范勛承

摘 要：基于5期Landsat TM/ETM遙感影像數(shù)據(jù)，借助ENVI和FRAGSTATS軟件分別對遙感影像進(jìn)行處理及景觀格局指數(shù)的計算，探究福建省重點生態(tài)公益林區(qū)順昌縣1995—2015年20年間的景觀格局變化。結(jié)果表明：2000年順昌縣開發(fā)強(qiáng)度最大，景觀最為破碎;2010年景觀連通性最好。LSP指數(shù)整體呈“M”型曲線變化，2000年和2010年斑塊類型最為復(fù)雜。1995—2015年間，順昌縣CONTAG指數(shù)呈“√”型曲線變化趨勢，景觀中斑塊類型的聚集程度在2015年達(dá)到最大值。從SHDI指數(shù)上看，1995—2000年間，順昌縣景觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)最為復(fù)雜;2000年后，該縣景觀結(jié)構(gòu)逐漸變得簡單。

關(guān)鍵字：景觀格局指數(shù);FRAGSTATS;遙感影像;景觀水平;順昌縣

中圖分類號 TP79;K921文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）08-0064-03

人類根據(jù)自己的需求改變著土地表面，而土地表面景觀要素的組合和排列方式即為景觀格局[1-2]。景觀格局是研究生態(tài)系統(tǒng)中景觀要素之間能量和功能流動，土地利用變化將改變景觀格局的功能流和能量流[3]。因此，景觀格局是土地利用變化產(chǎn)生的結(jié)果。研究土地利用變化可以通過研究景觀格局出發(fā)，深入探討土地利用變化在景觀層次上的變化機(jī)制。近年來，國內(nèi)學(xué)者對景觀格局方面已開展了很多的研究，如佟光臣等[4]以江蘇省南京市為研究區(qū)，對南京市近30年來的LUCC和景觀格局變化進(jìn)行了研究，并分析了引起其變化的驅(qū)動機(jī)制;王麗群等[5]探究了北京邊緣區(qū)牛欄山馬坡鎮(zhèn)的景觀格局變化及對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的影響，發(fā)現(xiàn)研究期間景觀破碎度明顯增加，但生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值并未受到明顯的影響，反而合理的規(guī)劃和政策保護(hù)使得研究期間生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值明顯增加;張瑩瑩等[6]利用Landsat影像數(shù)據(jù)，對洪湖濕地自然保護(hù)區(qū)44年來景觀格局的演變情況進(jìn)行了分析，并探究了引起景觀格局變化的驅(qū)動因素;婁妮等[7]基于景觀指數(shù)構(gòu)建了阿哈湖國家濕地公園生態(tài)風(fēng)險評價模型，對其2009—2017年近9年的景觀生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行了評價，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險升高的主要原因是來自人類活動的干擾;易阿嵐等[8]基于遙感影像數(shù)據(jù)，利用灰色關(guān)聯(lián)系統(tǒng)對上海市1980—2018年的景觀格局演變及驅(qū)動因素進(jìn)行了定量分析。以上研究為縣域尺度景觀格局研究奠定了堅實基礎(chǔ)。

近年來，隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，縣域城鎮(zhèn)化水平不斷提高，縣域景觀格局也不斷發(fā)生了變化。因此，對縣域景觀格局的演變規(guī)律進(jìn)行探究，可以對后續(xù)縣域土地的合理利用及科學(xué)規(guī)劃提供參考借鑒。為此，本研究以中國重點林區(qū)、福建省重點生態(tài)公益林區(qū)——順昌縣作為對象，基于土地利用分類數(shù)據(jù)，對1995—2015年順昌縣的景觀格局變化進(jìn)行分析，以期為順昌縣及周邊區(qū)域的土地科學(xué)利用提供參考。

1 研究區(qū)概況

順昌縣位于福建省西北部，武夷山脈南麓，縣域面積1985km2，是中國南方重點林區(qū)，福建省重點生態(tài)公益林區(qū)。屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，氣候溫和，年均氣溫18.5℃，雨量充沛，年雨量1756mm，年均日照時數(shù)1740.7h，適宜農(nóng)林作物生長，是全國唯一杉木之鄉(xiāng)，國家木材戰(zhàn)略儲備基地縣，森林覆蓋率高達(dá)79.9%。截至2019年末，實現(xiàn)地區(qū)生產(chǎn)總值133.18億元，其中農(nóng)林牧漁業(yè)總產(chǎn)值35.69億元;縣內(nèi)建筑施工企業(yè)完成產(chǎn)值4.62億元。城區(qū)空氣質(zhì)量良好，達(dá)標(biāo)天數(shù)占比99.7%，年末戶籍總?cè)丝?3.25萬人，城鎮(zhèn)化率51.3%。

2 數(shù)據(jù)來源與計算方法

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源于地理空間數(shù)據(jù)云下載的1995年、2000年、2005年、2010年和2015年的5期遙感影像，經(jīng)過影像解譯、彩色合成、裁剪等相關(guān)操作對影像進(jìn)行處理，并參照我國于2007年發(fā)布的《土地利用現(xiàn)狀分類》（GB/T21010-2007），將研究區(qū)的土地利用類型劃分為林地、草地、耕地、建筑用地、水域和未利用地共6種。借助FRAGSTATS 4.2軟件，采用八鄰規(guī)則，在景觀水平上對順昌縣的景觀格局進(jìn)行分析。本研究選擇4個景觀水平上的景觀格局指數(shù)[9-12]，其計算公式如下：

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀斑塊密度變化趨勢 由圖2可知，順昌縣各時段PD指數(shù)變化均較為顯著。其中，在2000年達(dá)到峰值，為2.826，說明與其他年份相比，順昌縣在2000年的開發(fā)力度最大，景觀最為破碎。2000年以后，PD指數(shù)值顯著降低，在2010年達(dá)到最低值，為1.9034，說明此期間該縣斑塊數(shù)量明顯減少，景觀連通性最好;在2015年，該縣PD指數(shù)值又開始增大，與1995年值近似，說明2010—2015年間順昌縣的開發(fā)力度再次增大，景觀破碎度明顯增加。

3.2 斑塊形狀指數(shù)變化趨勢 從1995—2015年順昌縣LSP指數(shù)的變化情況來看（圖3），整體呈“M”型曲線變化態(tài)勢。斑塊形狀指數(shù)值越大說明斑塊類型的復(fù)雜程度越高，順昌縣2000年和2010年分別出現(xiàn)峰值，說明這2個時段順昌縣的斑塊類型最為復(fù)雜;相比之下，1995年、2005年和2015年LSP值最低，說明這3個時段順昌縣的斑塊類型復(fù)雜程度最低，即斑塊類型規(guī)則且簡單。

3.3 蔓延度指數(shù)變化趨勢 從蔓延度指數(shù)（CONTAG）上看（圖4），1995—2015年的20年間，順昌縣CONTAG指數(shù)呈先降低后升高的“√”型曲線變化趨勢。從各時段上看，2000年CONTAG指數(shù)值最低，為63.7433，而后的15年中持續(xù)增加，到2015年達(dá)到最大值，為67.7262。說明2010年以后，順昌縣景觀中斑塊類型的聚集程度持續(xù)增加，這與政府不斷進(jìn)行土地整理和土地集約利用密不可分。

3.4 多樣性指數(shù)變化趨勢 從順昌縣SHDI指數(shù)變化情況上看（圖5），總體上SHDI指數(shù)值呈先增加后降低的趨勢。SHDI指數(shù)值越大，說明研究區(qū)景觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)約復(fù)雜。從不同時段上看，2000年順昌縣的SHDI值最大，為1.2094。說明相比其他時段，1995—2000年順昌縣景觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)逐漸變得復(fù)雜，并且在2000年景觀系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變得最為復(fù)雜;2000年以后，順昌縣SHDI指數(shù)值開始持續(xù)走低，2015年達(dá)到最低值，為1.0964，說明2000—2015年間順昌縣景觀結(jié)構(gòu)漸趨簡單，而2015年景觀結(jié)構(gòu)最為簡單。

4 結(jié)論

基于5期遙感影像數(shù)據(jù)，利用RS和GIS技術(shù)，借助ENVI和FRAGSTATS等相關(guān)軟件對遙感影像進(jìn)行解譯、分類及景觀指數(shù)的計算，對福建省重點生態(tài)公益林區(qū)順昌縣1995—2015年的景觀格局變化情況進(jìn)行分析。結(jié)果表明：

（1）研究期間，順昌縣PD指數(shù)變化顯著，2000年開發(fā)強(qiáng)度最大，景觀最為破碎，2010年斑塊數(shù)量減少，景觀連通性最好。

（2）LSP指數(shù)整體呈“M”型曲線變化，2000年和2010年是2個峰值期，此期間斑塊類型最為復(fù)雜，其他年份斑塊類型相對簡單。

（3）1995—2015年間，順昌縣CONTAG指數(shù)呈先降低后升高的“√”型曲線變化趨勢。景觀中斑塊類型的聚集程度自2000年以后持續(xù)增加，在2015年達(dá)到最大值，為67.7262。

（4）研究期間，SHDI指數(shù)值呈先增加后降低的變化趨勢。1995—2000年，順昌縣景觀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)變得日趨復(fù)雜;2000年之后，順昌縣景觀結(jié)構(gòu)逐漸變得簡單，SHDI指數(shù)值開始持續(xù)下降，2015年達(dá)到最低值。

參考文獻(xiàn)

[1]趙軍，楊凱，邰俊，等.區(qū)域景觀格局與地表水環(huán)境質(zhì)量關(guān)系研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報，2011，31（11）：3180-3189.

[2]劉宇，呂一河，傅伯杰.景觀格局-土壤侵蝕研究中景觀指數(shù)的意義解釋及局限性[J].生態(tài)學(xué)報，2011，31（01）：267-275.

[3]肖篤寧，趙羿，孫中偉，等.沈陽西郊景觀格局變化的研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，1990（01）：75-84.

[4]佟光臣，林杰，陳杭，等.1986—2013年南京市土地利用/覆被景觀格局時空變化及驅(qū)動力因素分析[J].水土保持研究，2017，24（02）：240-245.

[5]王麗群，張志強(qiáng)，李格，等.北京邊緣地區(qū)景觀格局變化及對生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的影響評價——以牛欄山-馬坡鎮(zhèn)為例[J].生態(tài)學(xué)報，2018，38（03）：750-759.

[6]張瑩瑩，蔡曉斌，楊超，等.1974—2017年洪湖濕地自然保護(hù)區(qū)景觀格局演變及驅(qū)動力分析[J].湖泊科學(xué)，2019，31（01）：171-182.

[7]婁妮，王志杰，何嵩濤.基于景觀格局的阿哈湖國家濕地公園景觀生態(tài)風(fēng)險評價[J].水土保持研究，2020，27（01）：233-239.

[8]易阿嵐，王鈞.上海市濕地景觀格局時空演變與驅(qū)動機(jī)制的量化研究[J/OL].生態(tài)學(xué)報，2021（07）：1-10[2021-02-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2031.Q.20210127.0900.024.html.

[9]馬庚，韓會慶，張俊杰，等.中國西南山區(qū)傳統(tǒng)古鎮(zhèn)景觀格局特征——以貴州省舊州、寨英、天龍、土城鎮(zhèn)為例[J/OL].濟(jì)南大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版）：1-8[2021-02-17].https：//doi.org/10.13349/j.cnki.jdxbn.20210209.001.

[10]趙方圓，楊宇翔，張華堂，等.土地利用及景觀格局動態(tài)變化分析——以甘肅省黨河流域為例[J/OL].水土保持研究：1-7[2021-02-17].https：//doi.org/10.13869/j.cnki.rswc.20210203.001.

[11]張建，雷剛，漆良華.南水北調(diào)中線水源區(qū)丹江口市域景觀格局變化及氮磷凈化能力研究[J/OL].生太學(xué)報，2021（06）：1-11[2021-02-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2031.Q.20210114.0954.022.html.

[12]張瀟，陸林，張曉瑤，等.切爾諾貝利核事故對區(qū)域景觀格局及生境質(zhì)量影響研究[J/OL].生態(tài)學(xué)報，2021（04）：1-11[2021-02-17].http：//kns.cnki.net/kcms/detail/11.2031.Q.20201222.1831.018.html.

（責(zé)編：張宏民）