基于移动窗口法的库尔勒市土地利用景观格局特征分析.pdf

西北林学院学报2 0 2 4,3 9(2):2 4 7-2 5 5J o u r n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-7 4 6 1.2 0 2 4.0 2.3 1基于移动窗口法的库尔勒市土地利用景观格局特征分析 收稿日期:2 0 2 3-0 1-1 9 修回日期:2 0 2 3-0 5-0 9 基金项目:自治区创新环境(人才、基地)建设专项项目(2 0 2 2 D 0 4 0 0 7)。第一作者:买迪娜艾尼瓦尔。研究方向:城市地理与规划。E-m a i l:m e d i n a a n w a r s t u.x j n u.e d u.c n*通信作者:阿里木江卡斯木,教授,博士。研究方向:资源环境遥感。E-m a i l:a l i m k a s i mx j n u.e d u.c n买迪娜艾尼瓦尔1,阿里木江卡斯木1,2,3*(1.新疆师范大学 地理科学与旅游学院,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 5 4;2.新疆师范大学 丝绸之路经济带城镇化发展研究中心,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 5 4;3.干旱区环境与资源重点实验室,新疆 乌鲁木齐 8 3 0 0 5 4)摘 要:绿洲城市是干旱区人类生产和生活的中心,作为绿洲城市,库尔勒市人地关系同样敏感。了解土地利用景观格局的时空演变对于改善该区域的人地关系与生态安全、促进高质量发展具有重要意义。运用景观生态学原理,根据各类景观参数从景观水平与类别上分析库尔勒市土地利用景观格局并用地理探测器模型来分析驱动力。结果表明,1)未利用地依旧为景观的基质。2)景观类型的转移特征在景观面积与类型间的转换上有较显著的时空变化。3)P D、N P、D I V、S HD I和S HE I逐渐增加;C ONT AG减少,城郊的破碎化程度均呈持续增大趋势,人类活动影响不断增强,城市化水平提高,库尔勒市处于高速发展时期。4)影响库尔勒市土地覆被/土地利用时空变化分异的主导影响因子是归一化植被指数(N D V I),其贡献率最高;在交互因子探测结果中,N D V I与降水量与气温共同作用时,呈现双因子增强,解释力最大。气温年平均变化与降水量在总体上处于波动上升的阶段,这对提升绿地林地面积以及进行进一步的生态修复都产生了积极的影响。景观破碎化格局的研究利于领会大城市快速成长阶段的景观格局变化规律,为城市生境保护,生态功能修复提供基础。关键词:移动窗口法;地理探测器;景观格局;土地利用;库尔勒市中图分类号:S 7 3 1.2 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-7 4 6 1(2 0 2 4)0 2-0 2 4 7-0 9C h a r a c t e r i s t i c s o f L a n d s c a p e P a t t e r n o f L a n d U s e i n K o r l a C i t y B a s e d o n M o v i n g W i n d o w M e t h o dMA I D I N A A i n i w a e r1,A L I MU J I A N G K a s i m u1,2,3*(1.I n s t i t u t e o f G e o g r a p h i c a l S c i e n c e s,X i n j i a n g N o r m a l U n i v e r s i t y,U r u m q i 8 3 0 0 5 4,X i n j i a n g,C h i n a;2.C e n t e r o f S i l k R o a d E c o n o m i c B e l t U r b a n i z a t i o n D e v e l o pm e n t S t u d y,X i n j i a n g N o r m a l U n i v e r s i t y,U r u m q i 8 3 0 0 5 4,X i n j i a n g,C h i n a;3.X i n j i a n g K e y L a b o r a t o r y o f E n v i r o n m e n t a n d R e s o u r c e s f o r A i d R e g i o n,U r u m q i 8 3 0 0 5 4,X i n j i a n g,C h i n a)A b s t r a c t:T h e o a s i s c i t y i s t h e c e n t e r o f h u m a n p r o d u c t i o n a n d l i f e i n t h e a r i d a r e a.A s a n o a s i s c i t y,t h e m a n-l a n d r e l a t i o n s h i p i n K o r l a C i t y i s e q u a l l y s e n s i t i v e.U n d e r s t a n d i n g t h e s p a t i o t e m p o r a l e v o l u t i o n o f l a n d u s e l a n d s c a p e p a t t e r n i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r i m p r o v i n g t h e m a n-l a n d r e l a t i o n s h i p a n d e c o l o g i c a l s e c u r i-t y i n t h e r e g i o n a s w e l l a s p r o m o t i n g h i g h-q u a l i t y d e v e l o p m e n t.T h i s p a p e r u s e d t h e p r i n c i p l e s o f l a n d s c a p e e c o l o g y t o a n a l y z e t h e l a n d u s e l a n d s c a p e p a t t e r n o f K o r l a C i t y f r o m t h e p e r s p e c t i v e o f l a n d s c a p e l e v e l a n d c a t e g o r y a c c o r d i n g t o v a r i o u s l a n d s c a p e p a r a m e t e r s.T h e g e o g r a p h i c d e t e c t o r w a s a d o p t e d t o a n a l y z e t h e d r i v i n g f o r c e s.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t 1)u n u s e d l a n d w a s s t i l l t h e m a i n b o d y o f t h e l a n d s c a p e.2)T h e t r a n s f e r c h a r a c t e r i s t i c s o f l a n d s c a p e t y p e s w e r e m a i n l y r e f l e c t e d i n t h e c o n v e r s i o n b e t w e e n l a n d s c a p e a r e a a n d t y p e s,a n d t h e r e w e r e s i g n i f i c a n t s p a t i o t e m p o r a l a n d c h a n g e s.3)P a t c h d e n s i t y(P D),n u m b e r o f p a t-c h e s(N P),S h a n n o n s d i v i s i o n i n d e x(S HD I)a n d S h a n n o n s e v e n n e s s i n d e x(S HE I)g r a d u a l l y i n c r e a s e d;C o n t a g i o n i n d e x(C ONT AG)d e c r e a s e d,d i v i s i o n i n d e x(D I V)i n c r e a s e d,t h e d e g r e e o f f r a g m e n t a t i o n b e-t w e e n u r b a n a n d s u b u r b a n a r e a s w a s i n c r e a s i n g,t h e i m p a c t o f h u m a n a c t i v i t i e s c o n t i n u e d t o i n c r e a s e,t h e l e v e l o f u r b a n i z a t i o n i n c r e a s e d,a n d K o r l a w a s i n a p e r i o d o f r a p i d d e v e l o p m e n t.4)N o r m a l i z e d d i f f e r e n c e v e g e t a t i o n i n d e x(N D V I)w a s t h e d o m i n a n t f a c t o r i n f l u e n c i n g t h e s p a t i o t e m p o r a l v a r i a t i o n s,m a n i f e s t e d b y i t s h i g h e s t c o n t r i b u t i o n r a t e.A c c o r d i n g t o t h e i n t e r a c t i v e f a c t o r d e t e c t i o n r e s u l t s,w h e n N D V I r e a c t e d w i t h p r e c i p i t a t i o n a n d t e m p e r a t u r e,i t h a d s t r o n g e r e x p l a n a t o r y p o w e r.T h e a n n u a l a v e r a g e t e m p e r a t u r e c h a n g e a n d p r e c i p i t a t i o n w e r e g e n e r a l l y i n a f l u c t u a t i n g a n d r i s i n g s t a g e.T h e s t u d y o f l a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n p a t-t e r n i s c o n d u c i v e t o u n d e r s t a n d i n g t h e c h a n g i n g l a w o f l a n d s c a p e p a t t e r n i n t h e r a p i d g r o w t h s t a g e o f l a r g e c i t i e s,a n d p r o v i d e s a b a s i s f o r u r b a n h a b i t a t p r o t e c t i o n a n d e c o l o g i c a l f u n c t i o n r e s t o r a t i o n.K e y w o r d s:m o v i n g w i n d o w m e t h o d;g e o g r a p h i c d e t e c t o r;l a n d s c a p e p a t t e r n;l a n d u s e;K o r l a C i t y 在全球大部分区域,促成景观改变的主要力量源于人类活动1。随着城市化进程的持续发展,城市的无序化发展成为了显著的现象,这使得景观呈现出“高度破碎化”“景观异质性”的特征2。景观破碎化的产生是由于地表景观受到自然或人文因素的干扰和影响3,从单一转为复杂的过程。景观异质性是指景观内部的资源或特征在时间和空间上发生不同程度的变化。其主要原因是环境因素在时间和空间上的差异,自然和人为因素的影响在时间和空间上的不统一。这对于研究一个城市景观结构、自然生态过程4和社会经济活动5之间的关系具有社会意义。快速的城市化导致城市人口比例增加,同时引起城市景观格局、产业结构及用地规模的变化6。在过去的2 0 a,我国城市土地利用景观格局研究得到了快速的发展,各类技术和预测模型得到了很大程度上的利用,相关研究如下:一是景观格局演变及模拟研究,采用土地利用格局情景模拟、C A-M a r k o v模型等对新疆呼图壁县、白洋淀流域等区域进行研究,探讨景观格局演变及模拟预测7-8;二是景观格局的尺度效应,采用标准差椭圆法、通过建立梯度带等对长沙、厦门市集美区等区域的景观格局的时空演化进行研究9-1 0;三是景观格局的驱动因素,利用地理探测器等对新疆乌鲁木齐市、湖南省洞庭湖地区等区域景观格局演化特征及驱动因素进行研究1 1-1 2;四是景观格局的优化研究,借助边界变化指数,构建生态廊道,对贵州省思南县、涪江流域等区域进行研究1 3-1 4;五是景观格局与生态风险相结合,运用移动窗口法、网格法等,通过构建景观生态风险指数对沈阳周边乡村、宁江流域等区域景观生态风险进行分析并优化1 5-1 6。此前关于库尔勒市的城市扩展特征,土地利用模拟等研究正在慢慢发展1 7,但是基于景观生态的研究较少。因此,本研究利用不同时期土地利用数据以及经济数据等,通过G I S技术与景观生态学的理论与方法,对库尔勒市的景观格局变化及其驱动力进行研究,分析变化的过程与特点,以改善库尔勒市生态安全与人地关系。1 材料与方法1.1 研究区概况库尔勒建市于1 9 7 9年9月,是巴州首府、南北疆重要的交通枢纽和物资集散地,是古丝绸之路中道的咽喉之地和西域文化的起源地之一。位于天山南麓、西南方向是塔里木盆地,东北方向则是博斯腾湖(8 5 1 4 1 0 -8 6 3 4 2 1 E,4 1 1 0 4 8 -4 2 2 1 3 6 N)(图1),地势由北向南依次降低,山势自西向东逐渐图1 研究区概况F i g.1 O v e r v i e w o f t h e s t u d y a r e a842西北林学院学报3 9卷 变低,扇形绿洲带便是通过对东南方向的倾斜而形成。南边沙漠公路穿过世界第二大沙漠 塔克拉玛干沙漠。属暖温带大陆性干旱气候,全年日照数约2 9 9 0 h,年平均气温约为1 1.4,年最低气温为-2 8,年平均降水量约5 8.6 mm,年最大蒸发为2 7 8 8.2 mm。1.2 数据来源与预处理 遥感数据来自地理空间数据云(h t t p:/www.G s c l o u d.c n/)。土地利用数据(2 0 0 0年、2 0 1 0年、2 0 2 0年)及铁路、公路、行政区划等矢量数据来自中国科学院资源与环境数据中心(h t t p:/www.R e s-d c)。气温降水量数据来自库尔勒市统计年鉴(h t-t p s:/www.t o n g j i n i a n j i a n.c o m/1 1 0 8 8 3.h t m l)。本研究将研究区土地依次分为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地6种类型。对数据进行栅格化处理,转为同一投影的栅格图像,空间坐标系为K r a s o v s k y_1 9 4 0_A l b e r s,像素单元大小为3 0 m3 0 m。1.3 研究方法(1)土地利用转移矩阵。用于描述研究初期和末期区域土地利用类型间的转化情况,从而揭示土地利用类型之间的转移方向和性质1 8,本研究选取土地利用数量变化和转移矩阵进行测度。公式如下:Si j=S1 1S1 2S1 3S1nS2 1S2 2S2 3S2nS3 1S3 2S3 3S3nSn1Sn2Sn3Sn n(1)式中:S为各地类面积,n代表土地利用类型的数量,Si j表示土地利用类型i转变为土地利用类型j的面积。(2)土地利用动态度模型1 9。在分析研究区域土地利用演变最为常用的成熟方法是土地利用动态度,可以进行定量分析来计算特定土地利用类型在某一时间间隔内的面积净变化量。对土地资源变化速率有着清晰的表达,公式如下D=s2-s1s11N1 0 0%(2)式中:动态度(D)是指研究期跨度(N)内土地利用的变化程度。初始时刻的土地利用类型面积为S1,研究结束时刻的土地利用类型面积为S2。(3)景观格局指数。在阅读大量国内外学者文章的基础上,在景观水平上选取斑块个数、景观分裂指数、香农均匀度指数、香农多样性指数、蔓延度指数;在类别水平上选取斑块密度来反映景观破碎化过程2 0,并利用F r a g s t a t s 4.2.1景观分析软件在C l a s s m e t r i c s与L a n d s c a p e m e t r i c s模块中计算出研究区景观格局指数。本文选用的景观指数公式以及意义如表1所示。(4)移动窗口法2 1。通过F r a g s t a t s 4.2.1景观分析软件中的M o v i n g w i n d o w模块,在一个指定大小的窗口内,选择一种或多种特征进行统计,并生成相应的景观指数的新栅格图像,从而利用城市景观格局的空间动态变化来分析土地利用变化状态。(5)地理探测器。地理探测器2 2具有分析探测空间特异性的优势,是分析驱动力的统计学方法,快速并高效地处理各个变量因子间的分异性。公式如下q=1-Lh=1Nh2hN 2(3)式中:L为影响因子的类型数量;Nh与N代表类型量h和研究区域的样本数;2代表影响因子的离散方差;2h为第h层的样本方差;q为一因子对土地利用类型的探测力值,越大影响越大,反之则越小。表1 景观指数及其生态意义T a b l e 1 L a n d s c a p e I n d e x a n d I t s E c o l o g i c a l S i g n i f i c a n c e景观指数生态意义斑块个数(N u m b e r o f P a t c h e s)值越大,破碎度越高,与破碎度呈正相关;反映景观异质性斑块密度数(P a t c h D e n s i t y 2 0 2 0)值越大,斑块越小,破碎化程度越高景观分裂指数(D i v i s i o n I n d e x)值越大,景观分布越分散且复杂香农均匀度指数(S h a n n o n s E v e n n e s s I n d e x)值越小,优势度越低,景观受一种或几种斑块类型值趋近1,说明斑块分布较均匀香农多样性指数(S h a n n o n s D i v i s i o n I n d e x)值越大,土地利用越丰富,破碎度越高,各类斑块在分布上呈均衡化趋势蔓延度指数(C o n t a g i o n)值越大,某种斑块连接性良好;相反,表明景观是有多种要素的密集型格局,破碎度高2 结果与分析2.1 库尔勒市景观类型时空变化通过研究库尔勒市不同土地类型的景观格局变化,对各种景观类型变化规律进行分析,并反映出库尔勒市景观格局变化的特征与规律。综合图2、表2与表3分 析 可 知,2 0 0 0年 库 尔 勒 市 耕 地 面 积 为7 4 2.0 6 k m2,占总面积的1 0.2 9%,2 0 2 0年耕地面积增加至1 7 7 1.4 8 k m2,占总面积的2 4.5 6%;2 0 0 0年库尔勒市建设用地总面积约7 2.5 k m2,占总面积942第2期买迪娜艾尼瓦尔 等:基于移动窗口法的库尔勒市土地利用景观格局特征分析的1.0 1%,2 0 2 0年城市建设用地面积显著增加,面积约为2 4 5.9 3 k m2,占比增加到3.4%;2 0 0 0年林地总面积约为1 1 3.6 3 k m2,占总面积的1.5 8%,到2 0 2 0年林地面积增加至1 9 7.3 3 k m2,占总面积的2.7 4%;2 0 0 0年研究区草地总面积约3 2 5 4.2 5 k m2,占总 面 积 的4 5.1 3%,2 0 2 0年 草 地 面 积 减 少 至2 2 1 8.0 4 k m2,占比相应减少至3 0.7 6%;2 0 0 0年库尔勒市的水域面积约为2 9.4 4 k m2,占总面积的1.0 1%,2 0 2 0年的水域面积减少至2 0.5 k m2,占比仅为0.2 8%;2 0 2 0年未利用地面积2 7 5 8.2 3 k m2,占总面积的3 8.2 5%,比2 0 0 0年减少了约2 4 1.4 0 k m2,大于其他土地类型的面积,由此可见未利用地依旧为景观的基质(图3)。图2 库尔勒市土地利用类型F i g.2 L a n d u s e t y p e s o f K o r l a C i t y表2 不同时期库尔勒市景观类型面积T a b l e 2 A r e a o f l a n d s c a p e t y p e o f K o r l a i n d i f f e r e n t p e r i o d sk m2年份耕地林地草地水域建设用地未利用地2 0 0 07 4 2.0 5 5 81 1 3.6 3 1 43 2 5 4.2 4 7 32 9.4 3 7 17 2.4 9 5 92 9 9 9.6 3 2 52 0 1 01 6 2 5.4 0 8 02 2 9.2 1 4 12 2 7 8.2 1 4 32 1.1 9 5 01 5 8.1 1 3 22 8 9 9.3 5 6 02 0 2 01 7 7 1.4 7 6 71 9 7.3 2 8 32 2 1 8.0 3 5 32 0.5 0 0 12 4 5.9 2 4 72 7 5 8.2 3 4 9表3 不同时期库尔勒市土地利用类型面积占比T a b l e 3 T h e p r o p o r t i o n o f l a n d u s e t y p e s i n K o r l a C i t y i n d i f f e r e n t p e r i o d s(%)年份耕地林地草地水域建设用地未利用地2 0 0 01 0.2 91.5 84 1.5 30.4 11.0 14 1.6 02 0 1 02 2.5 43.1 83 1.5 90.2 92.1 94 0.2 02 0 2 02 4.5 62.7 43 0.7 60.2 83.4 13 8.2 5图3 2 0 0 0-2 0 2 0年库尔勒市土地利用类型占比变化F i g.3 C h a n g e s i n t h e p r o p o r t i o n o f l a n d u s e t y p e s i n K o r l a C i t y f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 2 02.2 库尔勒市土地利用动态度结合表3与表4可知,林地、草地、水域的面积动态度持续下降;未利用地虽减少但是动态度差别不大。建设用地在2 0 0 0-2 0 1 0年开发速度极快,综合来看2 0 0 0-2 0 2 0年趋向于高速发展;耕地、建设用地在2 0 0 0-2 0 2 0年动态度呈现持续增高趋势,林地呈现先高后低的趋势。表4 2 0 0 0-2 0 2 0年库尔勒市各土地利用类型动态度变化T a b l e 4 D y n a m i c c h a n g e s o f l a n d u s e t y p e s i n K o r l a b e t w e e n 2 0 0 0 a n d 2 0 2 0(%)土地利用类型2 0 0 0-2 0 1 0年2 0 1 0-2 0 2 0年2 0 0 0-2 0 2 0年耕地1 1.90.91 3.9林地1 0.2-1.47.4草地-3.0-2.3-3.2水域-2.8-0.3-3.0建设用地1 1.85.62 3.9未利用地-0.3-0.5-0.82.3 库尔勒市不同景观类型的转移特征仅通过景观面积增加或减少无法直观反映各个景观之间的变化特征,本研究基于A r c G I S 1 0.6软052西北林学院学报3 9卷 件,运用转移矩阵模型得到库尔勒市2 0 0 0-2 0 2 0年的景观类型转移矩阵表(表5)。近2 0 a库尔勒市景观类型的转移特征,多发生于景观面积与类型之间的相互转换上,并且有显著的时空变化。在整个研究期间,景观类型在一定程度上都发生了转移,2 0 0 0-2 0 2 0年,耕地、未利用地、草地和建设用地有着很明显的转化,4类景观同时发生大面积转入及转出。建 设 用 地 的 增 加 来 自 未 利 用 地 和 耕 地 的 转 入,5 8.2 3 k m2耕地和1 0 2.6 1 k m2未利用地转入建设用地。耕地增加主要以草地和未利用地转化,分别为8 9 3.7 5 k m2 和1 8 1.1 8 k m2。未利用地总面积缩减,有5 7 2.1 5 k m2 的转出与3 3 0.8 0 k m2 的转入。表5 2 0 0 0-2 0 2 0年库尔勒市景观类型转移矩阵T a b l e 5 L a n d s c a p e t y p e t r a n s i t i o n m a t r i x o f K o r l a f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 2 0k m2类型耕地林地草地水域建设用地未利用地合计耕地6 0 9.6 4 9 43 8.0 5 4 13 1.2 3 8 61.0 2 1 75 8.2 3 2 63.5 8 9 37 4 2.0 5 5 8林地6 2.4 4 4 51 7.3 0 9 81 8.0 8 3 31.6 9 5 31 1.0 8 2 33.0 1 6 11 1 3.6 3 1 4草地8 9 3.7 4 3 91 1 5.4 8 3 31 8 9 6.5 8 4 97.9 4 3 82 7.7 8 2 63 1 2.7 0 8 93 2 5 4.2 4 7 3水域2.2 7 1 601 3.2 8 8 43.7 8 0 11.7 5 3 38.3 4 3 72 9.4 3 7 1建设用地2 2.1 2 7 02.1 5 2 90.3 0 0 10.3 1 2 94 4.4 5 8 93.1 4 3 17 2.4 9 5 0未利用地1 8 1.1 8 3 02 4.2 5 8 42 5 8.3 5 8 05.7 4 6 31 0 2.6 0 7 12 4 2 7.4 7 9 82 9 9 9.6 3 2 5合计1 7 7 1.4 7 6 71 9 7.3 2 8 32 2 1 8.0 3 5 32 0.5 0 0 12 4 5.9 2 4 72 7 5 8.2 3 4 97 2 1 1.5 0 0 02.4 库尔勒市景观指数变化分析由表6可知,2 0 0 0-2 0 2 0年库尔勒市的景观指数变化很明显。N P从2 0 0 0年的5 3 0个增至2 0 2 0年的7 7 2个,斑块个数反映了整个景观的异质性,个数越多表明破碎度越高。香农多样性指数和香农均匀度指数逐渐增加,从2 0 0 0年的1.0 9和0.6 1增高为2 0 2 0年的1.3 1和0.7 3,这表示整个研究区的景观斑块的破碎度增高,土地利用更加丰富,各景观类型处于均衡化发展状态,景观空间结构持续呈多样且匀称;斑块密度由2 0 0 0年的0.0 7增加到2 0 2 0的年0.1 1,且蔓延度指数从2 0 0 0年的6 7.9 8逐渐减少至2 0 2 0年的6 1.6 1;D I V由2 0 0 0年的0.8 2增至到2 0 2 0年的0.8 4,这表明,快速的城市化导致了建设用地的扩张,表现为对其他土地类型的侵占,如草地和耕地,这直接导致了城市景观的破碎化,使斑块更容易脱节,景观异质性也相应增加,逐渐形成了更加复杂的景观。表6 2 0 0 0-2 0 2 0年库尔勒市景观格局指数动态变化T a b l e 6 D y n a m i c c h a n g e s o f l a n d s c a p e p a t t e r n i n d e x i n K o r l a f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 2 0年份N PS HD IS HE ID I VP DC ON T A G2 0 0 05 3 01.0 90.6 10.8 20.0 76 7.9 82 0 1 07 7 91.2 60.7 00.8 50.1 16 2.9 02 0 2 07 7 21.3 10.7 30.8 40.1 16 1.6 1 注:N P.斑块个数;S HD I.香农多样性指数;S HE I.香农均匀度指数;D I V.景观分裂指数;P D.斑块密度;C ON TA G.蔓延度指数。下同。2.5 库尔勒市景观破碎化的分布特征分析通过移动窗口法得出景观空间变化栅格图(图4),结合表6综合来看,库尔勒城市景观指数具有一定的规律。在2 0 0 0年,N P和P D的高值在人类活动影响较为明显的城市和郊区交错带出现;D I V、S HD I和S HE I的高值主要出现在城市和郊区多样化的用地类型交错带,尤其是东部地区。这种趋势在城市建区中也可以观察到。到了2 0 1 0年,N P和P D的高值依然沿着城市与郊区的交错带分布。相较2 0 0 0年,高值分布于不同区域,2 0 1 0年的N P和P D高值分布区域缓缓外移,此过程表示建城区已向外扩张,建设用地面积明显增加;高值的出现原因是城市东南部和北部是耕地与未利用地的主要集中区域,因此C ONT AG指数在这些地区呈现出高值。另外,D I V、S HD I和S HE I指数的高值则分布于交错带,相较于2 0 0 0年,指数值升高,表明人类活动的影响进一步变高;N P、P D、C ONT AG、D I V、S HD I和S HE I指数在2 0 0 0-2 0 1 0年表现出逐步增加趋势,且高值出现于交错地带。C ONT AG值显示逐渐减少趋势,且该值出现的区域也渐渐缩小,进一步表明城市在外扩,城市边缘区域的景观异质性增大,景观破碎化程度高,人类活动的影响逐渐增强。通过分析可看出,2 0 1 0年库尔勒市城市扩张趋势明显增加,城市化水平也得到进一步提高。2 0 2 0年,N P和P D高值在建城区内较为集中,表示这一区域人类活动强度增加,城区破碎度增高;C ONT AG高值仍出现在城市的东南部和北部,但范围在缩小,表明城市中未利用地和部分耕地有了进一步的开发利用,建设用地不断向外扩展。D I V、S HD I和S HE I的最高价值都在城区。与2 0 1 0年相比,幅值和数值均明显增大,景观破碎化程度和异质性继续增强。D I V、P D、N P、S HD I和S HE I呈逐渐上升趋势并移向 开 发 区,高 值 分 布 于 城 市 内 部 与 郊 区 的交错带;C ONT AG指数的范围和极端值较低,表明152第2期买迪娜艾尼瓦尔 等:基于移动窗口法的库尔勒市土地利用景观格局特征分析图4 2 0 0 0-2 0 2 0年库尔勒市景观指数密度空间分布F i g.4 S p a t i a l d i s t r i b u t i o n m a p o f l a n d s c a p e i n d e x d e n s i t y i n K o r l a f r o m 2 0 0 0 t o 2 0 2 0建设用地规模在增加,城郊之间的分裂趋势在增加,人类活动的影响也在增加。2 0 2 0年城市快速扩展,城市化水平提高,库尔勒市处于高速发展时期。2.6 库尔勒市景观格局动态变化驱动力分析2.6.1 地理探测器 通过交互探测(图5)和因子探测(表7)结果可知,各个因子交互作用增强,说明因子间有着显著的协调与关联,其中,N D V I与降水252西北林学院学报3 9卷 量和气温共同作用时,呈现双因子增强,解释力最大,同时,随着社会经济发展,可看出地区生产总值贡献度逐渐增强。1)气温波动因素。在过去的2 0 a,研究区的温度不断的波动,总体呈增暖趋势。图6表明,库尔勒市近2 0 a的年平均气温为9.1 4,年平均气温变化表现为波动上升状态。2)降水量变化因素。研究区地处巴音郭楞蒙古自治州,自然降水的空间分布呈现不均匀状态(图6);2 0 0 0-2 0 1 9年,年平均降水量为1 5 2 1.3 0 mm,库尔勒市年平均降水量呈现上升趋势;研究区的降水量在2 0 1 1年后总体呈增加趋势,这对改善林区及进一步恢复生态有积极影响。降雨量的增加为荒山的绿化提供了有利的自然条件。表7 库尔勒市土地利用年际因子探测结果T a b l e 7 D e t e c t i o n r e s u l t o f i n t e r a n n u a l f a c t o r s o f l a n d u s e i n K o r l a c i t y因子q2 0 0 0年2 0 1 0年2 0 2 0年风速0.0 7 70.1 1 90.1 2 2湿度0.0 3 90.1 2 50.1 1 3气温0.1 8 70.1 2 70.0 5 3人口密度0.0 0 40.0 0 10.0 0 1地区生产总值0.2 9 50.0 3 60.6 5 1高程0.1 1 50.0 9 10.1 0 2坡度0.0 3 90.0 4 10.0 4 6归一化植被指数0.7 3 70.7 5 90.8 1 5降水量0.1 5 00.1 0 60.3 1 8图5 库尔勒市2 0 2 0年交互探测结果F i g.5 I n t e r a c t i v e d e t e c t i o n r e s u l t s o f K o r l a C i t y i n 2 0 2 0图6 库尔勒市年降水量及年平均气温变化趋势(2 0 0 0-2 0 1 9)F i g.6 T r e n d m a p o f a n n u a l p r e c i p i t a t i o n a n d a n n u a l a v e r a g e t e m p e r a t u r e i n K o r l a(2 0 0 0-2 0 1 9)3 讨论当前,国内外主要以景观指数模型与空间遥感技术相结合的方法来研究景观破碎化。在分析区域景观破碎化模式时,景观的时空变化、结构组成和空间分布都可以通过景观指数清楚地表达出来,迄今为止,景观指数类别丰富,本研究在景观水平上选取斑块个数、景观分裂指数、香农