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user: 4. 结果与分析 4.1. 耕地景观格局的区域分析 关中平原根据其市级行政边界分为5个区域，分别是宝鸡市、铜川市、渭南市、西安市、咸阳市，其中宝鸡市、铜川市和咸阳市仅研究其在关中平原的覆盖范围。本文通过计算这5个区域的地利用动态度(公式1)和土地利用区位指数(公式2)，研究不同行政区下耕地的变化速度与聚集程度。 在六期的耕地动态度变化中，除了西安市1980年至1990年和宝鸡市2005年至2010年的耕地状况是正向变化，其他时期都是负向变化。在5个区域中，铜川市和渭南市的整体动态度变化趋势较为相似，都处于负向变化，且变化速度较小，咸阳市次之，但1990年至2000年咸阳市耕地的负向变化速度达到5个区域的最大值；西安市的整体变化幅度和变化速度最大，1980年至1990年耕地为正向增加，从1990年至2005年耕地出现大幅度的负向减少，并且减少速度不断增加，2005年至2010年耕地减少速度有所缓解，但耕地仍处于负向减少的状态，2010年至2015年达到减少速度进一步加深，达到历年减少速度最大值；宝鸡市在2005年至2010年出现正向变化，其他时期都处于负向变化，并逐年加快(见图2)。 1980s至2015年期间关中平原各市的耕地区位指数变化如表1所示。由表1可以看出，渭南市的区 图2. 1980年至2015年关中平原耕地的动态度 Table 1 The location index of cultivated land in Guanzhong Plain from 1980 to 201 名称 1980年 1990年 2000年 2005年 2010年 2015年 宝鸡市 0.553 0.552 0.554 0.554 0.563 0.566 铜川市 0.566 0.566 0.566 0.568 0.568 0.570 渭南市 4.792 4.787 4.809 4.850 4.879 4.908 西安市 0.542 0.547 0.545 0.534 0.525 0.514 咸阳市 0.982 0.978 0.972 0.972 0.967 0.967 表1. 1980年至2015年关中平原耕地的区位指数 位指数最高，而西安市的区位指数最低，表明渭南市的耕地集约度最高，西安市的耕地的集约利用程度最低。渭南市的区位指数一直保持在较高的数值，整体也在逐年提高，说明渭南市的耕地集约程度在不断的提高，耕地的开发力度在不断增强。咸阳市、宝鸡市、铜川市和西安市的耕地集约度一直处于较低水平，随时间的推移，宝鸡市和铜川市的区位指数在不断的增加，耕地集约程度有所提升，但西安市和咸阳市的区位指数都在不断的减小，耕地的集约度在不断的减小，说明随着西咸一体化的推进和城镇建设不断加快 [ 20 ] [ 21 ] ，城乡居民居住建设用地大规模扩张，不可避免地占用大量宝贵的耕地资源，这使在发展地区经济的发展与耕地保护的矛盾加深。 4.2. 基准网格尺度的分析 4.2.1. 面积指数的时空变化分析 在1 × 1 KM网格尺度下，关中平原的耕地面积指数整体呈现为总体面积指数较高和“中部高、外围低”的分布特点(见图3)。 在关中平原的外围区域存在不同程度的集合区域，其中，中、低指数聚集区域(面积指数为0.0~0.7)主要集中在关中平原的外围，高指数聚集区域(面积指数为0.7~1.0)主要分布在关中平原中部的东北部和 图3. 1980~2015年关中平原1 × 1 KM网格下耕地面积指数的空间布局 西南部。在这六期的耕地面积指数分布图中，关中平原中部的高指数聚集区域的聚集程度随着时间的推移在不断地消减，其中西南部的聚集程度出现了一定程度的降低，同时外围区域的中、低密度聚集区域在不断地向中部地区延伸和扩展。 为了分析耕地面积指数的变化，本文用后一期的耕地面积指数减去前一期的耕地面积指数，例如用1990 s的面积指数减去1980 s的面积指数，得到1980 s~1990 s每个网格单元面积指数的变化。由于耕地矢量数据是由人工数字化得到的，各期数据之间不可避免存在人为误差，因此本文以−0.05~0.05为允许误差，认为在该范围内实际上面积指数的变化是由于数字化的原因产生的。同时，本文为了更加清晰明显的体现出历年关中平原耕地的格局变化，通过多种范围划分标准的对比，最终，将面积指数差值分为如下几级：大幅降低(小于−0.6)、中幅降低(−0.6~−0.2)、小幅变化(−0.2~−0.05)、不变(−0.05~0.05)、小幅增加(0.05~0.2)、中幅增加(0.2~0.6)、大幅增加(大于0.6)，达到更好的变化分析。 从1980年至1990年减少区域分布较为零散，局部出现增加程度较深的零碎化区域；1990年至2000年减少区域相对增加，布局分散，没有形成明显的聚集区域；2000年至2005年的减少区域分散程度有所降低，但减少程度有所加深，较为集中分布在西安市附近；2005年至2010年，增减区域呈现全范围的覆盖，减少区域集中于西安市周边的现象加重，平原四周出现程度较深的增加区域；2010年至2015年，减少区域的分散程度有大幅度的降低，出现了集聚放射的现象，主要集中在西安市市辖区周边，整体成放射性发展，并且整体的减少程度都有一定程度的加深，增加区域极少，基本不存在。 在1980年至2015年耕地面积指数的总体变化中：减少区域基本上是全范围的覆盖，同时减少程度较深的区域主要集聚在中部地区，即以西安市市辖区为中心，成放射性分布，同时外围区域局部也存在较深程度的减少区域，但分布较为零散；增加区域主要集中在关中平原的外围，没有形成较为集中的区域，局部出现增加程度较高的零碎区域(见图4)。 由于在小尺度1 × 1 KM网格下进行分析，因此面积指数在0.9~1.0的数值范围内所占比重较大。从1980年到2015年，指数在0.9~1.0数值范围内的比重在不断的下降，且下降幅度最大；在0~0.5和0.8~0.9数值范围内，数值所占比重的变化幅度较小；在0.5~0.8数值范围内，比重有增加趋势，但是其增加幅度较小(见图5)。 图4. 1980~2015年关中平原1 × 1 KM网格下耕地面积指数变化区域的空间布局 图5. 1980~2015年关中平原1 × 1 KM网格下的耕地面积指数统计 4.2.2. 形状指数的时空变化分析 在1 × 1 KM网格尺度下，耕地的形状指数整体数值随着时间的推移在不断增加(见图6)。据统计，从1980年至2015年，关中平原耕地形状指数大于2的网格所占百分比从研究初期的17%增加到25%，这说明关中平原的整体耕地的破碎化现象在不断地加剧，其中，关中平原的边缘地带局部出现了较为集中的高程度破碎化的区域，但由于1 × 1 KM的网格尺度较小，从1980年至2015年关中平原的整体耕地破碎化程度的分布局部变化没有较为明显的显示出来。 同样，以后一期的形状指数减去前一期的形状指数，得到研究区不同时段耕地形状指数的变化。最 终按照指数变化分级如下：大幅降低(小于−0.6)、中幅降低(−0.6~−0.2)、小幅变化(−0.2~−0.05)、不变(−0.05~0.05)、小幅增加(0.05~0.2)、中幅增加(0.2~0.6)、大幅增加(大于0.6)，结果如图7所示。 从1980年至1990年，区域的整体破碎化程度变化区域较少，没有明显的分布特征；从1990年至2000年，耕地的破碎化出现了集聚的现象，主要集中在关中平原西南部和东北部，与耕地高密度的聚集区域基本重合；从2000年至2005年，关中平原的耕地出现了大范围的破碎化程度加深的演变过程。据 图6. 1980~2015年关中平原1 × 1 KM网格下耕地形状指数的空间布局 图7. 1980~2015年关中平原1 × 1 KM网格下耕地形状指数变化区域的空间布局 统计，在此期间，形状指数大于2的网格所占百分比从19%增加到24%，说明大量的耕地被利用，转为其他土地利用类型，但同时大范围存在破碎化缓解的现象，呈现破碎化混合布局的特点；从2005年至2010年，耕地破碎化现象有所缓解，形状指数大于2的网格所占百分比从24%降低到20%，但由于在此期间的耕地密度指数仍在减少，说明耕地的零碎斑块被继续利用，关中平原以“蚕食”的方式消耗零碎耕地，同时，关中平原边缘地带出现局部破碎化降低的现象，这与关中平原周边耕地密度增加的现象相一致；从2010年至2015年，破碎化演变状况以西安市市辖区为中心，成放射性分布，不再大面积的覆盖，与此期间的面积指数变化布局特点基本一致，但在此期间，形状指数大于2的网格所占百分比从20%增加到25%，耕地破碎化程度进一步加深。 总体来说，从1980年至2015年，关中平原的耕地破碎化演变布局表现为：整体破碎化程度加深，但由于1KM×1KM网格尺度较小，因此耕地的破碎化程度加深和破碎化程度缓解混合布局，在西安市市辖区局部出现破碎化程度较深的零碎区域。 4.3. 耕地景观格局变化的尺度效应分析 耕地景观格局的尺度效应分析通过1 × 1 KM、2 × 2 KM、3 × 3 KM、4 × 4 KM和5 × 5 KM网格尺度下关中平原从1980至2105年面积指数和形状指数的变化进行对比分析，研究不同网格尺度下耕地的格局变化特征。 4.3.1. 面积指数的尺度效应 不同尺度下1980 s~2105年关中平原耕地的面积指数变化如图8所示。从图8可以看出，不同尺度下近30年关中平原耕地的面积指数变化在空间都呈现出以西安城区为中心的环状分布特征、沿主要道路的线状分布特征，与关中平原主要城市和重要道路的空间分布十分吻合，具体表现为从中心耕地面积指数降低幅度大，外围面积指数降低幅度小。并且，随着网格尺度的增大，这种特征越来越明显。 4.3.2. 形状指数的尺度效应 不同网格尺度下关中平原1980 s~2015年耕地形状指数变化的结果如图9所示。在1 × 1 KM网格尺 图8. 不同网格尺度下关中平原耕地面积指数变化(1980~2015年)的空间格局 图9. 不同网格尺度下关中平原耕地形状指数变化(1980~2015年)的空间格局 度下，由于网格尺度较小，所以关中平原耕地的形状指数分布较为分散，没有形成明显的聚集区域，呈现指数增减区域混合分布的特征。但随着网格尺度的增加，指数的聚集现象开始加深，在西安市市辖区的西部和关中平原的东北部形成较大区域的指数增加的聚集区域，同时在西安市市辖区的东北部和关中平原边缘地区出现指数减少的区域，但分布较为分散。