劉宏芳，袁建英

（1.太原科技大學(xué) 環(huán)境與安全學(xué)院，山西 太原030024；2.山西省環(huán)境科學(xué)研究院 生態(tài)環(huán)境遙感研究所 山西 太原030027）

景觀就是從生態(tài)學(xué)角度研究地理、環(huán)境功能等交互相關(guān)的綜合作用體［1］。在景觀生態(tài)學(xué)中，景觀由一系列景觀要素構(gòu)成。景觀要素（或稱景觀結(jié)構(gòu)組分）是地面上相對(duì)同質(zhì)的生態(tài)要素或單元。一個(gè)景觀由多個(gè)景觀要素構(gòu)成，而每個(gè)景觀要素又由多個(gè)斑塊構(gòu)成。景觀中不同的斑塊數(shù)量和斑塊形狀形成了景觀的空間差異（即景觀空間異質(zhì)性）。景觀指數(shù)常被作為研究空間異質(zhì)性的主要參數(shù)。研究景觀指數(shù)既可以使生態(tài)景觀得到一定程度的量化而且還可以有針對(duì)性的進(jìn)行景觀格局分析與比較，從而獲得景觀的結(jié)構(gòu)組成和空間配置［2，3］。因此，景觀指數(shù)是景觀生態(tài)學(xué)研究中的常用方法［4～6］。近年來(lái)，隨著地理信息技術(shù)的高速發(fā)展，大量的學(xué)者把遙感技術(shù)應(yīng)用到植被景觀格局的研究中［5，6］。

五臺(tái)山地處中國(guó)山西省東北部忻州市五臺(tái)縣東北角，位于北緯39°50′～40°07′，東經(jīng)114°47′～115°30′之間，位居我國(guó)佛教四大名山之首。每年都有大量的游客出入，所以該地區(qū)的生態(tài)景觀不可避免的會(huì)受到人為活動(dòng)的干擾和影響。因此對(duì)該地區(qū)進(jìn)行生物多樣性保護(hù)和植被景觀研究具有重大的生態(tài)學(xué)意義。本研究采用景觀指數(shù)，定量分析了五臺(tái)山地區(qū)的景觀格局的特征，為進(jìn)一步加強(qiáng)五臺(tái)山地區(qū)的景觀保護(hù)和景觀規(guī)劃與管理提供重要參考依據(jù)。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本文數(shù)據(jù)源采用中巴資源衛(wèi)星所接收的CCD／HR影像數(shù)據(jù)（2010），覆蓋整個(gè)五臺(tái)山地區(qū)，采用植被的生長(zhǎng)季節(jié)作為成像時(shí)間。除了基本的影像數(shù)據(jù)外，還采用了五臺(tái)山地區(qū)1∶50 000的地形圖、土地分類圖、現(xiàn)狀圖等，并且獲取了野外現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)景影音資料。為了能更準(zhǔn)確的利用遙感影像反映的地面信息，必須先進(jìn)行一系列數(shù)據(jù)預(yù)處理，然后再利用收集到的五臺(tái)山地區(qū)相關(guān)圖件合成該地區(qū)的整體影像圖件［7］。

1.2 研究方法

首先，利用遙感影像解譯軟件對(duì)遙感影像進(jìn)行解譯處理得到解譯后的基礎(chǔ)圖件［7～9］；其次，利用遙感解譯的基礎(chǔ)圖件繪制生態(tài)景觀類型分類圖；再次，利用GIS軟件導(dǎo)入解譯結(jié)果完成一系列分析計(jì)算；最后，通過(guò)對(duì)生態(tài)景觀指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，完成五臺(tái)山植被景觀要素的基本特征分析。具體的研究方法與步驟如圖1所示。

圖1 研究方法與步驟Fig.1 Research methods and procedures

1.3 數(shù)據(jù)分析

圖2為五臺(tái)山植被景觀格局影像解譯圖。各種參數(shù)的計(jì)算公式見(jiàn)表1。

圖2 五臺(tái)山植被景觀格局圖Fig.2 Landscape around Wutai Mountain

表1 各參數(shù)計(jì)算公式Table 1 The calculation formula of parameters

2 結(jié)果分析

2.1 景觀要素的特征

五臺(tái)山植被景觀要素總面積54 018.62hm2，共有植被景觀要素10種，分別為云杉林景觀（Ⅰ）、華北落葉松林景觀（Ⅱ）、云杉和臭冷杉林景觀（Ⅲ）、油松林景觀（Ⅳ）、遼東櫟林景觀（Ⅴ）、山楊白樺林景觀（Ⅵ）、溫帶灌叢景觀（Ⅶ）、溫帶草原及溫帶灌草叢景觀（Ⅷ）、山地草甸景觀（Ⅸ）和農(nóng)田景觀（Ⅹ）。其中Ⅰ～Ⅵ為森林景觀，Ⅶ為溫帶灌叢景觀，Ⅷ為溫帶草原及溫帶灌草叢景觀、Ⅸ為山地草甸景觀、Ⅹ為農(nóng)田景觀。各景觀要素的基本特征見(jiàn)表2。

表2 五臺(tái)山景觀要素基本特征Table 2 The basic characteristics of the vegetation landscape elements in Wutai Mountain

由表2可見(jiàn)，在五臺(tái)山地區(qū)的10種景觀要素中，山地草甸景觀要素面積最大（24 067.91hm2），臭冷杉林景觀要素的面積最?。?3.73hm2），景觀的平均面積為5401.86hm2。山地草甸景觀的面積是云杉、臭冷杉林景觀面積的448倍，兩者面積相差24 014.2hm2。從以上數(shù)據(jù)分析可以看出，五臺(tái)山地區(qū)的景觀要素的面積有比較顯著的差異，也就是各個(gè)景觀要素所占面積大小極不均勻。由表2還可以看出，周長(zhǎng)的長(zhǎng)短排序與面積的大小排序類似，仍舊是草甸景觀的周長(zhǎng)值最大（711 441.2 m），云杉、臭冷杉林景觀要素的周長(zhǎng)值最小（3294.84m），兩者周長(zhǎng)相差708 146.4m。景觀的面積與周長(zhǎng)呈二次方關(guān)系，因此周長(zhǎng)發(fā)生較小的變化都會(huì)造成面積發(fā)生顯著的變化。

2.2 景觀的斑塊特征

從表3的計(jì)算結(jié)果可知，遼東櫟林景觀（景觀Ⅴ）的斑塊密度最小，溫帶灌叢景觀（景觀Ⅶ）、溫帶灌草叢及溫帶草原景觀（景觀Ⅷ）和山地草甸景觀（觀Ⅸ）的斑塊密度次之，說(shuō)明這4類景觀要素在該地區(qū)分布較為集中，破碎化程度低。而農(nóng)田景觀的斑塊密度值最大，說(shuō)明農(nóng)田景觀在該地區(qū)的破碎化程度較高，沒(méi)有集中分布。

景觀分離度指數(shù)是指同一景觀要素中各個(gè)斑塊分布的離散程度，分離度指數(shù)值越大，斑塊的離散程度越重，且各斑塊之間的間隔距離越大，景觀的分布情況也越復(fù)雜［10］。

從表3可以發(fā)現(xiàn)，五臺(tái)山地區(qū)各景觀要素中景觀Ⅴ、景觀Ⅶ、景觀Ⅷ和景觀Ⅸ分離度指數(shù)值相對(duì)其余的景觀的值要小一些。從表2中可以發(fā)現(xiàn)，10類景觀要素的面積大小排序?yàn)榫坝^Ⅸ＞景觀Ⅷ＞景觀Ⅶ＞景觀Ⅴ＞景觀Ⅰ＞景觀Ⅳ＞景觀Ⅱ＞景觀Ⅹ＞景觀Ⅵ＞景觀Ⅲ。景觀Ⅴ、景觀Ⅶ、景觀Ⅷ和景觀Ⅸ的面積分別占到10類景觀總面積的4.99%，18.97%，27.80%和44.55%，共占總面積的96.31%。這4類景觀中的斑塊離散度和分離度都較小。各景觀要素斑塊的分離度指數(shù)值的大小順序?yàn)椋壕坝^Ⅲ＞景觀Ⅹ＞景觀Ⅱ＞景觀Ⅰ＞景觀Ⅵ＞景觀Ⅳ＞景觀Ⅴ＞景觀Ⅶ＞景觀Ⅸ＞景觀Ⅷ。從表3還可以發(fā)現(xiàn)，斑塊密度和分離度指數(shù)具有相同的大小排序。

從圖3可以發(fā)現(xiàn)，斑塊密度和分離度指數(shù)之間呈正相關(guān)關(guān)系。事實(shí)上，斑塊密度是斑塊數(shù)的面密度，而分離度指數(shù)是斑塊數(shù)的線密度，都反映的是斑塊的數(shù)量多少與分散程度，兩者呈互補(bǔ)關(guān)系。然而，分離度指數(shù)對(duì)景觀斑塊的破碎化程度的分辨能力比斑塊密度要低一些，所以斑塊密度在科學(xué)研究中應(yīng)用更廣泛一些。

表3 五臺(tái)山景觀斑塊特征Table 3 The characteristics of vegetation landscape patches in Wutai Mountain

圖3 分離度與斑塊密度的關(guān)系圖Fig.3 The relationship between the patch density and the separation

3 結(jié)論

（1）在植被景觀斑塊類型中，山地草甸景觀的斑塊面積最大（24 067.91hm2），云杉和臭冷杉林景觀的斑塊面積最?。?3.73hm2），山地草甸景觀的面積是云杉、臭冷杉林景觀面積的448倍，兩者面積相差24 014.2hm2。

（2）斑塊密度的計(jì)算結(jié)果表明在五臺(tái)山地區(qū)，遼東櫟林（景觀Ⅴ）景觀的斑塊密度最小，溫帶灌叢景觀（景觀Ⅶ）、溫帶灌草叢及溫帶草原景觀（景觀Ⅷ）和山地草甸景觀（觀Ⅸ）的斑塊密度次之，說(shuō)明這4類景觀要素在該地區(qū)破碎化程度低。而農(nóng)田景觀的斑塊密度值最大，說(shuō)明農(nóng)田景觀在該地區(qū)的破碎化程度較高。

就五臺(tái)山地區(qū)景觀格局而言，斑塊密度和分離度指數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系。

為了進(jìn)一步加強(qiáng)五臺(tái)山地區(qū)生態(tài)景觀的保護(hù)，實(shí)現(xiàn)生態(tài)資源的友好利用，今后應(yīng)該不斷完善該地區(qū)生態(tài)保護(hù)與旅游開發(fā)的各項(xiàng)政策和生態(tài)景觀的規(guī)劃與管理，從而更好的實(shí)現(xiàn)人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

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