張春英，蘭思仁，董建文，李文英，楊文欣

(1.福建工程學院建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，福建 福州 350118； 2.福建農林大學藝術園林學院，福建 福州 350002)

基于地形因子空間分異的景觀安全等級評價

張春英1，2，蘭思仁2，董建文2，李文英1，楊文欣1

(1.福建工程學院建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，福建 福州 350118； 2.福建農林大學藝術園林學院，福建 福州 350002)

利用ArcGIS和Fragstats軟件，基于一階地形因子空間分異對世界自然遺產地的景觀安全等級進行評價。結果表明：隨著坡度的增加，景觀安全等級也略微升高；坡向景觀帶安全等級降序排列為東坡、西坡、北坡、東北坡、西北坡、西南坡、南坡、東南坡、無坡向；海拔景觀帶安全等級從高到低依次為H>2000 m，1600 m

坡度；坡向；海拔；景觀安全等級

地形因子制約著地表物質與能量的再分配，對土壤與植被的形成和發(fā)育過程有重要作用[1-11]。學者們依據不同提取算法，將其分為一階、二階和復合地形因子[11-12]。一階地形因子主要指坡度、坡向和海拔高度[11-13]。雅羅申科[11，14]指出海拔高度、坡度、坡向等是影響山地植物群落分布的最重要的4個因素[6，11]。武夷山自然遺產地——武夷山自然保護區(qū)的植被綠化率為98%[13]，植物群落變化是景觀變化的主要驅動力。與之相對的，武夷山風景區(qū)景觀方面的研究尚少，何東進[15]對武夷山風景區(qū)森林景觀土壤物理性質異質性、景觀生態(tài)特征和景觀格局動態(tài)等進行了系統(tǒng)研究，游巍斌等[16]對武夷山風景區(qū)景觀格局與環(huán)境因子的多尺度響應研究，取得了具有科學價值的成果。而關于一階地形因子的景觀安全的影響未見報道，基于此，本文對一階地形因子空間分異與景觀安全等級的關系進行探討，旨在為世界自然遺產地景觀多樣性保護和管理提供科學參考。

1 研究區(qū)域概況

武夷山自然保護區(qū)平均海拔1200 m，最高處黃崗山達2158 m，最低處僅300 m，相對高差懸殊，達1858 m[11，17-18]，地勢較高且起伏較大，埡口較多。平均坡度30°～40°，最大坡度為80°[17-18]。地貌類型有構造侵蝕低山地貌、構造侵蝕低中山地貌、構造侵蝕中山地貌和構造侵蝕中低山地貌[11，17-18]。

2 研究方法

利用遙感解譯圖與地形現(xiàn)狀圖結合，將多源數據進行歸一化處理，將具有多種地形地理信息的數據圖層輸入ArcGIS軟件中，利用GIS中的空間分析功能進行處理的武夷山自然保護區(qū)地形坡度、坡向和海拔的數據[11-13]。結合Fragstats軟件計算出景觀破碎化指數、景觀多樣性指數和景觀優(yōu)勢度指數。

2.1 坡度景觀帶安全等級

圖1 武夷山自然保護區(qū)不同坡度景觀帶景觀安全等級

根據自然保護區(qū)坡度(S)大小，將植被景觀劃分為幾個景觀帶[11]：S≤8°、8°

圖2 武夷山自然保護區(qū)不同坡向景觀帶景觀安全等級

2.2 坡向景觀帶安全等級

依據坡向屬性劃分坡向景觀帶：無坡、東坡、東北坡、東南坡、北坡、南坡、西坡、西北坡、西南坡[1，11]。計算每個坡向景觀帶上的植被景觀破碎化指數、景觀多樣性和景觀優(yōu)勢度指數[17-18]，指數意義和權重同坡度景觀帶，然后求出各個景觀帶的景觀安全等級[17-18]。

2.3 海拔景觀帶安全等級

依據海拔高度(HB)屬性劃分海拔景觀帶[11，20-21]：HB≤400 m、400 m2000 m[17-18]。計算每個海拔高度景觀帶上的植被景觀破碎化指數和多樣性等景觀指數，指數意義和權配同坡度景觀帶，計算各景觀帶的景觀安全等級。

3 結果與分析

3.1 不同坡度景觀帶安全等級

由表1可見，不同坡度景觀帶的景觀安全性(SD)從高到低依次為：45°

隨著坡度的遞增，坡度景觀安全性也逐漸升高，雖然45°

表1 不同坡度景觀帶安全等級

*：H為景觀多樣性指數；D為景觀優(yōu)勢度指數；FN2為景觀破碎度指數；SD為景觀安全性指數；DR為景觀安全等級。下同。

3.2 不同坡向景觀帶安全等級

武夷山自然保護區(qū)位于北緯27°33′—27°54′，東南坡向屬于半陽坡，多數樹種喜歡陰陽相濟的環(huán)境[11，19]。面積大的坡向景觀帶的景觀異質性也比較強。景觀破碎化指數表明無坡景觀帶是受干擾較嚴重的一個區(qū)域，西南坡、西北坡、西坡及東南坡受干擾較為嚴重，破碎化指數在0.8左右，其余的景觀帶上植被生長較為良好[11]，居民的生產生活活動構成了主要干擾源。

由表2可見，不同坡向景觀帶的景觀安全性(SD)從高到低依次為：東坡(1.41)、西坡(1.26)、北坡(1.24)、東北坡(1.23)、西北坡(1.17)、西南坡(1.16)、南坡(1.15)、東南坡(1.13)、無坡向(1.12)。為了更清晰合理的分析不同坡向景觀帶景觀安全性的差異，本文根據安全性數值分為4個段，即(1.1～1.2]、(1.2～1.3]、(1.3～1.4]和(1.4～1.5]，相應地，不同坡向景觀帶的景觀安全等級分為4級。景觀安全等級從高到低依次為：1級：東坡景觀帶，2級：空缺(沒有坡向景觀帶落入第2級)，3級：西坡、北坡和東北坡，4級：西北坡、西南坡、南坡、東南坡和無坡向景觀帶。

表2 不同坡向帶景觀安全等級

東坡景觀帶的植被景觀多樣性指數最高(0.91)，景觀異質性較強，而景觀的破碎度相對較低(0.56)，這說明植被景觀系統(tǒng)相對較穩(wěn)定，而且處于較為良性的系統(tǒng)循環(huán)，植物生長良好，受外界干擾較少，所以東坡向景觀帶的景觀安全性最高。無坡向景觀帶的景觀安全性最低，這是由于相對于其他坡向景觀帶本區(qū)域的人群可達性比較大，人為干擾較強，破碎度指數最高(0.79)，人群輸入了各種信息流[20]，使植被景觀和自然生態(tài)環(huán)境受到影響最大，久而久之，此區(qū)域的植被景觀多樣性也有所降低，即景觀異質性有所下降，從而使植被景觀坡向安全性相對最低。

圖3 武夷山自然保護區(qū)不同海拔景觀帶安全等級

3.3 不同海拔景觀帶安全等級

海拔反映了地形起伏狀態(tài)和地表物質的勢能[3，12，21-22]。由表3可見，不同海拔景觀帶的景觀安全性(SD)從高到低依次為H>2000 m(1.68)、1600 m2000 m景觀帶，2級：空缺(沒有海拔景觀帶落入第2級)，3級：1600 m

由表3可知，H>2000 m景觀帶的植被景觀多樣性指數雖然不高，在這一區(qū)域主要分布中山草甸、黃山松和鹿角杜鵑等植物，雖然景觀異質性不是很強，但這些植物能生長在生態(tài)環(huán)境較為嚴酷的高山，說明這些植物的生命力較強，雖然植物的生態(tài)型較其他區(qū)域的矮小，但其實際的生長期卻較長，所以這些植物群落的生態(tài)系統(tǒng)較為健康，對景觀保護也起著重要作用。從景觀破碎度指數可以看出，這一區(qū)域的外界干擾較少，而且景觀優(yōu)勢度指數較大，所以這一區(qū)域的海拔景觀安全性為最高。海拔400 m

表3 不同海拔景觀帶安全等級

4 結論與建議

隨著坡度的遞增，景觀安全等級也略微升高；坡向景觀帶安全等級降序排列為東坡、西坡、北坡、東北坡、西北坡、西南坡、南坡、東南坡、無坡向[1]；海拔景觀帶的安全等級從高到低依次為H>2000 m，1600 m

[1]王博，張培松，羅微.基于DEM的陽江農場地形特征信息提取與分析[J].西南農業(yè)學報，2010，30(4)：86-89.

[2]王巖，劉少峰.基于DEM的青海貴德地區(qū)地形起伏度的研究[J].地質通報，2008，27(12)：2117-2121.

[3]朱偉.1∶50000 DEM最佳格網間距的確定[D].長沙：中南大學，2009.

[4]周偉，白中科，袁春，等.DEM在平朔露天礦區(qū)地形演變研究中的應用[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2008，28(5)：53-57.

[5]陸明，蔣樣明，畢思文，等.復雜地形下最小起伏度直線選址研究[J].科技導報，2008，26(6)：38-41.

[6]張文梅.關中渭河流域人居環(huán)境自然適宜性評價及空間差異分析[D].西安：陜西師范大學，2009.

[7]周自翔，李晶，任志遠.基于GIS的關中——天水經濟區(qū)地形起伏度與人口分布研究[J].地理科學，2012，32(8)：951-957.

[8]薛景麗，鄭新奇，劉敬玉.基于 SEM 和 GIS 的人居環(huán)境自然適宜性評價的一種方法[J].安徽農業(yè)科學，2012，40( 10)：6053-6056.

[9]陳小瑜.利用數字高程模型(DEM)分析土地利用現(xiàn)狀———以長泰縣為例[J].河北林業(yè)科技，2009，8(4)：19-21.

[10]朱紅春，陳楠，劉海英，等.自1∶10000比例尺DEM提取地形起伏度——以陜北黃土高原的實驗為例[J].測繪科學，2005，30(4)：86-89.

[11]張春英，張春玲.植被景觀指數隨復合地形因子分異的變化規(guī)律[J].中國農學通報，2012，28(1)：65-68.

[12]湯國安，楊昕.ArcGIS地理信息系統(tǒng)空間分析實驗教程[M].北京：科學出版社，2006：266-267.

[13]張春英，卓德雄，張祖柱，等.植被景觀指數隨一階地形因子分異的變化規(guī)律[J].山西農業(yè)大學學報：哲學社會科學版，2010，30(6)：536-541.

[14]崔海亭，劉鴻雁，戴君虎.山地生態(tài)學與高山林線研究[M].北京：科學出版社，2005：101-105.

[15]何東進.武夷山風景名勝區(qū)的景觀格局動態(tài)及其環(huán)境分析[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學，2004.

[16]游巍斌，何東進，黃德華，等.武夷山風景名勝區(qū)景觀格局與環(huán)境因子的多尺度響應研究[J].熱帶亞熱帶植物學報，2012，20(2)：184-191.

[17]張春英.武夷山自然保護區(qū)景觀安全格局、動態(tài)及景觀安全系統(tǒng)研究[D].福州：福建農林大學，2008.

[18]何建源，蘭思仁，劉初鈿，等.武夷山研究——自然資源卷[M].廈門：廈門大學出版社，1994：33-64.

[19]張春英，洪偉，吳承禎.生態(tài)旅游開發(fā)對世界雙遺產地植被景觀的影響[J].中山大學學報：自然科學版，2012.51(1)：96-101.

[20]周啟鳴，劉學軍.數字地形分析[M].北京：科學出版社，2006：89-90.

[21]李鉅章.中國地貌基本形態(tài)劃分的探討[J].地理研究，1987，6(2)：32-38.

Landscape Safety Degree Value Was Studied on the Mountain Factors Differentiation

ZHANG Chun-ying1，2，LAN Si-ren2，DONG Jian-wen2，LI Wen-ying1，YANG Wen-xin1

(1.CollegeofLandscapeArchitectureandUrbanPlanning，F(xiàn)ujianUniversityofTechnology，F(xiàn)uzhou350118，F(xiàn)ujian，China； 2.CollegeofArtCollegeofLandscapeArchitecture，F(xiàn)ujianAgricultureandForestryUniversity，F(xiàn)uzhou350002，F(xiàn)ujian，China)

Using ArcGIS and Fragstats software，Landscape safety degree value was studied on the first order mountain factors differentiation.The result showed that：with the slope increasing，landscape safety degree was increase slightly；descending order of aspect landscape safety degree was east aspect，west aspect，north aspect，northeast aspect，northwest aspect，southwest aspect，south aspect，southeast aspect，plain；descending order of altitude landscape safety degree wasH>2000 m，1600 m

slope；aspect；altitude；landscape safety degree

2014-09-28；

2014-11-06

福建省科技廳自然基金項目(2012071)；國家林業(yè)局林業(yè)公益行業(yè)科研專項(201404030109)

張春英(1979—)，女，吉林四平人，福建工程學院建筑與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院副教授，博士(在讀博士后)，從事景觀生態(tài)學與景觀規(guī)劃設計研究。E-mail：zhangchunying8@126.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.03.030

P901

A

1002-7351(2015)03-0132-05