基于GIS的广州市番禺区土地景观格局破碎化分析

朱泽民 张林琦

摘要：以景观生态学理论为指导，选用各项景观格局破碎化指数，对不同时期的土地利用景观格局破碎化进行分析。结果表明，番禺斑块数量、斑块密度、边界密度与斑块破碎化指数均有不同程度增加，景观整体破碎化程度逐年加深，２０世纪９０年代中期以后破碎化程度加深趋势相对平稳。

关键词：ＧＩＳ；景观破碎化；广州市番禺区

中图分类号：Ｓ１２７；Ｆ３２３．２１１文献标识码：Ａ文章编号：0439－８114（２０12）18－3984-03

Ｌａｎｄｓｃａｐｅ Ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｐａｎｙｕ ｉｎ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＧＩＳ

ZHU Ze-min1，ZHANG Lin-qi2

（１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｈｕａｎｇｇａｎｇ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｈｕａｎｇｇａｎｇ ４３８０００， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ；

２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｕｒｂａｎ Ｐｌａｎｎｉｎｇ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７４， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐａｎｙｕ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄｓ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｃｈｏｏｓｉｎｇ ｓｏｍｅ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｉｎｄｅｘｅｓ． Ｔｈｅ ｐａｔｃｈ ｎｕｍｂｅｒ， ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ， ｅｄｇｅ ｄｅｎｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘ ａｎｄ ｐａｔｃｈ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｉｎ Ｐａｎｙｕ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｏ ｓｏｍｅ ｅｘｔｅｎｔ， ｗｈｉｃｈ ｍｅａｎｅｄ ｔｈａｔ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｂｅｃａｍｅ ｈｉｇｈｅｒ． Ｔｈｅ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ａｌｌ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｔｙｐｅｓ ｂｅｃａｍｅ ｈｉｇｈｅｒ year by year， and became stable after 1995．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ＧＩＳ； ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ； Ｐａｎｙｕ ｄｉｓｔｒｉｃｔ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｃｉｔｙ

景观破碎化又称片断化，破裂化，是在自然或人为干扰下，景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质与不连续的斑块镶嵌体的过程［１］，是自然或人为因素干扰所导致的景观由简单趋向于复杂的过程。随着人类的进步和科技的发展，人类对自然的干扰能力越来越强，导致景观的破碎化程度也逐步加深，因此对景观的破碎化进行分析是当前景观生态学研究的热点之一［２，３］。此次研究拟借助于景观生态学的理论和方法，分析研究区自１９８８年以来的土地利用变化对景观破碎化的影响，为广州市番禺区实现土地资源利用和生态环境保护决策提供科学依据。

１研究区概况与研究方法

１．１研究区概况

广州市番禺区（此次研究包括２００５年划分出去的南沙区）地处广东省中南部珠江三角洲腹地，东临狮子洋，与东莞市隔江相望；西界陈村水道、潭洲水道、洪奇沥，与南海、顺德、中山三地相邻；北隔沥水道，与广州市区相接，南滨珠江口，外出南海，距香港３８海里，距澳门４２海里，区政府所在地市桥镇距广州市区１７ ｋｍ。研究区面积１ ３１３．８ ｋｍ２，其中陆地面积８５２．３ ｋｍ２，约占总面积的６５％，河涌及外围水域４６１．５ ｋｍ２，约占３５％；农业用地４．８０万ｈｍ２，其中种植业面积３．６７万ｈｍ２，水产养殖面积１．１３万ｈｍ２。在经济、人文和自然因素的驱动下，研究区成为珠江三角洲景观变化速度最快、幅度最大的地区之一，是理想的景观格局破碎化研究区域［２］。

１．２数据来源与研究方法

研究所采用的基础数据为Ｌａｎｄｓａｔ－５ ＴＭ（１９８８、１９９５、２０００年）与Ｌａｎｄｓａｔ－７ ＥＴＭ（２００６年）遥感影像数据，轨道号为１２２／０４４；２０００年番禺区土地利用类型图。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ＡｒｃＶｉｅｗ ３．３软件环境下，所有数据都被统一成栅格化为３０ｍ×３０ｍ的ＧＲＩＤ数据。

景观格局指数则是指能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标［４］。这里采用的景观格局指数包括边界密度（ＥＤ）、斑块密度（ＰＤ）、斑块数量破碎化指数（ＦＮ）、斑块平均最近距离、分离度指数（ＮＩ），计算采用Ｆｒａｇｓｔａｔｓ ３．３ ｆｏｒ ＡｒｃＶｉｅｗ的栅格版本。

２结果与分析

２．１基本景观参数变化

景观破碎化程度与斑块数量呈正相关，与平均斑块面积、平均边界长度呈负相关［５］。从表１可以看出，１９８８—２００６年，研究区在城市化与工业化进程中，城镇用地与开发用地斑块不断入侵、同化自然景观与农业用地景观斑块，区域景观斑块数量不断增加，平均斑块面积与平均边界长度迅速减小，在一定程度上表明研究区景观破碎化程度不断加深。番禺的斑块数量、平均斑块面积、平均边界长度均变化较大，斑块数量从１９８８年的６３６个增加至２００６年的１ ８６４个，增加了近２倍，平均斑块面积从１８２．５ ｈｍ２减小至６２．３ ｈｍ２，平均边界长度从 ３ ２４１ ｍ减小至２ ２６５ ｍ。

２．２斑块密度与边界密度

斑块数量破碎化与边界破碎化是两个不完全相同的生态过程，前者是一个大的斑块破碎为若干小斑块的过程，而后者是斑块边界由平滑到曲折的过程。从表２可以看出，不同区域景观斑块密度与边界密度两个指数均呈增长趋势，对３个不同时段进行分析，１９８８—１９９５年斑块密度与边界密度变化相对较大，１９９５年后斑块密度与边界密度变化速度相对平缓，在一定程度上表明，１９８８—１９９５年番禺在经历略带盲目性的城市扩张后，番禺景观格局变化相对缓和。经历２０世纪９０年代的快速城市化过程后，番禺区斑块密度一直持续增高，２００６年达到１．６０６个／ｈｍ２，边界密度表现出与斑块密度相同的变化规律，从１９８８年的１７．７６３ ｍ／ｈｍ２增加到１９９５年的３２．９０５ ｍ／ｈｍ２，再增加到２００５年的３５．２８４ ｍ／ｈｍ２，到２００６年也只有３６．３７７ ｍ／ｈｍ２，后３个时期的边界密度变化不大，在一定程度上表明，区域城市化热潮后，区域景观的开发与利用过程对景观斑块边界的总体影响趋于平缓。

２．３斑块数量破碎化指数

斑块数量破碎化指数用以反映景观整体的破碎化程度，与斑块密度具有相似之处，其不同就在于其值域为［０，１］，能反映出破碎化程度的相对差异性，便于比较分析［６］。从表２可以看出，１９８８—２００６年广州市番禺区景观破碎化程度不断加深，１９８８—１９９５年区域景观破碎化程度变化较大，１９９５年以后不同区域景观破碎化程度变化减缓。研究区斑块数量破碎化指数变化与斑块密度表现出完全一致的变化趋势，随着番禺区城市化与工业化的快速推进，区域景观破碎化程度不断加深。景观破碎化除受经济与城市快速发展因素直接影响外，番禺区主要为平原地貌格局，地势相对平坦开阔，区域景观生态过程与格局的完整性与连通性相对较高，但研究区是珠江水系的主要入海口，境内河网密布，河流廊道较多，淡水养殖鱼塘分布较多，而且分布较为分散，在一定程度上影响到景观生态过程与格局的完整性与连通性也是一个原因。

２．４分离度指数与斑块平均最近距离

从分离度指数变化（表２）可以看出，在人为改造活动的强烈干扰下，番禺区在城市化进程中，城镇用地与开发用地斑块不断入侵其他斑块类型，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。１９８８—１９９５年分离度指数增加，是因为１９８８年后随着城市建设的干扰，尤其是城市化过程对农业用地分割占用，导致分离度指数增大，但１９９５年以后分离度指数变化相对平缓。

１９８８—２００６年，区域斑块平均最近距离不断减小，１９８８—２００６年减小约３6％，表明景观斑块在不断变小，斑块之间距离减小，斑块的分布有从相对集中分布向随机分布发展的趋势，但１９９５年后区域斑块平均最近距离减小趋势变缓。结合土地利用类型图初步分析其主要原因是研究区城镇已基本发展成相互联系的整体，各城镇隔离程度不断减小，但区域河流廊道众多，对景观斑块存在一定的分割隔离作用，斑块类型相对复杂细化。

３讨论

景观格局特征变化与区域经济发展存在一定程度的相关性，伴随经济增长，城市化与工业化进程不断加快，带来区域景观破碎化程度不断加深，但区域景观格局的变化是社会、经济与生物在不同尺度上共同影响的结果，番禺区景观格局特征在一定程度上还受到了研究区地貌格局特征的明显影响［１］。１９８８—２００６年，番禺斑块数量、斑块密度、边界密度与斑块数量破碎化指数均有不同程度增加，景观整体破碎化程度不断加深，１９９５年以后景观破碎化程度加深趋势相对缓和。

参考文献：

［１］ 肖笃宁，胡远满，李秀珍．环渤海三角洲湿地的景观生态学研究［Ｍ］．北京：科学出版社，２００１．

［２］ 郭明，马明国，肖笃宁．基于遥感ＧＩＳ的干旱区绿洲景观破碎化分析——以金塔绿洲为例［Ｊ］．中国沙漠，２００４，２４（２）：２０１－２０６．

［３］ 李正国，王仰麟，张小飞．陕北黄土高原景观破碎化及其土壤裸露效应［Ｊ］．生态学报，２００５，２５（３）：４２１－４２７．

［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．

［６］ 曾辉，郭庆华，刘静艳．东莞市景观生态演化特征的分析［Ｊ］．中国环境科学，１９９７，１７（５）：４２２－４２５．

（责任编辑郑威）

收稿日期：２０１１－１０－２４

基金项目：湖北省教育厅中青年人才项目（Ｑ２０１０２９０６）

作者简介：朱泽民（１９７９－），男，湖北长阳人，讲师，硕士，主要从事ＧＩＳ和软件工程相关研究工作，（电话）１３９８６５５８３５１（电子信箱）

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