海上丝绸之路是一条贸易和文化交流的海上航线,沿线包括海岸带地区50多个港口城市,其中有10个是人口超过1000万的超大城市。海上丝绸之路沿线海岸带给陆地和海洋产业都带来了经济利益,而港口城市是海岸带经济的枢纽与节点,因此,加深对港口城市扩张模式和趋势的了解对于评估海上丝绸之路发展现状及其生态效益非常重要。鉴于目前关于港口城市扩张动态与趋势的研究有限,本文选择了海上丝绸之路沿线东亚、东南亚、南亚、西亚、非洲和欧洲的45个港口城市,利用长时间序列的Landsat卫星影像(1990-2015)绘制了城市土地利用分类图,并在此基础上提取了城市建设用地范围,以分析城市扩张的速度、模式、增长方向和生态效益影响。此外,我们进行了对比分析,以确定城市扩张过程中的共同规律以及不同区域之间和区域地区内的差异。研究结果表明海上丝绸之路沿线港口城市的扩张速度、增长形态和扩张模式存在明显的区域性差异。(1)在20世纪90年代初期,海上丝绸之路沿线仅有两个港口城市的面积大于500 km~2(雅加达和吉达),至2015年已有17个港口城市的面积超过了这个标准,其中还有10个港口城市的面积增长了一倍之多(即超过1000 km~2)。城市面积增长较快的区域是东亚和东南亚。1990年至2015年,六个区域之间的年均增长率(AGR)存在着显著差异,东亚的年均增长率最高(8.49%),其次是南亚、东南亚、西亚、欧洲和非洲(3.85%)。(2)对四个景观指数景观形状指数(LSI)、斑块凝聚指数(COHESION)、景观分裂指数(DIVISION)和聚集指数(AI)的综合分析表明,景观形状指数最不规则的增长总是发生在东亚、东南亚和南亚的港口城市,这些地区的港口城市正处于快速扩张的时期,景观格局指数和城市形态发生了显著变化。所有港口城市的斑块凝聚度都得到了改善,西亚、非洲和欧洲的斑块凝聚指数变化很小,值十分接近于1,西亚尤为明显。四个景观指数中,只有景观分裂指数在逐渐减小,这表明城市的景观破碎化程度正在逐渐降低,城市形态的景观完整性在不断提高。随着城市斑块凝聚度的增加,聚集指数也会增加,所有港口城市的聚集指数都在上升,而西亚、非洲和欧洲的聚集指数通常高于东亚、东南亚和南亚。(3)在城市扩张模式方面,1990-2000年飞地式扩张是占主导地位的城市扩张模式(45个城市中有22个),其次是边缘式扩张(45个城市中有14个)和填充式扩张(45个城市中有8个);而在2010-2015年期间,飞地式、边缘式和填充式的比例变为0.27、0.57和0.16,边缘式扩张模式所占的比例已远超其他两种扩张模式。(4)港口城市的土地利用状况在快速的城市化影响下发生了巨大的变化,并对周边生态产生了一定的影响。1990-2015年间,吉隆坡和孟买的主要土地利用类型都从农田变为了建设用地;曼谷和海防市的主要土地利用类型均为农田,分别占比41%-67%和25%-36%;雅加达的主要土地利用类型为森林,占比40%-56%。1990-2015年间,五座港口城市建设用地面积分别增加了4.1、1.3、1.7、2.6和15倍,大量的农田和森林转化为建设用地;雅加达和海防市围填海面积呈增加趋势,雅加达红树林大量流失,1990-2010年减少了81.9%;海防市三个时段红树林分别呈增、减、增趋势,养殖塘面积增长了82.5%。围填海是港口城市比较普遍的造陆活动,而在向海扩张的过程中势必会影响到红树林和养殖塘等生态环境,合理规划建设用地扩张方向是未来港口城市实现可持续发展的重中之重。港口的发展在港口城市的发展中起着强大的推动和领导作用,它们都将带动经济的快速发展。城市化进程可能会持续存在并加剧,人们普遍认为城市发展是可持续发展的潜在驱动力或障碍。未来的研究将更多地关注港口城市扩张对生态环境的影响,并将评估沿海地区城市扩张的生态环境影响。