中緬泰老“黃金四角”地區緬甸段土地利用與景觀格局變化分析

張磊 武友德 李君 李燦松

摘 要：以中緬泰老“黃金四角”地區緬甸段為例，通過構建土地利用重心測度、動態變化及景觀指數等模型，對其1993年～2017年的土地利用與景觀格局變化狀況進行探究，得出以下結論：①隨時間演進，研究區林地顯著擴展而草地、耕地、灌叢及水體等均大幅減少，建筑用地雖擴展顯著但比重始終較??；各土地利用類型的空間分布重心及其轉移變化差異顯著，24年間，建筑用地、耕地、草地、水體及濕地重心均整體向東北方向偏移而林地與灌叢重心偏向西南。②研究區土地利用變化速度整體較快但小幅放緩，土地利用空間變化劇烈的區域主要集中在林地、草地及耕地等用地類型上；隨時間演進，各用地類型均發生了較明顯的相互轉化，其中以林地、草地、耕地及灌叢的間轉化最為顯著。③從斑塊類型尺度來看，研究區不同用地斑塊間的景觀指數及其變動差異懸殊，整體而言，灌叢、草地及耕地的斑塊密度明顯較高但形狀規整程度顯著較低，而林地的平均斑塊面積遠大于其余地類。④從景觀總體尺度來看，研究區景觀的多樣性與均勻度指數均持續降低而破碎度指數整體減小，各用地景觀面積差異持續擴大且空間分布的均勻程度不斷降低，整體呈由分散分布向集中布局的轉變。

關鍵詞：土地利用；景觀格局；中緬泰老“黃金四角”；東撣邦地區

中圖分類號：F301.2 文獻標識碼：A

0 引言

作為自然基礎上人類活動的直接反映，土地利用變化已成為探討人地關系地域系統的重要切入點[1]，土地利用方式及組合的變化不僅會對生態環境造成影響，更可直觀體現人類對地球表面景觀的改造過程[2]，加強該方面的研究對提高區域土地的可持續利用程度及社會、經濟與生態效益均有重要的指導意義。而作為不同層次或相同層次水平景觀生態系統在空間上的依次更替和組合，景觀格局可直觀顯現景觀生態系統縱向及橫向的鑲嵌組合規律，并已成為揭示區域土地利用變化及生態狀況時空分異的有效手段[3]。近年來，隨景觀生態學的觀點與方法在土地利用變化研究中的應用不斷深入，景觀格局與土地利用的結合研究日益凸顯[4，5]，并引起了國內外學者的廣泛關注。相較而言，國外學者的研究起步較早，研究重點一方面集中在對土地利用與景觀格局的演變過程及尺度效應的測度上[6-8]，另一方面側重于對土地利用景觀格局與景觀過程之間相互關系的分析[9，10]；近年來，隨3S等技術的成熟，國內學者對土地利用與景觀格局的結合研究日趨增多，并已分別基于不同尺度[11，12]和視角對土地利用與景觀格局的時空變化狀況[13，14]、過程[15，16]、驅動機制[17，18]及模擬預測[19，20]等做了大量分析。

隨著經濟全球化與區域一體化進程的加快，世界范圍內的區域合作隨之蓬勃發展，作為中國與東盟接觸地帶已經形成的唯一多國地緣經濟區[21]，中緬泰老“黃金四角”（簡稱：“黃金四角”）這一長期經濟發展滯后、社會問題頻發、傳統與非傳統安全問題疊加、邊境糾紛持續的典型“敏感”與“問題”區域，正逐步成為國際社會研究與關注的焦點。眾多的國際經濟合作和資源開發項目、大規模的基礎設施建設與禁毒活動[22]與土地利用方式的特殊性及明顯的國別對比、廣泛分布的熱帶雨林、相當面積的罌粟林及顯著擴張的橡膠園等替代種植作物區，更使得該區成為“國際地圈與生物圈計劃”（IGBP）及“聯合國減少森林砍伐和退化造成的碳排放計劃”（REDD）等研究LUCC（土地利用/土地覆蓋變化，Land Use and Land Cover Change）的前沿和熱點地區之一[23，24]。文獻整合發現，關于“黃金四角”地區土地利用與變化的研究主要集中在對老撾、泰國北部及中國西雙版納等地區典型地類（橡膠林等）的遙感監測、信息提取及分布特征分析等方面[25-27]，而對緬甸段及將土地利用與景觀格局相結合，直觀地揭示區域土地利用變化、組合及生態狀況的研究略顯不足。鑒于此，本研究以中緬泰老“黃金四角”地區緬甸段為例，在GIS等技術的支撐下，綜合運用土地利用重心測度、動態變化及景觀指數等分析模型，對該區土地利用與景觀格局的變化特征進行分析，以期探析其土地利用與景觀格局的變化規律及存在問題，增加國際社會對該地區土地利用及景觀格局的認識，為后續關于該區土地利用變化的驅動機制、生態效應及模擬預測研究提供參考。

1 研究區域與數據來源

1.1 研究區域

中緬泰老“黃金四角”地區位于瀾滄江—湄公河中上游，地勢北高南低，整體處北緯 17°16′—24°50′、東經 98°01′—103°24′之間，屬熱帶、亞熱帶季風氣候。在地理空間上主要包括中國云南西雙版納州和普洱市、老撾北部的上寮地區五?。ì樐纤?、烏多姆賽省、波喬省、豐沙里省、瑯勃拉邦?。?、緬甸東北部的東撣邦地區（景棟縣、孟別縣、大其力縣、孟薩縣、勐臘等縣）及泰國北部的清邁、清萊兩府[21，22]（圖1a）。作為中國與東盟接觸地帶已經形成的唯一多國地緣經濟區，自1993年泰國政府正式提出“金四角計劃”以來，在“中國—東盟自由貿易區”及“一帶一路”等持續推動下，該區在交通設施建設、水土資源開發、跨境旅游與經貿合作等諸多領域均取得了顯著成就，在推進和共建“孟中印緬經濟走廊”、“中國—中南半島經濟走廊”以及“大湄公河次區域合作”中的地緣政治和經濟戰略價值日趨凸顯。

中緬泰老“黃金四角”地區緬甸段主要指緬甸東北部的東撣邦地區（包括景棟、孟別、大其力及孟薩等縣的部分地區），總面積約1.95萬平方公里，為緬北華人主要聚居區（圖1b）。作為典型的多民族聚居發展中地緣經濟區和罌粟種植區[22]，該區一直備受國際社會的關注，近年來，隨著以水電開發、道路建設、禁毒與替代種植為代表的諸多國際合作與資源開發項目的開展，該區土地資源的利用與覆被景觀變動顯著，已成為當今LUCC正在發生急劇變化的熱點地區之一[22]。

1.2 數據來源

本文中進行土地利用與景觀格局分析所用的數據源為USGS（http：//glovis.usgs.gov）提供的研究區1993、2005及2017年Landsat MSS/TM、ETM+遙感影像（分辨率30m）。

基于ENVI 5.3對遙感影像進行輻射定標、大氣校正、幾何精度校正、影像拼接和不規則分幅等預處理，采用K-T變換、波段合成等手段對不宜辨別的地物進行圖像增強處理，加強目標區域地物類型的辨識特征；參照Globalland30全球地表覆蓋遙感制圖分類系統，結合研究區土地利用野外調查數據，將研究區土地利用分為草地、耕地、灌叢、林地、建筑用地、濕地及水體等7類（圖2）；借助2017年8月31日至9月12日的野外采樣點數據和控制點數據，并在GoogleEarth上隨機選取土地利用樣點對研究區1993、2005和2017年土地利用解譯數據進行精度驗證，結果顯示解譯精度分別為81.73%、83.64%和87.23%。

2 研究方法與指標選取

2.1 土地利用重心測度模型

土地利用重心，即土地利用類型的幾何平衡點，是衡量某用地類型在區域內總體分布狀況的重要指標，可表示其分布的總趨勢和中心區位[28]。計算公式如下：

其中Xt、Yt分別為研究區第t年某用地類型的重心坐標；n為斑塊數量，xi、yi第i個斑塊的重心經、緯度；Mit為t年第i個斑塊的面積。

土地利用重心移動距離測度公式為：

其中（Xm，Ym）、（Xt，Yt）分別為第m、t年某用地類型的重心坐標，E為常數，取111.111km[29]。

2.2 土地利用變化分析模型

（1）綜合土地利用動態度

綜合土地利用動態度是指在一定時段內研究區整體土地利用類型的變化速度，不僅可從全域分析土地利用的空間變化過程[30]，更能進一步反映區域內的社會經濟活動對其土地利用變化的綜合影響[31]。公式為：

式中：S為綜合土地利用動態度，Si為監測開始時第i類土地利用類型面積，△Si-j為監測時段內第i類土地利用類型轉為其他類土地利用類型面積總和，t為監測時段。

（2）土地利用空間變化率

為識別一定時段內不同土地利用類型變化的劇烈度與活躍度，分析各類型用地轉移與新增規模對研究區土地利用變化的影響[30]，參照李燦等學者的研究，構建土地利用空間變化率模型。公式為：

式中：Fi為第i類土地利用的空間變化率指數，△Vi為研究時段內第i類土地利用的變化規模（包括轉入與轉出規模），TLA為研究區面積。

（3）土地利用轉移矩陣

土地利用轉移矩陣是用來描述不同土地利用類型間轉換情況的測度模型，不僅可反映研究初、末期的土地利用類型結構，還可反映研究時段內各土地利用類型間的轉移變化情況，更可刻畫區域土地利用變化方向及研究期末各土地利用類型的來源與構成狀況[31]。其數學形式詳見文獻[32]。

2.3 景觀格局變化分析指數

參照相關學者研究[11，12，33，34]，結合研究區特點，基于斑塊類型和景觀2個尺度分別選取斑塊密度（PD）、平均斑塊面積（MPS）、景觀形狀指數（LSI）及Shannon多樣性指數（SHDI）、景觀破碎度指數（LFI）、Shannon均勻度指數（SHEI），作為分析研究區景觀格局變化特征的指標，上述景觀指數均通過Fragstats3.4計算得出（表1）。

3 土地利用變化分析

3.1 土地利用面積及空間變化特征

3.1.1 土地利用面積變化特征

總體而言，1993年～2017年東撣邦地區林地擴展明顯，在用地景觀中的主導地位顯著增強，24年間林地增加了7196.1km2，用地占比由1993年的52.43%增至2017年的88.22%（圖2、圖3）；其次，研究區草地、耕地及灌叢面積均大幅度減小，用地占比分別由1993年的24.5%、18.76%、2.2%降至2017年的2.16%、6.92%、1.02%，其原因一方面在于受以橡膠林和香蕉林為代表的經濟林木用地擴展驅動，研究區傳統的稻作用地大量轉型并減少，另一方面在于隨替代種植的深入，研究區以罌粟為代表的草本植物用地大量轉為經濟林木或耕地；再次，24年間研究區水體面積顯著減少而濕地面積有所增加，這在一定程度上體現了瀾（滄江）—湄（公河）治理及水資源綜合開發對該區土地利用的影響；最后，建筑用地擴展顯著但比重較小也是研究區土地利用的一個特點，這在一定程度上體現了該區社會經濟發展速度較快但水平仍較低的現狀。

3.1.2 土地利用空間變化特征

通過對比研究期初和期末各土地利用類型的分布重心，可對研究時段內土地利用的空間變化特征及規律進行探索[35]。參照相關學者研究[36]，本文引入土地利用重心測度模型對東撣邦地區1993年～2017年的土地利用空間變化特征進行測度（圖4）。發現：

（1）研究區建筑用地與耕地重心分別位于幾何重心（99.91E，20.97N）的西南及北偏西方向，平均偏移分別約46.11km、30.13km；隨時間演進，二者重心均整體呈向東北方向偏移的態勢。表明該區東北部臨近中國的孟別縣逐步成為開發重點，土地利用程度不斷提升。

（2）相較而言，水體與濕地重心與幾何重心間距離較遠且整體位于其南部；24年間，二者重心的空間分布變動顯著且均持續向東北湄公河方向大幅偏移，偏移距離遠超其他用地類型。在一定程度上表明湄公河及其沿線區域在該區水體及濕地等用地類型中的主導地位日趨增強。

（3）草地與灌叢重心整體位于幾何重心的西南部，隨時間演進，二者重心雖均呈先東北后西南的偏移態勢，但草地總體向東北方向偏移顯著而灌叢更側重向西南偏移。

（4）作為研究區主要用地類型，林地重心與幾何重心間偏離度最小，平均偏移僅13.87km；隨時間演進，林地重心整體向西南方向偏移，表明在以孟薩縣為主的西南部地區，林地在用地景觀中的主導地位進一步增強。

3.2 土地利用動態變化分析

3.2.1綜合土地利用動態分析

基于公式（4）對東撣邦地區綜合土地利用動態度進行分析，發現，研究區土地利用變化速度整體較快，24年間，社會經濟發展對該區土地利用影響較為強烈；隨時間演進，研究區土地利用變化速度小幅下降，人類活動對土地利用的影響日趨理性。1993年～2005年，研究區綜合土地利用動態度為43.07，土地利用變化速度較為劇烈；相較而言，2005年～2017年綜合土地利用動態度降至37.59，土地利用變化速度相對平緩。

3.2.2土地利用空間變化率分析

基于公式（5）對東撣邦地區各土地利用類型1993年～2017年的空間變化率進行測度（圖5），發現：

（1）不同土地利用類型間的空間變化率差異懸殊，空間變化劇烈的區域主要集中在林地、草地及耕地等用地類型上。24年間，林地和草地的空間變化率遠高于其他用地類型，表明此類用地區域的空間變化極為活躍；耕地和灌叢的空間變化率較大，用地區域的空間變化較為顯著；值得注意的是，建筑用地、濕地及水體的空間變化率均相對較小，這與地類面積較小息息相關。

（2）隨時間演進，林地、草地、耕地、灌叢及水體的空間變化率均顯著下降而建筑用地與濕地則有所上升，其中，建筑用地空間變化率的增幅尤為顯著，表明24年間研究區土地開發建設活動日趨活躍。

（3）1993年～2017年，不同土地利用類型的空間變化活躍度差異顯著減小，各用地類型間的空間變化率標準差由1.45跌至0.32。

3.2.3土地利用轉移變化分析

基于ArcGIS平臺可獲取東撣邦地區不同時段土地利用狀況及轉移矩陣（表2、表3）。發現，24年間研究區各土地利用類型均發生了較明顯的相互轉化，其中以林地、草地、耕地及灌叢最為顯著。

（1）1993年～2005年，林地轉化為其他用地類型的面積為1935.24km2，其中，49%轉為耕地、37.6%轉為草地，而7.7%轉為灌叢；由其他用地類型轉為林地的面積多達7458.9km2，其主要來源于草地（57.5%）與耕地（34.9%）的轉移，從而使得林地面積整體擴大5523.7km2。相較而言，灌叢面積變動較小，整體有所下降，減少的灌叢主要轉為林地（80.8%）但同時也從林地、耕地及草地等轉入了超過270km2。整體而言，草地與耕地的轉出量遠大于轉入且主要轉為林地，其原因一方面與該區適宜林地的生長環境及所處地勢相關，另一方面受該區大規模種植經濟林木驅動，大量荒山被開發，相當數量的草地、耕地轉為林地，其中草地、耕地向林地的轉化面積分別為林地轉化為草地、耕地面積的5.9和2.7倍。

（2）2005年～2017年，各主要用地類型的轉移情況與1993年～2005年間大體一致。其中，林地轉化為其他用地類型的面積僅為306.27km2，而由其他用地類型轉入的面積達1835.17km2，且主要來源于草地（62.3%）的轉移。灌叢轉為林地、草地等的面積為250.65km2，而由草地、林地及耕地等轉入的面積為169.92km2，從而使得灌叢面積持續下降。

相較于1993年～2005年，草地與耕地的轉出量雖仍遠大于轉入且仍主要轉為林地，但轉移規模大幅減小，其中以其他用地類型轉入為耕地的面積降幅最為顯著，不僅表明隨時間演進研究區土地利用結構日趨穩定，也在一定程度上體現了該區以水稻種植為主的傳統農業用地規模日趨減少的態勢。

（3）值得注意的是，24年間，研究區建筑用地的變動面積大幅增加，轉入面積遠大于轉出且差異顯著擴大而水體變動面積則持續減小，其中由其他用地類型轉入的面積降幅尤為突出。不僅表明該區土地開發利用程度及受社會經濟發展影響持續增加，也體現出坑塘治理正逐步成為該區提高土地利用效率的手段之一。

4 景觀格局變化分析

4.1 斑塊類型尺度變化分析

斑塊類型尺度上的分析主要以描述斑塊及斑塊之間的特征為基礎，探索不同用地景觀間的差異及變化規律。鑒于此，本文選擇斑塊密度（PD）、平均斑塊面積（MPS）及景觀形狀指數（LSI）等3個反映景觀破碎化、異質性及形狀復雜度的指標從斑塊類型尺度對東撣邦地區1993年～2017年的景觀格局進行分析（表4）。發現，24年間，研究區不同用地類型斑塊間的景觀指數差異懸殊。

（1）各用地景觀間的斑塊密度差異顯著，灌叢、草地及耕地顯著高于其他地類；隨時間演進，各用地景觀的斑塊密度變動幅度與趨勢差異明顯。其中，灌叢、林地、水體及濕地均持續下降且降幅顯著，而建筑用地則顯著上升但增幅放緩，草地與耕地雖均呈先升后降的變動態勢，但草地整體下降，斑塊分布趨于集中而耕地整體上升，斑塊分布的破碎化程度增加。

（2）各用地景觀間的平均斑塊面積差異較大，林地遠大于其余地類；隨時間演進，各用地景觀的平均斑塊面積變動存在差異，林地、濕地及水體均持續擴大且后12年增幅較高，而草地與耕地則持續減小且前12年降幅尤為顯著，建筑用地與灌叢的變動相對較小，均呈先降后升整體小幅擴大的變動態勢。

（3）各用地景觀間的斑塊形狀指數差異懸殊，灌叢、草地及耕地的斑塊形狀規整程度顯著低于其他地類，這與其斑塊密度較大且分布破碎相關；1993年～2017年，各用地景觀的斑塊形狀指數變動各具特色，其中，草地、耕地及灌叢、林地均呈先升后降的變動態勢，但整體而言草地與耕地有所提升而灌叢與林地則大幅下降，受近年來大規模且無序的城鄉用地擴展影響，研究區建筑用地的斑塊形狀指數持續上升而受河道及坑塘整治驅動，濕地與水體的斑塊形狀日趨規整。

4.2 景觀尺度變化分析

景觀尺度上的分析側重于描述整體景觀結構的生態過程，為全面反映景觀格局變動態勢，本文對東撣邦地區景觀的Shannon多樣性（SHDI）、破碎度（LFI）及Shannon均勻度（SHEI）等指數進行了測度（表5）。發現：

（1）隨時間演進，研究區Shannon多樣性指數持續降低且降幅有所減小，表明各用地景觀在總體中所占比例的差異持續擴大，但差異增幅減小。

1993年～2005年，研究區景觀多樣性指數大幅降低，其原因主要在于林地大幅正增長而草地、耕地顯著減少，使各用地景觀在總體中所占比例差異顯著擴大；2005年～2017年，受林地在用地景觀中的主導性進一步增強驅動，研究區景觀多樣性指數持續下降，各用地景觀在總體中所占比例差異進一步擴大。

（2）24年間，研究區景觀破碎度指數呈先升后降整體降低的變動態勢，表明其用地景觀的破碎化程度有所改善，整體呈由分散分布向集中布局的轉變。

1993年～2005年，受耕地及草地斑塊數量大幅增加而面積顯著下降驅動，研究區用地景觀的破碎化程度整體上升；2005年～2017年，受草地及灌叢斑塊數量大幅減少且降幅高于面積影響，研究區用地景觀的破碎化程度顯著下降，整體向集中布局轉變。

（3）1993年～2017年，研究區Shannon均勻度指數持續下降，各用地景觀在空間上分布的均勻程度不斷降低，在一定程度上體現了該區人類活動與社會經濟發展的時空分異對土地利用的影響。

5 結論與討論

基于土地利用信息與變化數據，通過構建土地利用重心測度、動態變化及景觀指數等分析模型，本研究對中緬泰老“黃金四角”地區緬甸段1993年～2017年土地利用與景觀格局的變化進行了探究，得出以下結論：

（1）隨時間演進，東撣邦地區林地擴展明顯，在用地景觀中的主導地位顯著增強；受替代種植、瀾（滄江）—湄（公河）治理等綜合影響，草地、耕地、灌叢及水體面積均大幅度減??；此外，建筑用地擴展顯著但比重較小也是該區土地利用的一個特點。

（2）24年間，東撣邦地區各土地利用類型的空間分布重心及其轉移變化差異顯著。建筑用地、耕地、草地及灌叢重心整體位于幾何重心的西南方向，林地重心與幾何重心間偏離度最小而水體、濕地重心與幾何重心間距離較遠且整體位于其南部；隨時間演進，建筑用地、耕地、草地、水體及濕地重心均整體向東北方向偏移，且水體與濕地的偏移距離顯著較大而林地與灌叢重心整體向西南偏移，表明在以孟薩縣為主的西南部地區，林地和灌叢在用地景觀中的主導地位進一步增強。

（3）東撣邦地區土地利用變化速度整體較快，社會經濟發展對該區土地利用影響較為強烈，隨時間演進，研究區土地利用變化速度小幅下降，人類活動對土地利用的影響日趨理性；研究區不同土地利用類型間的空間變化率差異懸殊，空間變化劇烈的區域主要集中在林地、草地及耕地等用地類型上，隨時間演進，林地、草地、耕地、灌叢及水體的空間變化率均顯著下降而建筑用地與濕地則有所上升，各土地利用類型的空間變化活躍度差異顯著減??；24年間，研究區各土地利用類型均發生了較明顯的相互轉化，其中以林地、草地、耕地及灌叢的間轉化最為顯著。

（4）從斑塊類型尺度變化來看，24年間，東撣邦地區不同用地類型斑塊間的景觀指數及其變動差異懸殊。灌叢、草地及耕地的斑塊密度明顯高于其他地類但斑塊形狀規整程度顯著較低，而林地的平均斑塊面積遠大于其余地類；隨時間演進，林地、水體、濕地及灌叢的斑塊密度與景觀形狀指數均整體減小而平均斑塊面積則有所擴大，建筑用地的斑塊密度、平均斑塊面積及景觀形狀指數均整體擴大，草地與耕地平均斑塊面積均持續減小而景觀形狀指數則整體擴大。

（5）從景觀總體尺度變化來看，隨時間演進，東撣邦地區Shannon多樣性與均勻度指數均持續降低，而景觀破碎度指數則呈先升后降整體降低的變動態勢。不僅表明研究區各用地景觀在總體中所占比例的差異持續擴大且在空間上分布的均勻程度不斷降低，更表明其用地景觀的破碎化程度有所改善，整體呈由分散分布向集中布局的轉變。

作為地緣經濟、政治、文化及生態環境均較為典型且復雜的區域，關于中緬泰老“黃金四角”地區緬甸段土地利用與景觀格局變化的分析，對優化該區土地利用的結構、方式和布局，理清資源環境保護與開發的自然本底與演進過程，促進經濟、社會、生態三重效益的有效協調有重要的指導意義。隨“黃金四角”跨流域合作的進一步推進，綜合考慮主體認知、生態響應及地緣風險等多重因素，探究該區乃至整個“黃金四角”地區土地利用與景觀格局變化的驅動機制和生態效應，構建促進土地資源可持續利用的共生治理體系，將是本研究的未來分析重點。

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