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城乡二元结构地区生态服务价值变化分析

0 引 言

城市在如今逐渐成为社会、经济、生态3种属性相结合的复合生态系统[1]。不断增长的城市边界和肆意的人类活动加重了各类用地之间的矛盾,对区域生态系统服务功能产生重大影响。土地利用变化是人类活动对环境影响最直接的表现,基于土地利用变化的生态系统服务价值估算是研究讨论区域生态现状变化的有效途径之一。

生态系统服务是指人类能够从生态系统中获取的包括供给、调节、支持和文化服务的各种惠益[2],通过定量化生态系统服务价值ESV(ecosystem service value)研究生态系统的结构和功能,能对人类生存发展的基本条件提供参考[3]。近年来,生态系统服务价值分析成为生态学研究的热点,其中,以等[4]对全球生态系统服务价值进行了全面分类与评估;谢高地等[5,6]在的基础上,结合我国地理特点得出中国陆地生态系统单位面积生态服务价值当量表。此后,许多学者从不的空间尺度和土地利用类型开展了生态服务价值研究,姚成胜等[7]、张紫萍等[8]从省域尺度总结了大尺度范围下生态系统服务价值变化的驱动因素;张彩霞等[9]、杨柳英等[10]对典型人类活动区域进行了研究,发现了人类活动对区域生态系统服务价值变化的影响方式和规律;王飞等[11]、王克晓等[12]等则对特殊地貌区域生态系统服务价值进行了分析。如今更多的研究开始集中于城市,李峰等[13]、邵雪亚等[14]将区域城市化发展与生态系统服务变化进行分析,揭示了地区在城市化进程中土地利用变化与生态服务价值的关系。学界对区域内部生态系统服务价值变化的差异性也进行了深入研究,陈奕竹等[15]基于多期遥感数据,对湘西地区内部地形差异与生态系统服务价值的关系进行了探索,王红等[16]重点分析了陕南3市2期生态系统服务价值的时空变化特征。

城乡二元结构是一种城市和农村社会经济并存的结构[17],是发展中国家典型发展结构[18],是一种典型的土地利用冲突形式,通常造成空间资源分配不均、土地开发效率低下、社会经济和生态发展失衡等问题[19]。在二元结构下,城市与乡镇发展不均衡,区域协调发展问题日益突出,土地资源整合成为解决城乡二元结构问题的重点。长久以来,作为最大的发展中国家,我国的发展政策与规划基本以城市为主体,乡镇发展滞后,主要表现为乡镇基础设施落后、土地资源配置不合理、生态环境保护不利等[20],加剧了区域二元结构问题。巴南区是重庆市主城区之一,具有典型的城乡二元结构,发达的中心城区与较为落后的乡镇地区并存,对比两个区域生态系统服务变化,相比于武汉城市圈[21]、长三角[22]等快速城市化地区的生态系统服务价值研究,以及南昌市[23]等慢城市化地区的总体研究,笔者更注重探讨典型城乡二元结构区域内部生态系统服务价值变化的异质性,并希望能通过研究展现此类区域发展过程中土地利用的不合理之处,为类似区域的研究提供参考

基于此,笔者利用3S技术,以重庆市巴南区为例,通过长时间序列的3期遥感影像提取巴南区土地利用基础数据,进而研究巴南区二元结构下2类地区的土地利用类型的变化,分析土地利用变化背景下巴南区2区域的生态系统服务价值变化原因与趋势,通过对生态系统服务价值的定量化评估对区域土地资源进行整合,对区域生态环境进行评估,对巴南区土地利用规划、生态保护以及城乡二元结构地区的研究提供参考。

1 研究区概况与数据来源

1.1 研究区概况

重庆市巴南区位于东经106°26′2″—106°59′53″、北纬29°7′44″—29°45′43″之间。幅员面积1 834.23 km2,辖有22个乡镇街道。丘陵地貌,地势南高北低,平均海拔603 m;日均气温18.7 ℃;年均总降水量1 000~1 200 mm,属亚热带湿润气候,四季分明,日照少,风力小,湿度大。

巴南区2005年城市化率为62.90%,2015年城市化率为78.28%,城市化进程较快,二元结构突出,比较发达的城区与较为落后的乡镇并存,龙洲湾滨江片区、鹿角片区、环樵坪经济区等中心城区城镇化率较高,周围乡镇城市化率较低。

1.2 数据来源

图像数据资料分别来自于2005、2010年空间分辨率为30 m的Landsat TM5遥感图像,成像时间分别为2005年8月和2010年8月;2015年资料来自于空间分辨率为15 m的Landsat-8 OLI遥感图像,成像时间为2015年10月。对3期遥感图像进行了预处理和增强处理,采用面向对象的阈值分类方法,获取巴南区土地利用分类结果。运用kappa系数和混淆矩阵,对3期影像解译结果进行精度验证,3者的kappa系数分别为0.84(2005年)、0.86(2010年)、0.87(2015年),总体精度分别为90.12%(2005年),89.52%(2010年),93.56%(2015年),kappa指数均大于0.7,总体精度均大于85%,达到最低允许判别精度要求[24]。文献资料主要有巴南区统计年鉴(2005—2015年)、巴南区国民经济和社会发展统计公报(2005—2015年)、巴南区第2次土地调查资料。