延吉市城市生态用地空间结构评价

宫　雪，　张晟源，　李明玉

(延边大学理学院，吉林 延吉 133002)



延吉市城市生态用地空间结构评价

宫雪，张晟源，李明玉*

(延边大学理学院，吉林 延吉 133002)

摘要：生态用地作为城市社会、经济和自然复合生态系统的重要组成部分，为城市生态系统提供必要的服务。本研究以延吉市为例，对延吉市1990、2005和2013年3个时段城市生态用地进行景观格局分析及生态用地结构评价。在评价过程中，采用层次分析法构建指标体系和判断矩阵，并对结果进行检测。评价结果科学合理，希望能为延吉市未来的生态用地规划提供参考。

关键词：城市生态用地；景观格局；空间结构评价；延吉市

城市生态用地作为城市复合生态系统的重要组成部分[1]，对保障生态安全、构建城市宜居生活具有促进作用，对城市物质循环、能量流动、生物迁移等关键生态过程有较大影响，具有生态系统的气候调节、水文调节、生命支撑等重要功能[2]。在快速城市化的情况下,经济、人口与环境之间的矛盾日益严峻，为快速解决不断增加的人口、社会经济与生态环境之间的矛盾，提出了研究城市生态用地的空间结构[3]。城市生态用地评价和城市空间格局的优化，符合中国快速城市化发展中城市生态安全的要求,促进城市可持续发展[4]。本文旨在以延吉市为媒介，从可持续发展的视角解决城市生态用地布局等问题。通过运用城市规划学、景观生态学的理论及方法，评价延吉市城市的生态用地空间结构，为该区域城市生态用地规划及合理开发利用资源、保护和建设生态环境提供科学依据[5]，也为更科学地研究城市生态用地结构评价提供新的实例与理论支撑[6]。

1数据来源及数据处理

本研究所用数据为1990、2005和2013年延吉市城市现状图，1∶10 000延吉市地形图。建成区数据主要来自延吉市当年的统计年鉴，部分指标数据来自延吉市当年的生态环境报告。结合延吉市实际情况，将延吉市城市用地类型划分7个一类用地，分别为耕地、园地、林地、绿地(公园绿地、广场绿地、防护绿地和庭院绿地)、水域(人工湿地、天然湿地)、其他生态用地和非生态用地[7]。

以2013年延吉市西市场附近为中心，以建成区最北端为止做圆，半径大约7 km，作为研究区范围(由于1990年城市现状图没有足够范围，只能用整个研究区范围剪切后画出已有部分)。

2模糊层次分析法

运用层次分析法对城市生态用地进行评价，建立评价指标体系，构建判断矩阵，进行一致性检验，计算综合评价指数，最后确定生态用地的综合评价分级标准。

2.1指标选取

主要遵循综合性、层次性和实用性等原则，选取具有代表性指标来构建评价体系[8]。进行专家打分，并无量纲处理，对评价指标分类赋值，确定评价指标的权重系数[9]。

结合研究内容，根据延吉市城市生态景观本身的属性，以城市生态用地的数量、结构和连通性等3方面因素作为评价项。市域城市生态用地数量指标包括人均耕地面积、森林覆盖度、建成区绿地率、城市水面率、人均公共绿地面积和人均森林面积；结构指标包括河流曲度指数、森林健康指数和水域健康指数、水绿结合指数；连通性指标包括景观多样性指数、生活岸线公共化率、景观破碎度指数、景观均匀度指数和景观协调性指数。

2.2综合评价指标指数

城市生态空间结构评价指数计算公式：

式中，EPI为城市生态用地空间结构的评价指数；Pi为单项指标评价；Wi为单项指标权重。

2.3综合评价分级标准

根据延吉市城市生态用地的评价指标,结合国内外指数的相关分组方法,为明确城市生态用地类型的空间格局，将城市生态用地划分为5个层次(表1)。

表 1　城市生态用地空间格局等级划分标准

3延吉市研究区景观格局分析

3.11990—2013年延吉市生态用地景观格局定量分析

1990年，延吉市研究区总斑块数为537个，占地面积9 242 hm2，其中以耕地为主，占整个研究区的41.83%(图1)。由表2可知，耕地的分维数和平均形状指数分别为1.096、1.99，说明耕地相对集聚，形状比较规则，连通性较好。绿地、非生态用地和其他生态用地斑块分布离散，斑块较破碎，连通性不足；水域平均形状指数、斑块分维数均较大，说明水域斑块的形状相对较完整；林地、耕地与园地分维数相似,表明林地和园地的连通性较好，离散程度小。1990年的景观多样性指数为1.48，破碎度、协调度分别为0.063和0.6，表明区域用地类型复杂程度一般，斑块较完整。

2005年延吉市研究区总斑块数350个，面积15 553.25 hm2。其中，耕地依然是斑块面积最大的土地利用类型，占总面积的50.83%，其次是非生态用地和林地，分别为18.04%和12.32%(图2)。由表3可知，耕地类型面积比、斑块平均面积和平均形状指数均高于其他类型，说明耕地斑块较聚集，形状规则；绿地和水域分维数均较小,说明二者斑块分布的较分散。此外，景观多样性指数为1.47,破碎度及协调度分别为0.078 5、0.5。与1990年相比，景观斑块有所破碎，但景观复杂程度及协调性变化不大。

图1　1990年延吉市城市生态用地土地类型图　　　　　　图2　2005年延吉市城市生态用地土地类型图

耕地林地园地绿地水域非生态用地其他生态用地斑块个数/(NP)445910228914146类型面积(CA)/hm23866.25695.751146.5620.75431.52077404.25类型面积比(PLAND)41.837.5312.416.724.6722.474.37平均斑块面积(MPS)/hm287.8711.7949.852.7247.9414.738.79平均临近距离(MNN)/m134.4195.2343.2136.4297.9163.6371.1分维数(AWMPFD)1.0961.0781.0661.0481.0811.0621.059平均形状指数(AWMSI)1.991.611.511.271.911.491.32

表3　2005年延吉市(研究区)城市生态用地景观指数

由表4、图3可知，研究区总面积为16 554.75 hm2，斑块总数602个。耕地是斑块面积最大的用地类型，占研究区总面积的50.32%，平均面积为183.68 hm2，分维数和平均形状指数分别为1.077和1.88,表明耕地斑块分布相对较集中,形状完整,连通性好。水域和绿地的分维数、最大斑块指数及平均形状指数均较小，表明其斑块相对破碎，呈现萎缩趋势；非生态用地斑块面积仅小于耕地，但其平均斑块面积较小，表明非生态用地斑块分布相对较分散。2013年的景观多样性指数为1.48，破碎度为0.218 5，协调度为0.6。景观破碎化的趋势得到改善，用地类型的复杂程度基本不变。

表4　2013年延吉市(研究区)城市生态用地景观指数

图3　2013年延吉市城市生态用地土地类型图

3.22005—2013 年延吉市景观格局变化对比分析

2005—2013年,研究区斑块总数从350个增加到602个。平均斑块面积从44.43 hm2下降到27.50 hm2,

表明景观格局呈现多样性和破碎性，也就是说延吉市城市生态系统相对稳定。就单个景观要素角度而言，林地减少的幅度最大，为537 hm2；增加面积最大的土地利用类型是非生态用地，说明在经济快速发展和人口逐渐增加的过程中，主要是扩张建设用地，因而加大对森林的砍伐和对周围环境的破坏[10]。

由表5可知，在城市生态用地景观类型面积转化过程中，耕地的保存面积最大，达97.58%，而由林地转化为耕地的面积也达651.86 hm2，由耕地转化为非生态用地的面积达700.87 hm2，表明非生态用地主要由耕地转化，而耕地又从林地中转化；而绿地面积的增加,主要由生态用地转化，表明延吉市在城市建设中着重考虑了道路、河流的防护绿地与公园绿地建设等，开放式绿地并不多见,与居民对舒适生活环境的需要相距甚远[11]。而水域斑块的减少，主要是由于城市规划中部分填湖、填河措施，使得水域斑块面积有所减少；城市周围林地和耕地的相互转换，说明变林为耕和退耕还林都有进行[12],前几年可能是为了经济的发展把林地开发为耕地，而伴随着退耕还林政策的出台，使得一部分耕地被还原为林地[13]。

表5　2005—2013年，城市生态用地景观类型面积转化矩阵

延吉市城市生态用地的变化趋势见图4。城市生态用地减少，主要为城区扩建的原因。城市生态用地在各个方向都或多或少的被侵蚀，其中，西部公园以西，延边大学附近和延边大学科技学院附近被侵蚀的比较严重，南部帽儿山方向侵蚀相对不明显，生态用地的侵蚀面积主要是沿河流方向，这使得斑块更加破碎。延吉市城市的生态用地景观格局以耕地为主体，林地和非生态用地也占有较大比重。

4延吉市城市生态用地结构评价

4.1评价指标权重计算

1990、2005和2013年，延吉市生态用地市域尺度空间结构评价指标的实际值、基准值和评价值根据统计如表6所示。

图4　延吉市城市生态用地变化图

指标层1990年实际值2005年实际值2013年实际值基准值人均耕地面积C1/(hm2/人)137199153600森林覆盖率C2/%8.0912.328.9921.90城市水面率C3/%5.023.112.965建成区绿地率C4/%7.227.5111.2416.90人均公共绿地面积C5/(m2/人)2.192.914.06≥5人均森林面积C6/(m2/人)24.5648.227.5128河流曲度指数C7/%93.7494.4397.6060水绿结合度C8/(100%)0.050.150.09≥0.9森林健康指数C9/等级0.90.90.81水域健康指数C10/等级IIIIIIII景观多样性指数C11/Weiner1.481.471.48≥1.0景观破碎度指数C12/FN0.0630.0790.219≤0.15生活岸线公共化率C13/等级0.2990.4330.295≥0.8均匀度指数C14/Pielou0.7420.7460.757≥0.9景观布局协调度C15/等级0.60.50.60.9

4.2综合评价指标权重计算

通过对城市生态用地空间结构评价指标中的准则层及其指标构建判断矩阵，进行分析，计算得出准则层、数量指标层、结构指标层及连通性指标层各指标的判断矩阵的一致性指标比CR分别为0.008 8、0.022 4、0.007 8、0.047 9，均低于0.10，通过一致性检验。结合表4中的数值，运用公式计算1990、2005和2013年的EPI分别为0.799 1、0.557 5和0.505 0。

4.3评价结果分析

通过分析可知，城市生态用地空间格局总评价指数EPI在1990、2005和2013年分别为0.799 1、0.557 5和0.505 0。按照生态用地等级划分标准，1990年延吉市生态用地空间结构评价等级为Ⅱ级，空间格局水平良好，生态用地格局比较合理，生态效能较高。而2005和2013年均为Ⅲ级，空间格局水平一般，生态用地格局、生态效能一般。2005、2013年与1990年相比有明显的下降，说明随着经济的发展，地区的生态用地空间格局发生着明显变化，导致生态效能降低。城市规划应注意对生态用地的保护，协调生态用地布局的合理性，使延吉市生态环境朝合理化的方向进行发展[14]。

5讨论与结论

根据专家打分法得到的指标权值,以及针对不同时段的城市生态用地影响因子,层次分析法能够快速、有效地处理因子变化及重要性排序。本文基于遥感和地理信息系统,对延吉市的城市生态土地利用景观格局进行分析并评估城市生态用地的空间结构的合理性[15]。

1) 从城市生态用地景观格局分析和生态用地结构评价2个方面论述了1990—2013年延吉市生态用地的演变过程。结果表明:在城市生态用地空间结构整体评价中，1990年延吉市城市生态用地的空间格局评价等级为Ⅱ级，2005和2013年延吉市城市生态用地的空间格局评价等级为Ⅲ级。2013、2005年比1990年有所降低，说明城市生态用地空间结构水平还有待提高，生态用地空间结构有待保护，有很好的发展潜力[16]；相关部门应加大规划和管理力度，稳定研究区域的生态景观格局[17]，延吉市生态用地未来发展的主要方向应该放在对森林、水体和水体周边绿地的建设和保护上;在城市周边森林的保护方面，禁止对原始森林的砍伐和破坏，加大人工林地的种植和发展[18]；在对城市水域周边环境的规划上，加强基础设施和道路建设[19]，应加大景观多样性的开发，尽可能减少布置人工设施和刻意的装饰，注重与自然环境的结合[20]，多营造纯天然的景观格局；从而达到保护地区生态的目的，实现人与自然的和谐共生[21]。

2) 运用ArcGIS软件绘制城市生态用地类型，并利用Fragstats软件进行景观指数相关选择与计算,结合使用Excel，个人因素对斑块绘制、指数计算影响较大，所以精准度略显不足。在对评价指标体系进行赋权的过程中，虽然有专家对评价指标进行赋权，但还是不能精准无误的计算指标权重值。

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The spatial structure evaluation of the urban ecological land in Yanji

(.*)

(GeographyDepartment,SciencesCollegeofYanbianUniversity,YanjiJilin133002，China)

Abstract：Ecological land is an important part of urban society, economy and nature compound ecosystem. It provides varieties of significant ecosystem services for cities. This study took Yanji City as an example,It analyzed the landscape pattern and evaluated ecological land structure of urban ecological land used in the three periods of 2013, 2005 and 1990 of Yanji City .It used analytic hierarchy process in the evaluation process and created index system, built judgment matrix, finally the results are detected. It showed that the evaluation results are scientific and reasonable. Hoping to provide a reference for the future of ecological land planning in Yanji City.

Key words:the city ecological land；landscape pattern；spatial structure evaluation；Yanji City

中图分类号：TU984.113

文献标识码：A

文章编号：1004-7999(2016)01-0024-07

DOI:10.13478/j.cnki.jasyu.2016.01.005

作者简介：宫雪(1989—),女，吉林长春人，在读硕士，研究方向为城市地理学。李明玉为通信作者，E-mail:leemy@ybu.edu.cn

收稿日期：2016-03-15基金项目：国家自然科学基金(41461036)；延边大学自然科学基金项目(ydbksky2015200)