張晨 趙安玖

摘 要：人類開發(fā)活動(dòng)對(duì)土地不斷的索取，觀察和研究土地利用景觀格局，能夠了解和量化土地利用狀況，產(chǎn)生生態(tài)效益。本文利用Fragstats、GIS等技術(shù)，對(duì)四川省榮縣開展景觀格局指數(shù)的分析，得出結(jié)論：耕地面積992217.82hm2，占研究區(qū)總面積的57.52%；榮縣林地面積為55222.73hm2，占總面積的34.53%，林地斑塊聚集度高；疏林地面積小，斑塊分散；灌木林地破碎程度較大，多分布在丘陵地區(qū)生長(zhǎng)，但平均斑塊面積小。

關(guān)鍵詞：林地；景觀格局；景觀指數(shù)

中圖分類號(hào)：S750 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20180233008

引言

森林是全球陸地生態(tài)系統(tǒng)中重要的組成部分，屬于可再生資源。但隨著大量的人類活動(dòng)影響和生活木材砍伐索取，導(dǎo)致榮縣當(dāng)?shù)厣仲Y源利用和保護(hù)并不合理。只有保持良好的森林再生更新能力以及培養(yǎng)對(duì)環(huán)境的抗趨穩(wěn)定機(jī)制時(shí)才能持續(xù)發(fā)展[1-3]。景觀格局是形狀和大小不同的景觀要素在空間里分散或聚集的表現(xiàn)形式，它是景觀單元組成的空間分布和組合特征的體現(xiàn)[4]。其指數(shù)是對(duì)景觀格局特征和變化的量化表達(dá)方式，對(duì)于不同指數(shù)反映了景觀要素不同的生態(tài)意義。本文選用Fragstats4.3與ArcGIS10.0相結(jié)合的方式對(duì)榮縣土地利用景觀格局進(jìn)行概括分析和綜合評(píng)價(jià)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

榮縣位于四川盆地西南邊緣，E1040303～1044015，N290841～293826″。地處成都平原西南部，屬于型的亞熱帶季風(fēng)氣候，夏季炎熱降雨多，冬季降雨少。

1.2 研究方法

1.2.1 遙感圖像的處理

研究區(qū)遙感影像來源為L(zhǎng)andsat7號(hào)衛(wèi)星，它攜帶增強(qiáng)型主題傳感器ETM+具有成像高解析度，圖像組合快捷、捕捉波段范圍寬等優(yōu)點(diǎn)[5]。Landsat ETM+能夠捕捉8種波段，各個(gè)波段具有以下特點(diǎn)：

衛(wèi)星傳感器獲取圖像信息時(shí)存在不可避免的幾何畸變，研究采用幾何精校正[6]，控制點(diǎn)的數(shù)量至少達(dá)到（n+1）*（n+2）/2，其中n為多項(xiàng)式的次數(shù)，校正結(jié)果總體精度不大于1個(gè)像元。

選擇波段信息量盡量要大；波段之間的相似度要盡可能?。欢鄠€(gè)波段之間的組合對(duì)地物類型所反射的光譜差異盡可能大[7]。

通常用到的最佳波段選擇方法有：OIF指數(shù)法、熵與聯(lián)合熵、方差沒—協(xié)方差矩陣特征值法等[8，9]。研究選取OIF指數(shù)法，其計(jì)算公式如下：

式中Si為第i個(gè)波段的標(biāo)準(zhǔn)差，Rij為波段i、j的相關(guān)系數(shù)。綜合TM各個(gè)波段的特點(diǎn)，研究中提取榮縣影像景觀信息時(shí)應(yīng)該選擇獲取TM3、TM4、TM5波段為最佳波段。

1.2.2 土地利用分類

結(jié)合森林資源規(guī)劃調(diào)查的矢量圖庫(kù)，將研究區(qū)土地利用類型進(jìn)行劃分為如下地類。

其中疏林地、未成林地、非規(guī)劃林地上的有林地面積很小，都屬于1級(jí)分類中的林地，本研究中為探究更好的林地經(jīng)營(yíng)方法和意見，需對(duì)林地大類進(jìn)行2級(jí)分類。

1.2.3 景觀指數(shù)的選取

景觀格局分析是研究空間配置的關(guān)系及其景觀結(jié)構(gòu)組成特征。本文以森林景觀格局為主要研究目的，所以選取的景觀指數(shù)以能夠反映基本的森林景觀格局信息為主。

2 景觀指數(shù)結(jié)果

將柵格加載到Fragstats軟件中經(jīng)過電腦分析，在斑塊類型水平尺度，得到的數(shù)據(jù)如表4。

從MSI指數(shù)上來看，各個(gè)斑塊類型的平均斑塊指數(shù)范圍在1.1～2.4之間，除水域和竹林外，指數(shù)都均小于1，說明以上土地利用類型斑塊形狀相對(duì)簡(jiǎn)單，抗外界干擾能力較弱。建設(shè)用地MSI指數(shù)最小，為1.2842，說明建設(shè)用地的邊界不復(fù)雜，最接近于正方形。耕地為1.7416，低于林地，說明耕地邊緣經(jīng)過人為修整，邊緣整齊。

從MNN指數(shù)上來看，竹林最大為555.224m，這說明各竹林斑塊相隔較遠(yuǎn)，離散性大。疏林地和建設(shè)用地，指數(shù)分別為463.2558m和402.9665m，分布比較離散。指數(shù)最小的是耕地和喬木林，分別為106.5527m和124.9562m，說明這2種斑塊類型分布相對(duì)密集，斑塊之間的距離較近。

在ED指數(shù)上來說，指數(shù)最大的位耕地和喬木林，且明顯大于其他土地利用類型，達(dá)到174.8213和140.9857，表明它們斑塊邊緣被割裂程度高，破碎程度大。建設(shè)用地最小，為0.0124，表明建設(shè)用地邊界破碎化程度最低，邊界保存最好。

從PAFRAC指數(shù)上看，所有的土地利用類型指數(shù)相差不大，在1.3～1.6之間，這說明了斑塊的形狀復(fù)雜程度差距不大。水域的指數(shù)最大，為1.5243，說明水域的斑塊形狀最為復(fù)雜。未成林地指數(shù)最小，為1.2674，這說明未成林地斑塊形狀簡(jiǎn)單。

從CONHESION上分析來說，指數(shù)最高的位耕地和喬木林，分別為99.9355%和99.7728%，這說明斑塊分布密集，而且大部分以成片形式存在。竹林的CONHESION指數(shù)僅次于喬木林，但竹林斑塊之間距離較遠(yuǎn)。指數(shù)最小的為疏林地，說明疏林地斑塊間相隔較遠(yuǎn)，分布范圍廣泛。

在IJI指數(shù)上來說，耕地的值最大，為37.0752%，說明耕地和其他斑塊類型接壤比鄰最均等。其次，灌木斑塊的指數(shù)較高。

由表5中能夠看出，整個(gè)榮縣研究區(qū)面積為160304.56hm2，斑塊總數(shù)41727個(gè)。PAFRAC為1.4067，這說明研究區(qū)外界邊界景觀復(fù)雜程度一般，較易受到外界的影響和干擾。CONHESION高達(dá)99.8821%，說明景觀內(nèi)以少數(shù)面積最大的斑塊為主，斑塊之間連接緊密。IJI為28.9098%，說明景觀內(nèi)不同類型斑塊之間接壤比鄰的邊長(zhǎng)長(zhǎng)度差距較大，不均勻。SHDI為1.0923，這說明景觀內(nèi)的土地利用類較為豐富，種類并不單一，破碎化程度一般，景觀格局相對(duì)穩(wěn)定。SHEI為0.4033，小于1，說明存在一定數(shù)量的優(yōu)勢(shì)斑塊類型，但不十分明顯。CONTAG指數(shù)為75.6729%，說明景觀內(nèi)的優(yōu)勢(shì)斑塊的分布有著較好的連通性，景觀聚集程度高于破碎程度，研究區(qū)景觀較為完整。

3 結(jié)論及優(yōu)化建議

3.1 結(jié)論

榮縣總體來說林地資源較豐富，但林地組成結(jié)構(gòu)不夠均勻。耕地為榮縣景觀的主導(dǎo)類型，林地景觀次之。有在空間異質(zhì)性方面和鄰近度方面，林地的聚集程度很高，有一定的破碎程度；灌木、疏林地和未成林地聚集度較低；疏林地、灌木的破碎程度較大；喬木和灌木離散性較小，鄰近度高。竹林和疏林地斑塊類型離散性較大，其鄰近度較低，分布呈團(tuán)聚狀。

在形狀特征方面，竹林、喬木林和灌木邊界形狀最為復(fù)雜，外界對(duì)其干擾后自身受到的影響相對(duì)較小，這是由于竹林和喬木林的邊界大多都是自然形成；耕地開墾受到人為干擾強(qiáng)烈。建設(shè)用地和水域深刻被人為影響，不僅邊界平直，其形狀更接近矩形。這是榮縣林地景觀綜合水平差異明顯的原因之一。

3.2 優(yōu)化建議

若要實(shí)現(xiàn)景觀格局的優(yōu)化，最有效的途徑應(yīng)該是土地利用景觀規(guī)劃、景觀管理和設(shè)計(jì)上的優(yōu)化。結(jié)合社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)，遵循自然規(guī)律，以及林業(yè)經(jīng)營(yíng)的一些方法和手段，本文總結(jié)出以下優(yōu)化建議。

以嚴(yán)格保護(hù)為前提，適度增加林地規(guī)模，選取適應(yīng)研究區(qū)氣候特征的樹種，增加地表郁閉度，保障水利設(shè)施、水電開發(fā)等建設(shè)用地，防止林地退化加快護(hù)防林帶建設(shè)，補(bǔ)充林地?cái)?shù)量。

著力加強(qiáng)小型林地斑塊的連通性建設(shè)，從原始林中密度較大的林地移栽幼苗至小型林地斑塊之間距離最近的邊緣，并逐步擴(kuò)大。

利用數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)與地理信息技術(shù)，建立林地資源信息管理系統(tǒng)，通過定期監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確掌握林地保護(hù)利用動(dòng)態(tài)，為政府決策提供便捷、有效的服務(wù)。

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