王彥軍，楊 月

(遼寧省基礎(chǔ)測(cè)繪院，遼寧 錦州 121000)

0 引 言

景觀格局通常指代景觀的空間格局，即大小和形狀各異的景觀要素在空間上的排列、組合，包括景觀組成單元的類型、數(shù)目及空間分布與配置，如不同類型的斑塊可以在空間上呈隨機(jī)型、均勻型或聚集型分布[1]。它是景觀異質(zhì)性的具體體現(xiàn)，在看似無(wú)序的景觀中，發(fā)現(xiàn)潛在秩序或規(guī)律是景觀格局分析的主要目的[2]。通過(guò)對(duì)研究區(qū)域景觀格局的研究，可以深入了解地區(qū)的景觀分布特點(diǎn)，為研究區(qū)域生態(tài)改善、格局規(guī)劃以及土地利用管理提供科學(xué)的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)與研究方法介紹

1.1 研究區(qū)簡(jiǎn)介

研究區(qū)位于遼寧省，總面積約80 km2，城市規(guī)劃區(qū)總面積超過(guò)200 km2，建成區(qū)面積超過(guò)20 km2。該地區(qū)農(nóng)作物、礦產(chǎn)資源十分豐富，是遼寧省重要的生態(tài)旅游基地，具有很大發(fā)展?jié)摿脱芯績(jī)r(jià)值。

1.2 研究方法簡(jiǎn)介

傳統(tǒng)景觀格局研究往往是應(yīng)用圖像處理軟件，利用影像分類方法獲得研究區(qū)土地利用狀況，然后對(duì)其進(jìn)行分析的。這種方法比較省時(shí)、快捷，但是由于影像分辨率限制、分類方法選擇以及地物類別設(shè)定等問(wèn)題，使得最后得到的結(jié)果不能滿足精度要求，分析的結(jié)果存在一定偏差。而我國(guó)的地理國(guó)情普查成果應(yīng)用的是高分辨率遙感影像，投入了大量人力、物力，是一個(gè)高精度、體系完整的數(shù)據(jù)成果，其精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)分類方法所得結(jié)果。

以研究區(qū)地理國(guó)情普查成果為依據(jù)，按照地物實(shí)際應(yīng)用價(jià)值對(duì)該體系進(jìn)行重組，構(gòu)建了一個(gè)符合景觀格局分析的土地分類體系。然后，選取能反映研究區(qū)景觀格局特征的指數(shù)進(jìn)行計(jì)算。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)研究區(qū)土地利用狀況、生態(tài)情況進(jìn)行全方位分析，為該地區(qū)格局調(diào)控、可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)，現(xiàn)實(shí)意義巨大。

2 地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)應(yīng)用

地理國(guó)情主要是從地理的角度分析、研究和描述國(guó)情，即以地球表層自然、生物和人文現(xiàn)象的空間變化和它們之間的相互關(guān)系、特征等為基本內(nèi)容，對(duì)構(gòu)成國(guó)家物質(zhì)基礎(chǔ)的各種條件因素做出宏觀性、整體性、綜合性的調(diào)查、分析和描述，是空間化、可視化的國(guó)情信息[3]。我國(guó)于2013—2015年完成了地理國(guó)情普查工作，掌握了地形地貌、植被水系等自然地理要素的基本情況以及居民設(shè)施、交通網(wǎng)絡(luò)等人文地理要素的分布狀況。地理國(guó)情普查提供的大量高精確的成果數(shù)據(jù)可以用來(lái)服務(wù)科學(xué)研究和生產(chǎn)應(yīng)用。由于地理國(guó)情普查的地物分類體系與景觀格局分析的地物類別體系不同，因此在開展研究前，首先要對(duì)地理國(guó)情地物分類體系進(jìn)行重新構(gòu)建。

2.1 地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)體系

在地理國(guó)情普查中，將普查的地表內(nèi)容分為10個(gè)一級(jí)類，51個(gè)二級(jí)類以及103個(gè)三級(jí)類。這里僅列舉一二類級(jí)(表1)。

在此基礎(chǔ)上，可以得到基于地理國(guó)情普查內(nèi)容指標(biāo)下研究區(qū)的土地分類狀況圖，即地表覆蓋數(shù)據(jù)庫(kù)(圖1)。

表1 國(guó)情普查土地分類體系

圖1 土地分類狀況圖

2.2 景觀類型體系構(gòu)建

在進(jìn)行景觀格局分析時(shí)，主要選取耕地、園地、林地、草地、居民地、交通運(yùn)輸用地、水域水利設(shè)施用地以及其他土地8種景觀類型。本文根據(jù)土地實(shí)際用途以及地物現(xiàn)實(shí)意義將國(guó)情普查的10類地表覆蓋數(shù)據(jù)類型重新劃分為8類景觀類型(表2)。

通過(guò)ArcGIS軟件，對(duì)劃分后的土地斑塊進(jìn)行分類合并處理，得到研究區(qū)景觀格局分布圖(圖2)。此時(shí)，圖斑的屬性以及個(gè)數(shù)都已發(fā)生了變化。

表2 景觀類型分類體系

圖2 景觀格局分布圖

3 景觀格局指標(biāo)選取及計(jì)算

3.1 景觀格局指標(biāo)選取

景觀格局指數(shù)種類繁多、門類多樣，但需要注意，并不是運(yùn)用指數(shù)越多越能表明問(wèn)題。因?yàn)橛行┲笖?shù)相關(guān)性較高，同時(shí)采用多個(gè)指數(shù)進(jìn)行往往不能增加新的信息[4]。要獲取理想的景觀分析結(jié)果和準(zhǔn)確信息，必須根據(jù)不同景觀格局類型選擇合適的景觀格局參數(shù)。考慮當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，本文主要選取面積(TA)、斑塊數(shù)(NP)、最大斑塊指數(shù)、景觀破碎度和周長(zhǎng)面積分維數(shù)(PAFRAVC)5個(gè)類型水平的景觀指數(shù)和斑塊總數(shù)(NP)、景觀蔓延度(CONTAG)、斑塊密度(PD)以及香濃指數(shù)(SHDI)4個(gè)景觀水平的景觀格局指數(shù)對(duì)研究區(qū)景觀格局進(jìn)行分析。

其中，計(jì)算斑塊面積以及斑塊數(shù)有助于對(duì)研究區(qū)域總體景觀概況有宏觀了解，也為后期應(yīng)用其他指數(shù)分析研究區(qū)提供依據(jù)。通過(guò)對(duì)最大斑塊指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，可以快速有效地了解研究區(qū)內(nèi)各景觀類型之間優(yōu)勢(shì)度。景觀破碎度表征了景觀被分割的破碎程度，反映了空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在一定程度上反映了人類對(duì)景觀的干擾程度[5]。而周長(zhǎng)面積分維數(shù)可以有效度量景觀類型或斑塊的復(fù)雜程度；香農(nóng)指數(shù)可以通過(guò)景觀中各類嵌塊體復(fù)雜性和變異性的指標(biāo)值來(lái)確定景觀多樣性程度。以上幾個(gè)參數(shù)都是極具代表性、現(xiàn)實(shí)意義極強(qiáng)的景觀格局參數(shù)，便于從多個(gè)層次對(duì)研究區(qū)域景觀格局進(jìn)行分析，利于對(duì)研究區(qū)從整體到局部，從生態(tài)自然到人工干預(yù)的科學(xué)、全面認(rèn)識(shí)。同時(shí)，在日后應(yīng)用上，也可為研究區(qū)域的生態(tài)發(fā)展提供指導(dǎo)依據(jù)。

3.2 景觀格局指標(biāo)計(jì)算

結(jié)合研究區(qū)域自身特點(diǎn)，在選取景觀格局參數(shù)后，對(duì)研究區(qū)各景觀類型參數(shù)進(jìn)行計(jì)算(表3—4)。

表3 類型水平的景觀指數(shù)

表4 景觀水平的景觀格局指數(shù)

4 景觀格局分析

4.1 類型水平的景觀指數(shù)特征分析

斑塊面積是景觀格局計(jì)算的基礎(chǔ)。通過(guò)表3可以看出，研究區(qū)占地面積最大的景觀類型是耕地，為9**.6 km2，其次是林地，7**.9 km2，這與與該地區(qū)農(nóng)耕為主、多山地的實(shí)際情況相符合。

通過(guò)利用斑塊數(shù)與斑塊面積求得的景觀破碎度可以發(fā)現(xiàn)，草地的景觀破碎度最大，主要原因是草地除了自然地分布廣泛以外，還在很大程度上受人類干預(yù)，如城市內(nèi)部人工綠化草地、公路鐵路邊綠化帶等，是人類與自然共同作用的結(jié)果。其次是居民地，這是由人類居住分布比較廣泛造成的，明顯體現(xiàn)了人為因素對(duì)景觀的干預(yù)與作用。耕地與林地破碎度相對(duì)較小，主要是由于二者各自集中分布于平原與山地，圖斑大面積相鄰聚集造成的，符合二者自然分布規(guī)律。

最大斑塊指數(shù)是一種簡(jiǎn)單的斑塊優(yōu)勢(shì)度測(cè)量方法，通過(guò)對(duì)比最大斑塊指數(shù)可以看出交通運(yùn)輸用地要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他景觀類型，這是因?yàn)榻煌ㄟ\(yùn)輸用地主要由道路組成，而路網(wǎng)之間往往相互連通，因此構(gòu)成了一個(gè)占比較大的圖斑。其次是林地與其他土地，此二者主要是由大面積的森林或裸露的巖石地表引起的；而同樣比較聚集的耕地因?yàn)橛械缆犯盍?，反而沒有明顯的獨(dú)立大圖斑存在。

周長(zhǎng)面積分維度主要用來(lái)度量斑塊或景觀的復(fù)雜程度，其值域?yàn)?1，2)。當(dāng)值趨于1時(shí)，斑塊形狀趨于方形，當(dāng)值趨于2時(shí)，圖斑形狀趨近于卷曲[6]。復(fù)雜度最高的為交通運(yùn)輸用地(周長(zhǎng)面積分維數(shù)：1.986)，這是由道路形狀屈曲且長(zhǎng)寬比過(guò)大造成的，是絕對(duì)的人為因素干擾結(jié)果。而耕地、居民地等人為干預(yù)比較大的景觀，分維度往往偏小，形狀趨于規(guī)則，這也與景觀的實(shí)際構(gòu)型相吻合。

4.2 景觀水平的景觀格局指數(shù)特征分析

研究區(qū)西北部主要由山區(qū)構(gòu)成，東南部的平原地區(qū)則主要被耕地占據(jù)。因此，它主要由農(nóng)業(yè)景觀和森林景觀兩種景觀類型構(gòu)成。基于斑塊總數(shù)，可以對(duì)研究區(qū)域的景觀構(gòu)成有整體了解，也是景觀格局計(jì)算的基礎(chǔ)要素之一。景觀的蔓延度越大，表征了該區(qū)域內(nèi)某一占比較大的景觀類型存在。這里可以看出，景觀蔓延度值為91.10，屬于比較大的結(jié)果，這與由耕地占比近乎50%的實(shí)際情況相吻合。這里斑塊密度為4*.1，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)平均斑塊面積略大、大小差異明顯。景觀多樣性指數(shù)(即香農(nóng)指數(shù))為1.36，屬于比較適中的范圍，說(shuō)明景觀構(gòu)造并不十分復(fù)雜，且其變異性較低。

5 結(jié) 語(yǔ)

(1)通過(guò)將地理國(guó)情普查數(shù)據(jù)分類體系進(jìn)行重建，獲得研究區(qū)的土地利用狀況。然后對(duì)研究區(qū)類型水平和景觀水平的景觀格局參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，探討了城市景觀格局的分布特點(diǎn)和空間差異。

(2)該研究可為該區(qū)域的生態(tài)建設(shè)、可持續(xù)發(fā)展、水土保持及土地復(fù)墾等提供依據(jù)，具有較好的現(xiàn)實(shí)意義。

[1] 曹瑞娜，齊偉，李樂(lè)，等.基于流域的山區(qū)景觀格局分析和分區(qū)研究[J].中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2014，22(7)：115-121.

[2] 劉頌，李倩，郭菲菲.景觀格局定量分析方法及其應(yīng)用進(jìn)展[J].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009(12)：114-119.

[3] 宋尚萍，陳世培，李井春，等.地理國(guó)情普查內(nèi)容與指標(biāo)體系構(gòu)建方法研究[J].測(cè)繪與空間地理信息，2014，37(6)：60-62.

[4] 任琴，向明順，宋岳庭，等.土地利用景觀格局研究——以四川省蒼溪縣境內(nèi)某小流域?yàn)槔齕J].四川建材，2016(5)：81-82，85.

[5] 蔣衛(wèi)國(guó)，王文杰，謝志仁，等.基于RS和GIS的三江平原濕地景觀變化研究[J].地理與地理信息科學(xué),2003，19(2)：28-31.

[6] 鄭新奇，付梅臣，姚慧，等.景觀格局空間分析技術(shù)及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2010.