近半个世纪以来，中国海岸带土地资源在人类活动和气候变迁的影响下，发生了剧烈的变迁，海岸带已经成为人地关系研究和环境变化研究的关键地区^[1]，其土地资源有效、合理地利用及保护已经成为目前亟待解决的问题^[2]。如何科学地进行海岸带的土地资源分类与评价成为一个关键科学问题。19世纪末期，景观的概念被引入地理学，渐渐成为了土地分类的深化方向^[3~4]。科学的土地景观分类始于20世纪30年代，德、苏、英、美等国开展了较广泛土地和景观研究。20世纪中叶，人们意识到仅注重单一资源开发和管理产生了一系列严重的社会和生态后果。因此，根据生态原则进行土地分类研究的新方法便孕育而生，即生态土地分类，而景观生态分类是土地分类的深化，也是新兴景观生态研究的重要组成部分^[5]。景观生态学以综合整体的思想审视生态环境的现状和变化，为我们更成功解决所面临的海岸带土地资源的生态问题提供了新的理论和方法^[6]。

近年来，土地生态景观的分类和分析方法在许多学者的研究下得到了极大的进步。其中，许多学者也结合3S技术开展了海岸带土地生态景观的研究：吴玉红和李克国^[7]使用景观格局的研究方法研究了北戴河区的土地利用的分布规律；杜桂芳等^[8]通过8个景观指数研究了天津滨海新区的湿地景观格局8年的变迁；吕建华等^[9]在6期TM影像解译的基础上，研究了天津滨海新区的土地利用类型变迁。但是前人的研究多结合低分辨率的卫星数据，并且对海岸带的土地景观分类的系统性也有待加强。本文在渤海重点海岸带生态地质环境遥感调查工作的基础上，结合高精度航空影像和GF-2卫星影像，对研究区的土地生态类型进行系统划分，并对土地生态景观格局进行分析评价，以便更好地认识、利用和管理各类景观，达到人地共和持续发展的目的。

天津滨海新区地处华北平原北部、渤海湾中心地带，位于山东半岛与辽东半岛交汇点上，地理坐标为38°12′~ 39° 24′N，117°18′~ 119°06′E(图 1)。紧紧依托北京、天津两大直辖市，拥有中国最大的人工港、最具潜力的消费市和最完善的城市配套设施，以工作区为中心，方圆500 km范围内还分布着11座100万人口以上的大城市。对外，工作区雄踞环渤海经济圈的核心位置，与日本和朝鲜半岛隔海相望，直接面向东北亚和迅速崛起的亚太经济圈，置身于世界经济的整体之中，拥有无限的发展机遇。

图 1(Fig. 1)

图 1 研究区交通位置及工作范围图 Fig. 1 Location of study area

研究区数据源主要为2016年最新获取的航空DOM(Digital Orthophoto Map)影像数据(数据来源于“渤海重点海岸带生态地质遥感调查”项目；影像分辨率0.2 m)、GF-2卫星影像数据(数据来源于中国国土资源航空物探中心；影像分辨率1 m)。海岸带地区潮位的高、低对土地生态景观的划分具有较大的影响，因此，为了保证解译成果的准确性，主要选用了接近平均高潮位、平均低潮位时相的航空DOM数据和GF-2卫星数据。GF-2卫星主要选用了2016年的1~2月份的数据及6~8月份的数据，航空(DOM)数据主要是2016年5~8月份获取的数据。

目前对生态景观类型的划分最为常见的是根据人类对自然景观的干扰程度来进行。根据Naveh提出的景观分类系统，按照景观塑造过程中人类影响强度，将工作区景观分为自然景观、人工经营景观和人工其他景观3大类^[10]。本文结合工作区的土地利用现状特点，并进行归类，将研究区土地生态景观类型共分3个一级类，10个二级类(表 1)。

表 1(Table 1)

表 1 天津滨海新区重点海岸带土地生态景观类型分类表 Table 1 The classification of land ecological landscape type of the coastal zone of the coastal area of Tianjin 一级 二级 主要包括的土地利用类型 自然景观 陆地景观 沙滩、河流 海岸带景观 沿海滩涂、砂质潮滩 沿岸浅海景观 沿岸浅海 荒漠景观 盐碱地、裸地、沙地 人工经营景观 农业用地景观 水田、水浇田、旱田、设施农用地、林地、果园 盐田景观 采矿用地 人工养殖景观 人工养殖的塘 人工其他景观 居住景观 城镇及居民点 交通运输景观 铁路用地、公路用地、农村道路、机场用地、港口码头用地 水库灌渠 水库及灌渠设施

表 1 天津滨海新区重点海岸带土地生态景观类型分类表 Table 1 The classification of land ecological landscape type of the coastal zone of the coastal area of Tianjin

本次研究采用景观指数法和土地统计学方法来说明滨海新区景观格局的发展现状。由于滨海新区整体面积较大，对其整体的景观指数计算不能凸显其景观异质性及空间分异性。因此将滨海新区划分为37个大小相同的格网(0~36)(表 2)，格网大小10 km×10 km，分别将格网栅格化。并利用ArcGIS转化单元大小为15 m×15 m的TIFF格式栅格图像，并以此为后续计算依据。通过Fragstats的计算，获取能表达景观格局空间结构以及景观要素镶嵌结构的两类景观指数：斑块类型指数和景观类型指数(表 3，表 2)。对于37个格网的景观指数，通过数据处理，利用ArcGIS地统计模块，对37个网格进行叠加分析，并进行克吕格插值，从而研究滨海新区景观空间格局分布特征。其中的统计学是通过数据的插值或者分析来描述和解释空间相关性。

表 2(Table 2)

表 2 景观水平格局分析数值表 Table 2 The number of the landscape-level index 格网 编号 NP (个) PD (个/100 hm2) LPI (%) LSI (%) CONTAG (%) AI (%) SHDI SHEI 0 4 0.27 63.19 2.48 57.21 99.33 0.90 0.82 1 19 0.37 58.13 2.58 63.93 99.56 1.12 0.70 2 23 0.35 79.94 4.01 81.19 99.07 0.55 0.34 3 1 0.05 100.00 1.56 0.00 99.81 0.00 0.00 4 366 4.44 30.78 7.45 64.20 98.06 1.28 0.66 5 154 1.54 44.67 3.59 68.92 99.35 1.07 0.60 6 313 5.89 42.83 5.59 72.30 98.48 1.19 0.52 7 3 1.09 64.30 2.38 59.07 99.01 0.56 0.80 8 64 7.47 31.65 7.30 65.15 94.28 0.99 0.55 9 520 7.18 34.45 9.81 56.09 97.17 1.67 0.80 10 92 0.92 68.22 3.92 84.87 99.22 0.54 0.28 11 43 0.56 37.48 5.00 62.14 98.94 1.15 0.72 12 46 1.18 53.19 4.24 75.76 99.00 0.90 0.46 13 1181 14.28 18.27 19.96 58.04 93.96 1.44 0.69 14 778 7.78 23.85 14.30 60.96 96.27 1.51 0.69 15 96 1.13 37.22 5.42 77.18 99.10 1.05 0.44 16 165 3.46 51.00 3.63 76.52 99.34 1.00 0.46 17 408 5.88 48.09 9.26 66.12 97.20 1.06 0.59 18 616 6.15 20.23 13.74 61.82 96.37 1.56 0.68 19 332 3.79 49.38 8.42 73.73 98.01 1.27 0.48 20 23 1.08 38.88 3.13 73.87 99.32 0.82 0.51 21 79 2.51 14.46 7.18 54.94 97.10 1.45 0.81 22 197 2.01 13.77 8.91 56.70 97.78 1.42 0.79 23 457 4.65 19.92 10.98 53.32 95.69 1.71 0.82 24 526 7.71 28.76 7.33 66.82 98.06 1.42 0.62 25 53 1.31 48.18 3.57 66.93 99.17 1.23 0.63 26 7 0.41 68.02 2.33 71.84 99.51 0.87 0.54 27 6 18.70 42.92 2.04 59.69 97.61 0.97 0.70 28 73 4.89 56.06 5.33 70.24 97.12 0.92 0.51 29 1273 20.46 10.52 18.27 57.07 93.67 1.38 0.71 30 904 9.03 34.97 12.41 63.70 96.73 1.24 0.64 31 858 8.57 33.29 12.21 64.57 96.82 1.39 0.63 32 69 2.11 38.99 6.36 61.44 97.57 1.45 0.70 33 403 10.35 10.66 11.31 55.38 95.31 1.35 0.75 34 287 6.28 16.45 10.16 65.09 96.21 1.16 0.60 35 203 3.56 54.16 5.54 78.04 98.32 0.61 0.38 36 24 2.32 80.12 3.91 76.12 97.64 0.72 0.40

表 2 景观水平格局分析数值表 Table 2 The number of the landscape-level index

表 3(Table 3)

表 3 2016年滨海新区斑块类型格局分析数值表 Table 3 The number of the patch types index of the coastal area of Tianjin in 2016 景观类型 斑块指数 CA(km2) NP(个) LPI(%) LSI(%) 陆地景观 126.26 407 1.23 31.93 农业景观 296.58 1106 2.60 38.48 居住景观 509.85 688 5.58 27.20 人工养殖景观 245.6 781 1.59 31.37 交通运输景观 176.6 4971 3.83 64.01 水库灌溉景观 64.85 1427 0.84 30.87 工业景观 399 107 5.61 10.47 荒漠景观 178.3 61 3.36 9.94 海岸带景观 16.03 11 0.32 5.34 沿岸浅海景观 82.64 11 1.49 4.37

表 3 2016年滨海新区斑块类型格局分析数值表 Table 3 The number of the patch types index of the coastal area of Tianjin in 2016

景观指数是景观格局分析常用的指标，其描述的景观格局不但可以是空间数据获得一定的统计性质，而且可以针对不同空间尺度上的景观格局特征进行比较与分析，定量描述与检测景观空间结构随时间的变化^[11]。当前所能采用的各种景观格局指数累计近百个，但有些指标的生态学意义并不明确，甚至相互矛盾^[12~13]。根据研究区特征，在斑块水平上选取斑块面积(CA)、斑块数量(NP)、最大斑块所占景观面积比例(LPI)、景观形状指数(LSI)；在景观水平上选取斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、网格内最大斑块所占比例(LPI)以及景观形状指数(LSI)、蔓延度指数(CONTAG)、景观聚集度指数(AI)、香农均匀度指数(SHEI)、香农多样性指数(SHDI)等12项景观格局指标，从斑块类型和景观水平两个方面(表 3、表 2)来分析滨海新区景观格局的空间变化特征。

斑块面积(CA)、斑块数量(NP)、斑块密度(PD)可以直观的表示滨海新区景观格局的基本特征^[3]。由表 3可知，从斑块面积上看，居住景观面积最大，工业景观、农业景观以及人工养殖景观分布面积依次减小，4类景观斑块总面积占工作区总面积的69.24 %，构成滨海新区景观格局的主体。居住景观主要位于塘沽区的中部和西部以及大港区的中部和南部。工业景观主要分布两处，分别为大港区的东部和汉沽区的东部，而且集中程度和斑块的完整性非常高。农业景观主要分布在汉沽区北部和塘沽区西部，散碎程度较高，反映出人为活动非常剧烈。人工养殖景观主要集中在塘沽区的西北部以及大港区的西南部，整体性一般，面积较小。其他6种景观在面积上所占比例较少，但在分布上特点极为突出。荒漠景观、海岸带景观、沿岸浅海景观以及部分交通运输景观主要分布在滨海一带，斑块整体性较高。陆地景观和交通运输景观全区均有分布，且呈现出线状分布，如图 2所示。

图 2(Fig. 2)

图 2 天津滨海新区土地生态景观分布图 Fig. 2 Map of land ecological landscape of the coastal area of Tianjin in 2016

从斑块数量(NP)、斑块密度(PD)来看，汉沽区西部、塘沽区西部的斑块数量和斑块密度较高，这些区域集中表现为农业景观和居住景观相互镶嵌的景观格局，在景观生态学中称为特定的组合或空间联接格局。具体表现为以耕地为基质，以居住用地为斑块，以河流、公路等为廊道的景观格局。说明汉沽区的大部分、塘沽区的西部斑块破碎明显，整体性较差，多样性显著。

通过景观LPI和LSI指数不仅可以了解景观破碎度，还可以查明景观斑块的整体性以及不同网格景观的形状信息。

指数LPI反映的是某一景观类型中最大斑块所占景观面积比例，在一定程度上表示某一景观斑块的完整性^[3]。从斑块类型上来看，滨海新区的斑块中最大的是工业景观斑块，占所有景观面积的5.61 %，其次是居住景观的斑块，占所有景观面积的5.58 % (表 3)，说明工业景观以及居住景观完整性较好，斑块呈现聚集分布，受人类工程活动严重干扰。其次交通运输景观、荒漠景观和农业景观LPI指数分别为3.83、3.36和2.60(表 3)，说明以耕地为主的农业景观、以沿岸分布的盐碱地为主的荒漠景观内部整体性较高，但破碎化依然存在。交通运输景观由于港口码头用地的原因，LPI指数较高。其他景观类型的LPI指数较低，有两个原因：一是景观类型总面积较小，二是景观呈线状分布；从景观水平上来看，大港区的大部分区域、塘沽区的东部沿海、汉沽区的东南部以及宁河县的东部，斑块LPI指数均较高，说明这些区域斑块均较完整、破碎程度较低。集中表现为居住景观的群居性、采盐场的集中化、宁河县东部农业耕地的片区化以及沿岸浅海的受干扰程度较小的特点(图 3)。

图 3(Fig. 3)

图 3 景观形状指数(LSI)和景观面积比例指数(LPI)分布图 Fig. 3 The distribution map of the Landscape Shape Index(LSI)and the Landscape Percentage Index(LPI)

指数LSI反映的就是网格内不同景观类型边缘耦合的特征^[14]。从斑块类型上来看(表 3)，交通运输景观LSI值最大，为64.01，说明交通运输景观离散程度明显，与实际相符。农业景观、陆地景观、人工养殖景观、水库灌溉景观以及居住景观LSI值域为38.48到27.20，这些景观类型均有程度较高的离散，说明斑块破碎化较为突出，属于人类活动影响较大的景观类型；从景观水平上来看(表 2)，在塘沽区的西部和汉沽区的北部的LSI指数值较高，表明人类工程活动的频繁使得这些区域的斑块类型不断发生变化。而在东部沿岸浅海一带，由于人类筑岸修堤以及土地利用类型的归并使得土地斑块简单化，整体性和优势斑块不断突出，使得东部沿岸一带的LSI指数较低(图 3)。

景观格局特征并不是耕地、居住、水库灌溉等景观类型的总和，它的基本特征是各个景观类型相互叠加以及在某种程度上的相互联系，蔓延度指数(CONTAG)是指景观空间里不同斑块类型的团聚程度和延展趋势^[3]。由表 2和图 4所示，研究区空间蔓延度整体不大，较高的地区主要分布在塘沽区东部以及大港区的东部沿海一带，最大值为84.87。这些地区景观类型多样化不明显，多以居住景观、工业景观以及交通运输景观中的港口码头为主。在蔓延度指数较低的地方多为斑块数量多，斑块密度大的区域，比如塘沽区的西部以及汉沽区的西部等大块区域。

图 4(Fig. 4)

图 4 蔓延度(CONTAG)和聚集指数(AI)分布图 Fig. 4 The distribution map of the Contagion Index(CONTAG)and the Aggregation Index(AI)

聚集度指数(AI)和景观类型的破碎度有关，AI的值越小，破碎程度越高。由图 4可知滨海新区沿岸一带的景观聚集指数均高于内陆一带，说明沿海一带的景观丰度较低。从整个滨海新区来看，聚集度和连通性从西到东，从内陆到沿海由小到大，具有明显的空间分布特征。表明海边地区的整体性、规划性较好，有利用于产业的进一步发展。

香农多样性指数(SHDI)能很好地反映景观的异质性，土地利用越丰富，破碎化越高，SHDI指数越高^[3]。由表 2所示，SHDI最大值为1.71，平均值为1.11，表明研究区的土地利用较为丰富，破碎化较高。这是由于大港区北部、塘沽区西部以及汉沽区西南部等大部分区域生态交错显著，区域内不仅有道路、河流等廊道，还有农业生境的破碎、居住斑块、坑塘水面以及林地斑块的相互嵌套等，使得这部分土地利用的丰富程度较高、空间异质性明显，香农多样性指数也就明显较高(图 5)。

图 5(Fig. 5)

图 5 香农多样性指数(SHDI)和香农均匀度指数(SHEI)分布图 Fig. 5 The distribution map of the Shannon's Diversity Index(SHDI)and the Shannon's Evenness Index(SHEI)

香农均匀度指数(SHEI)能反映某一网格的景观类型所有到的一种或几种优势景观类型，当SHEI趋近于1时，该网格景观类型优势度较低，说明各景观类型均匀分布^[3]。由表 2和图 5所示，塘沽区的北部及汉沽区的西部的SHEI较高，其值位于0.71到0.82之间，说明该地区各景观类型均匀分布，优势景观不明显。塘沽区、大港区的东部以及沿岸一带SHEI值较低，以海岸带景观、沿岸浅海景观为主的优势景观类型明显。

(1) 研究区主要以农业、居住、工业以及人工养殖景观为主，占研究区总面积的69.24 %，而且上述景观类型分布空间异质性突出且所占面积较为接近，一定程度上反映研究区经济发展动力多种多样。但从格局分布来看，农业景观和人工养殖景观破碎度较为明显、斑块数量较大且散乱分布，对农作物以及养殖业的产量、质量均造成一定的影响。工业以及居住景观聚集程度总体上较高，呈团块式聚集发展，斑块类型区域简单化，有利于工业资源的产出及管理以及基本物资需求供给。但部分居住景观依赖农业用地类型分布，分布较为分散使得景观破碎性加剧，其他景观类型如交通运输景观的增加，从而破坏景观的整体性。

(2) 研究区整体上景观多样性、景观破碎度取值较大，说明研究区景观异质性明显、景观格局类型稳定性差。景观聚集指数较高且蔓延度指数较低，说明研究区景观格局分布具有明显的地域性。

(3) 研究区聚集程度虽然较高，但景观具有复杂的边缘特征，通过LSI指数数值分析发现，交通、农业、陆地以及居住景观等景观边缘特征较为复杂，部分景观内部支离破碎，影响景观整体性，不利于以后景观的持续建设。工业以及沿岸浅海景观等聚集程度很高，景观内部破碎很低，说明当地相关部门工业及沿岸浅海区规划较好。但荒漠景观在研究区面积较多，分布较为集中，应该引起当地相关部门的高度重视，重点规划、治理。

本项目研究通过Fragstats软件结合ArcGIS进行研究区空间分析，得到研究区景观格局的现状分布特征，对研究区景观特征形成初步认识，以期为研究区今后的生态环境改善、旅游景观分析以及土地资源利用和规划提供一定的参考价值和指导意义。