苏锡常地区景观格局动态变化过程定量分析

苏锡常地区景观格局动态变化过程定量分析
摘要景观扩张指数能够反映景观格局变化的过程信息，它与传统景观指数相结合，有助于更全面、系统地理解区域景观的静态格局及动态变化特征.基于苏锡常地区多时相遥感数据，本文从景观数量结构、传统景观指数、景观扩张指数3个方面，综合分析了1990-2010年区域景观格局的动态变化过程.结果表明，区域景观格局经历了快速变化-缓慢变化-加速变化的历史过程，耕地大量流失、建设用地急速扩张是其主要特征：①1990-1995年为景观快速变化期，水田、旱田的面积减少了6.16%、8.48%，水库坑塘增长6.53%，城镇用地、农村居民点、其他建设用地的增长率分别为76.61%、41.17%、53.39%，扩张方式以填充式、边缘式为主；②1995-2000年为缓慢变化期，水田流失率降至2.97%，3类建设用地的增长率分别为11.50%、14.73%、62.78%，期间飞地式扩张迅猛发展，填充式扩张受到抑制；③2000-2010年区域景观格局加速变化，水田、旱田流失率上升至14.27%、11.04%，水库坑塘的面积猛增17.91%，3类建设用地的面积分别增长63.00%、39.10%、123.61%，空间扩张模式趋于紧凑；④纵观整个研究期，水田的破碎化程度显著上升，旱田则有所下降；城镇用地的紧凑式发展导致斑块规模不断扩大、聚集程度显著提高，飞地式扩张则使得农村居民点的斑块密度上升，布局更为离散.优化土地利用配置、提高土地集约利用水平、加强土地管理体制创新，是苏锡常地区未来经济社会发展应重点采取的规划举措.
关键词景观格局景观扩张指数耕地流失城市化苏锡常地区
中图分类号Q149文献标识码 A
Quantitative analysis of the landscape pattern dynamics in Su-Xi-Chang region, China. Abstract：Land use activities caused primarily by regional urbanization process have a profound and far-reaching impact on landscape pattern and ecosystem services. This paper analyzes characteristics of landscape pattern dynamics in Su-Xi-Chang region based on an integrated research method of traditional landscape index and landscape expansion index. Based on RS-derived maps, four change matrices were constructed for detecting landscape dynamics between 1990 and 2010. The outcomes indicated that paddy fields and dryland decreased by 6.16% and 8.48% from 1990 to 1995, by 2.97% and 12.05% from 1995 to 2000, and by 14.27% and 11.04% from 2000 to 2010, respectively. In contrast, the following increased greatly from 1990 to 1995: urban settlements by 76.61%, rural settlements by 41.17% and construction land by 53.39%, and the pattern of urban growth were dominated by the edge-expansion and infilling type. From 1995 to 2000, these land covers increased by 11.50%, 14.73% and 62.78% respectively, and the outlying-type growth took a predominant role. From 2000 to 2010, three land covers increased by 63.00%, 39.10%, and 123.61% respectively, and the infilling growth type became dominated. For the whole area, fragmentation index of paddy fields significantly increased and the dryland slightly declined. The urban morphology became more compact as a result of continuous edge-expansion and infilling growth, meanwhile rural settlements became more dispersed because of enormous outlying growth. These findings can help to improve understanding of regional ecological conditions and provide policy makers with useful information for an effective landscape management program.
Key words:landscape pattern; landscape expansion index; farmland loss; urbanization; Su-Xi-Chang region.
2010年前后，世界与中国的人口城市化率双双突破50%[1-2]，未来几十年，该比例将加
速攀升[3].城市化作为最重要的社会现象之一，对城市、区域乃至全球尺度上的生态系统都有重要的影响，逐渐成为全球环境变化与可持续发展的核心研究论题[4].区域尺度上，以城市化过程为特征的土地利用活动，对区域景观格局、功能及过程产生了深刻的影响：加速的工业化与城镇化进程，增加了区域景观的破碎度与结构的复杂度；景观格局的变化进一步影响区域生物地球化学循环、能量流动、种群动态等生态学过程[5].对区域景观格局及其动态变化过程进行定量分析，是揭示城市化背景下区域生态状况及空间变异特征的有效手段.传统景观指数是目前景观格局分析最为常用的方法，在城市景观格局变化、土壤侵蚀格局演变等方面取得了较好的应用[6-9].但这些指数大多只侧重于对景观格局几何特征的分析和描述，忽略了景观格局动态变化过程的信息.刘小平等[10]发展了一种新的景观指数——景观扩张指数，其中包涵了景观格局的过程信息，可用于分析多时相景观格局的动态变化，对于理解城镇化时空过程及其机制、促进区域景观格局的优化配置具有重要意义.但目前实际的应用案例较少[11-13]，尤其在大规模城市群中的应用更有待丰富与验证.
传统景观指数与景观扩张指数相结合，有助于更全面、系统地理解区域景观的静态格局及动态变化特征.本文基于苏锡常地区多时相遥感数据，从景观数量结构、传统景观格局指数、城镇景观扩张指数3个不同方面，综合分析了该区域1990-2010年景观格局的动态变化过程，不但丰富了区域景观格局的分析框架与案例研究，同时能够为区域制定中长期发展规划提供决策依据和参考.
1研究区域与研究方法
1.1研究区概况
苏锡常地区位于江苏省南部、长三角城市群核心地带，由苏州、无锡、常州的25个县市区组成，面积1.75万km2（图1），平均海拔低于50m.区域属亚热带湿润气候，四季分明、水系发达，淡水资源丰沛，地势平坦，具有适宜发展的自然条件.改革开放以来，苏锡常地区在国家沿海开放、沿江发展战略的引领下，在全国范围内率先建立起开放型经济体系[14].以制造业为主体的乡镇企业和合资企业大量涌现，推动经济总量迅速攀升，1990-2010年均增长率高达20%，区域内所有县级市均位列全国百强县前列.在快速经济发展的带动下，区域城镇人口总量不断攀升，2010年人口城市化率近70%，远高于同期全国49.7%的平均水平[15].
图1苏锡常地区的地理位置
Fig.1 Location of Su-Xi-Chang region.
1.2研究资料获取
为研究区域景观格局特征与动态变化过程，本研究选取1990、1995、2000、2005、2010
年5个时相的Landsat TM 影像作为基本数据源（行列号为119/038，成像时间均为7-8月份，影像质量良好）.首先，在ENVI 4.8中完成影像的几何校正、裁剪拼接等预处理操作；然后，结合面向对象、人工目视判读的遥感分类方法进行区域景观要素分类，将研究区景观类型划分为10类，分别为：水田、旱田、林地、草地、自然水体、水库坑塘、城镇用地、农村居民点、其他建设用地（厂矿、大型工业区、道路基础设施等）以及未利用地.在耕地流失特征分析中，将水田、旱田合并为耕地类型；在城镇景观扩张分析中，将城镇用地、农村居民点、其他建设用地合并为城镇景观类型.影像分类结果总体精度均高于90%，能够满足研究需要.
1.3 研究方法
1.3.1 景观数量结构变化测算 根据遥感分类结果，综合运用GIS 空间分析功能计算1990-1995、1995-2000、2000-2005、2005-2010年4个时期的土地利用转移矩阵，测算各个时期10种景观类型的总量及变化率，并分析主要的景观转换类型及其空间分布特征.
1.3.2 静态景观格局指数计算 景观指数能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置特征，可以在斑块水平、类型水平、景观水平三个层次上进行分析[5].参考相关研究[16-17]
，本文选取了最大斑块指数、平均斑块大小、斑块密度、景观形状指数、聚集度指数5个传统景观指数，分析水田、旱田、城镇用地、农村居民点4类主要景观类型的格局特征；特别地，由于耕地破碎度是联合国粮农组织倡导的PSR （Pressure - State - Response ）耕地质量评价模型中一个重要的指标项[18]，因此水田、旱田景观格局分析中加入破碎度指数.上述景观指数的计算方法与描述如表1所示.
表1 研究中主要景观指数的数学表达与描述
Tab.1 Explanation of landscape pattern index selected in this study
景观指数 Landscape index 定义 Definition
描述 Explanation
最大斑块指数 Largest patch index ()A
a a Max n , (1)
景观中最大斑块的面积除以景观总面积，再转换成百分比.取值范围为（0,100）
平均斑块大小 Mean patch size N A
景观中所有斑块的总面积除以斑块数，取值无上限
斑块密度 Patch density A N
每km 2的斑块数，取值无上限
景观形状指数Landscape shape index
A
E
25.0
景观中所有斑块边界的总长度（m ）除以景观总面积（m 2）的
平方根，再乘以正方形校正常数.当景观中斑块形状不规则或偏离正方形时，该取值增大
聚集度指数Aggregation index
100max ⨯⎥⎦⎤⎢⎣
⎡→ii ii
g g 基于景观像元邻接矩阵计算获得.ii g 是同类型像元的邻接对数，ii g →max
是同类型像元邻接对数的最大取值.取值范
围为（0,100），数值越大，景观聚集度越高
破碎度指数Fragmentation index
N
A A
N
采用斑块密度与平均斑块大小的比值.取值无上限，数值越大，景观破碎化程度越高
1.3.3 城镇景观扩张指数 刘小平等[19]针对目前景观指数在城市扩张过程分析中的不足，提出景观扩张指数来识别景观扩张类型，从而获取景观变化的过程信息.城镇景观扩张的空间模式有三种，即填充式、边缘式、飞地式：填充式景观扩张是指新增景观斑块填充原有景观
斑块（图2a ）；边缘式景观扩张是指新增景观斑块沿着原有景观斑块的边缘向外扩张（图2b ）；飞地式景观扩张指新增景观斑块与原有景观斑块处于分离状态（图2c ）.其他扩张模式都可以看作是上述三种基本模式的变种或者混合体.
图2 城镇景观扩张的空间模式
Fig.2 Three types of urban landscape expansion.
城镇景观扩张指数是通过缓冲区分析来定义的[10].该方法以新增城镇斑块特定距离（通常为1m ）的缓冲区为统计单元，统计单元内部的原有城镇斑块面积和空白区域（除城镇外的其他景观类型）面积，并预设了一系列规则来识别新增城镇斑块的扩张类型.(1)如果缓冲区单元大部分被原有城镇斑块覆盖，则该新增斑块为填充式扩张（图2a ）；(2)如果缓冲区单元同时被原有城镇斑块和空白区域覆盖但后者在比例上占优，该新增斑块为边缘式扩张（图2b ）；(3)如果缓冲区单元全部被空白区域覆盖，那么该新增斑块属于飞地式扩张（图2c ）.某个新增城镇斑块的扩张指数计算公式如下：
V
O O A A A LEI +⨯
=100 (1)
式中：LEI 是某个新增城镇斑块的景观扩张指数，取值范围为0-100；A o 是缓冲区单元被原有城镇斑块覆盖的面积；A v 是缓冲区单元被空白区域覆盖的面积.
参考相关研究的分级标准[10,19]，LEI 值介于50-100之间的新增城镇斑块确定为填充式扩张；0-50之间为边缘式扩张；LEI 值等于0的新增城镇斑块，由于与原有城镇斑块完全分离，因而被确定为飞地式扩张.
对于景观级别，刘小平等[10,19]定义了平均斑块扩张指数（MEI ）和面积加权平均斑块扩张指数（AWMEI ）.计算公式如下：
∑==
N
i i
N LEI MEI 1
(2) 式中：LEI i 为新增城镇斑块的景观扩张指数，N 为新增斑块总数. MEI 的值越大，表示景观
扩张的方式更趋于紧凑.
同样，面积加权平均斑块扩张指数的计算公式如下：
∑=⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛=
N
i i i A a LEI AWMEI 1* (3)
式中：LEI i 为新增城镇斑块的景观扩张指数，a i 为该斑块的面积，A 为所有新增斑块的总面
积.
2 结果与分析
2.1区域景观数量结构变化特征与分布格局
16年间，苏锡常地区景观格局变化总体上呈明显的波动趋势，经历了快速变化-缓慢变化-加速变化的过程.
1990-1995年为区域景观快速变化期，区域内的景观格局发生了显著变化.统计土地利用转移矩阵发现，发生变化的景观占总面积的比例超过了5%（图3），其中3种景观转换类型在比例上占优，分别为：水田转为建设用地、旱田转为建设用地、水田转为水库坑塘，三者相加占到了变化总面积的87.9%.该时期内，包括城镇用地、农村居民点、厂矿、道路基础设施等在内的建设用地迅速扩张（表2），三者的变化率均超过了40%，其中城镇用地增长最快，达到了76.61%.建设用地扩张的土地来源主要是大量流失的耕地，5年间苏锡常地区水田、旱田的流失率达到了6.16%、8.48%，流失总量巨大.水田转为水库坑塘在景观变化总面积中也占有一定的比例（7%），是一类较特殊的转换类型，它与农业内部结构调整紧密相关.其他景观转换类型的比例较低.
1995-2000年为区域景观缓慢变化期，发生变化的景观占总面积的比例降至2.5%.其中最显著的变化是耕地流失量大幅降低，建设用地扩张得到了有效控制（表3）.水田、旱田5年间的净流失量仅为270、126 km2，大幅低于前一阶段.该时期城镇用地、农村居民点的增长率急剧降低，两者均低于15%，与前一阶段相比形成了强烈反差.尽管其他建设用地的增长量仅有30.6 km2，但由于基数小，因而增长率快于前一阶段.水田转为水库坑塘的面积约为前一阶段的1/2，变化趋势与总体基本一致；其他景观转换类型占景观变化总面积的比重显著提高，由前一时期的12%提升至31%，且转换类型趋于多样化.
2000年以后，苏锡常地区的整体景观格局开始加速变化.2000-2005年，发生变化的景观占总面积的比例回升至4.7%.水田转为建设用地占景观变化总面积的比重较前两个阶段进一步加大，达到了69%，净流失量高达675 km2，2005年水田保有量较2000年减少了7.67%，是该时期内变化最剧烈的景观类型（表4）.大量流失的水田，主要转换为两类景观类型：一类是城镇用地、农村居民点等建设用地（562 km2），另一类则是水库坑塘（131.7 km2）.该阶段城镇用地、农村居民点的增长率分别为32.61%、20.07%，明显快于1995-2000年；其他建设用地的增长率与前两个阶段基本持平.水田转为水库坑塘的面积高达131.7 km2，超出了前两个阶段变化量的总和，表明该时期区域的水产养殖业发展较为迅速；其他景观转换类型占景观变化总面积的比例回落至低水平.2005-2010年，区域景观格局的变化趋势与前一时期基本一致，但变化强度略有减弱，发生变化的景观占总面积的比例下降至3.8%。

水田仍是景观流失的主体，5年间减少了581 km2，其中的266、211、38 km2分别转换为城镇用地、农村居民点和其他建设用地；此外，旱田的流失量与前一阶段持平，水库坑塘的增长量有大幅降低，但仍高达67 km2。

12
3456
90-95
95-00
00-05
05-10
景观变化面积比例（%）P e r c e n t a g e o f t o t a l u n d e r w e n t c h a n g e
图3 主要景观转换类型的面积比例及时间变化
Fig.3 Major components of landscape changes in Su-Xi-Chang region in 1990-2010. Ⅰ：水田转为建设用地 Paddy field to built-up area ；Ⅱ：旱田转为建设用地 Dryland to built-up area ；Ⅲ：水田转为水库坑塘 Paddy field to artificial ponds ；Ⅳ：其他变化类型 Other conversions.
从景观变化强度的分布格局来看（主要考虑耕地的非农利用）（图4），呈现市辖区高于周边县市、区域东北部高于西南部的规律性.苏州、无锡、常州市辖区是城市发展的核心区域，物质、能量、人口、资本等要素高度集中，高强度的土地开发迅速改变了城市边缘区的景观格局；相比之下周边县市的城市建设相对较弱，同时它们之间也存在显著的差异性.区域东部与北部的县市如昆山、太仓、常熟、张家港、江阴等，东靠上海、北临长江，区位优势明显，在国家沿海开放、沿江发展战略的带动下，工业与服务业的增长十分迅速，城镇化与工业化水平较高，景观结构变化较为剧烈；西南部的溧阳、金坛、宜兴是苏锡常地区的粮食主产地，农业在GDP 中仍占有较大比重，耕地得到了较好的保护，景观结构变化较慢.
图4 苏锡常地区1990-2010年耕地转为其他景观类型的空间分布
Fig.4 Conversion of farmland to other major landscape types in Su-Xi-Chang region during 1990-2010.
表2苏锡常地区1990-1995年土地利用转移矩阵
Tab.2 Land use conversion matrix in Su-Xi-Chang region in 1990-1995（km2）
1990年景观类型Landscape type in 1990 1995年景观类型
Landscape type in 1995
1990-1995年变化率
Change rate/% PF DL FL GL LR AP US RS CL UL Total
PF 9072.2 6.7 60.0 230.9 286.9 15.7 0.1 9672.5 -6.16%
DL 951.4 1.4 154.2 31.6 1.3 1139.9 -8.48%
FL 938.7 0.1 1.2 0.4 940.6 -0.20%
GL 41.6 41.7 -0.09%
LR 91.7 3322.0 3413.8 -2.49%
AP 4.1 870.0 0.1 0.2 874.3 6.53%
US 504.3 504.3 76.61%
RS 0.1 0.6 774.9 775.6 41.17%
CL 0.4 31.3 31.7 53.39%
UL 6.8 6.8 1.28%
Total 9076.4 1043.2 938.7 41.6 3328.8 931.5 890.6 1094.9 48.6 6.9 17401.2
PF：水田Paddy field；DL：旱田Dryland；FL：林地Forest land；GL：草地Grassland；LR：自然水体Lakes and rivers；AP：水库坑塘Artificial ponds；US：城镇用地Urban settlements；RS：农村居民点Rural settlements；CL：其他建设用地Industrial park-mine-transport；UL：未利用地Unused land. 下同The same below.
表3苏锡常地区1995-2000年土地利用转移矩阵
Tab.3 Land use conversion matrix in Su-Xi-Chang region in 1995-2000（km2）
1995年景观类型Landscape type in 1995 2000年景观类型
Landscape type in 2000
1995-2000年变化率
Change rate/% PF DL FL GL LR AP US RS CL UL Total
PF 8802.6 0.7 0.6 0.1 33.3 90.0 134.3 14.8 9076.4 -2.97%
DL 3.4 915.2 1.2 88.1 5.3 8.8 14.7 6.4 1043.2 -12.05% FL 0.3 1.2 914.6 0.1 1.7 1.9 9.9 8.6 0.4 938.7 -2.35% GL 40.3 0.2 0.2 0.5 0.4 41.6 -1.15% LR 0.6 3325.3 2.2 0.2 0.2 0.3 3328.8 2.54% AP 0.3 0.4 927.3 1.4 2.1 0.1 931.5 4.14% US 890.6 0.1 890.6 11.50% RS 0.1 0.2 0.1 1094.4 1094.9 14.73% CL 48.6 48.6 62.78% UL 6.8 6.9 4.82% Total 8806.8 917.5 916.6 41.1 3413.4 970.0 993.1 1256.2 79.2 7.3 17401.2
表4苏锡常地区2000-2005年土地利用转移矩阵
Tab.4 Land use conversion matrix in Su-Xi-Chang region in 2000-2005（km2）
2000年景观类型Landscape type in 2000 2005年景观类型
Landscape type in 2005
2000-2005年变化率
Change rate/% PF DL FL GL LR AP US RS CL UL Total
PF 8108.0 0.4 4.2 0.5 131.7 284.7 239.0 38.4 8806.8 -7.67% DL 0.2 859.5 0.1 9.6 27.2 13.6 7.3 917.5 -6.25% FL 913.9 0.3 1.0 1.4 916.6 0.26% GL 40.9 0.2 0.1 41.1 -0.57% LR 2.0 0.1 3400.4 8.5 0.4 0.7 1.4 3413.4 -0.37% AP 18.2 0.3 933.3 7.3 1.0 970.0 12.16% US 0.1 0.4 992.3 0.2 993.1 32.61% RS 3.2 0.2 0.5 4.1 1.3 1245.9 1.0 1256.2 20.07% CL 0.2 78.9 79.2 61.67% UL 7.3 7.3 -0.01%
Total 8131.7 860.2 919.0 40.9 3400.9 1088.0 1316.9 1508.3 128.0 7.3 17401.2
表5苏锡常地区2005-2010年土地利用转移矩阵
Tab.4 Land use conversion matrix in Su-Xi-Chang region in 2005-2010（km2）
2005年景观类型Landscape type in 2005 2010年景观类型
Landscape type in 2010
2005-2010年变化率
Change rate/% PF DL FL GL LR AP US RS CL UL Total
PF 7544.5 2.2 0.4 66.8 265.6 211.1 41.1 8131.7 -7.15% DL 4.8 814.0 1.0 5.3 21.8 7.7 5.7 860.2 -5.12% FL 915.3 0.9 0.9 1.0 0.9 919.0 -0.25% GL 37.7 0.0 3.1 0.1 40.9 -7.98% LR 1.1 3398.7 0.0 0.3 0.7 3400.9 -0.06% AP 1067.7 13.2 6.4 0.7 1088.0 5.12% US 1316.9 1316.9 22.92% RS 0.2 1508.1 1508.3 15.01% CL 128.0 128.0 38.36% UL 7.2 7.3 -0.40% Total 7550.4 816.2 916.7 37.7 3398.7 1143.7 1618.7 1734.7 177.1 7.2
2.2主要景观类型的格局指数分析
研究期内加速的工业化与城镇化进程，增加了苏锡常地区景观镶嵌体的破碎度和景观结构复杂度.农业用地（水田、旱田）和建设用地（城镇用地、农村居民点）是区域内最主要、同时也是变化最剧烈的景观类型，它们的景观格局变化呈现出各自显著的特征.
破碎化是农业景观研究的重点之一.1990-2010年，水田景观的破碎度指数快速上升（1990年：2.03，2010年：5.97），表明破碎化是该时期区域水田景观变化最显著的特征（表6）.1990年，水田的最大斑块指数、平均斑块大小分别为32.573、1653.4，到了2010年两者仅为25.333、852.2；与此同时，水田的斑块密度增加了51%.聚集度指数的持续降低、景观形状指数的快速升高同样验证了水田景观的破碎化：聚集度指数的下降反映了景观连接度的降低；景观形状指数的升高反映了人类活动干扰下景观斑块形状的复杂化趋势.与水田不同，旱田的破碎度指数呈现下降的趋势（1990年：93.63，2010年：79.37），原因是城镇内部的小型旱田斑块被建设用地大量填充.尽管最大斑块指数、平均斑块大小有小幅降低，但景观形状更趋于规则；同时斑块密度有所下降，聚集度指数变化较小.
城镇用地、农村居民点空间扩张的方式具有显著的差异性.研究期内，市辖区、重点城镇的空间范围不断外扩，部分建成区逐渐连为一体，因而最大斑块指数、平均斑块大小的增长十分迅速，两者的增长率分别达到了300%、918%.城镇用地的集中蔓延式发展，导致斑块密度迅速下降，同时聚集度指数不断攀高.农村居民点的用地规模较城镇小，最大斑块指数、平均斑块大小仅为0.137、17.5，但增长同样十分迅速；空间分布上农村居民点也较城镇更为分散，斑块密度从1990年的0.525上升至2010年的0.570，但斑块聚集程度有所加强，聚集度指数有一定程度的上升.
表6 苏锡常地区主要景观类型的格局指数变化
Tab.6 The landscape pattern index for four major types in Su-Xi-Chang region during 1990-2010
景观格局指数Landscape index 水田Paddy field 旱田Dryland 城镇用地Urban settlements 农村居民点Rural settlements 1990 2010 1990 2010 1990 2010 1990 2010
最大斑块指数
Largest patch index
32.573 25.333 0.890 0.598 0.349 1.397 0.008 0.137
平均斑块大小
Mean patch size
1653.4 852.2 83.6 76.9 52.0 529.0 8.5 17.5 斑块密度
Patch density
0.034 0.051 0.078 0.061 0.056 0.018 0.525 0.570
景观形状指数
Landscape shape index
82.1 104.0 74.4 71.4 50.4 36.4 133.6 133.7
聚集度指数
Aggregation index
97.53 96.44 93.47 92.60 93.39 97.35 85.70 90.43
破碎度指数
Fragmentation index
2.03 5.97 9
3.63 79.37 - - - -
2.3城镇景观扩张指数变化及空间模式分析
依据计算出来的城镇景观扩张指数获取了4个时期LEI的直方图（图5）.无论从新增斑块数还是分布格局来看，每个时间段城镇景观扩张呈现出不同的发展模式.进一步分析发现，新增城镇斑块的景观扩张指数均存在4个峰值，峰值对应的LEI区间分别为（0-2）、（48-50）、（50-52）、（98-100）.4个峰值区间的斑块数占各个时间段总斑块数的比例分别为27.34%、
53.03%、28.30%、24.33%.
图5 不同时期城镇景观扩张指数的直方图
Fig.5 The histograms of urban landscape expansion index for four periods.
图6是各个时期不同城镇扩张类型的空间分布图.从图中可以看出，1990-1995年，城镇景观扩张强度较大，主要以边缘式、填充式为主，两者的新增斑块数占总体的比例分别为54.57%、34.52%，面积比例分别为58.99%、28.10%（图7）；相比之下，飞地式扩张较弱，斑块数目比例、面积比例约为10%.1995-2000年，区域城镇化速率明显放缓，新增城镇景观面积仅为前一时期的40.8%，边缘式、填充式扩张受到人为抑制，增长量仅为170.1 km2、25.7 km2；填充式扩张的斑块、面积比例均低于10%，但边缘式仍占据着较大比重；该时期最显著的变化是飞地式扩张增强，这主要源于农村居民点的离散发展，且集中于太湖东岸的吴江市与西岸的宜兴市.城镇景观扩张在经历短暂的停滞期后，2000-2005年迎来了新一轮加速期.这一时期的增长量达到了633.4 km2，边缘式、填充式重新成为城镇扩张的主要形式，两者的斑块数、面积相加占总体的比例达到了89.6%、95.0%，尤其以填充式增长最为显著；同时，飞地式扩张大幅锐减，农村居民点的发展趋于集中.2005-2010年基本延续了前一时期的发展趋势，但填充式逐渐取代边缘式，成为城镇景观扩张最重要的途径，其面积比例、斑块数目比例达到了73.2%、59.6%；此外，飞地式扩张进一步减弱.总体而言，该时期区域城镇化步入了稳定发展阶段，城镇景观扩张由最初的蔓延性逐渐趋向紧凑性.
图6 各时期不同城镇扩张类型的空间分布
Fig.6 The spatial distribution of three urban growth types in the four periods.
图7 三种城镇扩张类型在不同时间段内所占的面积比例以及斑块数目比例
Fig.7 The percentages of grown area and patch number for the three urban growth types in the four periods.
Ⅰ：填充式扩张 Infilling growth ；Ⅱ：边缘式扩张 Edge-expansion growth ；Ⅲ：飞地式扩张 Outlying growth.
依据公式（2）、（3），分别计算了苏锡常地区各个时期的平均斑块扩张指数（MEI ）和面积加权平均斑块扩张指数（AWMEI ）（表7）.MEI 在4个时期内的值分别为39.62、17.54
、
102030405060708090-95
95-00
00-05
05-10
时间段 Period
面积百分比P e r c e n t a g e o f a r e a （%
）
1020304050607080
90-95
95-00
00-05
05-10
时间段 Period
斑块数量百分比P e r c e n t a g e o f p a t c h n u m b e r （%）
42.02、56.50，呈波动上升趋势；AWMEI在1990-2010年期间的变化趋势与MEI类似，城镇景观的紧凑度有所提高.
表7 苏锡常地区各个时期的MEI和AWMEI
Tab.7 MEI and AWMEI of newly grown urban patches in Su-Xi-Chang region during
1990-2010
时期Period 1990-1995 1995-2000 2000-2005 2005-2010
MEI 39.62 17.54 42.02 56.50
AWMEI 41.44 20.12 44.56 64.20
2.4区域景观格局动态变化的驱动机制分析
区域景观格局的动态变化过程，是各种社会、经济、政策因素综合作用的结果，其中起决定作用的为政策驱动、经济发展驱动和人口增长驱动[20-22].
上世纪80年代中后期，国家先后实施了沿海开放、沿江发展战略，带动了苏锡常地区经济的快速增长.城市建设、经济发展对土地资源产生了强烈的需求，国家开始逐步开放土地使用市场.在这样的背景下，城市边缘区的农业用地开始大规模向建设用地转化.1990-1995年耕地特别是优质水田的流失量较大，同时耕地破碎度显著升高，逐渐影响区域的农业生产.为了遏制耕地大量流失、保障粮食总体安全，1994年国家出台了强有力的耕地保护政策——《基本农田保护条例》，因而1995-2000年耕地流失量大幅锐减，城镇景观的边缘式、填充式扩张得到了有效控制，政策效果有明显的显现.进入21世纪，区域的工业化与城镇化进一步加快，开发区建设成为城市发展的新模式.开发区建设在带动本区经济高速增长的同时，也引发盲目圈占大量耕地的现象，直接导致了新一轮耕地流失高峰的出现.
经济结构对区域景观格局的变化具有重要影响[23].苏锡常地区处于工业化加速阶段，第二产业在地区GDP中占有绝对比重，厂矿、大型工业区是耕地资源的消费大户；近来年，随着现代物流、仓储、商贸等服务业的兴起，第三产业占用耕地的比重也在逐渐增大；工业、服务业的发展促进了公路、铁路等基础设施的建设，其占用的耕地数量同样不容小视.水田大量转为水库坑塘是1990-2010年景观结构变化的一大特征，这主要源于农业内部结构调整[21].随着收入水平的提高，城镇居民对于蔬果、肉禽等的需求量持续猛增，比较经济效益驱使农民将水田开辟为鱼塘，近年来以大闸蟹为代表的水产养殖项目在区域内日趋兴盛.
人口增长及收入水平的提高也是驱动区域景观格局变化的重要因素[20].外来人口的大量涌入，满足了制造业等劳动密集型产业对劳动力的需求，但同时也产生了巨大的住房、出行等生活需求.城镇边缘区的住房开发逐渐升温，同时伴随着各种配套设施建设，城镇扩张趋势进一步加强.此外，农民收入水平的提高所引发的建房热潮，加速了农村地区耕地的流失速率。

3结论与讨论
本文从景观数量结构、传统景观格局指数、城镇景观扩张指数3个不同角度，综合分析了区域景观格局的动态变化过程，主要特征可概括如下：
1)区域景观格局经历了快速变化-缓慢变化-加速变化的历史过程，主要受国家土地政策、
社会经济发展水平的综合作用；
2)耕地大量流失、建设用地急剧扩张是区域景观变化最显著的特征.水田、旱田的净流失
量分别为2122、324 km2；同期城镇用地、农村居民点、其他建设用地的增长量分别为1114、959、145 km2；水田转为水库坑塘的总量也达到了225 km2，反映了农业内部结。