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user: 4. 结果分析 4.1. 土地利用时空变化分析 定州市土地利用类型较为单一，以耕地和建设用地为主(图2和表2)。1980~2015年，定州市土地利用空间格局发生了显著变化。1980年两种土地类型的面积比重分别为85.08%和12.46%；1980~2015年，耕地和建设用地面积比重分别变化了−7.15%和8.33%，耕地面积减少迅速，建设用地扩张明显。 1980~2015年，定州市耕地、林地、水域面积均有不同程度减少，建设用地明显增加(表2)。这35年间，耕地、林地、水域分别减少90.38 km 2 、2.45 km 2 和12.48 km 2 ，其中林地减幅最大，为67.12%，其次为水域，减幅为45.55%，由于这两种地类总面积较少，导致减幅更加明显。面积减少最多的是耕地，其减幅为8.41%；建设用地增加105.27 km 2 ，增幅为66.86%。可以看出，定州市35年间城市化进程十分迅猛，并且城市扩张占用了大量耕地。 不同发展阶段之中，2000年后的定州城市扩张速度明显加快，对耕地以外其他土地类型的占用更为剧烈：1980~2000年与2000~2015年间，耕地面积分别减少了31.75 km 2 和58.59 km 2 ，建设用地分别增加了33.78 km 2 和71.49 km 2 ，两个时期的平均增长速度分别为1.69 km 2 /年和2.49 km 2 /年。可以看出，定州市2000~2015年的土地利用变化剧烈程度超过1980~2000年，特别是城市建设用地的扩张速度加快，耕地面积急剧减少。 4.2. 土地利用类型转移 通过对定州市1980、2000和2015年三个时期的土地利用数据进行统计，得出1980~2000年和2000~2015年两个时间段的土地利用转移矩阵(表3和表4)。可以看出： 1) 耕地面积在两个时间段均呈减少趋势。1980~2000年间耕地总转出面积33.877 km 2 ，全部变为了建设用地。转入面积为2.126 km 2 ，其中有2.025 km 2 的林地转入耕地，其余0.101 km 2 来自于建设用地。 2000~2015年，耕地总转出面积为75.381 km 2 ，其中72.729 km 2 转到建设用地，占耕地总转出量的 图2. 1980年(a)、2000年(b)和2015年(c)的定州市土地利用 Table 1 Formula and connotation of landscape indexe 指数名称 简写 计算公式 变量解释 含义 景观个数 NP N P = n n为斑块个数 景观中斑块总个数 平均斑块大小 MPS M P S = A n A为景观面积 某一斑块类型的总面积除以该类型的斑块数目，可以用来指征景观的破碎程度 斑块密度指数 PD P D = n A - 表示单位面积上的斑块数，表示总体斑块的分化或破碎化程度 最大斑块指数 LPI L P I = max a A a为某一斑块的面积 该指数表示景观水平上最大斑块面积与总面积之比 香农多样性指数 SHDI S H D I = − ∑ i = 1 m ( p i ln p i ) P i 为景观斑块类型i所占据的比率 该指标能反映景观异质性，对景观中各斑块类型非均衡分布状况较为敏感。SHDI值越高，表明土地利用越丰富，破碎化程度越高 面积加权平均形状指数 AWMSI A W M S I = ∑ i = 1 m ∑ j = 1 n [ ( 0.25 P i j a i j ) ( a i j A ) ] p ij 为ij斑块的周长；a ij 为ij斑块的面积 AWMSI在景观级别上等于各斑块类型的平均形状因子乘以类型斑块面积占景观面积的权重之后的和。AWMSI值增大时说明斑块形状变得更复杂，更不规则。 表1. 相关景观指数公式及其含义 注：表格中景观指数的公式以及含义来自参考文献 [ 21 ] 和 [ 22 ] 。 Table 2 Land use area (km2) and the changes (%) in Dingzhou from 1980 to 201 类型 1980 2000 2015 1980~2000 2000~2015 1980~2015 耕地 1074.85 1043.1 984.47 −31.75 −2.95% −58.59 −5.62% −90.38 −8.41% 林地 3.65 1.63 1.2 −2.03 −55.42% −0.43 −26.34% −2.45 −67.12% 水域 27.4 27.4 14.92 0 0 −12.48 −45.55% −12.48 −45.55% 建设用地 157.46 191.24 262.73 33.78 21.45% 71.49 37.38% 105.27 66.86% 表2. 1980~2015年定州土地利用面积(km 2 )及变化(%) Table 3 Land use transfer (km2) in Dingzhou from 1980 to 200 2000年转入面积 耕地 林地 水域 建设用地 总计 1980年转出面积 耕地 1040.98 0.00 0 33.88 1074.85 林地 2.03 1.63 0 0 3.65 水域 0 0 27.40 0 27.40 建设用地 0.10 0 0 157.36 157.46 总计 1043.10 1.63 27.40 191.24 1263.36 表3. 1980~2000年定州市土地利用转移(km 2 ) Table 4 Land use transfer (km2) in Dingzhou from 2000 to 201 耕地 林地 水域 建设用地 总计 耕地 967.68 0 2.65 72.73 1043.06 林地 0.28 0.55 0.37 0.43 1.63 水域 0.96 0.65 11.89 13.88 27.40 建设用地 15.55 0 0 175.68 191.23 总计 984.47 1.20 14.92 262.73 1263.32 表4. 2000~2015年定州市土地利用转移(km 2 ) 98.68%，除此之外还有少量耕地转为水域。耕地转入面积为16.793 km 2 ，主要来自于建设用地，还有少量来自于林地和水域。 2) 林地面积在前一时期大幅减少，后一时期减小幅度下降。由于研究区地处华北平原，地势平坦，土地资源主要以耕地为主，林地面积总量较小。1980~2000年，减少的林地全被开垦为耕地。这一时期林地没有从其他地类转入的情况。 2000~2015年，林地总面积减少0.429 km 2 ，减幅为26.34%。这15年间，林地与其他地类的转移情况较为复杂，从转出情况来看，共有1.083 km 2 林地转为其他用地类型，其中转为耕地、水域和建设用地的面积分别为0.28 km 2 、0.37 km 2 以及0.43 km 2 。从转入情况看，这一时期有0.65 km 2 的水域转为林地。 3) 水域面积变化情况在两个时间段有巨大差别。1980~2000年，水域面积几乎没有变化。而后一个时期(2000~2015年)，水域面积变化十分明显。从转入情况来看，仅有0.55 km 2 的林地转为水域；而由水域转为其他用地的情况十分明显，有50.66%的水域面积转为建设用地，另外有少量转为耕地和林地。造成如此巨大变化的原因是自2000年以后定州区境内主要河流之一的潴龙河逐渐干涸，之后历经了十几年的无水期。近几年当地政府开始对原有河道进行开发，准备利用其良好的交通条件，以及其得天独厚的自然资源优势，将其开发为集观光、娱乐、餐饮、运动、商务、度假等功能为一体的原生态休闲度假区。除此以外还进行了其他不同形式的开发，这些开发行为使得大量的原有水域转为了现在的建设用地。 4) 建设用地在两个时间段持续增加，也是四种用地类型中唯一增加的地类。1980~2000年，新增建设用地主要来源为耕地，共计33.88 km 2 的耕地转为建设用地。 2000~2015年，定州市城镇化速度明显加快，从土地利用转移的情况来看，这一时期新增建设用地的主要来源为耕地和水域。其中对耕地的占用十分明显，共有72.73 km 2 的耕地被开发为建设用地。水域与建设用地间的转移情况及其原因在前文已经说明，在此不再赘述。 4.3. 景观格局变化分析 利用Fragstats景观分析软件，对研究区土地利用斑块数目指数(NP)、平均斑块大小(MPS)、斑块密度指数(PD)、最大斑块指数(LPI)、香农多样性指数(SHDI)、面积加权平均形状指数(AWMSI)进行计算，从景观尺度对研究区景观格局变化进行分析，明确1980~2015年定州市景观格局演变态势。 结果显示(图3)：1) 从NP指数来看，研究区总斑块数先减后增，呈“V”型变化，与之相应的MPS指数先增后减，平均斑块面积呈“倒V”型变化。研究区景观斑块数目呈现了先较小幅度减少，然后大幅增加的变化过程，平均斑块面积呈现相反的变化趋势。2) 从PD指数来看，呈“倒V”型变化，研究区景观斑块密度先减后增，这与斑块数目密切相关且具有相同的变化趋势。3) 从最大斑块指数来看，指数值在两个时期持续减小，后一时间段减小幅度大于前一时间段。表明景观中最大斑块占据整个景观面积的比例不断下降，研究区景观区域破碎化，景观斑块尺度趋向均匀。4) 从SHDI指数来看，研究区香农多样性指数值持续上升，且增长速度在加快，这表明研究区景观区域复杂化，各斑块类型在景观中呈均衡化趋势分布。5) 从AWMSI指数来看，两个时间段均呈增加趋势。1980~2000年研究区景观面积加权平均形状指数以较小幅度增长，而2000~2015年该指数值增长幅度明显提高，这表明两个时间段人类活动对研究区景观均有影响，但后一时期人类对景观的干扰程度明显加剧，这造成研究区景观破碎度增加。 4.4. 驱动因素分析 4.4.1. 城镇化不断推进 1978年至今，是城镇化的稳定快速发展时期，随着改革开放政策的实施，社会经济各项事业都有了新的活力。在这过程中，我国大量农村人口进城务工，城市快速扩张，促进了经济发展、民生进步。城市开发对各个土地利用类型均有较大影响，在以往粗放的土地利用方式下，土地利用变化十分显著，主要体现在建设用地对其他用地类型的大量占用。 图3. 1980、2000和2015年定州市景观格局指数 4.4.2. 津京冀一体化 京津冀协同发展是国家做出的一项重大战略决策，各领域专家对京津冀地区的经济发展、交通条件、城市发展和产业布局等各个方面进行了研究。在这一重大战略的推进过程中不只关注北京、天津、石家庄等大中城市，其他小城市也紧跟脚步，共同发展。 在这样的背景下，河北省对城市区划进行了一系列微调，定州从保定市的行政区划中被划出，成为目前的省辖市，这意味着定州在未来的河北省城市体系发展以及京津冀协同发展中将起到更大作用。而目前最直观的变化就是城市基础设施建设加快，城市化进程加快，这对当地土地利用变化有着重大影响。 4.4.3. 生态环境变化 近几十年来，河北省生态环境问题十分突出，其中最主要的方面就是水资源的缺乏。本文研究的定州市周边多条河流从上个世纪开始就已经断流，期间国家多次采取应急生态补水措施，但仍是治标不治本。河流断流对土地利用的影响极大，最为直观的便是水域面积的大幅减少，而水资源匮乏对其他用地类型也会产生较大影响。