雒峰，冯蕾，任鹏成，杨秀云，武小钢

（1.山西农业大学林学院，山西太谷030801；2.山西农业大学城乡建设学院，山西太谷030801）

太原城市绿地景观格局动态变化研究

雒峰1，冯蕾1，任鹏成1，杨秀云1，武小钢2

（1.山西农业大学林学院，山西太谷030801；2.山西农业大学城乡建设学院，山西太谷030801）

通过提取不同时空尺度下太原市城区绿地景观信息和分析其驱动因素，以期为城市生态格局优化提供科学依据。以2006，2015年TM遥感影像为数据源，采用SVM方法进行监督分类，利用Fragstats 4.2软件计算景观格局特征指数。结果表明，在过去近10 a中，城区绿地景观面积比例由30.60%上升到35.41%，新增绿地主要来源于城市建设用地和农业用地，面积分别为3 405，2 710 hm2，失去的绿地主要转化为城市建设用地，面积为3 444 hm2；城市绿地景观破碎化程度降低，斑块形状更加复杂，景观多样性降低；人口数量、产业结构调整、城市道路建设和政府政策是城市绿地变化的主要驱动因素。

太原建成区；城市绿地；景观指数；驱动因素

城市绿地作为城市生态系统的重要组成部分，对城市的可持续发展起着重要的作用。但是随着城市化的快速发展，城市绿地正面临着日趋严重的形势[1]，有必要对其空间分布格局进行研究与优化，使之更好地为人类服务。自20世纪90年代以来，3S技术得到了快速发展，为城市绿地景观格局研究提供了强有力的技术支持[2-5]。与此同时，不断成熟的景观生态学理论和方法研究被逐步应用到了城市绿地中，使城市绿地景观格局的研究从定性到了定量的研究阶段[6-8]。

太原市作为全国重工业和能源基地之一，同样面临着生态环境问题。近年来，随着政府对城市绿地的重视和投资力度的不断增大，城市绿化建设取得了重大成绩。2005年太原市获得“省级园林城市”，2010年被中华人民共和国住房和城乡建设部正式命名为“国家园林城市”，目前正在积极创建“国家生态园林城市”。

本研究对太原城市绿地的空间分布格局进行了探究，分析其变化规律和驱动因素，以期为城市生态格局的优化提供科学依据。

1 研究区概况与数据源

1.1 研究区概况

太原市位于山西省中部，坐标为东经111°30′～113°09′，北纬37°27′～38°27′，属温带性季风气候，地形主要以丘陵、山地和盆地为主，中南部为汾河冲积扇平原。该市现辖6区1市3县，是我国重工业和能源基地之一。参照太原市中心城区主体规划和建成区范围，以城市化水平较高、发展速度较快的太原市绕城高速公路以内作为研究对象，面积约361.5 km2。研究区的遥感影像如图1所示。

1.2 数据来源

根据研究区实际地理情况，从USGS官网（http:// www.usgs.gov）下载2期遥感卫星数据（轨道号125/ 34），如表1所示。辅助数据包括2006—2015年太原市统计年鉴；太原市绿地系统规划（2015—2020）；谷歌地球卫星影像等辅助数据。

表1 遥感影像数据

2 研究方法

2.1 数据处理

使用ENVI 5.3软件分别对2期影像数据进行辐射定标、FLAASH大气纠正和研究区范围裁剪，选择4，3，2波段组合进行假彩色合成来增强植被信息。根据土地利用分类标准和太原市城区的实际地理情况，将太原市城区景观分为城市绿地（林地、草地），水体（河流、湖泊、水库等）、农业用地、城市建设用地（城乡居民用地、工矿用地、未利用地等）4种类型[9]。根据实地调查和谷歌地球高清影像作为参考，对遥感数据进行目视解译，采用SVM算法进行监督分类[10]，随机选取150个验证点进行精度验证，Kappa系数均达到了0.80以上，满足研究要求。将分类结果转变为矢量数据，在ArcGIS10.4软件中制作景观专题（图2）和2006—2015年的景观类型转移矩阵（表2）。

表2 2006—2015年太原市主城区景观类型转移矩阵hm2

2.2 景观格局分析

景观指数可以对景观格局的组成要素和空间分布进行简单的定量化描述，由于其高度浓缩了景观信息，因而，在景观生态学应用比较普遍[11]。

本研究依据景观指数所代表的生态学意义和研究区的实际地理情况，分别从斑块类型尺度和景观尺度上选取具有代表性的景观格局指数对太原市城市绿地景观格局进行分析[12]，具体指数包括斑块个数（NP）、景观形状指数（LSI）、斑块密度（PD）、香农均匀度指数（SHEI）、香农多样性指数（SHDI）。在Frastats 4.2软件中进行景观指数的计算。

3 结果与分析

3.1 城市绿地斑块类型总体构成动态变化分析

由图3可知，在2006—2015年间，城市用地始终是优势景观类型，其比例从45.74%上升到50.99%，表明太原城市化速度加快，已经达到较高水平。城市绿地从30.60%增加到35.41%，增加了4.81百分点，年均增长率为1.64%，这与近年来政府部门对城市绿地的日益重视和加强投资有关。在研究时段内，水体增加比例为0.77%，保持小幅度上升；农业用地的比例从21.40%下降到10.58%，减少10.82百分点，年均降低率为7.53%，城市扩张是农业用地损失的直接因素。

据2006—2015年太原市主城区景观类型转移矩阵可知，城市绿地未发生变化的面积为6528hm2；新增城市绿地主要由城市建设用地和农业用地转化过来，面积分别为3 405，2 710 hm2；失去的城市绿地主要转化为城市建设用地，面积为3 444 hm2，说明随着城市化快速发展，城市建设用地占用城市绿地是其失去的主要原因。少部分绿地转化为农业用地和水体，面积分别为896，195 hm2（表2）。

3.2 不同时期城市绿地景观格局特征

3.2.1 绿地类型特征变化

3.2.1.1 城市绿地景观破碎化分析城市景观破碎化主要是在受到自然因素或人为因子的干扰下，使景观由简单转向复杂的过程[11]。其中，斑块数量（NP）和斑块密度（PD）是体现景观破碎化程度的2个重要指标，其值越大，表明斑块的破碎化程度越高。由表3可知，在2006年，城市绿地斑块数量为3 007块，斑块密度为5.78；到2015年斑块数量下降为2 757块，斑块密度下降到5.30，表明太原市城市绿地的破碎化程度降低。

表3 2006，2015年太原城市绿地景观格局特征指标动态变化

3.2.1.2 绿地景观形状指数分析景观形状指数（LSI）通常用于描述斑块形状的复杂程度。LSI不仅包含单个斑块的形状信息，也包含不同斑块之间的分散或聚集信息，对于形状不规则，且分散分布的某类斑块，LSI值较高[11]。由表3可知，在2006—2015年间，LSI从85.59增长到了87.14，表明城市绿地斑块的形状变得更加复杂。

3.2.2 城市绿地景观多样性分析景观多样性指数能够体现景观组分的多少和组分之间所占比例的差异[13]。在2006—2015年间，研究区的香农多样性指数从1.14降低到1.05（表3），同时结合不同时期景观类型所占的比例（图3）可知，太原在城市化发展过程中，城市建设用地大量占用农业用地和城市绿地，使其面积急剧增加，成为优势景观类型，因而，使城市景观多样性降低。香农均匀度指数从0.82降低到0.76，进一步说明在城市化的发展过程中，各种景观类型所占比例差异增大。

4 讨论

本研究通过选择斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、斑块形状指数（LSI）、香农多样性指数（SHDI）和香农均匀度指数（SHEI）等5个景观格局指标从城市绿地景观的动态变化、破碎化程度、斑块形状和景观多样性等角度对近10 a来太原城市绿地景观空间格局变化进行了探究。结果表明，在2006—2015年间，太原城市绿地景观的破碎化程度有所降低，原先零散分布的城市绿地小斑块逐渐连通起来，被中型和大型绿地斑块所取代，因而有助于物种多样性的保护，使绿地的生态效益得到改善。由于城市化的快速发展，太原市建成区开始从市中心向南北方向扩张，随着建设用地面积显著增加，人为干扰对绿地景观的影响越来越强烈，使其形状变得更加复杂和趋于不规则。

城市景观格局变化主要受自然因素和社会经济因素的影响[14]。由于太原市处在三面环山的中南部冲击扇平原，其区域面积相对较小，同时在本研究所选时空尺度不大的情况下，其自然条件相对稳定，对城市景观空间格局的变化影响较小；社会经济因素是造成城市绿地景观变化的主要原因。

4.1 人口是城市绿地景观改变的一个驱动因素[15]

太原市辖区在2006年末人口为270.942 7万人，在2015年的人口登记普查中，太原市人口为285.078 9万人，增长了14.136 2万人，年平均增长率为39.62%。人口快速增长导致太原市建成区由市中心向南北方向扩张，大量的农业用地和部分绿地景观被转化为城市建设用地，其中，房地产业得到了快速发展。2006年太原市住宅投资额为52.979亿元，到2015年增长为352.67亿元，增长近299.691亿元。而新建的住宅小区往往注重绿地的建设，因此促进了城市绿地面积的增长。

4.2 产业结构调整也是太原市园林绿化事业发展的一个驱动因素

在2006年，第一产业、第二产业和第三产业所占比例分别为1.9%，45.7%，52.4%，到2015年，3种产业所占比例依次变为1.4%，37.3%，61.3%[16]。第一产业下降和第二产业的提高，带动了第三产业的发展。其中，第一产业中农业的全年农作物播种面积在不断下降，2006年为11.962万hm2，到2015年全年农作物种植面积变为10.033万hm2，下降了1.929万hm2。第二产业中的建筑业在快速发展，2006年太原市建筑业总产值549.199 8亿元，截止2015年变为1985.0085亿元，上升了1 435.808 7亿元。随着第三产业的结构比例不断提高，推动了社会服务业的发展，政府对城市绿地的投资和建设力度的不断加大，使城市绿地面积大幅提高。

4.3 城市道路扩建也是太原城市绿地变化的一个驱动因素[17]

随着太原城市化的快速发展，人口数量快速增多，对城市交通的需求和依赖随之增强，大规模的城市交通道路建设，促进了沿线的绿地发展。在2013年太原市园林局工作会议上，有关部门提出将按照“绿随路建，有路皆绿”原则，及时对新建道路配套绿化工程进行建设和完善。在2014年，太原市对建设路、长治路、阳兴大道等22项园林绿化重点工程，完善和提升了中环50 km绿色长廊。截至2015年，太原市公路绿化里程为2 237.43 km。这些都极大地促进了城市绿地发展。

4.4 太原城市绿地景观面积显著增长，与政府部门对绿地建设的重视和绿化政策的制定和实施有关

2006年，太原市公园有40个，园林绿地面积为6 803 hm2。自绿地系统规划实施以来，在2015年公园数增长到51个，园林绿地面积增长为12804hm2。2015年，太原市制定了最新的《太原市绿地系统规划（2015—2020）》，2016年，太原市提出了创建国家生态园林城市实施方案。随政府部门对园林绿化事业日益重视，城市绿地的投资额度和规模也在逐年增加，为园林绿化建设的高水平发展提供了保障。

5 结论

本研究选择2006，2015年的TM遥感影像为数据源，以太原市建成区的城市绿地景观为研究对象、景观生态学理论作为基础，对城市绿地景观在不同时空尺度下的空间分布格局和动态变化进行定性和定量分析，并对其驱动因素进行了探究。结果表明，2006—2015年城市建设用地和城市绿地景观的比例在持续增加，农业用地的比例显著下降，水体保持小幅上升；增加的城市绿地主要由城市建设用地和农业用地转化过来，所占比例分别为26.61%和21.18%，失去的绿地主要转化为城市建设用地，所占比例为38.37%。2006—2015年太原城市绿地景观破碎化程度降低，斑块连通性提高，原来的小斑块主要转变为中型和大型斑块，城市的生态效益得到提高。随着城市化的快速发展，城市绿地斑块形状变得更加复杂，景观多样性降低。通过对城市绿地驱动因素进行分析认为，人口规模增加、产业结构调整、城市道路和政府政策是城市绿地变化的主要驱动因素。

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Study on Dynamic Changes of Urban Green Space Landscape Pattern in Taiyuan

LUOFeng1，FENGLei1，RENPengcheng1，YANGXiuyun1，WUXiaogang2
（1.College ofForestry，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China；2.College ofUrban and Rural Construction，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

By extracting the urban green space information under the different spatial and temporal scales in Taiyuan city and analyzingits drivingfactors,we hope toprovide a scientific basis for the optimization ofurban ecological pattern.Used TMremote sensing images as the data source in the years of 2006 and 2015,the paper chose SVM as the supervised classification method,calculated the urban green space landscape pattern index by Fragstats 4.2.The results indicated that in the past 10 years,the proportion of urban green space landscape increased from30.60%to35.41%.Newgreen space mainlycame fromurban construction land and agricultural land,the areas were 3 405，2 710 hm2,respectively.The loss of green space translated into urban construction land,and the area was 3 444 hm2. The landscape index showed that the fragmentation degree of urban green space reduced,the patch shape was more complex and the landscape diversity reduced.Population,industrial structure adjustment,urban road construction and government policy were the main drivingfactors for the change ofurban green space.

Taiyuan built-up area;urban green space;landscape indexes;drivingfactors

10.3969/j.issn.1002-2481.2017.05.33

S731.2

：A

：1002-2481（2017）05-0805-04

2017-03-04

山西省科技攻关项目（20140311027-1）

雒峰（1986-），男，山西朔州人，在读硕士，研究方向：园林植物与观赏园艺。杨秀云为通信作者。