近年来，随着工业化城镇化快速推进，城市规模不断扩张，无序的城市蔓延占用了耕地等资源，土地资源与生态环境受到日益严重的破坏。城镇化加剧了生态系统格局的变化^[1-8]，改变了生态系统在空间上的配置及生态系统类型的有机组合^[9-14]，进而影响着生态系统服务的变化。分析不同时期各类生态系统类型的空间分布、面积及比例等变化情况及空间转换特征，是宏观把握区域生态系统格局的主要手段^[15-18]。

基于生态系统格局的变化分析，国务院、有关部门和各级政府要求转变管理方式推动生态环境的修复与保护，进一步完善生态服务价值评估、价值时空分异等基础研究，从而为资源可持续利用与发展提供合理有效的政策建议^[19-23]。目前国内外相关研究从定性描述发展到定量分析，由静态评估发展到动态演变预测，研究重点从注重结构的优化逐渐转化为向基于生态过程的空间格局效应发展，研究目的也从土地利用配置、生物多样性保护发展到区域生态恢复与修复、不同尺度的脆弱敏感区的可持续发展^[24-30]。如利用RS和GIS手段来获取土地利用分布变化及其对生态系统服务功能的影响、土地利用变化的生态情景模拟与预测等^[31-34]。国内现有研究主要集中在区域尺度探讨其生态系统格局变化，文献[35-39]的研究主要集中在长江中下游、长江三角洲、三峡库区、太湖流域等，而县域尺度的生态系统格局演变、驱动力分析及服务价值评价研究较少，现以江苏省常州市金坛区为例，通过分析区域内生态系统空间分布、构成及变化特征(2010和2015年)，初步探讨城市化过程中生态系统格局变化的规律及其驱动因素，分析快速城市化和政府生态规划对生态系统变化产生的影响，以期为县域尺度生态系统评价提供参考。

1 研究区概况

金坛区位于北纬31°33′42″—31°53′22″，东经119°17′45″—119°44′59″，包括7个镇和1个省级经济开发区，是长三角的中枢地带。区域地势西高东低，地貌类型丰富，水网密布；属于北亚热带季风区，四季气候分明；降雨量充沛，年均降水量1 063.5 mm。“十二五”以来，金坛区加快实施城市“东扩南移”战略，以滨湖新城建设为引领，新城区、开发区和老城区三区一体联动开发，城市规模不断扩大。根据金坛区统计局发布的2016年统计年鉴，截止2015年末，全区户籍人口54.93万人，全年实现地区生产总值(GDP)525.5亿元，比上年增长13.8%；人均地区生产总值94 090元，同比增长11.4%。作为苏南地区经济发达的区县，金坛区工业化、城镇化进程迅速，且水平较高，但土地供需矛盾日趋突出，建设用地扩张导致生态用地减少。

2 研究方法 2.1 数据来源及预处理

以金坛区2010和2015年SPOT、ZY3等高分影像和部分航片为主，Landsat5 TM与landsat8 OLI影像为辅，参照全国生态环境5年变化(2010—2015年)遥感调查与评估项目的生态系统分类体系^[34]，结合1:5万基础地理数据等，基于面向对象的分类方法和人机交互进行修正解译。全区共划分城镇、森林、草地、农田、湿地和灌丛生态系统6大类，并包括13个二级子类。利用每年江苏省生态环境遥感解译野外核查数据对分类结果进行修改和精度评价，总体精度达到90%以上，符合开展下一步研究的要求。

2.2 生态系统格局变化分析方法

研究利用景观格局指数，侧重分析金坛区的各类生态系统的完整性和破碎度。在景观指数的选择上，使用斑块数(NP)、边界密度(ED)、平均斑块面积(MPS)、香农均匀度指数(SHEI)、聚集度指数(AI)等^[40-42]，在景观水平和类型水平上分析研究区2010和2015年的生态系统的景观格局变化。同时利用生态系统变化率以及生态系统变化趋势矩阵^[43]来探讨生态系统的空间分布特征及其演变规律。在此基础上，分析区域内生态保护规划政策和城市扩张对生态系统格局的影响。景观指数及计算方法见表 1。

3 结果与分析 3.1 生态系统构成及变化

金坛区生态系统分布及主要构成见图 1(a)(b)，图 2。2010—2015年金坛区生态系统面积和比例变化见图 3。

由图 1、图 2可见，金坛区生态系统类型主要由森林、灌丛、草地、湿地、农田和城镇构成。2015年金坛区森林、灌丛、草地、湿地、农田和城镇面积分别为39.8，19.9，59.3，280.5，421.9和156.2 km²。其中，农田所占总面积比例最大，达43.1%；其次为湿地和城镇，分别占总面积的28.7%和16.0%。由图 3可见，2015年金坛区湿地主要以湖泊为主，湖泊面积占湿地总面积的83.1%，其次为河流，约占16.9%；农田主要以耕地为主，耕地面积占农田总面积的56.8%，其次为园地，占农田总面积的43.2%；城镇主要以居住地为主，居住地占城镇总面积的61.5%，其次为工矿交通，约占36.0%。2010—2015年金坛区，农田面积明显减少，城镇面积快速增加，森林、灌丛、草地、湿地面积保持稳定。其中，农田面积减少了13.2 km²，规模较2010年下降了约3.0%，占总面积比例下降了1.4个百分点；城镇面积增加了22.1 km²，规模较2010年上升了约16.5%，占总面积比例上升了2.3个百分点。

3.2 生态系统转换特征

2010—2015年金坛区生态系统空间变化见图 4。由图 4可见，2010—2015年金坛区农田、草地、湿地受到城镇侵蚀，12.9 km²的农田转换为城镇，7.1 km²的草地转换为城镇用地，1.8 km²的湿地转换为城镇用地，仅有0.6 km²的城镇用地转化为草地。在空间分布上，出现了以金坛区金城镇为中心的城镇不断向农田、草地侵占，和以长荡湖周边为主的湿地有所萎缩现象。

3.3 生态系统景观格局变化

2010—2015年金坛区生态系统景观格局变化见表 2。由表 2可见，2010—2015年金坛区生态系统格局总体保持稳定，其中景观NP、ED有所上升，斑块边缘不规则，破碎化程度略有增加，景观MPS、SHEI、AI无变化。

2010和2015年金坛区生态系统各类型景观格局变化见表 3。由表 3可见，2010—2015年，森林、灌丛、草地景观格局指数无明显变化；但农田NP从10 547个上升到了10 773个，平均MPS下降了0.2 hm²，破碎化程度略有增加，ED略有下降，斑块边缘化效应减弱；城镇NP从25 789个下降到了25 760个，平均MPS上升了0.1 hm²，AI有所上升，ED有所上升，城镇更加连片分布，斑块边缘不规则。

3.4 生态系统格局变化原因及驱动力 3.4.1 生态保护规划因素分析

金坛区共有7类8片省级生态红线区域，5类5片国家级生态保护区域，主要分布在南北走向的茅山低山丘陵，及钱资荡和长荡湖2大湖泊等区域，具有植被覆盖率高，境内水体星罗密布等优势。根据解译结果显示，2015年森林、灌丛、草地、湿地构成的自然生态系统占红线区域总面积的70.2%，红线区域自然生态系统面积较大，具有重要的调节能力。2010—2015年，生态保护红线生态系统保持稳定(图 5)，是保障全区森林、灌丛、草地、湿地面积无明显变化的重要基础。

3.4.2 城市扩张变化因素分析

2010年以来，“东扩南移”的城市扩张战略是金坛区生态系统格局变化的首要驱动力，城镇生态系统面积已接近2020年18 604.7 hm²的建设红线。根据目视解译的结果，进一步分析了研究区不透水表面涉及地类(包括房屋建筑区、道路、广场、工业设施、硬化护坡等)的构成变化。金坛区城市不透水表面面积及占比见表 4。

5年间金坛区不透水表面变化区域与全力加快实施城市“东扩南移”战略方向基本保持一致，尤其在东扩的趋势上较为明显。

4 结语

基于2010—2015年金坛区高分辨率遥感影像，综合分析了生态系统分布构成、景观格局和演变特征，初步揭示了驱动力及其对生态系统格局变化产生的影响。建议今后在城市发展中，还需要进一步落实城市中心区域生态建设、修复的工作，促进生态服务价值的整体提升。充分发挥土地利用总体规划在空间规划体系中的基础作用，保护生态环境，保障资源可持续利用，大力开展生态修复，让城市保持绿水青山。

致谢：感谢国家地球系统数据共享平台-长江三角洲科学数据中心(http://nnu.geodata.cn)提供数据支撑。