。对各景观类型受城乡一体化驱动的敏感度进行比较发现,工商业及交通用地格局的改变受城乡一体化进程的影响最为显著,耦合度达0.688；林地最低(0.642)；绿地与城乡一体化子系统的耦合度(0.678)反映出虽然城乡绿地总面积在增加,但绿地布局不够合理,未能形成大片且连续的景观生态用地,使得绿地景观的斑块数量、斑块密度、斑块破碎度同步增加。
(4)1985年以来,昆山市城乡一体化综合水平逐年升高,2000年以后综合指数增速加快。城乡一体化综合发展水平呈线性增长(y=0.0145x—28.686,R2=0.9644)。景观格局演化主要表现为景观的破碎化,城乡一体景观格局演化的多项式表达式为(y=0.0012x2—4.5863x+4551.6,R2=0.9722)。本研究通过函数拟合发现城乡一体化进程与城乡景观格局的演变间的关系类似与城市化发展与环境质量之间的联系,其变化曲线呈现出一个不完整的倒“U”型,趋势基本符合环境库兹涅茨曲线。
As a case study of Kunshan which has the fastest economic growth in China, the correlation of urban-rural integration and landscape pattern change is researched to provide a scientific basis that can promote harmonious development of urban-rural integration and landscape pattern. Based on TM image maps of remote sensing data and land use data on 5 piriods from 1985 to 2008 in Kunshan City, it accessed to the number of plaques, plaque area and the value of landscape ecological indicators with application of RS software Envi4.4, spatial data analysis platform ArcGis9.0 and Fragstate3.3, Image Analyzer1.0. Urban-rural integration comprehensive evaluation system is constructed to reflect the true level of Kunshan city. We also applied the evaluation of gray correlation method to build a urban-rural integration coupling evaluation model in order to identify the interaction between the two. The main conclusions are as follows:
(1)With the decreasing area of half-natural landscapes, artificial landscape area increased rapidly. The changed values of landscape ecology indices (PD, FN, LPI, MPS, ED, DI) reflect that the landscape fragmentation is upward in Kunshan, large plaque are seriously divided by the impact of human activities, especially for water landscape pattern.The evolution of coupling region is influenced by urban and rural, but the main driving force of artificial landscape's radial expansion is the expansion of artificial landscape. And their expression for correlation is (y=0.0211x2+0.4087x+4.786, R2=0.9992).There is a significant correlation between PD, FN, LPI, ED and the expansion of built-up landscape, the decisive factor R2 respectively is 0.9984,0.8616,0.9849,0.9654, indicating that the artificial expansion is an important driving force for urban-rural landscape pattern changes.
(2) Applying with the AHP comprehensive evaluation method, based on a production economic, social and livelihood, science and education, municipal environmental indicators of 4 families and 20 indicators contract a evaluation system that reflect the level of urban-rural integration. Then evaluate the result of Kunshan from 2000 to 2008. The result shows that the scores of urban-rural integration is 54.44 points (out of 100) in 2008; it belongs to an intermediate stage of urban-rural integration. The value of urban-rural integration for production economic index layer is the highest (72.42%), reflecting the smaller gap of economy, and the biggest difference of social and livelihood indicators between urban and rural. The evaluation results for all towns of Kunshan show that the integration level spread from center to periphery.
(3)Coupling evaluation showed that there is a complex coupling mechanism between the urban-rural integration and landscape pattern change. In the process of urban-rural integration, the important order for the main driving factors which stressed the evolution of landscape pattern: Production economic> municipal environment> social and livelihood> science and education, production economic almost affect the fragmentation of landscape pattern. Comparing the sensitivity of all landscape that is driven by urban-rural integration indicated that the pattern of trade and traffic changes in land use is mostly obvious, and its coupling value is the highest (0.688) then followed by the green landscape (0.678),the value indicating that the areas of green space are increasing, but the layout of it is not reasonable, not formation of large and a continuous landscape, making the green landscape of the patch number, patch density, Patch fragmentation increase. Forest landscape has the lowest coupling (0.642).
(4) Since 1985, the comprehensive level of urban-rural integration for Kunshan increased gradually. After the year of 2000, the growth of composite index accelerated obviously. The development of urban-rural integration increases linearly, the expresstion is (y= 0.0145x—28.686,R2=0.9644). The change of landscape mainly express as fragmentation of landscape, the polynomial expression of landscape pattern evolution for urban-rural integration is as (y=0.0012x2-4.5863 x+4551.6,R2=0.9722). This study found that the relationship between urban-rural integration and the landscape pattern change is similar as urbanization and the environmental quality by the Functional programming, and it's expression curve shows an incomplete inverted "U" type which is basically conform the environmental Kuznets curve.
(1)23a间,昆山市农田等半自然景观类型大幅减少,转变为人工景观类型。PD、FN、LPI、MPS、ED、DI等景观生态学指数的变化值反映出景观破碎化程度呈上升趋势,受人为活动的影响,大型斑块尤其是水景观被严重分割和干扰。城乡耦合地域空间演变辐射型扩展的主要动力是人工景观的扩张。人工景观与耦合地域用地扩张比例相关性的表达式(y=0.0211x2+0.4087x+4.786,R2=0.9992)。PD、FN、LPI、ED等指数与建设用地增长之间存在明显相关性,其决定性系数R2值分别达0.9984、0.8616、0.9849、0.9654,表明人工景观的扩张是城乡景观格局改变的一个重要驱动力。
(2)采用层次分析综合评价方法,建立一套基于生产经济、社会民生、科技教育、市政环境4个指标层、20个指标项的反映城乡一体化水平的指标体系,对昆山市2000-2008年间城乡一体化水平进行评价。结果表明,2008年昆山市城乡一体化综合评分值54.44分(满分100),属城乡一体化的中级阶段。在经济生产指标层城乡一体化程度最高(72.42%),反映出昆山市城乡经济差距较小；社会民生指标差距最大。对昆山各镇之间的城乡一体化综合评价发现,昆山城乡一体化水平呈现由中心城区向外围扩散的总体布局结构特征。
(3)耦合度评价结果表明,昆山市城乡一体化和景观格局耦合系统间存在一种复杂的耦合机制。城乡一体化过程中,胁迫景观格局演变的主要驱动因子的重要性排序为：经济生产>市政环境>社会民生>科技教育,经济生产城乡一体化对景观格局破碎化作用最大。对各景观类型受城乡一体化驱动的敏感度进行比较发现,工商业及交通用地格局的改变受城乡一体化进程的影响最为显著,耦合度达0.688；林地最低(0.642)；绿地与城乡一体化子系统的耦合度(0.678)反映出虽然城乡绿地总面积在增加,但绿地布局不够合理,未能形成大片且连续的景观生态用地,使得绿地景观的斑块数量、斑块密度、斑块破碎度同步增加。
(4)1985年以来,昆山市城乡一体化综合水平逐年升高,2000年以后综合指数增速加快。城乡一体化综合发展水平呈线性增长(y=0.0145x—28.686,R2=0.9644)。景观格局演化主要表现为景观的破碎化,城乡一体景观格局演化的多项式表达式为(y=0.0012x2—4.5863x+4551.6,R2=0.9722)。本研究通过函数拟合发现城乡一体化进程与城乡景观格局的演变间的关系类似与城市化发展与环境质量之间的联系,其变化曲线呈现出一个不完整的倒“U”型,趋势基本符合环境库兹涅茨曲线。
As a case study of Kunshan which has the fastest economic growth in China, the correlation of urban-rural integration and landscape pattern change is researched to provide a scientific basis that can promote harmonious development of urban-rural integration and landscape pattern. Based on TM image maps of remote sensing data and land use data on 5 piriods from 1985 to 2008 in Kunshan City, it accessed to the number of plaques, plaque area and the value of landscape ecological indicators with application of RS software Envi4.4, spatial data analysis platform ArcGis9.0 and Fragstate3.3, Image Analyzer1.0. Urban-rural integration comprehensive evaluation system is constructed to reflect the true level of Kunshan city. We also applied the evaluation of gray correlation method to build a urban-rural integration coupling evaluation model in order to identify the interaction between the two. The main conclusions are as follows:
(1)With the decreasing area of half-natural landscapes, artificial landscape area increased rapidly. The changed values of landscape ecology indices (PD, FN, LPI, MPS, ED, DI) reflect that the landscape fragmentation is upward in Kunshan, large plaque are seriously divided by the impact of human activities, especially for water landscape pattern.The evolution of coupling region is influenced by urban and rural, but the main driving force of artificial landscape's radial expansion is the expansion of artificial landscape. And their expression for correlation is (y=0.0211x2+0.4087x+4.786, R2=0.9992).There is a significant correlation between PD, FN, LPI, ED and the expansion of built-up landscape, the decisive factor R2 respectively is 0.9984,0.8616,0.9849,0.9654, indicating that the artificial expansion is an important driving force for urban-rural landscape pattern changes.
(2) Applying with the AHP comprehensive evaluation method, based on a production economic, social and livelihood, science and education, municipal environmental indicators of 4 families and 20 indicators contract a evaluation system that reflect the level of urban-rural integration. Then evaluate the result of Kunshan from 2000 to 2008. The result shows that the scores of urban-rural integration is 54.44 points (out of 100) in 2008; it belongs to an intermediate stage of urban-rural integration. The value of urban-rural integration for production economic index layer is the highest (72.42%), reflecting the smaller gap of economy, and the biggest difference of social and livelihood indicators between urban and rural. The evaluation results for all towns of Kunshan show that the integration level spread from center to periphery.
(3)Coupling evaluation showed that there is a complex coupling mechanism between the urban-rural integration and landscape pattern change. In the process of urban-rural integration, the important order for the main driving factors which stressed the evolution of landscape pattern: Production economic> municipal environment> social and livelihood> science and education, production economic almost affect the fragmentation of landscape pattern. Comparing the sensitivity of all landscape that is driven by urban-rural integration indicated that the pattern of trade and traffic changes in land use is mostly obvious, and its coupling value is the highest (0.688) then followed by the green landscape (0.678),the value indicating that the areas of green space are increasing, but the layout of it is not reasonable, not formation of large and a continuous landscape, making the green landscape of the patch number, patch density, Patch fragmentation increase. Forest landscape has the lowest coupling (0.642).
(4) Since 1985, the comprehensive level of urban-rural integration for Kunshan increased gradually. After the year of 2000, the growth of composite index accelerated obviously. The development of urban-rural integration increases linearly, the expresstion is (y= 0.0145x—28.686,R2=0.9644). The change of landscape mainly express as fragmentation of landscape, the polynomial expression of landscape pattern evolution for urban-rural integration is as (y=0.0012x2-4.5863 x+4551.6,R2=0.9722). This study found that the relationship between urban-rural integration and the landscape pattern change is similar as urbanization and the environmental quality by the Functional programming, and it's expression curve shows an incomplete inverted "U" type which is basically conform the environmental Kuznets curve.
引文
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