丹江口核心水源区（湖北段）...空间时空演变及景观格局分析_何丽华.pdf

第 48 卷第 2 期2023 年 4 月Vol.48 No.2Apr.2023测绘地理信息Journal of Geomatics丹江口核心水源区（湖北段）三生空间时空演变及景观格局分析何丽华1 李建松2 刘权毅2 王熙2 吕世充1 於新国1 卢宾宾21 湖北省地理国情监测中心，湖北 武汉，4300612 武汉大学遥感信息工程学院，湖北 武汉，430079Spatial and Temporal Evolution of Production，Living and Ecological Space in the Core Water Source Area of Danjiangkou（Hubei Section）and Its Landscape Pattern Analysis HELihua1 LIJiansong2 LIUQuanyi2 WANGXi2 LVShichong1 YUXinguo1 LUBinbin21 Hubei Provincial Geographical National Conditions Monitoring Center，Wuhan 430061，China2 Wuhan University School of Remote Sensing Information Engineering，Wuhan 430079，China摘要：以 GIS 空间分析技术和景观生态学理论为支撑，探究 20152020 年丹江口核心水源区（湖北段）三生空间（生态空间、生产空间、生活空间）用地功能转型与景观格局的时空演变特征。结果表明：20152020 年期间，生态和生产用地下降，生活用地增加，生态和生产空间的互转以及两者向生活空间的转移是主要趋势；流域内不同县（区）三生空间变化幅度存在差异，但普遍存在耕地、林地和草地减少、城乡和交通用地增加的趋势；流域人工地表景观格局指数优于自然地表。基于“三生空间”功能视角研究土地利用转型及其景观格局效应，可为丹江口核心水源区（湖北段）国土空间开发与保护格局的协调发展提供借鉴价值。关键词：三生空间；土地利用转移；景观格局；丹江口核心水源区中图分类号：P208文献标志码：AAbstract：Based on GIS spatial analysis technology and landscape ecology theory，this paper explores the spatio-temporal evolution characteristics of the land use function transformation and landscape pattern of the production，living，and ecological space in Danjiangkou core water source area（Hubei section）from 2015 to 2020.The results show that：During 2015-2020，the ecological and production land decreased，the living land increased，the ecological and production space and the transfer of the two to the living space were the main trends.There are differences in the change range of production，living and ecological space in different counties（districts）in the watershed，but there is a general trend of decreasing cultivated land，forest land and grassland，and increasing urban and rural land and traffic land.The landscape pattern index of artificial surface is better than that of natural surface.The study of land use transformation and its landscape pattern effect based on the functional perspective of production，living and ecological space can provide reference value for the coordinated development of land space development and protection pattern in Danjiangkou core water source area（Hubei section）.Key word：production，living，and ecological space；land use transfer；landscape pattern；Danjiangkou core water source area土 地 是 人 类 活 动 和 社 会 发 展 的 重 要 空 间 载体1，2，但空间稀缺性和功能外溢性导致不同空间为寻求最大利益3，致使三生用地之间博弈不断升级。而三生空间（生态空间、生产空间、生活空间）冲突的实质是土地利用冲突4，本质是经济和社会发展阶段转型相对应的区域土地利用转变的动态过程5，6。此过程也对区域景观结构产生正负累积效应，进而对景观格局产生影响7，8。目前，基于三生空间视角开展区域土地利用转DOI：10.14188/j.2095-6045.2022758文章编号：2095-6045（2023）02-0055-05引用格式：何丽华，李建松，刘权毅，等.丹江口核心水源区（湖北段）三生空间时空演变及景观格局分析 J.测绘地理信息，2023，48（2）：55-59（HE Lihua，LI Jiansong，LIU Quanyi，et al.Spatial and Temporal Evolution of Production，Living，and Ecological Space in the Core Water Source Area of Danjiangkou（Hubei Section）and Its Landscape Pattern Analysis J.Journal of Geomatics，2023，48（2）：55-59）基金项目：国家自然科学基金（42071368，U2033216）。测绘地理信息2023 年 4 月型及其生态环境效应的研究卓有成效。研究内容从单一到多元，涵盖三生功能的内涵9-11、分类体系和评价量化12-14、格局过程15-17、空间优化18，19等；研究范围以宏观的国家14，19，中观的省域20，21、城市群3，5以及微观的市、县等为主，对流域等自然单元的时间序列三生空间格局变化研究关注较少。丹江口核心水源区（湖北段）肩负着“一库清水永续北”的国家使命，对其土地利用转型及生态环境变化对水质、水量影响的研究尚不多见。因此，本文对丹江口核心水源区（湖北段）三生空间分布格局与景观格局的演变进行研究。1 研究区域概况丹江口核心水源区（湖北段）为国家水土保持重点治理区，位于 1101011152E、32143322N区域，地处豫鄂两省交界处，在湖北省境内主要包含十堰市的茅箭区、张湾区、郧阳区、郧西县、竹山县、竹溪县、丹江口市，房县的上龛乡、中坝乡、九道乡、大木厂镇、门古寺镇、窑淮镇、姚坪乡、回龙乡，神龙架林区的大九湖镇等，涉及 9 个县（市、区），面积为21 354.42 km2，地理位置如图 1所示。2 数据与方法2.1数据来源与处理丹江口核心水源区（湖北段）2015年、2020年地理国情普查数据来源于湖北省自然资源厅，该数据以年度监测更新，现实性和采集精度较好，可更好地用于三生空间的变化监测分析。在 ArcGIS平台下，对各类空间进行属性查询、提取，将丹江口核心水源区（湖北段）用地分为生态空间、生产空间、生活空间3大类、11个二级分类，如表 1所示。2.2三生空间时空演变分析利用ArcGIS空间分析工具，对两期三生空间数据进行融合、相交分析和归类统计，得到20152020年三生空间转移矩阵22：pij=|p11p12p1np21p22p2npn1pn2pnn式中，pij为项目区内三生空间某一空间类型i转移到j类空间的面积。转移矩阵的对角线表示的是用地类型自身随时间发生的面积数量变化，而转移矩阵的行表示用地类型转出的面积，列表示转入的面积。2.3景观格局分析景观指数分为景观格局指数和景观水平指数，其计算原理是通过数理统计或拓扑关系公式刻画不同斑块要素的空间形态特征及其组合的结构关系，景观指数虽然本身并不具备生态学意义，但是描述景观要素形态和结构变化归因分析的重要指标。为此，利用 Fragstats4.0 的分析模块，完成对整个流域的景观指数统计，如表 2 所示。3 结果与分析3.1三生空间时空演变分析 1）三生空间结构基本稳定，发展模式有利于生态保护。丹江口核心水源区（湖北段）2015 年和2020 年三生空间构成基本保持稳定。生态 空 间 占图 1研究区域位置Fig.1 Location of Study Area表 1三生空间与土地利用对应关系表Tab.1 Table of Corresponding Relationship Between Production,Living,and Ecological Spaces and Land Use三生空间生态空间生产空间生活空间土地分类有林地、灌木林地、其他林地天然牧草地、人工牧草地、其他草地河流水面、水库水面、坑塘水面、内陆滩涂、沟渠盐碱地、沼泽地、沙地、裸地水田、水浇地、旱地、设施农用地、田坎果园、茶园、其他园地采矿用地城市、建制镇、村庄、风景名胜及特殊用地铁路用地、公路用地、农村道、机场用地、港口码头用地、管道运输用地水工建筑用地露天体育场、广场56第 48 卷第 2 期何丽华等：丹江口核心水源区（湖北段）三生空间时空演变及景观格局分析绝 对优势，高达 85%以上；生活空间最小 2%左右；生产空间 12%以上，如表 3所示。从三生空间的面积变化来看，2020 年生态空间相对 2015 年下降了70.82 km2，降 至 18 201.60 km2；生 活 空 间 扩 张71.41 km2，达到 2020 年的 505.22 km2；生产空间略有下降（0.59 km2），保持在 2 674 km2左右。三生空间转移面积如图2和表4所示。生产空间大量转为生态空间（109.57 km2），部分转为生活空间（61.15 km2）；生态空间部分转为生产空间（152.12 km2），少部分转为生活空间（47.56 km2）；生活空间少部分转为生产空间（18.07 km2）和生态空间（19.26 km2）。总之，5年内流域三生空间虽有变化142.74 km2，但仅占流域面积的0.67%，对区域影响较小。2）区县三生空间变化存在差异，但变化规律相似。如表 5 所示，20152020 年各县区三生空间变化差异较大。丹江口市三生空间变化总量最大为57.44 km2，其次是竹溪县和郧西县在 41 km2左右，神农架林区最小在 7 km2，其他区域在 2035 km2之间。从地类的转移来看，区县地表覆盖转移规律一致：林地、草地和耕地之间的互转占主导，其次是这三类用地向城乡用地和交通用地的转换，剩余其他用地之间的转换强度较小。3）岸线生活用空间扩张，影响水质风险因素增多。1 km 岸线内三生用地总面积为