陳文烯，岳彩榮

（西南林業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，云南 昆明 650224）

1 引言

香格里拉縣地處青藏高原南緣，橫斷山脈腹地，森林資源豐富，是阻止西北風(fēng)沙南侵的重要屏障，是江河源流水源的基礎(chǔ)保障，是全球生物多樣性的重要組成部分［1，2］。因此，為了科學(xué)地經(jīng)營管理香格里拉縣森林生態(tài)系統(tǒng)，對香格里拉縣的森林景觀動(dòng)態(tài)變化研究及其景觀生態(tài)規(guī)劃尤為重要。目前，已有研究者對香格里拉縣的森林資源保護(hù)、森林景觀格局、森林景觀動(dòng)態(tài)變化、森林景觀變化驅(qū)動(dòng)力等進(jìn)行了研究，而在對香格里拉縣的森林景觀生態(tài)規(guī)劃方面的研究還較少。

2 國內(nèi)外基于3S技術(shù)的森林景觀格局動(dòng)態(tài)變化與景觀生態(tài)規(guī)劃的研究概況

森林景觀是陸地生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分之一，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中起著重要的調(diào)控作用，也是多年來景觀生態(tài)學(xué)中的主要研究領(lǐng)域之一。人類的發(fā)展不斷地干擾森林生態(tài)系統(tǒng)，因此森林景觀格局的動(dòng)態(tài)變化及其景觀生態(tài)規(guī)劃越來越受景觀生態(tài)學(xué)家的關(guān)注。目前，采用RS與GIS相結(jié)合的手段，其優(yōu)勢在于結(jié)合RS與GIS技術(shù)對景觀格局進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析，可以快速地分析出森林景觀斑塊的轉(zhuǎn)移和變化，揭示其變化規(guī)律，并以科學(xué)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)為調(diào)控手段，為景觀規(guī)劃和管理提供理論依據(jù)。國內(nèi)外景觀生態(tài)學(xué)研究者在森林動(dòng)態(tài)、森林多樣性保護(hù)、干擾生態(tài)與森林生態(tài)恢復(fù)等方面以3S技術(shù)為分析手段，以景觀生態(tài)學(xué)原理為理論基礎(chǔ)開展了大量研究，為森林資源的可持續(xù)利用與經(jīng)營、森林景觀規(guī)劃管理、生物多樣性及瀕危物種保護(hù)的研究提供了新的思路和途徑。

Riitters等在對景觀格局和結(jié)構(gòu)因子分析的研究中通過分析計(jì)算了景觀格局和結(jié)構(gòu)度量得出了研究區(qū)域的土地利用和土地覆蓋［3］。Cain等運(yùn)用3S技術(shù)對田納西河切薩皮克灣水庫集水區(qū)進(jìn)行了專題地圖制作，并利用不同景觀呈現(xiàn)的不同分辨率和不同數(shù)量屬性進(jìn)行了研究區(qū)域景觀單元的多元模式分析，得出了該區(qū)域的土地覆蓋格局分布圖［4］。Bürgi在瑞士低地森林變化的研究中通過分析3個(gè)重疊時(shí)期的森林資料，揭示了研究區(qū)域森林變化的原因［5］。Baskent等探討了利用GIS技術(shù)分析森林景觀的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)原理建立景觀管理模型的方法和思路［6］。Liu Guoliang等在加拿大哥倫比亞森林生態(tài)系統(tǒng)變化規(guī)律及森林規(guī)劃的研究中提出了明確森林空間和時(shí)間上的生態(tài)設(shè)計(jì)模型、森林仿真優(yōu)化系統(tǒng)（FSOS），其結(jié)果分析表明了FSOS有幫助解決在不同優(yōu)先級(jí)景觀資源條件的理想方案的能力［7］。Metzger等以景觀破碎化與連通性為主體的景觀生態(tài)學(xué)原理分析研究了大西洋森林地區(qū)不同時(shí)期森林格局動(dòng)態(tài)變化提出了科學(xué)的生物保護(hù)方案［8］。Boucher等以森林格局專題地圖和長期的考察記錄數(shù)據(jù)研究了上個(gè)世紀(jì)加拿大東部落葉林景觀格局變化規(guī)律，做出了研究區(qū)域的森林可持續(xù)經(jīng)營管理生態(tài)規(guī)劃［9］。Weiqi Zhou等以1914、1938、1957、1971、1999、2004年6個(gè)時(shí)期森林斑塊數(shù)據(jù)庫為基礎(chǔ)以3S技術(shù)為手段研究了美國東部城市化流域90年的森林覆蓋及景觀格局時(shí)空動(dòng)態(tài)變化［10］。

張濤等以滬嘉杭地區(qū)余杭市為研究對象，選取城市化程度不同的6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，以城市人口數(shù)／總?cè)丝跀?shù)作為城市化的指標(biāo)，以地理信息系統(tǒng)GIS（軟件MapInfo）為手段，利用1∶10000山林植被現(xiàn)狀圖及森林資源二類調(diào)查報(bào)告等相關(guān)圖件資料，結(jié)合實(shí)地調(diào)查，林種作為森林景觀分類標(biāo)準(zhǔn)，建立了余杭森林資源景觀數(shù)據(jù)圖庫，對余杭地區(qū)不同城市化程度下6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的森林景觀格局進(jìn)行了研究［11］。丁圣彥等以1983～1999年森林資源分布圖為主要信息源，用ARC／INFO作為空間信息處理工具，采用斑塊數(shù)、平均斑塊面積、破碎化指數(shù)等指標(biāo)分析了近20年來伊洛河流域中部典型地區(qū)的森林景觀格局動(dòng)態(tài)［12］。徐天屬等在GIS平臺(tái)下，建立了九溪河小流域森林景觀空間分布數(shù)字景觀圖［13］。國慶喜等對豐林自然保護(hù)區(qū)景觀空間格局的分析與評(píng)價(jià)研究運(yùn)用了GIS的空間分析功能，通過DDEM提取坡度、坡向、海拔等地形因子，分析了研究區(qū)域的森林景觀類型分布與各地形因子的關(guān)系，得出影響研究區(qū)森林景觀類型分布的主要因子是坡位和海拔［14］。

郭紅以長白山地區(qū)白河林業(yè)局天然林作為研究對象，利用2000年遙感影像圖，1987年和2000年森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)和地形圖等資料，以遙感（RS）和地理信息系統(tǒng)（GIS）為支撐，應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)的相關(guān)原理及方法，研究了森林的空間結(jié)構(gòu)組成，從時(shí)間序列和空間尺度上研究了區(qū)域的景觀格局及其變化，詳細(xì)系統(tǒng)的分析了研究區(qū)域的景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)、景觀格局現(xiàn)狀和動(dòng)態(tài)變化。通過DEM和景觀現(xiàn)狀的疊加，深入分析了各森林景觀類型與坡度、坡向和地形高程之間的關(guān)系，揭示由森林資源結(jié)構(gòu)變化而引起的景觀格局變化。基于景觀格局的動(dòng)態(tài)模擬和景觀格局空間結(jié)構(gòu)的分析，對白河林業(yè)局景觀進(jìn)行了功能分區(qū)，并進(jìn)行了景觀生態(tài)規(guī)劃，提出各規(guī)劃區(qū)經(jīng)營措施［15］。王曉東等以安徽省東至縣梅城林場1999、2002和2006年同期LandsatETM＋遙感圖像為主要數(shù)據(jù)源，輔研究區(qū)域林場森林資源二類清查數(shù)據(jù)、1∶1萬小班地形圖、1∶2.5萬林相圖及小班調(diào)查卡片，利用Erdas9.0對遙感圖像進(jìn)行波段組合、幾何校正、圖像融合等預(yù)處理，選用非監(jiān)督分類方法進(jìn)行了不同時(shí)期森林景觀分類，形成森林景觀影像專題圖，將其輸入FRAGSTATS景觀分析軟件，計(jì)算各類森林景觀指數(shù)，分析對比梅城林場不同時(shí)期森林景觀格局動(dòng)態(tài)變化，為森林景觀規(guī)劃提供了依據(jù)［16］。Wang Qiong以城市景觀為研究對象修訂了景觀生態(tài)規(guī)劃的方法中適應(yīng)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的算法，結(jié)果表明該算法的泛化能力和預(yù)測精度有顯著提高［17］。此方法的提出為景觀格局的預(yù)報(bào)、模擬、分析和規(guī)劃又提供了一種有效方法。Jin－Tun Zhang等提出一個(gè)新的關(guān)于植被多樣性與旅游影響變量的新指數(shù)－綜合生態(tài)敏感性（IES），并將該指數(shù)運(yùn)用于北京百花山自然保護(hù)區(qū)的森林植被景［18］。

在國內(nèi)外運(yùn)用不同時(shí)期信息資料結(jié)合3S技術(shù)來分析景觀動(dòng)態(tài)變化及森林景觀規(guī)劃的研究已成為熱點(diǎn)。森林景觀格局的研究熱點(diǎn)已逐漸轉(zhuǎn)向了對森林異質(zhì)鑲嵌體的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài)的研究。從群落組成結(jié)構(gòu)分析和群落分類，向群落梯度分析、排序和群落種群空間分布格局及其動(dòng)態(tài)分析轉(zhuǎn)移；從通過種群年齡結(jié)構(gòu)分析探討群落演替動(dòng)態(tài)規(guī)律轉(zhuǎn)向分析斑塊組成結(jié)構(gòu)、年齡結(jié)構(gòu)、空間結(jié)構(gòu)，揭示森林鑲嵌體動(dòng)態(tài)。與研究區(qū)域特色條件相結(jié)合而提出適宜當(dāng)?shù)鼐坝^格局分析評(píng)價(jià)的新思路并未其景觀生態(tài)規(guī)劃提出更好的方法成為今后森林景觀格局及生態(tài)規(guī)劃研究領(lǐng)域的趨勢之一。

3 基于3S技術(shù)的香格里拉縣森林景觀格局變化與景觀規(guī)劃的研究現(xiàn)狀

目前，已有研究者對香格里拉縣的天然林景觀生態(tài)評(píng)價(jià)、森林景觀格局、森林景觀格局演化、森林景觀變化驅(qū)動(dòng)力等方面進(jìn)行了研究。潘海波在景觀生態(tài)評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，綜合已有各種生態(tài)規(guī)劃理論和實(shí)踐，借助了GIS的空間信息處理技術(shù)，依據(jù)運(yùn)籌學(xué)原理，通過研究區(qū)景觀功能分區(qū)和生態(tài)廊道的構(gòu)建，以及關(guān)鍵地段的識(shí)別等環(huán)節(jié)，結(jié)合天然林保護(hù)的特殊需要，采用景觀要素因素分析和景觀格局優(yōu)化的綜合方法進(jìn)行了香格里拉縣天然林保育的功能區(qū)劃［19］。許慧敏等通過對香格里拉縣森林人為干擾因子調(diào)查及樣方調(diào)查表明了人為干擾因子類型主要有放牧、房屋建材砍伐、木材砍伐、薪材采集、積肥、非木材林產(chǎn)品采集及旅游開發(fā)等，人為干擾能在一定程度上增加香格里拉亞高山森林樹種多樣性，但隨著人為干擾強(qiáng)度的增加，其樹種多樣性又逐漸降低，群落出現(xiàn)斷層，森林資源量減少，進(jìn)而發(fā)生逆行演替，危害了森林生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)［20，21］。周瑜利用香格里拉縣森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，在ArcGIS 9和Fragstats3.3軟件支持下，選取斑塊密度、最大斑塊指數(shù)、形狀指數(shù)、平均斑塊面積、分維數(shù)多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、蔓延度指數(shù)等森林景觀格局指標(biāo)分析了香格里拉縣森林景觀格局，結(jié)果表明：香格里拉縣冷杉林和高山松林斑塊較多在總體景觀中處于主導(dǎo)地位，闊葉林和灌景觀較為破碎，景觀要素類型較豐富，天然林得到了較好的保護(hù)［22］。姜鵬等結(jié)合了中巴衛(wèi)星2000年和2009年香格里拉中心區(qū)數(shù)據(jù)，借助GIS、RS和Fragstat軟件，對香格里拉中心區(qū)在斑塊類型和景觀水平兩方面進(jìn)行了景觀格局變化研究［23］。岳彩榮等通過對香格里拉縣1974、1989、2000年3個(gè)時(shí)段遙感衛(wèi)星影像的解譯，得到其3期森林景觀分類數(shù)據(jù)。借助GIS的空間分析功能，從海拔、坡度和坡向等自然因素分析了地形因素對景觀變化的影響，利用成本距離分析方法研究了居民點(diǎn)、道路、農(nóng)地對森林景觀變化的影響，并對成本距離與景觀空間變化關(guān)系進(jìn)行了函數(shù)擬合［24］。

綜上所述，研究者對香格里拉縣的天然林景觀生態(tài)評(píng)價(jià)、森林景觀格局、森林景觀格局演化、森林景觀變化驅(qū)動(dòng)力等方面已進(jìn)行了研究，而在香格里拉縣森林景觀生態(tài)規(guī)劃方面的研究還較少。

4 結(jié)語

以3S技術(shù)為手段結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)原理對森林景觀格局的研究已成為當(dāng)今森林景觀生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)。3S技術(shù)結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)原理對香格里拉縣天然林景觀生態(tài)評(píng)價(jià)、森林景觀格局、森林景觀格局演化、森林景觀變化驅(qū)動(dòng)力等方面的研究已趨于成熟，而在香格里拉縣森林景觀生態(tài)規(guī)劃方面的研究還有待探索。因此，在基于3S技術(shù)的森林景觀格局動(dòng)態(tài)研究基礎(chǔ)上繼續(xù)森林景觀生態(tài)規(guī)劃的研究將成為香格里拉縣森林格局研究領(lǐng)域一個(gè)重要的發(fā)展方向。

［1］韓紅霞.山地景觀格局分析與生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)［D］.上海：上海師范大學(xué)，2004.

［2］宋發(fā)榮.香格里拉縣的森林資源及其特點(diǎn)分析［J］.西部林業(yè)科學(xué)，2008，37（1）：124～128.

［3］Riitters K H.A factor analysis of landscape pattern and structuremetrics［J］.Landscape Ecology，1995，10（1）：23～39.

［4］Cain D H K，Riitters K.Orvis.A multi－scale analysis of landscape statistics［J］.Landscape Ecology，1997，12（4）：199～212.

［5］Bürgi M.A case study of forest change in the Swiss lowlands［J］.Landscape Ecology，1999，14（6）：567～576.

［6］Baskent E Z.Controlling spatial structure of forested landscapes：a case study towards landscape management［J］.Landscape Ecology，1999，14（1）：83～97.

［7］Liu G，J D Nelson，C W Wardman.A target－oriented approach to forest ecosystem design——changing the rules of forest planning［J］.Ecological Modelling，2000，127（2－3）：269～281.

［8］Jean Paul Metzger，Alexandre Camargo Martensen，Marianna Dixo，et al.Time－lag in biological responses to landscape changes in a highly dynamic Atlantic forest region［J］.Biological Conservation，2009，142（6）：1166～1177.

［9］Yan Boucher，Dominique Arseneault，Luc Sirois，et al.Logging pattern and landscape changes over the last century at the boreal and deciduous forest transition in Eastern Canada［J］.Landscape Ecology，2009，24（2）：171～184.

［10］Weiqi Zhou，Ganlin Huang，Steward TA，et al.90years of forest cover change in an urbanizing watershed：spatial and temporal dynamics［J］.Landscape Ecology，2011（6）：1～15.

［11］張 濤，劉 軍.城市化過程中余杭市森林景觀空間格局的研究［J］.復(fù)旦學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版.2002，41（1）：83～88.

［12］丁圣彥，錢樂祥，曹新向，等.伊洛河流域典型地區(qū)森林景觀格局動(dòng)態(tài)［J］.地理學(xué)報(bào)，2003，58（3）：354～362.

［13］徐天蜀，彭世揆.九溪河小流域森林景觀空間格局研究［J］.西南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2002，22（2）：21～25.

［14］國慶喜，王天明.豐林自然保護(hù)區(qū)景觀生態(tài)評(píng)價(jià)：量化與解釋［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2005（6）：825～832.

［15］郭 紅.長白山地區(qū)森林景觀格局與生態(tài)規(guī)劃研究［M］.北京：地質(zhì)出版社，2007.

［16］王小東，陸長華，黃慶豐.基于RS與GIS的東至縣梅城林場森林景觀格局動(dòng)態(tài)分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，38（4）：522～527.

［17］Wang Qiong.Landscape ecological planning method based on artificial fish － swarm neural network ［J］.Information Technology，2011（12）：212～213.

［18］Jin－Tun Zhang，Chunling Xiang，Min Li.Integrative ecological sensitivity（＜i＞IES）applied to assessment of eco－tourism impact on forest vegetation landscape：A case from the Baihua Mountain Reserve of Beijing，China［J］.Ecological Indicators，2012（7）：365～370.

［19］潘海波.基于3S技術(shù)對香格里拉縣天然林景觀的生態(tài)評(píng)價(jià)［J］.內(nèi)蒙古林業(yè)調(diào)查設(shè)計(jì)，2008（4）：6～9.

［20］許慧敏，張勁峰，向紅梅，等.不同強(qiáng)度人為干擾對香格里拉亞高山森林樹種結(jié)構(gòu)的影響［J］.浙江林學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，25（5）：591～596.

［21］許慧敏，張勁峰，向紅梅，等.香格里拉森林人為干擾因子類型分析及管理對策［J］.山東林業(yè)科技，2008，38（2）：1～3.

［22］周 瑜，岳彩榮.香格里拉縣森林景觀格局分析［J］.林業(yè)建設(shè)，2009（6）：25～29.

［23］姜 鵬，周盛君，徐 堅(jiān).香格里拉中心區(qū)景觀格局演變研究［J］.城鄉(xiāng)規(guī)劃園林景觀，2011（11）：86～88.

［24］岳彩榮，崔同琦.基于GIS的香格里拉縣森林景觀變化驅(qū)動(dòng)力分析［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（6）：3755～3760.