馬來(lái)西亞吉隆坡市土地利用變化特征分析與預(yù)測(cè)

王 甜, 閆金鳳, 喬海燕

(山東科技大學(xué) 測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院， 山東 青島 266590)

港口城市是港口貨源、運(yùn)輸及港口基礎(chǔ)設(shè)施的供應(yīng)者，是港口發(fā)展的重要依托[1]。港口城市多位于海岸線沿線或河流入?？谔?，即海岸帶區(qū)域[2]，隨著港口發(fā)展及城市快速擴(kuò)張不可避免得給海岸帶土地資源和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。當(dāng)前，馬來(lái)西亞吉隆坡市處于快速城市化發(fā)展階段，分析其土地利用變化特征對(duì)城市可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

土地利用/覆被變化(LUCC)是一個(gè)受自然和人文因素驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)過程，過程和機(jī)理非常復(fù)雜[3]，且對(duì)區(qū)域景觀的組成和結(jié)構(gòu)具有強(qiáng)烈的影響[4]。景觀格局由相互作用的斑塊以一定的規(guī)律組成，具有高度空間異質(zhì)性，景觀格局及其變化和發(fā)展受自然、生物和社會(huì)因素相互作用[5]，研究區(qū)域景觀格局有助于揭示區(qū)域生態(tài)狀況和空間變異特征[6]。而將土地利用變化與土地景觀格局變化相結(jié)合進(jìn)行土地利用景觀格局研究，有助于揭示土地利用變化與景觀生態(tài)過程間的相互關(guān)系[7]。劉斌寅等[8]從景觀水平對(duì)淮北市土地利用景觀格局變化進(jìn)行分析；陳鑄等[9]對(duì)福州市土地利用景觀格局變化進(jìn)行定量分析，并探討了土地利用格局變化驅(qū)動(dòng)機(jī)制；田鵬等[10]基于遙感影像對(duì)東海區(qū)大陸海岸帶景觀格局變化及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究；周然等[11]研究了港口建設(shè)對(duì)濱海濕地景觀格局影響及生態(tài)效應(yīng)；郭子堅(jiān)等[12]探討了港口時(shí)空演化對(duì)區(qū)域景觀格局的影響規(guī)律。中國(guó)學(xué)者已對(duì)內(nèi)陸城市，土地利用變化特征分析及預(yù)測(cè)進(jìn)行較為全面的研究，但針對(duì)港口城市，研究多集中于土地利用景觀格局及生態(tài)方面，對(duì)未來(lái)土地利用變化特征的預(yù)測(cè)相對(duì)較少，且針對(duì)“一帶一路”沿線重要港口城市，土地利用研究時(shí)間多截止于2015年，2015—2020年土地利用特征的研究尚存空白。

港口城市歸根結(jié)底也是城市，具有城市發(fā)展的規(guī)律和特征，但又區(qū)別于一般的內(nèi)陸城市，受沿海地形、港口位置及岸線資源分布，土地利用有著自身的特色。在港口帶動(dòng)城市發(fā)展過程中，優(yōu)質(zhì)耕地被持續(xù)占用，建設(shè)用地快速增加，造成城市土地利用結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化[13]。吉隆坡市地處馬六甲海峽東岸，地理位置優(yōu)越，其港口巴生港，由于毗鄰設(shè)有自由貿(mào)易區(qū)，腹地廣闊，產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)，已成為遠(yuǎn)東至歐洲貿(mào)易航線的理想停靠港和區(qū)域性配發(fā)中心。隨著2010年“大吉隆坡市計(jì)劃”的提出，城市化速度不斷加快，土地利用變化顯著，而2013年中國(guó)“一帶一路”倡議的提出，為吉隆坡市發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇，推動(dòng)吉隆坡市新一輪發(fā)展，土地作為支撐港口及城市發(fā)展的基礎(chǔ)自然資源，其利用必將發(fā)生新的變化。因此，本文以吉隆坡市2000—2020年間5期遙感影像為數(shù)據(jù)源，借助ENVI5.3軟件、ArcGIS 10.2軟件和Fragistas 4.2軟件對(duì)研究區(qū)20 a間土地利用及景觀格局進(jìn)行動(dòng)態(tài)變化分析，并利用GM(1，1)灰度模型對(duì)研究區(qū)2025年土地利用情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，以期為當(dāng)?shù)卣贫ㄍ恋乩靡?guī)劃提供重要參考。

1 研究區(qū)概況

吉隆坡市位于巴生河流域，地處馬來(lái)西亞雪蘭莪州中心，東有蒂迪旺沙山脈，北方及南方有丘陵環(huán)繞，西臨馬六甲海峽。2018年吉隆坡市總?cè)丝跒?.80×106，含2.46×105外籍人士(馬來(lái)西亞統(tǒng)計(jì)局)。吉隆坡市經(jīng)濟(jì)呈多方面發(fā)展，制造業(yè)和農(nóng)業(yè)都非常發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)主要為發(fā)展橡膠，橡膠業(yè)為國(guó)內(nèi)一種重要產(chǎn)業(yè)。屬熱帶海洋性氣候，年均溫度為25 ℃，年均降水量2 000～2 500 mm。地勢(shì)東北高、西南低，平均海拔21.95 m。巴生港為馬來(lái)西亞海上門戶，也是該國(guó)最大港口，位于吉隆坡市西南方約38 km處，為適應(yīng)集裝箱運(yùn)輸發(fā)展需要，巴港當(dāng)局除在北港建設(shè)第2個(gè)集裝箱碼頭外，還在盧梅特(LUMUT)建設(shè)西港，新的集裝箱碼頭可以?？?.00×104噸級(jí)的船舶，屆時(shí)巴生港將進(jìn)一步發(fā)展為亞洲的主要轉(zhuǎn)口港之一。本文選取包含港口和城市面積約為6 077.8 km2的區(qū)域進(jìn)行研究。

2 數(shù)據(jù)來(lái)源及方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究所用遙感影像來(lái)源于美國(guó)地質(zhì)勘探局官方網(wǎng)站(http:∥glovis.usgs.gov/)，其中2000，2005，2010年遙感影像為L(zhǎng)andsat TM影像，2015年和2020年遙感影像為L(zhǎng)andsat OLI影像，分辨率均為30 m，此外還有研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)及其他文字資料。

2.2 遙感影像分類方法

首先對(duì)遙感影像進(jìn)行預(yù)處理，然后基于交互式數(shù)據(jù)語(yǔ)言IDL(interactive data language) 使用指數(shù)分類法編寫程序進(jìn)行地物提取。結(jié)合項(xiàng)目組對(duì)吉隆坡市進(jìn)行的實(shí)地考察，以現(xiàn)狀特征和地域性為基本原則，建立土地覆被分類體系，將研究區(qū)土地利用類型分為6類：林地、種植園、耕地、建設(shè)用地、水體及其他用地，具體地物類型提取過程如下所示：

(1) 水體的識(shí)別與提取。首先利用DEM等于0提取海洋，然后利用改進(jìn)歸一化差異水體指數(shù)MNDWI(modified normalized difference water index)[14]提取內(nèi)陸水體區(qū)域，將提取出的海洋和內(nèi)陸水體區(qū)域合并即為研究區(qū)水體。

MNDWI=(Green-MIR)/(Green+MIR)

(1)

(2) 植被和耕地的識(shí)別與提取。對(duì)去除水體部分先使用歸一化植被指數(shù)NDVI(normalized difference vegetation index)[15]提取影像中的植被區(qū)域，然后利用纓帽變換濕度指數(shù)WI(tasselled cap transformation water index)[16]提取紅樹林濕地(WI>0.9)，對(duì)去除紅樹林濕地區(qū)域?qū)EM>28部分歸為天然林，剩余區(qū)域結(jié)合谷歌地圖目視提取耕地信息，最后將紅樹林濕地和天然林合并為林地，去除林地和耕地部分的植被部分即為種植園。

NDVI=(NIR-Red)/(NIR+Red)

(2)

WI=0.144 6Blue+0.176 1Green+

0.332 2Red+0.339 6NIR-

0.621 0SWIR1-0.418 9SWIR2

(3)

(3) 建設(shè)用地及其他用地的識(shí)別與提取。對(duì)去除水體和植被部分，首先利用NDBI(normalized difference build-up index)[17]進(jìn)行地物提取，對(duì)提取的地物結(jié)合裸土指數(shù)BSI(bare soil index)[18]區(qū)分建設(shè)用地和裸地，剩余部分通過目視解譯提取建設(shè)用地中混有的旱地，并將裸地歸為其他用地，旱地歸為耕地。

NDBI=(MIR- NIR)/(MIR+NIR)

(4)

BSI=〔(LWIR+NIR)-(SWIR+Green)〕/

〔(LWIR+NIR)+(SWIR+Green)〕

(5)

最后對(duì)提取出的地物結(jié)合谷歌地圖進(jìn)行目視修訂，最終分類結(jié)果如附圖17所示(見封3)。結(jié)合項(xiàng)目組實(shí)際野外考察采樣和Google Earth高分辨率影像，在充分考慮樣本數(shù)量和空間分布特征的前提下，使所選樣本覆蓋整個(gè)研究區(qū)及分類體系中的所有土地類型，以此分別建立2000，2005，2010，2015，2020共5期檢驗(yàn)樣本，將檢驗(yàn)樣本作為真實(shí)地類分別對(duì)5期分類結(jié)果進(jìn)行精度驗(yàn)證，經(jīng)驗(yàn)證分類精度達(dá)到90%以上，能夠滿足本研究的需要。

2.3 研究方法

2.3.1 單一土地利用動(dòng)態(tài)度 單一土地利用動(dòng)態(tài)度表征某一土地利用類型在時(shí)間序列內(nèi)的數(shù)量變化情況。其公式為[19]：

(6)

式中：K為某種地類在研究期內(nèi)的單一土地利用動(dòng)態(tài)度；Ua，Ub分別為某種地類在研究期初和期末的面積；T為研究時(shí)長(zhǎng)，當(dāng)T的時(shí)段設(shè)定為年時(shí)，K的值就是該研究區(qū)某種土地利用類型年變化率。

2.3.2 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 土地利用轉(zhuǎn)移矩陣不僅可以反映研究期間各類土地利用的數(shù)量變化情況，同時(shí)也可以反映各類土地的轉(zhuǎn)移變化情況[20]。

(7)

式中：S代表面積；n代表土地利用類型總數(shù)；Sij表示由i地類轉(zhuǎn)移到j(luò)地類的面積[21]。

2.3.3 景觀指數(shù) 景觀指數(shù)高度集中景觀格局信息，可反映景觀結(jié)構(gòu)組成和空間配置，目前已廣泛應(yīng)用到景觀格局研究中[22]。本文綜合考慮各景觀指數(shù)實(shí)際內(nèi)涵和研究區(qū)實(shí)況，參考已有的研究成果[2,23-26]，運(yùn)用 Fragstats 4.2軟件，從景觀水平選擇景觀形狀指數(shù)(LSI)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、景觀分割指數(shù)(DIVISION)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)對(duì)吉隆坡市土地利用景觀格局進(jìn)行分析。

(1) 景觀形狀指數(shù)(LSI)：反映景觀形狀的復(fù)雜度，LSI≥1，當(dāng)LSI=1，為標(biāo)準(zhǔn)正方形，當(dāng)LSI>1表示景觀形狀偏離正方形，且值越大偏離越嚴(yán)重，形狀越不規(guī)則。

(2) 蔓延度指數(shù)(CONTAG)：描述不同景觀類型的延展趨勢(shì)，值越大，表示優(yōu)勢(shì)景觀類型的連接性越高，反之景觀的破碎化程度較高。

(3) 景觀分割指數(shù)(DIVISION)：描述景觀破碎度，取值范圍為0～1，越接近0，表示景觀整體度越高；越接近 1，表示景觀破碎化程度越嚴(yán)重。

(4) 香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)：表示景觀整體的復(fù)雜程度，SHDI≥0，SHDI=0表示整個(gè)景觀由一個(gè)斑塊組成，SHDI增大，表示斑塊類型增加或各斑塊類型在景觀中均衡化分布。

2.3.4 灰色預(yù)測(cè)模型 科學(xué)有效地對(duì)土地利用進(jìn)行預(yù)測(cè)能夠?yàn)檠芯繀^(qū)可持續(xù)發(fā)展提供相應(yīng)技術(shù)支持[27]?；疑A(yù)測(cè)模型GM(1, 1)以時(shí)間序列性資料為基礎(chǔ)，通過關(guān)聯(lián)分析鑒別含有不確定因素系統(tǒng)中各因素之間發(fā)展趨勢(shì)的相異程度，然后生成一組具有較強(qiáng)規(guī)律性的數(shù)據(jù)序列，最后建立相應(yīng)微分方程模型來(lái)預(yù)測(cè)事物未來(lái)的發(fā)展?fàn)顩r[28]，微分方程如公式(8)所示。

(8)

式中：X(t+1)表示預(yù)測(cè)t+1年的預(yù)測(cè)結(jié)果；a為發(fā)展系數(shù)，表示行為序列估計(jì)值的發(fā)展態(tài)勢(shì)；b為灰色作用量，反映數(shù)據(jù)變化的關(guān)系。模型預(yù)測(cè)精度標(biāo)準(zhǔn)為均方差比值C和小誤差概率P，具體評(píng)價(jià)指標(biāo)及對(duì)應(yīng)精度預(yù)測(cè)等級(jí)如表1所示。

表1 評(píng)價(jià)指標(biāo)精度預(yù)測(cè)等級(jí)

3 結(jié)果與分析

3.1 土地利用面積變化

根據(jù)5期土地利用分類結(jié)果，借助ENVI統(tǒng)計(jì)工具，吉隆坡市2000—2020年5個(gè)時(shí)期土地利用類型數(shù)據(jù)及單一土地利用動(dòng)態(tài)度如表2所示。分析表2可知，種植園為吉隆坡市土地的主導(dǎo)類型，在五個(gè)時(shí)期占比分別為40.66%，40.47%，40.14%，39.49%，36.85%，占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，這與東南亞國(guó)家以種植熱帶經(jīng)濟(jì)作物為主導(dǎo)的種植園農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)相符。其次是林地、建設(shè)用地和水體，各研究時(shí)段4種土地類型面積之和分別占研究區(qū)土地總面積的97.14%，98.09%，98.38%，99.14%，99.14%。這種土地利用結(jié)構(gòu)在一定程度上反映了港口城市吉隆坡市自然資源及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。在土地利用數(shù)量變化方面，建設(shè)用地持續(xù)增加，2020年面積達(dá)到1482.98 km2；林地在2015年前減少顯著，占比由20.99%降為18.98%，2015年后減少相對(duì)較少，主要與2015年前研究區(qū)中北部山脈墾殖為種植園及馬來(lái)西亞政府加大對(duì)沿岸紅樹林保護(hù)力度有關(guān)；該區(qū)種植園一直處于減少狀態(tài)，其面積從2 471.53 km2減少至2 239.95 km2，與城市快速化發(fā)展關(guān)系密切；其他用地在2000—2015年間面積減少較多，2015—2020年間面積略有增加；耕地和水體變化不大，相對(duì)比較穩(wěn)定。

土地利用動(dòng)態(tài)度結(jié)果顯示，2000—2020年間吉隆坡市土地利用類型變化最快的為其他用地和建設(shè)用地，其中建設(shè)用地動(dòng)態(tài)度不斷增大，表明研究期間吉隆坡市一直處于快速城市化狀態(tài)，城市擴(kuò)張顯著，同時(shí)GDP有明顯提高，第二和第三產(chǎn)業(yè)增加，城市人口增加，土地利用變化顯著。然而在港口帶動(dòng)城市發(fā)展過程中，造成林地和種植園大面積減少，由于二者研究初期面積較大，研究時(shí)段內(nèi)單一土地利用動(dòng)態(tài)度相對(duì)較小。其他用地在前3個(gè)研究時(shí)段一直處于減少狀態(tài)，且動(dòng)態(tài)度最大，2015—2020年間略有增加，動(dòng)態(tài)度為0.46%。耕地在研究期間內(nèi)變化速度僅次于其他用地和建設(shè)用地，且一直處于減少狀態(tài)，主要由種植園侵占造成。水體變化速度較低但變化合理，表明吉隆坡市生態(tài)保護(hù)力度顯著和沿海養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展穩(wěn)定，這對(duì)今后吉隆坡市土地的可持續(xù)發(fā)展意義重大。

表2 2000-2020年吉隆坡市土地利用類型變化

3.2 土地利用類型轉(zhuǎn)移

本文通過建立土地利用轉(zhuǎn)移矩陣分析其土地利用轉(zhuǎn)化趨勢(shì)，吉隆坡市土地利用類型轉(zhuǎn)化主要是種植園和建設(shè)用地、種植園和林地之間的相互轉(zhuǎn)化，主要特征為種植園的轉(zhuǎn)出和建設(shè)用地的轉(zhuǎn)入(見表3)。

建設(shè)用地主要分布于研究區(qū)中部，除中部外，建設(shè)用地在北部和南部也有零星分布，研究期間沿原有城市圈向西北及西南方向擴(kuò)張。增加部分主要來(lái)源于種植園，各時(shí)段內(nèi)種植園轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地面積分別為207.55，211.38，232.06，233.60 km2。林地2000—2005和2010—2015年轉(zhuǎn)化為建設(shè)用地的面積分別為43.25，44.72 km2，此外還有水體、耕地和其他用地轉(zhuǎn)為建設(shè)用地，但與種植園相比，轉(zhuǎn)化面積較小。

種植園主要分布于研究區(qū)西北部、中南部及東南部，研究期間港口與城市中部區(qū)域減少最為顯著。減少部分主要轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地，此外還有林地和其他用地，轉(zhuǎn)換為耕地和水體的數(shù)量較少。2005—2010年，206.87 km2林地轉(zhuǎn)換為種植園，林地轉(zhuǎn)化為種植園面積明顯大于種植園轉(zhuǎn)化為林地，而其他時(shí)段林地和種植園間相互轉(zhuǎn)化面積相差不大，且種植園轉(zhuǎn)化為林地面積略大，這主要與2005—2010年間山脈墾殖有關(guān)。各研究時(shí)段內(nèi)均有較多種植園轉(zhuǎn)換為其他用地，而其他用地作為建設(shè)用地面積增加的重要來(lái)源之一，在前3個(gè)研究時(shí)段內(nèi)呈減少趨勢(shì)，2015—2020時(shí)段面積略有增加。

2000年建設(shè)用地主要位于研究區(qū)中部，“港”“城”分離明顯，期間隨著巴生港擴(kuò)建、發(fā)展的帶動(dòng)作用及“大吉隆坡市計(jì)劃”和“一帶一路”等政策的促進(jìn)，吉隆坡市城市化進(jìn)程加快，建設(shè)用地沿原有城市圈向西北及西南方向擴(kuò)張，與此同時(shí)加劇了種植園開發(fā)規(guī)模和程度，建設(shè)用地與港口空間上的聯(lián)系則越來(lái)越密切，向“港”“城”融合方向靠近，種植園則不斷轉(zhuǎn)移為建設(shè)用地。原因主要為： ①吉隆坡市背靠蒂迪旺沙山脈，地勢(shì)較高，開發(fā)難度較大，建設(shè)用地?cái)U(kuò)張受到一定程度的限制； ②隨著港口的發(fā)展及擴(kuò)張，帶動(dòng)區(qū)域附近與其配套的交通運(yùn)輸、物流倉(cāng)儲(chǔ)、公共管理等建設(shè)用地增加，主要來(lái)源于周邊于紅樹林和種植園； ③由于港口距城市圈較遠(yuǎn)且中間分布有大面積種植園，港口發(fā)展與城市發(fā)展關(guān)聯(lián)程度較弱，城市擴(kuò)張沿原有城市圈向西北及西南方向擴(kuò)張，加劇了種植園開發(fā)規(guī)模和程度。

表3 2000-2020年吉隆坡市土地利用轉(zhuǎn)移矩陣 km2

3.3 景觀格局變化

圖1為吉隆坡市2000—2020年景觀水平上各景觀指數(shù)變化特征。在景觀水平上，近20年LSI整體上呈上升趨勢(shì)，在2020年達(dá)到最大值，其值為102.12，表明研究區(qū)景觀形狀復(fù)雜程度提高，這與吉隆坡市經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，城市不斷擴(kuò)張有密切關(guān)系。CONTAG反映的是景觀中不同斑塊類型的非隨機(jī)性或聚集程度，蔓延度指數(shù)先減小后增大然后再減小，整體呈下降趨勢(shì)，由2000年的51.98減少至2020年的50.20，共減少1.78，說(shuō)明各景觀類型空間連通性降低，景觀由聚集狀向分散狀轉(zhuǎn)移，主要景觀優(yōu)勢(shì)度下降，整體景觀類型空間更加分散，主要與港口發(fā)展建設(shè)帶動(dòng)城市沿原有城市圈向港口所在方向擴(kuò)張及港區(qū)與港口配套的交通運(yùn)輸、物流倉(cāng)儲(chǔ)、公共管理等建設(shè)用地增加有密切關(guān)系。DIVISION變化不顯著，表明吉隆坡市景觀破碎程度相對(duì)穩(wěn)定。SHDI先減少后增加，在2015年達(dá)到最小值，其值為1.39，表明吉隆坡市景觀異質(zhì)程度先降低后增強(qiáng)，2015年后景觀向多樣化趨勢(shì)發(fā)展，由于港口帶動(dòng)城市向港口所在位置擴(kuò)張，種植園被大量占用，種植園優(yōu)勢(shì)度有所降低，但仍是研究區(qū)主要景觀類型。

注：SHDI為香農(nóng)多樣指數(shù)； DIVISION為景觀分割指數(shù)； LSI為景觀形狀指數(shù)； CONTAG為蔓延度指數(shù)。

3.4 土地利用預(yù)測(cè)

3.4.1 模型驗(yàn)證 本文使用GM(1，1)模型，首先利用 2000，2005，2010，2015年4期分類數(shù)據(jù)對(duì)研究區(qū)2020年的建設(shè)用地面積進(jìn)行預(yù)測(cè)并與實(shí)際分類數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，模型評(píng)價(jià)效果達(dá)到要求后，再利用2000,2005,2010,2015,2020年5期數(shù)據(jù)對(duì)吉隆坡市2025年建設(shè)用地和種植園面積進(jìn)行預(yù)測(cè)。

將吉隆坡市2000,2005,2010,2015年4期建設(shè)用地面積帶入GM(1，1)模型中，得到：

X(t+1)=11 754.96 992e0.090 105t-10 734.51 992

(9)

式中：參數(shù)a=-0.090 105;b=967.233 917。

根據(jù)GM(1，1)模型得到的公式(9)對(duì) 2005，2010，2015年建設(shè)用地?cái)M合結(jié)果如表4所示。

表4 2005，2010， 2015年吉隆坡市建設(shè)用地?cái)M合結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果：C=0.006 2，P=1.000，表明當(dāng)前模型評(píng)價(jià)效果很好。根據(jù)公式(9)計(jì)算得出2020年建設(shè)用地面積預(yù)測(cè)值為1 452.38 km2，而實(shí)際面積為1 482.98 km2，相差30.60 km2，僅占總面積的0.50%，誤差很小，表明此模型能夠滿足本研究精度要求。

3.4.2 土地利用預(yù)測(cè) 將吉隆坡市5期建設(shè)用地和種植園面積數(shù)值分別帶入GM(1，1)模型中，得到：

X(t+1)=10 837.540 87e0.096 872t-

9 817.090 872

(10)

X(t+1)=-87 237.772 09e-0.028 948t+

89 709.302 09

(11)

式(10)中：參數(shù)a=-0.096 872;b=951.001 227，式(11)中:參數(shù)a=0.028 948;b=2 596.904 877。

根據(jù)GM(1，1)模型得到的公式(10)和公式(11)對(duì) 2005，2010，2015，2020年建設(shè)用地和種植園擬合結(jié)果如表5所示。

表5 2005，2010，2015，2020年吉隆坡市建設(shè)用地?cái)M合結(jié)果

評(píng)價(jià)結(jié)果：建設(shè)用地C=0.040 2，P=1.000 0，種植園C=0.398 5，P=1.000 0，表明當(dāng)前模型評(píng)價(jià)效果很好，能夠滿足本研究需要。根據(jù)公式(10)和公式(11)計(jì)算得出2025年建設(shè)用地和種植園面積的預(yù)測(cè)值分別為1 624.12，2 216.99 km2，建設(shè)用地和種植園面積分別保持增加和減少的趨勢(shì)不變。由于“大吉隆坡市計(jì)劃”、“一帶一路”政策、港口帶動(dòng)作用、移民增加及地形限制等因素，吉隆坡市處于快速城市化狀態(tài)，建設(shè)用地增加明顯，城市向港口所在方向擴(kuò)張，港口與城市間分布有大面積種植園，加劇了種植園開發(fā)規(guī)模和程度，但仍為研究區(qū)主要土地利用類型。

4 結(jié)論與討論

4.1 討 論

本文從土地利用類型面積變化、轉(zhuǎn)移矩陣及景觀格局對(duì)吉隆坡市2000—2020年土地利用變化特征進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上使用灰色預(yù)測(cè)模型，對(duì)吉隆坡市2025年土地利用情況進(jìn)行預(yù)測(cè)。

(1) 建設(shè)用地面積持續(xù)增加，且向港口所在位置擴(kuò)張，這與韓瑞丹研究得出，吉隆坡市沿城市中心與港口的連線方向擴(kuò)張相一致[1]，港口與城市圈中間分布有大面積種植園，由于港口帶動(dòng)城市向港口所在方向擴(kuò)張，進(jìn)一步加劇了種植園的開發(fā)規(guī)模和程度，造成種植園持續(xù)減少。

(2) 景觀形狀趨于復(fù)雜化和不規(guī)則化，這與王恒在海上絲綢之路沿線港口城市擴(kuò)張遙感分析研究中，吉隆坡市景觀形狀指數(shù)呈上升趨勢(shì)相一致[2]；受港口帶動(dòng)城市擴(kuò)張及港區(qū)配套設(shè)施的健全，城市蔓延度指數(shù)整體呈下降趨勢(shì)，表明各景觀類型空間連通性降低，景觀由聚集狀向分散狀轉(zhuǎn)移；由于港口帶動(dòng)城市向港口所在位置擴(kuò)張，種植園被持續(xù)占用，種植園景觀優(yōu)勢(shì)度有所降低，景觀異質(zhì)程度增強(qiáng)，土地利用類型開始朝多樣化方向發(fā)展；研究期間吉隆坡市主要以邊緣式和填充式相結(jié)合的模式進(jìn)行擴(kuò)張[1]，景觀破碎度變化量相比其他景觀指數(shù)較小，這與王恒研究得出，吉隆坡市1990—2015年景觀破碎度變化量接近[2]。

(3) 本文在利用灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)吉隆坡市土地利用情況進(jìn)行預(yù)測(cè)前，首先對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證模型有效性后，對(duì)2025年吉隆坡市土地利用情況進(jìn)行預(yù)測(cè)，且桑瀟等[28]基于灰色預(yù)測(cè)模型對(duì)山西省潞城市土地利用進(jìn)行預(yù)測(cè)，也驗(yàn)證了灰色預(yù)測(cè)模型進(jìn)行土地利用預(yù)測(cè)的有效性。

通過分析吉隆坡市2025年土地利用情況預(yù)測(cè)結(jié)果可知，吉隆坡市仍處于快速城市化發(fā)展?fàn)顟B(tài)，這也在提示我們，在滿足建設(shè)用地持續(xù)增長(zhǎng)的同時(shí)，還需加大對(duì)種植園的保護(hù)力度，劃定種植園紅線，進(jìn)一步強(qiáng)化海岸帶生態(tài)環(huán)境和資源保護(hù)，合理布局產(chǎn)業(yè)空間，優(yōu)化景觀空間格局，以實(shí)現(xiàn)港口與城市和諧發(fā)展。然而，灰色預(yù)測(cè)模型結(jié)果僅能代表現(xiàn)行發(fā)展策略下相應(yīng)的土地利用變化情況，與未來(lái)實(shí)際土地利用變化結(jié)構(gòu)存在一定的差異。尤其在不同的發(fā)展模式和政策下，土地利用類型及景觀格局演變會(huì)有不同。此外，灰色預(yù)測(cè)模型依賴數(shù)據(jù)的逐年數(shù)量變化特征，因此，為進(jìn)一步提高模擬預(yù)測(cè)的精度，在下一步模型預(yù)測(cè)時(shí)，可將灰色預(yù)測(cè)模型與其他土地利用模型相結(jié)合，從而為吉隆坡市土地用相關(guān)政策的制定提供參考。由于本文所用5期遙感影像分辨率均為30 m，在港口發(fā)展對(duì)城市內(nèi)部空間結(jié)構(gòu)影響方面存在不足，在今后的研究中應(yīng)適當(dāng)使用分辨率較高的影像，對(duì)吉隆坡市土地利用變化特征進(jìn)行細(xì)致、準(zhǔn)確的研究。

4.2 結(jié) 論

(1) 2000—2020年，吉隆坡市整體土地利用變化呈現(xiàn)種植園和林地持續(xù)減少，建設(shè)用地面積迅速增加，其他用地先減少后增加，耕地和水體變化較小。建設(shè)用地主要通過占用港口與城市圈中部區(qū)域種植園向港口所在方向擴(kuò)張。

(2) 港口帶動(dòng)、城市擴(kuò)張等使吉隆坡市土地利用景觀格局發(fā)生較大變化，主要表現(xiàn)為：景觀形狀趨于復(fù)雜化、不規(guī)則化，各景觀類型空間連通性降低，景觀異質(zhì)程度增強(qiáng)，2015年后土地利用類型開始朝多樣化方向發(fā)展，景觀破碎度變化較小。

(3) GM(1，1)模型適用于土地利用變化預(yù)測(cè)，2025年吉隆坡市建設(shè)用地和種植園預(yù)測(cè)面積分別為1 624.12 km2和2 216.99 km2，預(yù)計(jì)城市仍將向港口所在方向擴(kuò)張，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)種植園保護(hù)力度。