陳志云，李偉忠

（嘉應(yīng)學(xué)院地理科學(xué)與旅游學(xué)院，廣東 梅州 514000）

高分辨率遙感影像的景觀格局分析

陳志云，李偉忠

（嘉應(yīng)學(xué)院地理科學(xué)與旅游學(xué)院，廣東 梅州 514000）

以景觀生態(tài)學(xué)理論為研究基礎(chǔ)，以高分辨率遙感影像等為數(shù)據(jù)源，利用RS和GIS技術(shù)，將梅州城市規(guī)劃區(qū)的土地利用類型分為耕地、林地、草地、城鎮(zhèn)用地及公路用地、湖泊水面、河流水面、裸地、灘涂等9類，并從景觀的基本構(gòu)成、景觀水平的破碎化與多樣性、不同景觀斑塊的空間格局特征等進(jìn)行了研究分析；并提出對(duì)研究區(qū)合理規(guī)劃土地開發(fā)利用的建議。

高分辨率遙感影像；景觀格局；景觀指數(shù)；梅州城市規(guī)劃區(qū)

自20世紀(jì)80年代初期以來，遙感技術(shù)迅速成為景觀格局研究的重要技術(shù)支撐手段，極大地促進(jìn)了景觀定量研究的發(fā)展和景觀結(jié)構(gòu)、格局及動(dòng)態(tài)分析的不斷深入，為各種景觀模型的建立與發(fā)展提供了充實(shí)的資料[1]。高光譜分辨率遙感是指利用很多很窄的電磁波波段，從感興趣的物體獲取有關(guān)數(shù)據(jù)[2]。近年來，國(guó)內(nèi)外許多學(xué)者都開展了區(qū)域景觀格局的研究，R.D. Swetnam等運(yùn)用GIS建模分析功能建立生態(tài)模型，對(duì)景觀格局的變化過程進(jìn)行模擬，并以此指導(dǎo)城市與鄉(xiāng)村土地利用規(guī)劃[3]；Hannes Palang等運(yùn)用多樣性指數(shù)對(duì)20世紀(jì)Estonia景觀多樣性的變化特征進(jìn)行了研究，指出景觀多樣性存在地域差異[4]；陳文波等運(yùn)用景觀指數(shù)對(duì)遼河下游景觀格局進(jìn)行了研究[5]；劉延國(guó)等以高分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)為源，利用RS和GIS技術(shù)對(duì)九寨溝自然保護(hù)區(qū)景觀的空間分布和結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了分析研究[6]；馬琳等以南京市土地利用現(xiàn)狀圖為主要基礎(chǔ)資料，利用GIS軟件和景觀生態(tài)軟件研究了該市公園綠地景觀單元特征和景觀異質(zhì)性[7]等。這些研究，均表明景觀格局研究對(duì)揭示全球變化的重要意義，同時(shí)也為后續(xù)的相關(guān)研究打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。本文以梅州城市規(guī)劃區(qū)高分辨率遙感影像、野外實(shí)地調(diào)查資料和各種相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)源，利用 ENVI4.4軟件解譯得到該區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖，然后利用景觀格局定量化分析軟件Fragstats3.3計(jì)算景觀指數(shù)，對(duì)該區(qū)進(jìn)行了大比例尺的景觀結(jié)構(gòu)和景觀格局分析，以期為該區(qū)的土地開發(fā)利用提供一定的參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概述

梅州市位于廣東省東北部，現(xiàn)轄梅江區(qū)、興寧市、梅縣、大埔縣、豐順縣、平遠(yuǎn)縣、五華縣和蕉嶺縣 6縣1市1區(qū)，是廣東省內(nèi)經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的主要地級(jí)市之一，也是世界聞名的客家歷史文化名城。梅州市是南亞熱帶和中亞熱帶氣候區(qū)的過渡地帶，地處五嶺山脈以南，全市85%左右的面積為海拔500 m以下的丘陵山地，受太平洋和山地的特定地形影響，形成夏日長(zhǎng)、冬日短、氣溫高、冷熱懸殊、光照充足、氣流閉塞、雨水豐盈且集中的氣候。該市梅州城市規(guī)劃區(qū)位于梅州市的中部，包含梅州市區(qū)，西部和北部毗鄰梅縣，東部和南部毗鄰蕉嶺縣和豐順縣，南北縱長(zhǎng)33.8 km，東西寬22.1 km，面積約298 km2。該區(qū)的土地利用情況為：一部分是城市建設(shè)用地，城市后備用地資源、城區(qū)郊外還有小部分耕地；另一部分是未利用土地、剩下的大部分都是林業(yè)用地。

2 數(shù)據(jù)來源和處理方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及其處理

本文采用的主要數(shù)據(jù)源是梅州城市規(guī)劃區(qū)2007年12月份的高分辨率QuickBird影像數(shù)據(jù)，圖像合成后分辨率達(dá)到2.4m。利用遙感影像處理軟件ENVI4.4對(duì)研究區(qū)的QuickBird影像進(jìn)行預(yù)處理，配準(zhǔn)后進(jìn)行幾何校正、波段融合等，然后在此基礎(chǔ)上采用最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類,分類精度達(dá)90.56，然后再選取若干有疑問的土地類型進(jìn)行實(shí)地考察，修正有誤的分類結(jié)果，最后結(jié)果見圖1。在ArcGIS9.2中將監(jiān)督分類后的結(jié)果轉(zhuǎn)化為柵格數(shù)據(jù)，再利用景觀格局定量分析軟件Fragstats3.3進(jìn)行景觀指數(shù)的計(jì)算（考慮到軟件的運(yùn)算能力，本研究中輸出柵格的大小設(shè)為10m×10m），然后分析該區(qū)的景觀格局。

景觀分類體系的建立和科學(xué)合理的分類是進(jìn)行土地利用分類信息提取和景觀格局分析的必要前提。在對(duì)研究區(qū)實(shí)地調(diào)查與分析的基礎(chǔ)上，參照《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查技術(shù)規(guī)程》和《土地利用現(xiàn)狀調(diào)查手冊(cè)》，結(jié)合本地實(shí)際情況，將研究區(qū)的土地利用類型分為耕地、林地、草地、城鎮(zhèn)用地及公路用地、湖泊水面、河流水面、裸地、灘涂等9類，作為本研究使用的景觀分類體系。

圖1 分類結(jié)果圖

2.2 景觀指數(shù)確定和計(jì)算

由于景觀指數(shù)數(shù)量多且新理論在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用不斷推陳出新，目前，對(duì)景觀指數(shù)的分類還未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。參考不同景觀格局指數(shù)的內(nèi)涵及研究需要，本研究選取斑塊類型面積、斑塊密度、最大斑塊占景觀面積比等描述景觀的基本構(gòu)成；選取香農(nóng)多樣性指數(shù)來表征景觀水平的破碎化與多樣性；選取平均斑塊面積指數(shù)等描述不同景觀斑塊的空間格局特征(見表1),景觀指數(shù)計(jì)算結(jié)果見表2。

表1 景觀斑塊的空間格局特征

表2 各土地類型的景觀指數(shù)

3 景觀格局分析

由斑塊面積分類統(tǒng)計(jì)結(jié)果圖可知，研究區(qū)林地面積最大，占研究區(qū)總面積的 38%；草地面積也占到約23%；然后為耕地，約占15%；城鎮(zhèn)面積約占16%；河流湖泊的面積總共約為18 km2，約占7%，其他類型合計(jì)所占比例約為總面積的1%。這表明林地、草地是梅州城市規(guī)劃區(qū)景觀類型的主體，其次為城鎮(zhèn)用地和耕地。這主要因?yàn)樵搮^(qū)為低山丘陵地帶，山地占土地類型的比例高；而且本區(qū)地形為盆地結(jié)構(gòu)，中間低四周高，山地不容易開發(fā)，受人類活動(dòng)影響少，城市外圍的植被保持比較完好，所以林地的面積比例最高。各景觀類型的斑塊面積占研究區(qū)總面積的比例如圖2所示。

圖2 斑塊面積比例示意圖

從圖3的斑塊數(shù)目和圖4斑塊密度中可以看出，近年來人口的增加和城市化進(jìn)程的加快都促進(jìn)了建筑用地的增加，隨著建筑用地的開發(fā)，原來的土地更多地被用作建設(shè)用地，導(dǎo)致草地和耕地的破碎化程度很高，形成許多單獨(dú)的小斑塊。

圖3 斑塊數(shù)目

圖4 斑塊密度

從最大斑塊占景觀面積比來看，林地景觀的優(yōu)勢(shì)度是該區(qū)最高的。從圖 5中可以看出研究區(qū)域的斑塊平均規(guī)模最大的是林地，其次為河流水面、城鎮(zhèn)用地、草地、灘涂、耕地、湖泊水面、交通用地、裸地，這也說明了梅州城市規(guī)劃區(qū)的林地分布比較集中，受人類活動(dòng)的干擾比較少，破碎度比較低。

圖5 平均斑塊面積

香農(nóng)多樣性指數(shù)SHDI反映景觀要素的多少及各景觀要素所占比例的變化。當(dāng)景觀由單要素構(gòu)成時(shí)，景觀是均質(zhì)的，其多樣性指數(shù)為0；當(dāng)景觀類型增加或者不同景觀類型所占面積比例趨于相似時(shí)，多樣性指數(shù)隨之上升，當(dāng)各景觀類型所占面積比例相等時(shí)，其景觀多樣性最高。本文的香農(nóng)多樣性指數(shù)SHDI為1.709，說明本研究區(qū)的景觀要素多樣性比較高。

4 結(jié)果與討論

結(jié)果表明，研究區(qū)內(nèi)的不同景觀類型所占比例差異較大，林地景觀因近年來土地整理的實(shí)施和地形的影響，以大面積且形狀較規(guī)則的斑塊廣泛地分布，成為優(yōu)勢(shì)景觀類型；耕地和草地的景觀破碎度最高，受人為干擾和破壞最為嚴(yán)重；城鎮(zhèn)用地及公路用地景觀的斑塊幾何形狀簡(jiǎn)單且規(guī)則，但受人為干擾程度大。由于缺少其他時(shí)相的高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)，不能從時(shí)間尺度上看該區(qū)各個(gè)景觀的變遷情況，這是本文的一個(gè)遺憾，期望以后能收集更多不同時(shí)段的數(shù)據(jù)，進(jìn)一步完善該研究。

針對(duì)該研究區(qū)的景觀現(xiàn)狀，在以后的土地開發(fā)與利用方面應(yīng)合理規(guī)劃，加大土地的有效利用，杜絕耕地的無序開發(fā)利用；實(shí)施退耕還林、還草，特別是在坡度較大的地區(qū)，降低境內(nèi)的水土流失；加大對(duì)鄉(xiāng)村居民點(diǎn)和城鎮(zhèn)的規(guī)劃力度。城區(qū)空地少，綠地條件差，需要充分利用沿道路兩旁的空地，設(shè)置行道樹和綠化帶，將各公園專用綠地結(jié)合起來，使之形成網(wǎng)絡(luò)，必將有效地提高綠地覆蓋率，改善本區(qū)的生態(tài)環(huán)境，讓梅州城市規(guī)劃區(qū)成為一個(gè)更加宜居的城區(qū)。

[1] 浦瑞良,宮鵬高.高光譜遙感及其應(yīng)用[M].北京：高等教育出版社,2000

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Landscape Pattern Analysis Based on High-resolution Remote Sensing Image

by CHEN Zhiyun

On thebasisof landscapeecology theory,using high resolution remotesensing dataas sources,using RSand GIS techniques,the planning areaofMeizhou City was divided into 9 land use types,including cultivated land,forest,grassland,urban land and highway land,lake,river,bare land and beaches.The basic structure of the landscape,the fragmentation and diversity of landscape-level and the spatial pattern characteristicsof different landscape patcheswere studied and analyzed.At last,some recommendationswereproposed to rationalplanning land developmentand utilization of the study area.

high-resolution remote sensing image，landscape pattern，landscape indexes，planning areaofMeizhou City （Page:78）

P237.3

B

1672-4623(2011)02-0078-03

2010-07-27

項(xiàng)目來源：廣東省普通高校人文社科重點(diǎn)研究基地嘉應(yīng)學(xué)院客家研究院招標(biāo)課題（08KYKT07）；嘉應(yīng)學(xué)院地圖學(xué)與地理信息系統(tǒng)重點(diǎn)扶持學(xué)科資金資助項(xiàng)目。

陳志云，碩士，主要研究自然資源開發(fā)利用和3S技術(shù)應(yīng)用。