汪明沖，王兮之，梁釗雄，魏興琥，李輝霞

(佛山科學技術(shù)學院, 國土資源環(huán)境與旅游研究中心， 佛山 528000)

喀斯特與非喀斯特區(qū)域植被覆蓋變化景觀分析
——以廣西壯族自治區(qū)河池市為例

汪明沖，王兮之*，梁釗雄，魏興琥，李輝霞

(佛山科學技術(shù)學院, 國土資源環(huán)境與旅游研究中心， 佛山 528000)

根據(jù)1990年、2000年和2010年的3期Landsat TM數(shù)據(jù)，利用基于NDVI的像元二分模型，計算得出河池市的植被覆蓋度空間分布數(shù)據(jù)，并將3期植被覆蓋圖與巖溶地質(zhì)圖進行疊加分析地質(zhì)構(gòu)造對植被覆蓋度的影響；最后，從斑塊類型和景觀級別上選取10個景觀指數(shù)進行空間格局變化的剖析。研究結(jié)果表明：1)30年來研究區(qū)植被覆蓋度在增加，高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)一直處于優(yōu)勢地位。2)30年來研究區(qū)景觀異質(zhì)性減弱，破碎度降低，景觀優(yōu)勢度增加。3)30年來研究區(qū)的斑塊形狀主要取決于自然地貌及自然環(huán)境條件。4)30年來研究區(qū)景觀整體的聚集程度在增加；研究區(qū)景觀越來越由少數(shù)植被覆蓋等級類型所控制。

30年來，研究區(qū)植被景觀的生態(tài)恢復是比較明顯的，這與30年來研究區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展的實際情況是相吻合的。研究可以得出非喀斯特區(qū)域的植被景觀的生態(tài)恢復較喀斯特區(qū)域變化更明顯；喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散、更復雜；喀斯特區(qū)域的生態(tài)狀況較非喀斯特區(qū)域更容易被破壞，并且恢復起來更困難。這說明了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的特殊性。

喀斯特區(qū)域；覆蓋變化；植被覆蓋度；景觀格局分析；河池

喀斯特石漠化是土地荒漠化的主要類型之一，它是在濕潤、亞濕潤地區(qū)，碳酸鹽巖發(fā)育的喀斯特脆弱生態(tài)環(huán)境下，由于人類活動和/或氣候變化等因素作用，造成地表植被持續(xù)退化乃至喪失，導致水土資源流失，土地生產(chǎn)力下降，基巖大面積裸露于地表(或礫石堆積)而呈現(xiàn)類似荒漠景觀的土地退化過程[1]。我國西南喀斯特區(qū)域在全球三大喀斯特集中分布區(qū)中連片裸露碳酸鹽巖面積最大，是青藏高原隆起在南亞大陸亞熱帶氣候區(qū)形成的一個海拔梯度大、地勢格局復雜、生態(tài)脆弱的獨特環(huán)境單元[1- 3]?？λ固厣鷳B(tài)系統(tǒng)的脆弱性決定了喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的易損性和退化喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的難恢復性，它是我國西部生態(tài)建設中面臨的十分突出的地域環(huán)境問題，也是西南喀斯特區(qū)域?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的主要障礙之一[4]。

植被是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最基礎的部分，所有其他生物都依賴于植被而生。植被覆蓋度是指植被(包括葉、莖、枝)在地面的垂直投影面積占統(tǒng)計區(qū)總面積的百分比。植被覆蓋度是衡量地表植被狀況的主要指標之一，是描述生態(tài)系統(tǒng)的重要基礎數(shù)據(jù)，也是區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境變化的重要指標[5]。植被覆蓋度傳統(tǒng)的測量方法是地面測量，但這種方法只能進行小區(qū)域的植被覆蓋度監(jiān)測，局限性太大，不易推廣。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，為植被覆蓋度的監(jiān)測提供了一個新的手段，特別是為大范圍地區(qū)的植被覆蓋度監(jiān)測提供了可能。目前常用的遙感測量植被覆蓋度的方法主要有：回歸模型法、植被指數(shù)法與像元分解模型法。其中基于NDVI植被指數(shù)和像元分解模型的植被覆蓋度遙感觀測方法是一種比較新的遙感測量植被覆蓋度的方法，國內(nèi)外許多學者已使用該方法進行植被覆蓋度的監(jiān)測[6- 15]。但是，在喀斯特區(qū)域的大面積地區(qū)的研究還不多見，并且細分為喀斯特和非喀斯特的對比分析的基本沒有。本文以桂西北喀斯特區(qū)域的河池市為研究對象，利用基于NDVI的像元二分模型來計算不同時相的植被覆蓋度，進而分別從喀斯特和非喀斯特區(qū)域定量地分析該區(qū)域的植被覆蓋度及其景觀格局時空動態(tài)變化特征，可解釋該地區(qū)生態(tài)狀況及其景觀空間變異特征，以期找到該地區(qū)的喀斯特和非喀斯特區(qū)域各自的植被退化發(fā)生發(fā)展一定的規(guī)律性，為該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境評價、生態(tài)治理保護、景觀生態(tài)設計和社會經(jīng)濟發(fā)展提供一定的科學依據(jù)，也為今后研究其植被景觀動態(tài)變化提供參考。

1 研究區(qū)概況與數(shù)據(jù)來源

1.1 研究區(qū)概況

河池市位于廣西壯族自治區(qū)的西北部，地處云貴高原的東南麓斜坡地帶，地理位置為106°34′—109°09′ E，23°41′—25°37′ N，全市總面積為3.35 萬km2，占廣西壯族自治區(qū)陸地面積的14.1%，總?cè)丝?02萬。全市地勢西北高東南低，地形多樣，結(jié)構(gòu)復雜，山嶺綿亙，巖溶廣布，喀斯特面積占地區(qū)總面積的66%，屬舉世聞名的中國西南喀斯特區(qū)域之一。 河池市地處低緯，屬亞熱帶季風氣候區(qū)。年日照時數(shù)大部分地區(qū)都在1447—1600h之間，年平均氣溫一般都在16.9—21.5℃，南部與北部氣溫相差約6℃，大部分地方?jīng)]有嚴冬。全地區(qū)年平均降雨量一般在1200—1600mm之間，多的地方超過2500mm，最少的地方也在1000mm以上，十分利于植物的生長。河池市擁有目前是西南地區(qū)唯一的喀斯特生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學觀測研究站，由于喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的特殊性，現(xiàn)有的生態(tài)系統(tǒng)的研究、監(jiān)測方法在該地區(qū)很難實現(xiàn)，需要建立一系列適合喀斯特生態(tài)系統(tǒng)研究、監(jiān)測的技術(shù)規(guī)程。因此，對河池市現(xiàn)狀植被景觀格局研究具有重要意義。

圖1 河池市區(qū)位圖Fig.1 Location of Hechi City

1.2 數(shù)據(jù)源與處理方法

1.2.1 數(shù)據(jù)來源

包括1990年11月、2000年11月5日和2010年11月1日的Landsat TM 共3期遙感影像(空間分辨率為30m)，這3個年份的TM遙感影像只有在11月都是比較清晰，云層覆蓋少的。河池市地質(zhì)圖、地形圖、土地利用、野外調(diào)查等相關(guān)數(shù)據(jù)。

1.2.2 數(shù)據(jù)處理

利用遙感軟件ENVI對研究區(qū)遙感影像進行幾何校正、投影變換，結(jié)合野外調(diào)查及地形圖, 并將其作為參考, 將3期影像重采樣，像元大小為30m×30m。利用GIS軟件對研究區(qū)地質(zhì)圖進行數(shù)字化獲得矢量化的研究區(qū)的喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域邊界，用于和研究區(qū)的植被覆蓋度空間分布圖進行疊加分析。

2 研究方法

2.1 基于像元二分模型的植被覆蓋估算方法

像元二分模型[16]假設影像上的一個像元的信息只由植被和無植被覆蓋(裸土)兩部分組成。如果其通過傳感器所獲得的信息為S，就可以表達為由植被所貢獻的信息Sv，與由無植被覆蓋(裸土)部分所貢獻的信息Ss這兩部分組成。將S線性分解，可用下面的公式表示：

S=Ss+Sv

(1)

對于一個由植被與無植被覆蓋(裸土)組成的混合像元，像元中植被部分覆蓋的面積比例為fc，則無植被覆蓋(裸土)部分覆蓋的面積比例為1-fc，假設全植被覆蓋的純像元所得的遙感信息為Sveg，則混合像元植被部分所貢獻的信息Sv可表示為fc與Sveg的乘積，用下面的公式表示：

Sv=fc·Sveg

(2)

同理，假設全由無植被覆蓋(裸土)的純像元，所獲得的遙感信息為Ssoil，則混合像元中無植被覆蓋(裸土)部分所貢獻的信息Ss可表示為1-fc與Ssoil的乘積，用下面的公式表示：

Ss=(1-fc)·Ssoil

(3)

將公式(2)、(3)代入公式(1)，可得：

S=fc·Sveg+(1-fc)·Ssoil

(4)

對公式(4)進行變換，可得以下計算植被覆蓋度的公式：

fc=(S-Ssoil)/(Sveg-Ssoil)

(5)

式中,Sveg和Ssoil是像元二分模型的兩個參數(shù)。像元二分模型削弱了大氣、土壤背景與植被類型等的影響，只保留植被覆蓋度的信息[17]。

2.2利用NDVI估算植被覆蓋度[18]

植被指數(shù)是利用植被在近紅外波段(NIR)高反射和在紅波段(Red)高吸收的特點，經(jīng)過某種變換，增強植被信號，削弱噪音，由紅光和紅外波段的不同組合而成。歸一化植被指數(shù)NDVI是目前使用得最為廣泛的植被指數(shù)，它是植被生長狀態(tài)及植被覆蓋度的最佳指示因子。定義為近紅外波段NIR與可見光紅波段Red數(shù)值之差和這兩個波段數(shù)值之和的比值，即公式：

NDVI =(NIR-Red)/(NIR+Red)

(6)

根據(jù)像元二分模型，一個像元的NDVI值可以表達為由植被覆蓋部分的信息與由無植被覆蓋(裸土)部分的信息組成，因此可以將NDVI值代入公式(5)來計算植被覆蓋度：

fc=(NDVI-NDVIsoil)/(NDVIveg-NDVIsoil)

(7)

式中，NDVIsoil為無植被覆蓋(裸土)區(qū)域的NDVI值，NDVIveg為純植被覆蓋區(qū)域的NDVI值。本文就是采用此方法來計算研究區(qū)的植被覆蓋度。

NDVIsoil對于大多數(shù)類型的裸地表面而言，理論上應該接近零，但由于受眾多因素影響，其值一般在0.1—0.2[19- 20]。NDVIveg由于受植被類型的影響，其值也會隨著時間和空間的變化而改變。在實際應用中，在沒有實測數(shù)據(jù)的情況下，取NDVImax與NDVImin的值為圖像中給定置信度的置信區(qū)間內(nèi)最大值與最小值，NDVIsoil值取影像中裸露樣地的NDVImin；NDVIveg值取影像中全覆蓋樣地的NDVImax值作為理想植被全覆蓋地[7]。

本文結(jié)合研究區(qū)的植被指數(shù)的直方圖(圖2)和置信區(qū)間的情況，得到河池市植被覆蓋度模型中NDVIsoil和NDVIveg的值見表1。

表1植被覆蓋度模型中NDVIsoil和NDVIveg值

Table1ThevalueofNDVIsoilandNDVIveginthemodelofvegetationcoverage

影像年份/YearNDVIsoilNDVIveg19900.110.5320000.130.6720100.170.67

圖2 研究區(qū)1990—2010年的NDVI直方圖Fig.2 The Histogram of NDVI in the study area from 1990 to 2010

2.3 植被覆蓋度分級

根據(jù)本文基于像元二分模型的植被覆蓋估算方法的原理，對河池市1990年、2000年和2010年的植被覆蓋度進行估算，得到這3期的植被覆蓋度。對所得到的3期植被覆蓋度圖進行重新分割, 再結(jié)研究區(qū)的具體情況將植被覆蓋度分為1低植被覆蓋區(qū)(fc﹤10%)、2較低植被覆蓋區(qū)(10%≤fc﹤30%)、3中植被覆蓋區(qū)(30%≤fc﹤50%)、4較高植被覆蓋區(qū)(50%≤fc﹤70%)和5高植被覆蓋區(qū)(fc≥70%)。根據(jù)上述分級方法，將植被覆蓋度計算結(jié)果轉(zhuǎn)化為植被覆蓋度分級圖(圖3)。

2.4 景觀變化分析

研究區(qū)3期的植被覆蓋度分級后，分別利用ArcMap9.3和Fragstats3.3進行統(tǒng)計和景觀特征分析。本文參考國內(nèi)外相關(guān)學者的研究[21- 25]并結(jié)合研究區(qū)景觀特征，從景觀斑塊類型水平上選擇斑塊類型面積(CA)、斑塊數(shù)量(NP)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、平均斑塊面積(MPS)；從景觀水平上選擇斑塊數(shù)量(NP)、最大斑塊指數(shù)(LPI) 、分形維數(shù)(PAFRAC)、蔓延度指數(shù)(CONTAG)、香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)、香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)等指標進行了空間格局變化的剖析。具體計算方法及生態(tài)學意義參見FRAGSTATS 3.3使用說明書[26]和參考文獻[27]。

3 結(jié)果與分析

3.1 植被覆蓋度分級景觀面積變化情況分析

在ArcMap9.3空間分析模塊中進行邏輯運算，得到研究區(qū)3個時間段植被覆蓋度分級后的景觀面積變化圖(圖3)。從圖3和表2分析可以得出：30年來，研究區(qū)各植被覆蓋度分區(qū)的變化有所差異。低植被覆蓋區(qū)的比例從1990至2000年增加，2000—2010年減少，其3個時相的分布面積分別占整個區(qū)域的6.04%、7.72%、4.60%；無論喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域都具有同樣的規(guī)律。1990—2000年和2000—2010年，較低植被覆蓋區(qū)、中度植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)的比例都在逐漸減少，減少的幅度差距不大；喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域基本具有同樣的規(guī)律，只是喀斯特區(qū)域的較低植被覆蓋區(qū)2000—2010年略微增加。高植被覆蓋區(qū)的比例則逐漸增加，但2000—2010年增加的幅度比1990—2000年增加的幅度要大，分布面積分別占整個區(qū)域的30.81%、39.95%、53.66%；非喀斯特區(qū)域具有同樣的規(guī)律，但是喀斯特區(qū)域2000—2010年增加的幅度比1990—2000年增加的幅度要略小。總體來講，30年來研究區(qū)植被覆蓋度一直在增加，無論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的高植被覆蓋區(qū)總面積一直在增加，其他等級植被覆蓋區(qū)的面積減少，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域變化更明顯。這表明整個研究區(qū)景觀的生態(tài)恢復是比較明顯的，但是也可以看出喀斯特區(qū)域比非喀斯特區(qū)域的生態(tài)更容易被破壞并且恢復起來要更困難。

表2 研究區(qū)1990年—2010年植被覆蓋度變化

喀斯特區(qū)域karst district;非喀斯特區(qū)域no-karst district;整個研究區(qū)the whole study area

3.2 景觀格局變化分析3.2.1 類型水平上的格局變化

研究區(qū)同時期各景觀類型的總面積和面積比例均顯示出較高植被覆蓋區(qū)和高植被覆蓋區(qū)占據(jù)景觀中的優(yōu)勢地位(表2)，30年來無論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的這兩種類型總面積一直在增加；30年來研究區(qū)無論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的高植被覆蓋區(qū)的斑塊數(shù)量一直在減少，其他等級植被覆蓋區(qū)在增加，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域變化更明顯；高植被覆蓋區(qū)的斑塊集中度在提高，優(yōu)勢地位加強，這說明整個研究區(qū)景觀的生態(tài)恢復是比較明顯的。30年來研究區(qū)的喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域高植被覆蓋區(qū)的MPS值在持續(xù)增加，其他等級在持續(xù)減少(表3)，進一步說明其覆蓋狀況逐漸轉(zhuǎn)好。從最大斑塊指數(shù)分析結(jié)果(表3)來看，高植被覆蓋區(qū)和低植被覆蓋區(qū)的LPI值在持續(xù)增加，其他等級在持續(xù)減少，3個時間段LPI的最大值都出現(xiàn)在高植被覆蓋區(qū)；3個時段非喀斯特區(qū)域的高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)的LPI值較喀斯特區(qū)域的要大；這反應出高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)一直處于優(yōu)勢地位，高植被覆蓋區(qū)并逐步增強，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域較高植被覆蓋區(qū)和高植被覆蓋區(qū)更具優(yōu)勢地位。總體來講，無論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的景觀斑塊數(shù)(NP)都是先增加后減少(表3)，其中高植被覆蓋區(qū)是一直減少的，較高植被覆蓋區(qū)是一直增加的；其他等級的植被覆蓋區(qū)變化各異，喀斯特區(qū)域較非喀斯特區(qū)域變化更明顯，與面積、面積百分比結(jié)合分析，可知喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散。

表3 1990—2010年研究區(qū)類型水平上的指數(shù)比較

1: 低植被覆蓋區(qū)，2: 較低植被覆蓋區(qū)， 3: 中植被覆蓋區(qū)， 4: 較高植被覆蓋區(qū)，5: 高植被覆蓋區(qū)

3.2.2 景觀水平上的格局變化

在景觀格局分析軟件Fragstats3.3中，計算研究區(qū)各時段景觀水平上的格局指數(shù)(表4)。30年來，研究區(qū)NP和PAFRAC的值在非喀斯特區(qū)域一直在增加，表明在經(jīng)濟增長的同時，人類干擾也在加大，使得斑塊數(shù)量增多，形狀復雜化，分布更加分散。研究區(qū)中喀斯特區(qū)域的LPI從1990年的0.9855增加到2000年的2.8868進而增加到2010年的5.7339，非喀斯特區(qū)域的LPI從1990年的4.1842緩慢增加到2000年的4.9395進而大幅增加到2010年的8.9506。這說明研究區(qū)景觀異質(zhì)性減弱，破碎度降低，景觀優(yōu)勢度增加。研究區(qū)中各景觀組分的PAFRAC和LSI都相差不大，說明研究區(qū)的斑塊形狀主要取決于自然地貌及自然環(huán)境條件。蔓延度指數(shù)(CONTAG)反映景觀中不同組分的聚集程度，其值大說明景觀由少數(shù)聚集的大斑塊組成，其值小說明景觀由許多分散的小斑塊組成；30年來，無論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的蔓延度指數(shù)(CONTAG)都是增加的，表明景觀整體呈現(xiàn)聚集的趨勢。景觀多樣性指數(shù)反映了景觀組分的多少和各景觀組分所占比例的差異，其值越大，景觀內(nèi)各組分所占比例越均勻；30年來，研究區(qū)景觀整體的SHDI和SHEI值都在減少，但是差異都不大，表明景觀越來越由少數(shù)植被覆蓋等級類型所控制。

表4 1990—2010年研究區(qū)景觀水平上的指數(shù)比較

4 結(jié)論與討論

本文以桂西北河池市為研究對象，文中按照喀斯特區(qū)域和非喀斯特區(qū)域，分別提取了1990年、2000年和2010年的植被覆蓋度，根據(jù)研究區(qū)的具體情況，劃分為低植被覆蓋區(qū)、較低植被覆蓋區(qū)、中植被覆蓋區(qū)、較高植被覆蓋區(qū)和高植被覆蓋區(qū)5級。結(jié)論如下：

(1)30年來，研究區(qū)植被覆蓋度一直在增加，低植被覆蓋區(qū)、較低植被覆蓋區(qū)、中度植被覆蓋區(qū)、較高植被覆蓋區(qū)的面積比例總體呈現(xiàn)出減少的趨勢，斑塊數(shù)量呈增加的趨勢；高植被覆蓋區(qū)面積上在增加，斑塊數(shù)量在減少。研究區(qū)高植被覆蓋區(qū)和較高植被覆蓋區(qū)一直處于優(yōu)勢地位，高植被覆蓋區(qū)并逐步增強，非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域較高和高植被覆蓋區(qū)更具優(yōu)勢地位。

(2)30年來，研究區(qū)無論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的景觀斑塊數(shù)(NP)都是先增加后減少，其中高植被覆蓋區(qū)是一直減少的，較高植被覆蓋區(qū)是一直增加的；其他等級的植被覆蓋區(qū)變化各異，喀斯特區(qū)域較非喀斯特區(qū)域變化更明顯，與面積、面積百分比結(jié)合分析，可知喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散。

(3)研究區(qū)景觀斑塊形狀主要取決于自然地貌及自然環(huán)境條件，異質(zhì)性減弱，破碎度降低，景觀優(yōu)勢度增加；景觀整體的聚集度增加，景觀越來越由少數(shù)植被覆蓋等級類型所控制。

本文研究結(jié)果表明：30年來，研究區(qū)無論是喀斯特區(qū)域還是非喀斯特區(qū)域的斑塊數(shù)量30年來都是先增加后減少的。總體來看，研究區(qū)植被景觀的生態(tài)恢復是比較明顯的，這與30年來研究區(qū)的經(jīng)濟社會發(fā)展的實際情況是相吻合的。由于喀斯特生態(tài)系統(tǒng)的特殊性，也可以看出非喀斯特區(qū)域較喀斯特區(qū)域變化更明顯；喀斯特區(qū)域的景觀較非喀斯特區(qū)域更分散、更復雜?？山忉屧撗芯繀^(qū)的喀斯特區(qū)域的生態(tài)狀況較非喀斯特區(qū)域更容易被破壞，并且恢復起來更困難。本研究可為我國西部生態(tài)脆弱區(qū)的生態(tài)環(huán)境評價、生態(tài)治理保護、景觀生態(tài)設計和社會經(jīng)濟發(fā)展提供一定的科學依據(jù)，也為今后研究其植被景觀動態(tài)變化提供參考，具有一定的意義。

本研究用Landsat TM數(shù)據(jù)，通過影像中的最大值和最小值來代替像元二分模型中的兩個參數(shù)Sveg和Ssoil，進一步消除大氣、土壤背景、植被類型和季節(jié)變化等的影響，有利于分析研究區(qū)的植被覆蓋變化趨勢、植被覆蓋度及其景觀格局變化。但研究區(qū)域受云影響時間較長，每年只選11月份的3期影像，難免也會受農(nóng)作物物侯期和植被生長周期的影響。此外，Landsat數(shù)據(jù)空間分辨率為30m，對于小斑塊植被難以識別，植被覆蓋變化還受到自然和人為多種因素影響,對此有待深入研究。

[1] Lu Y R.Sustainable development of the geological-ecological environment is the way of development in Karst area of Southwest China and its adjacent areas.Nanjing: Publishing House of HoHai University, 2003.

[2] Sweeting M M.Karst in China, Its Geomorphology and Environment.Berlin: Springer-Verlag, 1995.

[3] Wang S J, Li Y B.Problems and Development Trends about Researches on Karst Rocky Desertif ication.Advances in Earth Science, 2007, 22(6): 573- 581.

[4] Huang Q H, Cai Y L, Wang X C.Progress of research on rocky desertif ica tion in karst area s of southwestern China.Journal of Natural Disasters, 2007, 16(2): 106- 111.

[5] Gitelson A A, Kaufman Y J, Stark R.Novel algorithms for remote estimation of vegetation fraction.Remote Sensing of Environment, 2002, 80(1): 76- 87.

[6] Chen Y H, Li X B, Shi P J, Zhou H L.Estmating vegetation coverage change using Remote Sensing data in Hai Dian District, BeiJing.Acta Phytoecologica Sinica, 2001, 25(5): 588- 593.

[7] Li M M, Wu B F, Yan C Z, Zhou W F.Estimation of vegetation fraction in the upper basin of Miyun reservoir by remote sensing.Resources Science, 2004, 26(4): 153- 159.

[8] Wu Y, Zeng Y, Zhao Y, Wu B F, Wu W B.Monitoring and dynamic analysis of fractional vegetation cover in the Hai river basin based on MODIS data.Resources Science, 2010, 32(7): 1417- 1424.

[9] Gan C Y, Wang X Z, Li B S, Liang Z X, Li Z W, Wen X H.Changes of Vegetation Coverage During Recent 18 Years in Lianjiang River Watershed.Scientia Geographica Sinica, 2011, 31(8): 1019- 1024.

[10] Yang F, Li J L, Qian Y R, Yang Q, Jin G P.Estimating vegetation coverage of typical degraded grassland in the northern Tianshan moutains.Journal of Natural Resources, 2012, 27( 8) : 1340- 1348.

[11] Wang D M, Meng X M, Xing Z, Zhao C X, Xiong M Q, Zhang J J.Dynamic change of vegetation coverage and the driving forces in Wudu district based on remote sensing.Journal of Arid Land Resources and Environment, 2012, 26(11): 92- 97.

[12] Tian H J, Cao C X, Dai S M, Zheng S, Lu S L, Xu M, Chen W, Zhao J, Liu D, Zhu H Y.Analysis of Vegetation Fractional Cover in Jungar Banner Based on Time-series Remote Sensing Data.Journal of Geo-information Science, 2014, 16(1): 126- 133.

[13] Dymond J R, Stephens P R, Newsome P F, Wilde R H.Percentage vegetation cover of a degrading rangeland from SPOT.International Journal of Remote Sensing, 1992, 13(11): 1999- 2007.

[14] Wittich K P, Hansing O.Area-averaged vegetative cover fraction estimated from satellite data.International Journal of Biometeorology, 1995, 38(4): 209- 215.

[15] Qi J, Marsett R C, Moran M S, Goodrich D C, Heilman P, Kerr Y H, Dedieu G, Chehbouni A, Zhang X X.Spatial and temporal dynamics of vegetation in the San Pedro River basin area.Agricultural and Forest Meteorology, 2000, 105(1): 55- 68.

[16] Ding Y M, Zhang J X, Wang J, Liu Z J.Vegetation fraction estimation based on TM data.Science of Surveying and Mapping, 2006,31(1):43- 45.

[17] Wu Y Z, Tian Q J.Evaluation of Simplified Procedures for Retrieval of Absolute Surface Reflectance from Landsat Enhanced Thematic Mapper (ETM+).Remote Sensing Information,2004(2):27- 31.

[18] Guo K, Sun P X, Liu W G.Abstracting Vegetation Index From Remote Sensing Images Using ERDAS IMEGINE.West-China Exploration Engineering, 2005, 109(6): 210- 212.

[19] Carlson T N, Ripley D A.On the relation between NDVI, fractional vegetation cover, and leaf area index.Remote Sensing of Environment, 1997, 62(3): 241- 252.

[20] Bradley C Rundquist.The influence of canopy green vegetation fraction on spectral measurements over native tall grass prairie.Remote Sensing of Environment, 2002, 81(1): 129- 135.

[21] Lu Y, Hua C, Zhou X.A Study of Landscape Paterns in the Karst Mountainous Area Using RS and GIS.Journal of Mountain Science, 2002, 20(6): 727- 731.

[22] Kong X L, Wang K L, Chen H S, Zhang M Y, Li R D.A GIS based analysis of landscape spatial patterns and land use in Karst regions---A case study of Hechi City, Guangxi Zhuang Autonomous Rigion.Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2007, 15(4): 134- 138.

[23] Huang Q Y, Hu B Q, Zeng L F.Land Use/Cover and Landscape PatternChanges over the Karst Reservoir Area of the RedRiver, China.Resources Science, 2009, 31(10): 1805- 1814.

[24] Xu J Y, Hu Y C, Wang H Y.Landscape Patterns of Rocky Desertification Land in Karst Region of Guangxi Zhuang Autonomous Region in Recent 10 Years.Bulletin of Soil and Water Conservation, 2012, 32(1): 181- 184.

[25] Jerry A GRIFFITH.The role of landscape pattern analysis in understanding concepts of land cover change.Journal of Geographical Sciences, 2004,14(1):3- 17.

[26] McGarigal K, Marks B.FRAGSTATS: Spatial Pattern Analysis Program for Quantifying Landscape Structure.Reference manual.Forest Science Department, Oregon State University, Corvallis Oregon, March 1994.62pp.+Append.

[27] Li X Z, Bu R C, Chang Y, Hu Y M, Wen Q C, Wang X G, Xu C G, Li Y H, He H S.The response of landscape metrics against pattern scenarios.Acta Ecologica Sinica, 2004, 24(1): 123- 134.

參考文獻:

[1] 盧耀如.地質(zhì)-生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展——中國西南及臨近喀斯特區(qū)域發(fā)展途徑.南京: 河海大學出版社，2003.

[3] 王世杰, 李陽兵.喀斯特石漠化研究存在的問題與發(fā)展趨勢.地球科學進展, 2007, 22(6): 573- 581.

[4] 黃秋昊, 蔡運龍, 王秀春.我國西南部喀斯特區(qū)域石漠化研究進展.自然災害學報, 2007, 16(2): 106- 111.

[6] 陳云浩, 李曉兵, 史培軍, 周海麗.北京海淀區(qū)植被覆蓋的遙感動態(tài)研究.植物生態(tài)學報, 2001, 25(5): 588- 593.

[7] 李苗苗，吳炳方，顏長珍，周為峰.密云水庫上游植被覆蓋度的遙感估算.資源科學, 2004, 26(4): 153- 159.

[8] 吳云, 曾源, 趙炎, 吳炳方, 武文波.基于MODIS數(shù)據(jù)的海河流域植被覆蓋度估算及動態(tài)變化分析.資源科學, 2010, 32(7): 1417- 1424.

[9] 甘春英, 王兮之, 李保生, 梁釗雄, 李志文, 溫小浩.連江流域近18年來植被覆蓋度變化分析.地理科學, 2011, 31(8): 1019- 1024.

[10] 楊峰,李建龍,錢育蓉,楊齊, 金國平.天山北坡典型退化草地植被覆蓋度監(jiān)測模型構(gòu)建與評價.自然資源學報, 2012, 27(8): 1340- 1348.

[11] 王冬梅, 孟興民, 邢釗, 趙彩霞, 熊木齊, 張佳靜.基于RS的武都區(qū)植被覆蓋度動態(tài)變化及其驅(qū)動力分析.干旱區(qū)資源與環(huán)境, 2012, 26(11): 92- 97.

[12] 田海靜, 曹春香, 戴晟懋, 鄭盛, 陸詩雷, 徐敏, 陳偉, 趙堅, 劉迪, 朱紅緣.準格爾旗植被覆蓋度變化的時間序列遙感監(jiān)測.地球信息科學學報, 2014, 16(1): 126- 133.

[16] 丁艷梅, 張繼賢, 王堅, 劉正軍.基于TM數(shù)據(jù)的植被覆蓋度反演.測繪科學, 2006, 31(1): 43- 45.

[17] 吳昀昭, 田慶久.ETM+數(shù)據(jù)絕對反射率反演方法分析.遙感信息,2004(2): 27- 31.

[18] 郭凱, 孫培新, 劉衛(wèi)國.利用ERDASIMAGINE從遙感影像中提取植被指數(shù).西部探礦工程, 2005, 109(6): 210- 212.

[21] 盧遠, 華璀, 周興.基于RS和GIS的喀斯特山區(qū)景觀生態(tài)格局.山地學報, 2002, 20(6): 727- 731.

[22] 孔祥麗, 王克林, 陳洪松, 張明陽, 李仁東.基于GIS的喀斯特地區(qū)土地利用景觀空間格局研究——以廣西壯族自治區(qū)河池市為例.中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學報, 2007, 15(4): 134- 138.

[23] 黃秋燕, 胡寶清, 曾令鋒.紅水河梯級電站喀斯特庫區(qū)土地利用與景觀格局變化研究.資源科學, 2009, 31(10): 1805- 1814.

[24] 徐勁原, 胡業(yè)翠, 王慧勇.近10a廣西喀斯特區(qū)域石漠化景觀格局分析.水土保持通報, 2012, 32(1): 181- 184.

[27] 李秀珍, 布仁倉, 常禹, 胡遠滿, 問青春, 王緒高, 徐崇剛, 李月輝, 賀紅仕.景觀格局指標對不同景觀格局的反應.生態(tài)學報, 2004, 24(1): 123- 134.

Landscapepatternanalysisonchangeoffractionalvegetationcoverbetweenkarstandno-karstareasacasestudyinHechiDistrict,GuangxiZhuangAutonomousRegion

WANG Mingchong, WANG Xizhi*, LIANG Zhaoxiong, WEI Xinghu, LI Huixia

CenterforResearchofTerritorialResourceEnvironmentandTourism,FoshanUniversity,Foshan528000,China

With the Landsat-TM images in 1990、2000 and 2010 as a data source, fractional vegetation cover in Hechi District was calculated by using the dimidiate pixel model based on NDVI and was classified into five grades.Overlaying the fractional vegetation cover maps and the geological map, the impact on fractional vegetation cover exerted by geological structure was analyzed.Finally, the landscape pattern of change in fractional vegetation cover during this period was studied using a landscape pattern analysis program FRAGSTATS by analyzing 10 Landscape indices at class-level and at landscape-level to show the changing feature of landscape pattern.The results indicate that: 1) The fractional vegetation cover in the study area was increased from 1990 to 2010 and the region with high and relatively high vegetation fractions were still dominant in the area.2) The landscape heterogeneity and fragmentation of the study area were declined, while landscape dominance was increased in the study area.3) The patch shape of the study area mainly depended on natural landform and natural environment condition from 1990 to 2010.4) The aggregation degree of the whole landscape was generally increased.The whole landscape in the study area has been more and more controled by several types of the vegetation coverage grades during 1990—2010.

The ecological restoration of vegetation landscape in the study area was significant, which tallies with economic social development in the stage of 1990—2010.The research findings will lead to the change of ecological restoration of vegetation landscape in no-karst district is more obvious than it in karst district.The landscape in karst district is more scattered and more complex than it in no-karst district.Ecological conditions in karst district is more easily destroyed and difficultly restored than it in no-karst district.These may explain the particularity of karst ecosystem.

Karst district; land cover change; fractional vegetation cover; landscape pattern analysis; Hechi

中國科學院西部行動計劃項目(KZCX2-XB3- 10); 國家自然科學基金項目(31070426); 中國教育部人文社會科學研究規(guī)劃基金項目(13YJAZH041)

2013- 11- 29;

2014- 04- 24

10.5846/stxb201311292845

*通訊作者Corresponding author.E-mail: wangxizhi71@163.com

汪明沖，王兮之，梁釗雄，魏興琥，李輝霞.喀斯特與非喀斯特區(qū)域植被覆蓋變化景觀分析——以廣西壯族自治區(qū)河池市為例.生態(tài)學報,2014,34(12):3435- 3443.

Wang M C, Wang X Z, Liang Z X, Wei X H, Li H X.Landscape pattern analysis on change of fractional vegetation cover between karst and no-karst areas: a case study in Hechi District, Guangxi Zhuang Autonomous Region.Acta Ecologica Sinica,2014,34(12):3435- 3443.