肖艷芳, 張 杰, 馬 毅, 王建步

(國家海洋局 第一海洋研究所, 山東 青島266061)

景觀格局影響著種群動態(tài)、生物多樣性等生態(tài)學(xué)過程, 與生態(tài)系統(tǒng)的抗干擾能力、恢復(fù)能力和系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著密切的關(guān)系[1-2]。掌握景觀格局的時空變化特征和演替規(guī)律, 可以快速、準(zhǔn)確地了解區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的變化。然而, 景觀格局具有尺度依賴性, 即尺度效應(yīng)[3-5]。不同因素在景觀格局形成過程中的重要性隨尺度而異, 因此認(rèn)識并了解研究區(qū)的生態(tài)景觀格局對尺度的依賴特征是正確理解格局與過程關(guān)系的關(guān)鍵。在景觀生態(tài)學(xué)中, 尺度通常是指空間和時間上的粒度(grain)和幅度(extent)[1]。空間粒度是指景觀中最小可辨別單元所代表的特征長度、面積或體積, 對于空間數(shù)據(jù)或圖像資料而言, 對應(yīng)于最大空間分辨率或像元大小。時間粒度是指某一現(xiàn)象或事件發(fā)生的頻率或時間間隔。幅度是指研究對象在空間或時間上的持續(xù)范圍或長度。景觀分析過程中, 尺度過小會造成研究區(qū)信息量過大, 掩蓋某些重要信息; 而尺度過大又會造成細(xì)節(jié)信息的丟失, 甚至某些景觀類型也會消失[6]。

入海河口濕地位于江河入海的海陸交界處, 是陸地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)在強(qiáng)烈的相互作用下形成的具有高物質(zhì)、多樣性和多功能的生態(tài)邊緣區(qū)[7]。黃河是世界上含沙量最大的河流, 其每年輸送的泥沙大量淤積在河口三角洲上, 形成了大片保持著原生自然狀態(tài)的濕地。作為一個新生的濕地系統(tǒng), 黃河口濕地的生態(tài)環(huán)境較脆弱, 極易受到破壞。由于坡度平緩、波浪作用較小, 黃河口濕地的潮灘上發(fā)育了大量的水溝系[8], 同時, 黃河口地區(qū)具有豐富的石油資源, 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求使得濕地內(nèi)出現(xiàn)大量的油井、道路及其他建筑設(shè)施, 對濕地的生態(tài)環(huán)境和景觀格局都產(chǎn)生了重要的影響。

近年來有關(guān)黃河三角洲濕地景觀變化及成因的研究較多[9-14], 但研究對象多為整個近代或現(xiàn)代黃河三角洲, 所用的數(shù)據(jù)源也多為Landsat TM等中分辨率影像。黃河口濕地沖淤變化頻繁, 景觀斑塊邊界極不規(guī)則, 中分辨率影像難以提取準(zhǔn)確的景觀斑塊信息, 對油井、道路等人工建筑及潮溝的識別能力也十分有限, 無法評估石油開采、道路修建和潮流溝系對黃河口濕地景觀格局的影響。作者基于景觀生態(tài)學(xué)原理, 以黃河口濕地為研究對象, 利用高分辨率的“資源三號”衛(wèi)星遙感影像, 選取具有代表性的景觀指數(shù), 分析黃河口濕地的景觀格局, 以及空間粒度對黃河口濕地景觀格局分析的影響。

1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

黃河口濕地位于山東省東營市黃河現(xiàn)行流路入海口處, 黃河攜帶的大量泥沙以每年2～3 km2的速度使黃河口濕地向渤海推進(jìn), 是中國暖溫帶最完整、最廣闊、最年輕的濕地生態(tài)系統(tǒng)。其淡水資源充足, 動植物資源十分豐富, 是珍稀、瀕危鳥類的集中分布地和越冬棲息地。濕地內(nèi)的植被以水生植被和鹽生植被為主, 植被種群組成簡單, 建群種較少; 土壤類型以潮土和鹽土為主; 區(qū)域氣候?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候, 年平均氣溫12.1℃, 年降水量為551.6 mm[15]。

1.2 數(shù)據(jù)源及數(shù)據(jù)處理

景觀類型的劃分是進(jìn)行景觀格局和動態(tài)分析的首要步驟, 而土地覆被變化是景觀格局變化的重要原因, 因此, 確定適宜的基本分類單元對景觀生態(tài)的研究十分關(guān)鍵[16-17]。作者借鑒國內(nèi)外濕地分類研究成果, 以2012年5月27日采集的“資源三號”衛(wèi)星遙感影像為數(shù)據(jù)源, 利用多光譜(空間分辨率為6 m)與全色(空間分辨率為2.1 m)的融合數(shù)據(jù), 結(jié)合野外實(shí)地調(diào)查,借助 GIS技術(shù), 對研究區(qū)的遙感影像進(jìn)行目視解譯和分類, 得到黃河口濕地的土地覆被類型圖(圖1)。

“資源三號”衛(wèi)星是中國首顆民用高分辨率光學(xué)測圖衛(wèi)星, 搭載一臺地面分辨率為2.1 m的高分辨率正視全色延時積分成像相機(jī)、兩臺地面分辨率優(yōu)于3.6 m的前視、后視全色CCD相機(jī)和一臺地面分辨率優(yōu)于6.0 m的正視多光譜相機(jī)。全色相機(jī)的光譜范圍為0.50～0.80 μm, 多光譜相機(jī)共4個波段, 光譜范圍分別為 0.45～0.52μm、0.52～0.59μm、0.63～0.69 μm、0.77～0.89 μm。

將黃河口濕地的土地覆被類型分為自然植被、人工栽培植被、河流、坑塘、潮溝、裸灘、裸地、油田用地、道路和其他建設(shè)用地共10種類型, 其中其他建設(shè)用地的斑塊數(shù)和面積很小, 結(jié)果分析中不予考慮。需要指明的是, 由于黃河口濕地中植被混生現(xiàn)象嚴(yán)重, 大多數(shù)的植被像元無法被明確地劃分為某種植被類型, 為了盡量避免人工解譯的誤差, 作者僅將植被分為自然植被和人工栽培植被兩類。

圖1 基于“資源三號”衛(wèi)星影像的黃河口濕地土地覆被類型Fig.1 The land cover map of Yellow River estuarine wetland based on “ZY-3” satellite image

對由“資源三號”衛(wèi)星得到的研究區(qū)土地覆被類型圖進(jìn)行重采樣, 得到粒度大小為2.5、5、10、30、50、150、200 m的景觀類型圖。

2 研究方法

景觀指數(shù)有效反映景觀格局信息, 能夠反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置等方面的時空變化特征, 是景觀格局定量化描述與評價常用的技術(shù)手段[1,18-21]。通常, 景觀指數(shù)可分為斑塊水平指數(shù)、斑塊類型水平指數(shù)和景觀水平指數(shù)。目前屬于上述景觀指數(shù)類別范疇的指數(shù)類型數(shù)目繁多, 大部分指數(shù)之間景觀格局信息重復(fù)[22-24]。基于此, 作者根據(jù)前人對景觀指數(shù)的分類結(jié)果[25-27], 在斑塊類型水平上選擇斑塊類型面積、斑塊個數(shù)、平均斑塊面積、邊緣密度表征研究區(qū)的景觀類型面積和結(jié)構(gòu)特征, 平均周長面積比表征形狀特征, 散布與并列指數(shù)表征聚集特征, 在景觀格局水平上選擇香農(nóng)多樣性指數(shù)和香農(nóng)均勻度指數(shù)表征景觀多樣性特征, 各景觀指數(shù)的計算公式及生態(tài)學(xué)意義如下:

(1) 斑塊類型面積(CA)。是度量景觀組分和計算其他指標(biāo)的基礎(chǔ), 其值的大小制約著以某種景觀類型斑塊為聚集地的物種豐度、數(shù)量、食物鏈及其次生種的繁殖等。計算公式為:

式中,ai為某景觀斑塊面積,n為斑塊數(shù)。

(2) 斑塊個數(shù)(NP)。反映景觀的空間格局, 經(jīng)常被用來描述整個景觀的異質(zhì)性, 其值的大小與景觀的破碎度有很好的正相關(guān)性, 一般NP越大, 破碎度越高; NP越低, 破碎度越低。計算公式為:

式中,n為某種景觀類型總斑塊數(shù)。

(3) 平均斑塊面積(AREA_MN)。其值的分布區(qū)間一方面對圖像或地圖的范圍以及對景觀中最小斑塊粒徑的選取有制約作用; 另一方面可以表征景觀的破碎程度, 是反映景觀異質(zhì)性的關(guān)鍵指標(biāo)。計算公式為:

(4) 邊界密度(ED)。用來分析斑塊形狀的重要指標(biāo), 表示景觀類型被分割的程度。邊界密度越大, 表示某景觀類型被分割的程度越高, 布局越分散。計算公式為:

式中,ei為某斑塊的邊界長度。

(5) 平均周長面積比(PARA_MN)。是某類景觀斑塊周長-面積比的平均值, 可用以描述斑塊的復(fù)雜性。計算公式為:

(6) 散布與并列指數(shù)(IJI)。是描述景觀空間格局最重要的指標(biāo)之一, 對受到某種自然條件嚴(yán)重制約的生態(tài)系統(tǒng)的分布特征反映顯著。取值較小時, 表明該斑塊類型僅與少數(shù)幾種其他類型相鄰接。計算公式為:

式中,m為某斑塊的鄰接斑塊數(shù)目。

(7) 香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)。其值能反映景觀異質(zhì)性, 對景觀中各斑塊類型非均衡分布狀況較為敏感, 強(qiáng)調(diào)稀有斑塊類型對信息的貢獻(xiàn), SHDI增大,表明拼塊類型增加或各拼塊類型在景觀中呈均衡化趨勢分布。計算公式為:

式中,m為景觀類型的數(shù)目。

(8) 香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)。其值較小時優(yōu)勢度一般較高, 可反映出景觀受一種或少數(shù)幾種優(yōu)勢斑塊類型所支配。其值趨近1時優(yōu)勢度低, 說明景觀中沒有明顯的優(yōu)勢類型且各斑塊類型在景觀中均勻分布。計算公式為:

式中,m為景觀類型的數(shù)目。

將重采樣生成的 7種空間粒度的土地覆被類型圖轉(zhuǎn)化為 Arc Grid格式, 逐一輸入到景觀格局分析軟件Fragstats4.1中, 分別計算各景觀指數(shù)的值。

3 黃河口濕地景觀格局分析

基于“ZY-3”號衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)的解譯結(jié)果, 計算裸灘、自然植被、人工栽培植被等 9種景觀類型的景觀指數(shù)值和標(biāo)準(zhǔn)差, 分析黃河口濕地景觀類型的面積和結(jié)構(gòu)、形狀及聚集特征。

3.1 景觀類型的面積和結(jié)構(gòu)特征

從表1中可以看出, 不同景觀類型之間斑塊總面積CA的標(biāo)準(zhǔn)差最大, 表明各景觀類型的面積極不平衡。裸灘的面積最大, 為326.09 km2, 是研究區(qū)的主導(dǎo)景觀類型, 具有景觀基底性質(zhì); 其次為自然植被, 面積為136.04 km2; 面積最小的景觀類型為油田用地, 僅為2.20 km2; 人工栽培植被、河流、潮溝和裸地的面積基本一致, 約為18.00 km2。各個景觀類型面積的大小順序為: 裸灘＞自然植被＞坑塘＞裸地＞人工栽培植被＞河流＞潮溝＞道路＞油田用地。在研究區(qū)內(nèi), 具有自然屬性的景觀類型約占景觀總面積的82%, 人工化的景觀類型所占面積較小, 表明人工栽種和建筑在景觀面積上沒有表現(xiàn)出大量侵占黃河口濕地的態(tài)勢。

表1 各景觀類型與面積和結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的景觀指數(shù)值Tab.1 The value of landscape indices related to the area and structure characteristic

各景觀類型的斑塊數(shù)也很不均衡, 油田用地的斑塊數(shù)最多, 共 281個斑塊; 其次為自然植被, 共216個斑塊; 河流的斑塊數(shù)最少, 只有1個。各景觀類型的斑塊個數(shù)順序為: 油田用地＞自然植被＞潮溝＞裸灘＞坑塘＞裸地＞道路＞人工栽培植被＞河流。通常情況下, 分布面積較大的景觀類型所擁有的斑塊數(shù)也較多, 如自然植被、裸灘等; 而潮溝和油田用地的面積較小, 但擁有的斑塊數(shù)卻較多, 表現(xiàn)出明顯的破碎化。裸灘的面積遠(yuǎn)大于自然植被, 而斑塊數(shù)卻比自然植被少, 主要是由于因石油開采和旅游修建的道路將原本大的自然植被斑塊切割為若干個小的斑塊。雖然潮溝對裸灘也具有一定的切割作用, 但切割作用遠(yuǎn)小于道路, 要將大的裸灘斑塊切割成小的斑塊需要一個長期的過程。

各景觀類型之間邊界密度的差異較斑塊面積和斑塊個數(shù)有所減小。裸灘的邊界密度最大, 為2206.78 m/ km2; 人工栽培植被的邊界密度最小, 為79.64 m/ km2。各景觀類型邊界密度的順序為: 裸灘＞自然植被＞潮溝＞道路＞坑塘＞裸地＞油田用地＞河流＞人工栽培植被。由于景觀總面積一定, 邊界密度指標(biāo)實(shí)際上揭示了各景觀類型周長的規(guī)律。自然景觀的斑塊邊界多表現(xiàn)為復(fù)雜不規(guī)則, 邊界密度相對較高;油田用地、人工栽培植被等人工景觀類型的斑塊形狀較規(guī)則, 邊界密度相對較低。除景觀類型面積最大、斑塊數(shù)目較多外, 裸灘邊界密度最大的另一個主要原因是, 潮溝對裸灘的沖刷和侵蝕, 導(dǎo)致裸灘與潮溝相接的邊界極其不規(guī)則, 在很大程度上增加了裸灘的邊界長度, 這與潮溝景觀類型的面積較小而邊界密度較大的原因是一致的。

各景觀類型之間平均斑塊面積也有較大的差異,河流的平均斑塊面積最大, 為 18.23 km2; 油田用地的平均斑塊面積最小, 為0.0078 km2。各景觀類型平均斑塊面積的順序為河流＞裸灘＞人工栽培植被＞坑塘＞自然植被＞裸地＞潮溝＞道路＞油田用地。除位于研究區(qū)邊界的人工栽培植被外, 總體趨勢是自然景觀的平均斑塊面積大于人工景觀。河流景觀類型在研究區(qū)內(nèi)僅有 1個斑塊, 其平均斑塊面積就等于河流的景觀類型面積, 使得河流的平均斑塊面積最大。潮溝、道路和油田用地的平均斑塊面積較小, 表明破碎化程度較高。油田用地的景觀類型面積和平均斑塊面積都最小, 但斑塊數(shù)眾多, 石油在開采、儲存、運(yùn)輸及其他生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物會對油井周圍環(huán)境中的植被生長造成一定的影響, 并最終導(dǎo)致景觀格局的變化。

3.2 景觀類型的形狀特征

采用周長面積比 PARA_MN分析黃河口濕地各景觀類型的形狀特征?？梢钥闯?表2), 各景觀類型的周長面積比差異非常大。潮溝的周長面積比最大,其次為裸灘, 河流的周長面積比最小。各景觀類型周長面積比的順序為: 潮溝＞裸灘＞坑塘＞道路＞自然植被＞裸地＞人工栽培植被＞油田用地＞河流。潮溝的景觀類型面積不大, 但斑塊曲折復(fù)雜的樹枝狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致其具有最大周長面積比; 人工栽培植被、油田用地和裸地的斑塊形狀簡單, 周長面積比相對較小。

3.3 景觀類型的聚集特征

采用散布與并列指數(shù)IJI分析黃河口濕地各景觀類型的聚集特征, IJI能夠表征各個斑塊類型間的總體散布與并列狀況。結(jié)果表明(表3), 自然植被的指數(shù)值最高, 為84.82; 潮溝的指數(shù)值最低, 為17.85。各景觀類型 IJI值的順序為: 自然植被＞裸地＞裸灘＞坑塘＞河流＞油田用地＞道路＞人工栽培植被＞潮溝。自然植被、裸地等與其他景觀類型相互混雜分布, 而人工栽培植被和潮溝等斑塊分布相對獨(dú)立, 與斑塊邊界相鄰接的景觀類型較少。

表2 各景觀類型的平均周長面積比指數(shù)值Tab.2 The value of landscape index PARA_MN

表3 各景觀類型的散布與并列指數(shù)值Tab.3 The value of landscape index IJI

3.4 景觀的多樣性特征

多樣性指數(shù)是對土地利用類型的多樣性和復(fù)雜性的度量, 而均勻度指數(shù)則是對不同土地利用類型分配均勻程度的描述。作者采用香農(nóng)多樣性指數(shù) SHDI和香農(nóng)均勻度指數(shù)SHEI來分析研究景觀的多樣性特征。研究結(jié)果顯示, 黃河口濕地研究區(qū)的香農(nóng)多樣性指數(shù)SHDI為1.38, 說明該研究區(qū)內(nèi)景觀類型較豐富; 香農(nóng)均勻度指數(shù)SHEI為0.60, 說明景觀優(yōu)勢度較高, 這主要是受裸灘和自然植被兩種優(yōu)勢景觀類型的影響。

4 黃河口濕地景觀格局空間尺度效應(yīng)

4.1 景觀類型的面積和結(jié)構(gòu)特征對空間粒度的響應(yīng)

圖2是景觀類型的斑塊面積、斑塊個數(shù)、邊界密度和平均斑塊面積 4個景觀指數(shù)隨空間粒度的變化趨勢。可以看出, 各景觀類型的斑塊面積隨著粒度的增大沒有發(fā)生明顯的變化, 表明各景觀類型的面積對粒度的變化并不敏感。

景觀類型的斑塊個數(shù)表現(xiàn)出對粒度變化的強(qiáng)敏感性。隨著粒度的增大, 斑塊數(shù)量都表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢, 但各景觀類型斑塊數(shù)量最大時的空間粒度有較大差異。潮溝景觀和道路景觀對粒度的變化最為敏感, 在2.5 m～10 m粒度范圍內(nèi), 斑塊數(shù)量隨著粒度的增大而急劇增大, 在10 m～200 m粒度范圍內(nèi), 斑塊數(shù)量則隨著粒度的增大急劇減小。潮溝和道路多為條狀斑塊, 粒度增大會導(dǎo)致條狀斑塊斷裂,形狀破碎, 斑塊數(shù)量增多; 粒度進(jìn)一步增大時, 破碎的小斑塊融入到作為基底的大斑塊中, 導(dǎo)致斑塊數(shù)量下降。

裸灘、潮溝、自然植被和道路等景觀類型的邊緣密度對粒度較為敏感, 其邊緣密度在粒度大于10 m后急劇下降。裸灘、潮溝以及自然植被為自然景觀,受人為干擾較少, 斑塊邊界不規(guī)則, 依據(jù)高分辨率影像解譯的景觀斑塊, 其邊緣與真實(shí)的斑塊邊緣更為相似, 隨著尺度的增大, 邊緣中的鋸齒或毛刺逐漸被合并, 導(dǎo)致邊緣密度的降低。在小于10 m的粒度范圍內(nèi), 裸灘、潮溝和自然植被的邊緣密度沒有明顯的變化, 說明10 m可能是能夠較為真實(shí)地解譯出3種景觀類型邊緣的遙感影像的最低空間分辨率。道路的邊界雖然規(guī)則, 但屬于長條狀斑塊, 在粒度大于其寬度后, 道路斑塊會被鄰近斑塊合并, 導(dǎo)致邊緣密度降低。河流和人工栽培植被的斑塊形狀規(guī)則,其邊緣密度沒有表現(xiàn)出對粒度較強(qiáng)的敏感性, 在整個粒度范圍內(nèi), 邊緣密度值相對穩(wěn)定。

裸灘、自然植被、坑塘、人工栽培植被和油田用地的平均斑塊面積隨著粒度的增大而增大, 其中裸灘的增長最為顯著, 其值隨著粒度的增大近似呈指數(shù)增長, 最大增長速率點(diǎn)50 m粒度附近; 潮溝、道路和坑塘的平均斑塊面積則隨著粒度的增大呈現(xiàn)先降低后增大的趨勢。由于各景觀類型的斑塊總面積隨著空間粒度的增大沒有發(fā)生明顯的變化, 因此平均斑塊面積的變化趨勢與斑塊個數(shù)的變化趨勢相反。

4.2 景觀類型的形狀特征對空間粒度的響應(yīng)

圖3是各景觀類型的斑塊平均周長面積比隨空間粒度的變化趨勢。裸灘、潮溝、自然植被、坑塘、裸地、油田用地和人工栽培植被的周長面積比都隨著粒度的增大而減小, 其中以潮溝和裸灘的變化趨勢最為顯著; 道路的面積周長比以 5 m粒度大小為界限, 粒度小于 5 m時, 其值隨粒度的增大而增大,粒度大于5 m時, 其值隨粒度的增大呈冪指數(shù)下降;河流的周長面積比沒有明顯的變化?？臻g粒度增大,景觀斑塊的邊界變得更為平滑, 復(fù)雜度降低, 這種變化尤以裸灘、潮溝等邊界極不規(guī)則的斑塊最為明顯; 而河流和人工景觀的斑塊相對規(guī)則, 空間粒度變化對其斑塊形狀的影響不大。

4.3 景觀類型的聚集特征對空間粒度的響應(yīng)

圖4是研究區(qū)內(nèi)各種景觀類型的散布與并列指數(shù)值隨粒度的變化情況。從圖中可以看出, 各景觀類型的散布與并列指數(shù)值對粒度變化的響應(yīng)不同, 在粒度小于10 m時, 其值較為平穩(wěn), 粒度大于10 m時,其值隨著粒度的變化沒有表現(xiàn)出明顯地規(guī)律性。其中, 自然植被的散布與并列指數(shù)值最大, 其值隨著粒度的增大有減小的趨勢。裸灘、坑塘、道路、河流、油田用地和裸地在粒度小于10 m時的散布與并列指數(shù)值相近, 粒度大于10 m時, 隨著粒度的增大,裸灘的散布與并列指數(shù)值有較小的上升, 裸地的散布與并列指數(shù)值有較小的下降, 坑塘和河流的散布與并列指數(shù)值沒有明顯地變化, 道路的散布與并列指數(shù)值先增大后減小, 油田用地的散布與并列指數(shù)值先降低后增大。人工栽培植被和潮溝的散布與并列指數(shù)值較小, 其值隨粒度的變化呈波動性變化。總體來說, 各景觀類型的散布與并列指數(shù)隨著空間粒度的增大沒有出現(xiàn)較為劇烈的變化, 表明空間粒度對景觀類型聚集特征沒有顯著的影響。

圖2 與面積和結(jié)構(gòu)特征相關(guān)的景觀指數(shù)對空間粒度的響應(yīng)Fig.2 The response of landscape indices related to area and structure characteristics to spatial grain

圖3 平均周長面積比對空間粒度的響應(yīng)Fig.3 The response of PARA_MN to spatial grain

4.4 景觀多樣性特征對空間粒度的響應(yīng)

圖4 散布與并列指數(shù)對空間粒度的響應(yīng)Fig.4 The response of IJI to spatial grain

表4是景觀香農(nóng)多樣性指數(shù)SHDI和香農(nóng)均勻度指數(shù) SHEI對空間粒度變化的響應(yīng)。從表中可以看出, SHDI和 SHEI隨著粒度的變化趨勢基本一致, 都隨著粒度的增大而減小, 但變化幅度很小。這是因為多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)主要取決于景觀類型的數(shù)量和所占的面積比例, 研究區(qū)的空間粒度增大到 200m 時, 雖然道路消失, 但由于所占面積很小, 并沒有使其他景觀類型的面積比例發(fā)生大的變化, 因此多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)隨著空間粒度的變化相對穩(wěn)定。如果空間粒度繼續(xù)增大, 各景觀類型會逐漸消失, 多樣性和均勻度指數(shù)必然持續(xù)下降。多樣性和均勻度指數(shù)相對空間粒度的緩慢變化說明了研究區(qū)的景觀多樣性特征對粒度的變化不敏感。

表4 香農(nóng)多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)對空間粒度的響應(yīng)Tab.4 The value of landscape indices of SHDI and SHEI with the changes of grain

5 結(jié)論

作者利用高分辨率的“資源三號”衛(wèi)星遙感影像, 選取8種具有代表性的景觀指數(shù), 分析了黃河口濕地的景觀格局, 以及空間粒度對黃河口濕地景觀格局分析的影響。研究區(qū)內(nèi), 各景觀類型的斑塊面積極不均衡, 裸灘和自然植被是研究區(qū)的優(yōu)勢景觀。油田用地的斑塊數(shù)最多, 而潮溝的沖刷和侵蝕, 使裸灘具有最大的邊緣密度?？偟膩碚f, 黃河口濕地目前以裸灘和自然植被等自然景觀為主, 灘涂上潮溝發(fā)育, 人工景觀在面積上沒有表現(xiàn)出大量侵占黃河口濕地的態(tài)勢。雖然如此, 因旅游和石油開采修建道路所導(dǎo)致的景觀破碎化已非常明顯。研究區(qū)內(nèi)油井散布、數(shù)量眾多, 雖然斑塊面積較小, 但石油在開采、儲存、運(yùn)輸及其他生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物會對油井周圍一定范圍內(nèi)的土壤和植被造成影響。

研究區(qū)的景觀格局分析結(jié)果具有強(qiáng)的尺度依賴性, 不同的景觀指數(shù)對空間粒度變化的敏感性不同,即使同一種景觀指數(shù), 由于景觀類型的不同, 對空間粒度的敏感程度也有較大差異。總的來說, 景觀類型的面積和結(jié)構(gòu)特征中的斑塊個數(shù)、邊緣密度、平均斑塊面積具有明顯的尺度效應(yīng), 斑塊面積則相對穩(wěn)定; 景觀類型的形狀特征表現(xiàn)出對空間粒度強(qiáng)的敏感性, 而聚集特征則隨著空間粒度的增大沒有規(guī)律性的變化; 景觀的多樣性特征隨空間粒度的變化極為緩慢, 對粒度變化的敏感性相對較弱。對于不同的景觀類型, 斑塊為條狀結(jié)構(gòu)或斑塊邊界不規(guī)則的景觀類型對空間粒度有較強(qiáng)的響應(yīng), 而斑塊形狀相對規(guī)則的景觀類型的尺度效應(yīng)不明顯。綜上, 空間粒度的變化對黃河口濕地景觀格局分析結(jié)果有明顯的影響, 因此在進(jìn)行景觀格局評價和分析時, 需要考慮尺度效應(yīng), 依據(jù)空間粒度對不同景觀類型和景觀指數(shù)值的影響, 選取合適的尺度推演方法, 對數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的尺度轉(zhuǎn)換。

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