全 文 ：第 35卷 第 1期 生 态 科 学 35(1): 117123
2016 年 1 月 Ecological Science Jan. 2016

收稿日期: 2015-01-30; 修订日期: 2015-05-28
基金项目: 中国海监技术支撑体系项目(2200208); 厦门市科技计划项目(3502Z20062011)
作者简介: 潘翔(1989—), 男, 硕士, 助理工程师, 研究方向为海岛保护与利用, E-mail: panxiang@tio.org.cn
*通信作者: 陈鹏(1973—), 男, 博士, 教授级高工, 研究方向为海岛海岸带资源环境综合评价, E-mail: chenpeng@gmail.com

潘翔, 孙元敏, 吴剑, 等. 厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究[J]. 生态科学, 2016, 35(1): 117123.
PAN Xiang, SUN Yuanmin, WU Jian, et al. Study on the spatial-temporal characters of landscape pattern changes in coastal zone of
Xiamen Bay[J]. Ecological Science, 2016, 35(1): 117123.

厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究
潘翔, 孙元敏, 吴剑, 陈鹏*
国家海洋局第三海洋研究所, 厦门 361005

【摘要】 以厦门湾海岸带为研究区, 基于 1989 年与 1997 年 Landsat TM、2010 年 SPOT5 遥感影像, 在遥感和 GIS 技
术支持下, 建立了厦门湾海岸带景观类型空间数据库。运用景观类型变化表征模型与景观格局指数方法, 对近 22 年来
研究区景观格局变化时空动态特征进行了定量分析。研究结果表明: 厦门湾海岸带景观格局发生了较大的变化。农用
地面积持续减少且降幅最显著 , 而城镇用地与建设用地则快速扩展; 其中前者由占总面积的 72.75%下降到 30.67%,
后者由占总面积的 4.60%上升到 38.97%。土地利用类型之间、以及各土地利用类型与滨海湿地之间的动态转化频繁,
土地利用类型之间的转化以农用地和滨海湿地向城镇用地与建设用地转化为主。在 1989—1997 年农用地净转出面积
为 13862.55 hm2, 滨海湿地转出面积为 4268.82 hm2; 在 1997—2010 年农用地转出达到 20910.24 hm2, 典型滨海则转出
5931.64 hm2。在景观水平尺度上, 景观格局向着多样化方向发展, 景观的异质性增强, 景观破碎化程度加深。景观格
局变化的驱动因素主要为社会经济发展与政策调整。

关键词：厦门湾; 海岸带; 景观格局; 时空演变
doi:10.14108/j.cnki.1008-8873.2016.01.018 中图分类号：Q149 文献标识码：A 文章编号：1008-8873(2016)01-117-07
Study on the spatial-temporal characters of landscape pattern changes in
coastal zone of Xiamen Bay
PAN Xiang, SUN Yuanmin, WU Jian, CHEN Peng*
Third Institute of Oceanography, State Oceanic Administration, Xiamen 361005, China
Abstract: In the present study, the coastal zone of Xiamen Bay was chosen as the study area and a spatial information database of
land use was established, based on Landsat TM image (in 1989 and 1997) and SPOT5 images (in 2010) aided by the RS and GIS
techniques. We quantified the spatial-temporal dynamic characteristics of land use in this area from 1989 to 2010, using the models of
land use dynamic degree, transition matrix of land use types, and index method of landscape pattern as well. The results showed that
the land use pattern of this area changed conspicuously during the study period. Farmland decreased continuously in large scale,
decreasing from 72.75% to 30.67%, while the land for urban and construction use expanded rapidly, increasing from 4.6% to 38.97%.
There was frequent conversion among different types of land use, and between land use and typical wetlands types. The conversion
between land use types was mainly characterized by the conversion from farmland and typical wetland to urban and construction land
use. Among them, the net transferred area of the farmland and typical wetland was 13862.55 and 4268.82 hectares respectively during
1989-1997. In the period of 1997 to 2010, the number arose to 20910.24 and 5931.64 hectares. Landscape pattern tended to diversify
at landscape scale, meanwhile landscape heterogeneity increased, and the fragmentation degree deepened. Local socioeconomic
development and readjustment of policies were the main driving forces for the dynamic changes of land use pattern.
Key words: Xiamen bay, coastal zone, landscape pattern, spatial-temporal changes
118 生 态 科 学 35 卷

1 前言
自国际地圈-生物圈(IGBP)和全球变化中的人
文领域计划(HDP)于 1995 年联合提出 LUCC 研究计
划以来, 土地利用/覆盖变化(LUCC)已经成为全球
变化研究的前沿和多学科研究的交叉点[1–2]。IGBP
和 IHDP更将海岸带的陆海相互作用(LOICZ)作为其
重要的子计划[3], 近年来, 国内外学者已在海岸带
LUCC 动态变化监测、驱动力机制及环境响应方面
开展了较多的研究[4–5]。运用景观生态学的方法度量
LUCC 与生态过程之间的关联已经成为研究热点[6–7],
海岸带景观格局演变研究在海岸带区域性灾害防
治、污染控制、环境保护等方面具有重要意义[8–10]。
随着海峡西岸经济区上升为国家战略, 以及厦门市
海湾型城市发展战略的实施, 厦门湾已经成为最引
人注目和最具有活力的地区, 正在经历快速的城市
化过程, 人类活动这一外营力必将展示其不断增强
的态势。本文在遥感技术与 GIS 技术支持下, 分析
了厦门湾海岸带近 22 年间的景观格局转化过程及
其空间变化特征。
2 研究区与研究方法
2.1 研究区概况
厦门湾位于福建东南、北回归线附近(24N 左
右), 是较为典型、具代表性的亚热带海湾[11]。厦门
湾是一个半封闭型海湾, 岸线曲折, 地形复杂。东有
大小金门岛, 南有大小担岛, 西有九龙江径流, 北
有众多海堤。湾内海水的流动主要受制于台湾海峡
的潮汐系统和九龙江的径流。本研究考虑到资料的
可获得性与行政管理的可行性, 将厦门湾的研究范
围界定为厦门市行政辖区范围内, 研究区向陆地一
侧延伸以厦门市所辖镇(街道)的行政辖区边界为界
(图 1)。厦门市地处福建省东南部九龙江入海处, 背
靠漳州、泉州, 面对金门, 濒临台湾海峡, 与台湾、
澎湖列岛遥遥相对, 是闽南金三角的核心, 也是中
国东南沿海的重要门户。厦门市下辖有厦门岛内的
思明湖里 2 个行政区, 以及厦门岛外的集美、海沧、
同安和翔安 4 个行政区[12]。
2.2 数据源与处理
基本信息源为 1989 年、1997 年 Landsat TM 以
及2010年SPOT5遥感数据, 辅助资料为海湾城市行

图 1 研究区范围示意图
Fig. 1 Study area in coastal zone of Xiamen Bay
政区划图、厦门市土地利用图等。数据处理平台为
ERDAS(version 9.0)遥感图像处理系统和 ArcGIS
(version 9.3)地理信息系统。
参考土地利用现状分类标准(GB/T 21010-2007),
结合研究区域土地利用特征, 将非湿地景观划分为
7 种类型: L1 农用地、L2 林地、L3 城镇用地、L4
农村居民地、L5 建设用地、L6 交通用地; 同时参
考厦门滨海湿地分类体系相关研究成果[13], 将其中
3 种典型滨海湿地类型(W1 浅海、W2 滩涂、W3
养殖区)纳入景观类型转移矩阵分析。对 3 个时相的
遥感影像进行几何校正、空间配准、假彩色合成与
融合、影像图像增强与影像裁剪等预处理; 运用监
督分类法与人机交互结合方法解译, 提取出 3 个时
期的景观类型矢量数据, 建立研究区域不同时期的
景观类型数据库并绘制其空间分布图(图 2)。
2.3 景观类型变化表征模型
土地利用动态度模型可以定量描述土地利用变
化的剧烈程度[2,14], 其中单一土地利用动态度模型
反映土地利用类型变化的速度[15]。转移矩阵可以全
面而具体地反映土地利用变化的结构特征与各用地
类型的变化方向[2,10]。本研究采用上述模型方法分析
了 1989—1997 年时段(第 I 时段)、1997—2010 年时
段(第 II 时段)研究区景观类型变化的时空特征以及
各景观类型相互转化情况。通过对研究区三个时期
1 期 潘翔, 等. 厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究 119


图 2 厦门湾海岸带 1989—2010 年景观类型空间分布
Fig. 2 Spatial distribution maps of landscape types in coastal zone of Xiamen Bay from 1989 to 2010
的海岸带景观类型矢量数据进行叠加计算, 得到了
2 个时段的景观类型转移矩阵(表 1、表 2)。
2.4 景观格局指数
景观格局指数方法是景观生态学空间分析方法
的一种, 利用它能够定量地反映景观结构组成和空
间配置的特征, 也可揭示格局变化对景观生态过程
的影响[16]。本文在景观水平尺度上, 选择多样性指数
(SHDI)、均匀度指数(SHEI)、蔓延度指数(CONTAG)、
并列与散布指数(IJI)、景观分离度(DIVISION)、斑
块密度(PD)、最大斑块指数(LPI)、形状指数(LSI)等。
景观格局指数的计算通过综合运用 ArcGIS 9.3、景
观格局分析软件 Fragstats 4.1(http://www.umass.edu/
landeco/index.html)实现, 其生态学意义参考相关文
献[2, 16]与 Fragstats 用户指南, 其结果见图 4。
表 1 1989—1997 年研究区景观类型转移矩阵
Tab. 1 Conversion matrix of landscape types in research region from 1989-1997
1997 年
1989 年
L1 L2 L3 L4 L5 L6 W1 W2 W3 合计
L1 35241.13 2654.43 14.2 635.24 0 189.97 17.38 115.12 339.02 39206.49
L2 5130.3 8135.1 170.43 49.55 1.87 19.36 10.63 23.18 17.91 13558.33
L3 2914.61 175.83 2571.89 368.16 126.68 62.89 61.43 261.49 108.25 6651.24
L4 2310.83 99.67 165.4 1729.04 0 20.85 0 3.02 37.25 4366.06
L5 1594.48 76.84 0.5 30.64 0 14.45 0 101.66 108.88 1932.25
L6 333.45 54.21 15.9 4.57 0 1074.65 36.93 43.69 84.59 1647.98
W1 0 0 0 2.4 0 0 15618.64 144.93 0 15775.91
W2 36.6 3.14 0 1.54 0 0 1774.99 7556.37 32.07 9424.16
W3 1542.28 3.37 33.51 21.9 0 56.48 10.63 935.77 3470.33 6053.31
合计 49105.15 11204.08 2975.94 2843.03 128.55 1450.00 17525.45 9185.23 4198.30
动态度 -2.02 3.54 14.53 6.33 158.43 1.67 / / /
注: 转移矩阵数据单位为 hm2; 行表示 1997 年数据, 列表示 1989 年数据; 黑色数字为未发生转变的面积; 动态度表示 1989-1997 年间各
类景观类型的变化程度; 行与列的合计表示 1989 年和 1997 年各类型景观的面积。
120 生 态 科 学 35 卷

表 2 1997—2010 年研究区景观类型转移矩阵
Tab. 2 Conversion matrix of landscape types in research region from 1997-2010
2010 年
1997 年
L1 L2 L3 L4 L5 L6 W1 W2 W3 合计
L1 18941.24 1480.46 201.1 335.53 82.06 129.62 0 3.66 395.4 21569.95
L2 3201.57 10029.58 267.67 38.55 77.2 22.09 0 5.15 15.77 13659.90
L3 4616.98 909.16 5261.31 2144.58 1247.27 278.9 90.88 214.9 530.55 15294.53
L4 2774.11 161.19 9.4 1644.57 7.04 11.34 0 0 9.75 4617.41
L5 7313.78 874.05 354.18 125.15 428.66 147.67 363.31 760.42 1851.97 12219.19
L6 1438.93 159.99 401.98 65.42 108.14 891.18 74.41 111.3 279.55 3530.91
W1 19.72 28.15 34.2 0 0 26.1 15096.25 275.2 0 15480.84
W2 86.49 15.78 8.36 0 0 2.42 69.99 7556.8 502.66 8265.80
W3 1458.66 47.76 46.99 38.97 8.04 14.46 24.47 352.3 3103.56 5095.21
合计 39851.47 13706.14 6605.20 4393.07 1961.77 1523.78 15722.53 9279.72 6690.06
动态度 -3.28 -0.55 8.68 0.29 8.15 37.86 / / /
注: 转移矩阵数据单位为 hm2; 行表示 2010 年数据, 列表示 1997 年数据; 黑色数字为未发生转变的面积; 动态度表示 1997-2010 年间各
类景观类型的变化程度; 行与列的合计表示 1997 年和 2010 年各类型景观的面积。

3 结果与分析
3.1 景观格局基本现状
厦门湾海岸带2010年景观类型总面积为71776.12 hm2,
其中农用地面积最大(21569.95 hm2), 占总面积的
30.67%, 为环厦门湾海岸带的景观基质; 其次为城
镇用地 (15294.53 hm2), 占 21.48%; 再次为林地
(13659.90 hm2), 占 19.14%; 建设用地(12219.19 hm2)
占17.49%, 农村居民地(4617.41 hm2)占6.43%, 交通
用地(3530.91 hm2)占 4.8%(表 1)。从 2010 年各景观
类型的空间分布情况看(图 2), 林地资源在集美区、
海沧区分布最多, 其次为思明区和同安区; 翔安区
农地资源分布最多, 其次为同安区和集美区; 城镇
用地主要集中分布在厦门岛内的思明区和湖里区;
同安区建设用地分布最多, 其次为海沧区、集美区
与翔安区; 农村居民用地只在岛外 4 个分区有分布。
3.2 景观类型动态变化
从 1989—2010 年, 研究区景观类型总面积在波
动中呈上升趋势, 22 年间共增加 3185.14 hm2(表 1)。
其中, 城镇用地和建设用地增长幅度最大(分别为
12318.59 hm2 与 12090.64 hm2), 而农用地则大幅下
降(27535.2 hm2)。第 I 时段林地、城镇用地的增量明
显, 交通道路增量最小, 农用地变化幅度远大于其
他类型; 第 II 时段城镇用地、建设用地、交通道路
的增量明显, 农村居民地仅有小幅增长, 而农用地
降幅最为显著, 林地在此时段则在减小。
厦门湾海岸带景观类型动态变化程度显著(表 1),
并表现出不同的阶段性特点。第 I 时段变化速度依
次为建设用地>城镇用地>农村居民地>林地>农用
地>交通道路, 而第 II 时段则依次为建设用地>城镇
用地>交通道路>农用地>林地>农村居民地。
3.3 景观类型转移分析
3.3.1 第 I 时段转移特征
农用地: 主要转化为林地(5130.3 hm2)、城镇用
地(2914.61 hm2)与农村居民地(2310.83 hm2), 其次
转向建设用地(1594.48 hm2)与养殖区(1542.28 hm2);
此阶段转入的类型主要为林地(2654.43 hm2), 其次
为农村居民地(635.24 hm2)与养殖区(339.02 hm2)。
林地: 主要转化为农用地与城镇用地(175.83 hm2),
转向农村居民地、建设用地与交通道路的分别为
99.67 hm2、76.84 hm2 和 54.21 hm2。城镇用地: 主要
转向林地(170.43 hm2)与农村居民地(165.4 hm2), 而
转入部分主要来自于农用地, 其次为农村居民地
(368.16 hm2)、林地(175.83 hm2)。农村居民地: 主要
转向农用地, 其次为城镇用地; 转入部分主要来自
城镇用地, 其次为林地。建设用地: 转向林地的面积
为 1.87 hm2; 转入部分来自农用地, 其次为养殖区
(108.88 hm2)与滩涂(101.66 hm2)。交通道路: 转向农用
地 189.97 hm2, 其次为城镇用地(62.89 hm2); 而转入部
分主要来自于农用地, 其次为养殖区(84.59 hm2)。
1 期 潘翔, 等. 厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究 121

浅海 : 转向非湿地的类型主要为城镇用地
(61.43 hm2)和交通道路(36.93 hm2)。滩涂: 转向非湿
地的类型主要为城镇用地 (261.49 hm2)、农用地
(115.12 hm2)和建设用地(101.66 hm2)。养殖区: 转向
非湿地的类型主要为农用地(339.02 hm2), 其次为建
设用地与城镇用地(108.25 hm2)。
3.3.2 第 II 时段转移特征
农用地: 主要转化为建设用地(7313.78 hm2),
其次转向城镇用地(4616.98 hm2)与林地(3201.57 hm2);
转入部分主要为林地(2654.43 hm2), 其次为农村居
民地(635.24 hm2)与养殖区(339.02 hm2)。林地: 主要
转化为农用地 (1408.46 hm2), 其次为城镇用地
(909.16 hm2)与建设用地(874.05 hm2); 转入部分来
自农用地(3201.57 hm2)。城镇用地: 主要转向交通道
路(401.98 hm2)与建设用地(354.18 hm2); 转入部分主
要来自于农用地, 其次为农村居民地(2144.58 hm2)、
建设用地(1247.27 hm2)。农村居民地: 主要转向城镇
用地 (1247.27 hm2); 转入部分主要来自农用地
(2774.11 hm2)。建设用地: 主要转向城镇用地; 转入
部分来自农用地, 其次为养殖区(1851.97 hm2)。交
通道路: 转向城镇用地 278.9 hm2, 其次为建设用
地 (147.67 hm2); 而转入部分主要来自于农用地
(1438.93 hm2), 其次为城镇用地(401.98 hm2)。
浅海 : 转向非湿地的类型主要为建设用地
(363.31 hm2), 其次为城镇用地(90.88 hm2)与交通道
路(74.41 hm2)。滩涂: 转向非湿地的类型主要为建设
用地(760.42 hm2), 其次为城镇用地(214.9 hm2)与
交通道路(111.3 hm2)。养殖区: 转向非湿地的类型
主要为建设用地(1851.97 hm2), 其次为城镇用地
(530.55 hm2)、农用地 (395.4 hm2)与交通道路
(279.55 hm2)。
3.3.3 典型景观类型空间转移
以厦门湾海岸带农用地与典型滨海湿地为例, 揭
示这两种景观类型转移变化的空间分布情况(图 3)。

图 3 厦门湾海岸带农用地与典型湿地转移变化空间分布
Fig. 3 Spatial distribution of arable land and typical wetlands conversion in coastal zone of Xiamen Bay
122 生 态 科 学 35 卷


图 4 厦门湾景观水平上的景观格局指数
Fig. 4 Landscape index of the landscape level in Xiamen Bay
第 I 时段农用地向城镇用地与建设用地的转化主
要发生在厦门岛内的湖里区和岛外的集美区, 而
向农村居民地的转化主要集中在岛外的翔安区与
同安区; 湿地流转主要发生在西海域区域。第 II
时段农用地向城镇用地与建设用地的转化在岛内
集中于厦门岛东部区域, 在岛外则沿着厦漳泉高
速公路向两侧辐散; 湿地的流转主要集中环同安
湾区域。
3.4 景观格局响应过程
近 22 年来厦门湾海岸带内的景观格局指数变
化趋势一致, 第 I时段各景观指数变化较为平缓, 而
在第 II 时段变化剧烈。景观格局多样性指数(SHDI)
与均匀度指数(SHEI)的不断增大, 表明景观构成要
素多样, 景观格局在人为干扰下, 向着多样化方向
发展; 破碎化指数(PD)由 1.887 骤增至 6.258, 表明
研究区内整个景观的破碎化程度正日益加深; 最大
斑块指数(LPI)由 32.439骤减至 4.522, 表明优势景
观类型控制力下降, 各景观类型的比例逐渐趋向
均匀分布 , 必然导致景观稳定性下降 , 因而降低
了景观抗干扰的能力 ; 蔓延度指数(CONTAG)不
断下降, 表明厦门湾海岸带景观中不同斑块类型
的聚集程度下降 , 空间分布趋向分散 , 景观的异
质性增强; 景观形状指数(LSI)持续增大, 说明海
岸带人类活动的加剧, 导致区域内景观形状的复
杂程度增加; 散布与并列指数(IJI)数值不断增大,
表明斑块类型之间的邻接性增强, 景观各类型之
间的分布关系变得复杂, 也间接说明了区域景观
格局的破碎化趋势。
4 小结
(1) 研究表明, 近 22 年来厦门湾海岸带景观格
局发生了较大的变化。1989 年研究区景观格局构成
以农用地为主, 占总面积的 72.75%, 而至 2010 年
则下降到 30.67%。于此同时, 城镇用地与建设用地
所占比例从 1989 年的 4.6%上升到 2010 年的
38.97%。
(2) 景观类型转化主要表现为农用地和典型滨
海湿地向城镇用地与建设用地转化。第 I 时段农用
地净转出面积为 13862.55 hm2, 滨海湿地转出面积为
4268.82 hm2; 第 II时段农用地转出达到20910.24 hm2,
典型滨海则转出 5931.64 hm2。
(3) 在景观水平尺度, 通过景观格局指数的测
量反映出研究区的景观格局在人为干扰下, 向着多
样化方向发展, 景观的异质性增强, 景观形状的复
杂程度增加, 区域景观格局呈破碎化趋势。
(4) 厦门湾海岸带景观格局变化主导过程为
快速城市化过程, 社会经济发展与政策调整是区
域景观格局变化的主要驱动力。近 22 年来, 厦门
市总人口由 171 万人增加到 353 万人, GDP 由 47.9
亿元增加到 2060.1 亿元, 工业总产值由 19.2 亿元
增加到 865.9 亿元[12]。特别是在 2000 年厦门市城
市发展战略定位从海岛型迈向海湾型, 而在 2009
年国家战略则定位为海峡西岸先行先试区, 城市
化区域沿着交通干线呈带状扩展, 岛外传统的农
业耕作区被蚕食, 景观格局变化具有明显的区域
分异特征。
参考文献
[1] 李秀彬. 全球环境变化研究的核心领域--土地利用/土地
覆盖变化的国际动向 [J]. 地理学报 , 1996, 51(6):
553–558.
1 期 潘翔, 等. 厦门湾海岸带景观格局时空动态演变研究 123

[2] 何春阳, 史培军. 景观城市化与土地系统模拟[M]. 北京:
科学出版社, 2009.
[3] 史培军, 宋长青, 景贵飞. 加强我国土地利用/覆盖变化
及其对生态环境安全影响的研究[J]. 地球科学进展 ,
2002, 17(2): 161–168.
[4] 韩磊, 侯西勇, 朱明明, 等. 20 世纪后半叶美国海岸带区
域土地利用变化时空特征分析[J]. 世界地理研究, 2010,
19(2): 42–52.
[5] 侯西勇, 徐新良. 21 世纪初中国海岸带土地利用空间
格局特征[J]. 地理研究, 2011, 30(8): 1370–1379.
[6] OLSEN L M, DALE V H, FOSTER T. Landscape pattern
as indicators of ecological change at Fort Benning, Georgia,
USA[J]. Landscape and Urban Planning, 2007, 79(2):
137–149.
[7] 左丽君, 徐进勇, 张增祥, 等. 渤海海岸带地区土地利用
时空演变及其景观格局响应[J]. 遥感学报, 2011, 15(3):
612–620.
[8] 马万栋, 张渊智, 施平, 等. 海岸带土地利用/土地覆
被变化研究进展 [J]. 地理科学进展 , 2008, 27(5):
87–94.
[9] 欧维新, 杨桂山. 土地利用/覆被变化对海岸环境演变
影响的研究进展 [J]. 地理科学进展 , 2003, 22(4):
360–368.
[10] 高义, 苏奋振, 孙晓宇, 等. 近 20a 广东省海岛海岸带土
地利用变化及驱动力分析[J]. 海洋学报, 2011, 33(4):
95–103.
[11] 刘修德主编. 福建省海湾数模与环境研究-厦门湾[M].
北京: 海洋出版社, 2009.
[12] 厦门经济特区年鉴编辑委员会. 厦门经济特区年鉴[Z].
北京: 中国统计出版社, 2010.
[13] 陈鹏. 厦门滨海湿地景观格局变化研究[J]. 生态科学,
2005, 24(4): 359–363.
[14] 王思远, 刘纪远, 张增祥, 等. 中国土地利用时空特征分
析[J]. 地理学报, 2001, 56(6): 631–639.
[15] 王秀兰, 包玉海. 土地利用动态变化研究方法探讨[J].
地理科学进展, 1999, 18(1): 81–87.
[16] 邬建国. 景观生态学—格局、过程、尺度与等级[M]. 北
京: 高等教育出版社, 2000.