基于GIS与Fragstats景观水平的空间格局特征分析

方行

摘要：基于ＧＩＳ技术和景观生态学理论，选用斑块密度指数、最大斑块指数、分维数、景观形状指数、景观优势度和均匀度等景观格局指数，分析东莞市自１９８８年以来的基于景观水平的空间格局特征变化。结果表明，珠江口两岸景观的破碎化程度加深，异质性在不断增加，空间结构趋于复杂化。

关键词：ＧＩＳ；景观格局指数；珠江口两岸

中图分类号：ＴＰ７９文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）04－0841-02

景观生态学的研究表明，景观格局是影响地表多种生态过程的重要因素之一，景观格局分析是景观生态学的核心理论和内容，地表水文过程、土壤侵蚀过程、生物地球化学过程、区域气候以及生物多样性变化过程等，都与景观格局特征密切相关［１］。研究拟借助ＧＩＳ技术和景观生态学的理论与方法，分析珠江口两岸自１９８８年以来的土地利用变化对景观结构的影响，以期为珠江口两岸实现土地资源利用和生态环境保护提供科学决策依据。

１研究区概况

研究区位于东经１１３°０９′－１１４°２２′、北纬２１°０９′－２２°２７′，是珠江三角洲经济发展的典型区域，受毗邻香港、澳门区位优势与开放政策优势的影响，改革开放以来迅速发展成为东南沿海经济发展最为快速的区域，同时也是珠江三角洲景观格局变化速度最快、幅度最大的区域之一。珠江口两岸城市化水平相当高，２００６年番禺、深圳非农业人口均超过７０％，深圳非农业人口已高达９２．４６％。改革开放以来，在各种自然与人文因素的推动下，珠江口两岸迅速从传统的以农业用地为主的地区转变为新兴的高度城市化区域。珠江口东西两岸地貌结构特征差异明显，东岸地貌结构相对复杂多样，丘陵台地较多，而西岸主要为平原地貌，但水网密布。因此，快速城市化的珠江口两岸是景观水平的空间格局特征分析较为理想的区域之一。

２景观格局指数选择与计算

研究所采用的基础数据为Ｌａｎｄｓａｔ－５ ＴＭ（１９８８、１９９５、１９９８年）与Ｌａｎｄｓａｔ－７ ＥＴＭ+（２００２年）遥感影像数据，轨道号为１２２／０４４；１９９５和２０００年１∶１０万标准分幅的广东省土地利用类型图。遥感影像数据和土地利用类型图等数据均被统一到同一坐标系和投影下，采用的投影为横轴墨卡托投影，采用的椭球体为Ｋｒａｓｏｖｓｋｙ椭球体。在ＧＩＳ软件环境下，所有数据都被统一成栅格化为３０ ｍ×３０ ｍ的ＧＲＩＤ数据。

Ｆｒａｇｓｔａｔｓ软件功能强大，可以计算出５９个景观指标，由于许多指标之间具有高度的相关性，只是侧重面不同，因而在全面了解每个指标表征的生态意义及所反映的景观结构侧重面的前提下，可以依据研究目标和数据的来源与精度来选择合适的指标与尺度，这里采用的景观指标包括景观要素特征和景观异质性指数两类，选择景观级别尺度的指标进行计算，主要景观指数计算采用Ｆｒａｇｓｔａｔｓ ３．３ ｆｏｒ ＡｒｃＶｉｅｗ的栅格版本。

３结果与分析

表１是１９８８—２００２年珠江口两岸景观格局指数变化的计算结果。由表１可知，珠江口两岸景观斑块密度与边界密度两个指数均呈增长趋势，１９８８—１９９５年指数的变化相对较大，１９９５年以后斑块密度与边界密度变化相对平缓。在一定程度上表明，城市化热潮后珠江口两岸区域的开发与利用过程对景观斑块边界的总体影响趋于相对平缓和平稳［２］。

最大斑块指数（ＬＰＩ）反映珠江口两岸各种土地利用类型斑块面积的均匀程度，多样性指数反映景观类型的多少以及各景观类型所占比例的均匀程度［３］。１５年中，研究区的最大斑块指数呈现下降趋势，相应的多样性指数呈现上升趋势，表明大斑块有不断分割破碎的趋势，且各种土地利用类型分布越来越接近［４］。

形状指数（ＳＩ）是将斑块形状与相同面积的圆相比较而获得的数值，即斑块的紧凑程度，有时也被称为边界发育程度。斑块的形态特征是对其功能的重要反映，分维数（ＦＤ）描述了景观中斑块形状的复杂性［５］。１５年中，珠江口兩岸景观的形状指数和分维数都呈现上升的趋势，这意味着空间异质性增加，斑块的形状趋于复杂。

分离度指数（ＦＩ）可用于度量某一种景观类型中不同斑块个体分布的离散程度，分离度越大，表明景观在地域上分布越分散［３］。从表1可以看出，在人为改造活动的强烈干扰下，珠江口两岸在城市化进程中，城市斑块与开发用地不断入侵同化其他斑块类型，区域大斑块不断被分割细化，景观组分间的空间隔离程度降低。

空间格局的整体特征是：１９８８—２００２年珠江口两岸景观的多样性指数、均匀度指数和分离度指数都呈现出上升的趋势，表明珠江口两岸景观异质性在不断增加，各种土地利用类型所占的比例在数值上的相对差异减小，同时也反映出景观斑块面积总体不断减小的变化趋势；１５年来整个景观的形状指数、分维数和分离度指数不断增加，最大斑块指数则相应表现出下降趋势，说明各类型斑块总体形状越来越不规则，景观面积有由大斑块不断分割破碎的趋势，景观的空间结构趋于复杂化。

４小结

选择珠江口两岸为研究对象，借助ＧＩＳ技术和景观生态学的理论与方法，分析研究区自１９８８年以来的基于景观水平的空间格局特征变化。研究表明，珠江口两岸景观的破碎化程度加深、异质性在不断增加，空间结构趋于复杂化。研究可为珠江口两岸实现土地资源合理利用和环境保护提供科学决策依据。

参考文献：

［１］ 郭东旭，陈利顶，傅伯杰． 土地利用／土地覆盖变化对区域生态环境的影响［Ｊ］．环境科学进展，１９９９，７（６）：６６-７５.

［３］ 周静．基于ＲＳ与ＧＩＳ的珠江口两岸景观破碎化分析［Ｄ］． 广州：中国科学院华南植物园，２００５．

［３］ 刘权，张柏．辽河中下游流域土地利用／覆盖变化、环境效应及优化调控研究［Ｍ］．北京：科学出版社，２００７．

［４］ 吴志峰，匡耀求，黄宁生，等．基于ＧＩＳ的广州市耕地资源多样性与破碎度分析［Ｊ］．农业系统科学与综合研究，２００４，２０（４）：２５８－２６０.

［５］ 邬建国．景观生态学——格局、过程、尺度与等级［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０００．