龙珠河流域地表覆盖景观格局分析研究

吴佐　赵俊三　吴聪

摘要

基于遥感和GIS技术，利用最新地理国情及水利普查数据，通过景观格局指数评价体系分析计算了华宁县龙珠河流域地表覆盖和景观的分布、斑块特征、异质性以及多样性等特征。研究结果表明，其地表覆盖景观格局以林地、耕地为主，园地、水体和道路因受人为控制而具有较好的稳定性。流域整体受人为影响较大，景观破碎程度低，自然环境保护较好，这为政府或相应部门掌握该流域内地表覆盖、自然生态、自然资源状况、将获取到的地理国情信息为常态化的地理国情监测奠定基础。

关键词地表覆盖；景观格局；遥感；GIS；龙珠河

中图分类号Q149；S127文献标识码A文章编号0517-6611（2014）28-09806-03

Analysis on Land Cover Landscape Pattern of Pearl River Basin

WU Zuo， ZHAO Junsan*， WU Cong

（School of Land Resources Engineering， Kunming University of Information Technology， Kunming， Yunnan 650093）

AbstractBased on the technology of remote sensing and geographical information system， the characteristics of distribution， patch， heterogeneity and diversity of land cover landscape in Huaning County Pearl River basin were analyzed and calculated by using the latest data of geographic condition sand water resources census information and evaluation system of landscape pattern index. The result showed that， the landscape pattern of land cover mainly on forest and cropland， also land， water and roads owing to human control has strong stability. Whole basin greatly influenced by human activities， and the degree of fragmentation of the landscape is low， the protection of natural environment is well. The research result of this paper is good for the government or the relevant department to grasp the situation of area cover， natural ecology and natural resources in the basin， besides get to the geographical of information to lay the foundation for the normalization of geographical condition monitoring.

Key wordsLand cover； Landscape pattern； Remote sensing； GIS； Pearl River

对流域生态环境变化的研究自21世纪以来一直是国内的热点领域之一[1-2]，流域是一个完整的自然地理单元，流域内景观格局是自然和人类活动叠加作用的结果。景观格局是指由自然或人为形成的，一系列大小、形状各异，排列不同的景观镶嵌体在景观空间的排列。根据傅伯杰等[3-4]的观点，景观格局主要是指构成景观生态系统或土地利用/覆被类型的形状、比例和空间配置。当前国外的景观格局研究发展已日趋完善，其中美国景观生态学学派是当今国际上研究景觀空间格局最活跃、进展最快的，如今美国已形成从景观空间格局、功能研究、景观动态直到景观管理的一整套理论体系。而我国的景观生态学者针对景观结构及景观空间格局的研究较为热门，比如马克明、周华锋等[5-6]先后对北京东灵山地区森林景观格局的破碎化及景观类型的空间分布规律、人类活动与景观格局演变的关系进行分析。我国开展的全国地理国情普查在世界上也是首创，地理国情普查是地理国情监测的首要任务之一，目的是从地理空间的角度反映环境的发展变化规律，掌握地表自然、生态以及人类活动的基本情况，为开展常态化地理国情检测奠定基础，更重要的是对监测区域现状背后的信息挖掘，掌握监测区域的自然、社会发展现状，为未来规划提供有价值的决策依据。此次以华宁县地理国情普查试点为契机，通过对龙珠河流域地表覆盖景观格局的分析与研究，旨在进行宏观区域生态环境状态的评价、发展趋势的分析以及探索自然因素与人类活动对景观格局及动态过程的影响，期望可以辅助土地规划决策。

1研究区概况

龙珠河为华宁县境内一支重要的六级流域，流域管辖两镇（青龙镇、宁州镇），主要位于宁州镇的北部和青龙镇的南部，区域内包括了小箐河、小干河、葫芦冲河和龙珠河等水域，龙珠河为南盘江支流常年河，流域面积为148.208 km2，占全县总面积11.29%（图1～2）。

研究借华宁县地理国情普查试点开展为契机，探讨分析流域地表覆盖景观格局，从而为后期的地理国情监测奠定基础以及地理国情信息挖掘提供研究案例，借此丰富信息挖掘知识，并为研究区生态保护和自然资源的合理利用以及社会经济可持续发展提供科学依据。

图1龙珠河流域在南盘江流域位置

图2龙珠河流域在华宁县位置

2研究方法

研究主要包括4个流程，即数据获取、研究区流域地表覆盖要素统计数据提取、景观格局特征分析和结果分析（图3）。

图3龙珠河流域地表覆盖景观格局研究技术路线

图4龙珠河流域地表覆盖分类

2.1数据准备

2.1.1

数据来源。所用数据为2012年1月获取的分辨率为0.5的WorldViewⅡ影像，1∶50 000华宁县龙珠河流域范围地表覆盖分类GIS数据。数据来自于华宁县地理国情普查试点，华宁县水利普查资料。

2.1.2

分类数据的提取。

遥感地表覆盖信息提取使用的是FeatureStation地理国情要素智能解译与提取系统。该软件直接对影像进行分割和利用DLG参考矢量数据分割，通过特征分析，选择光谱、形状、纹理等特征进行特征提取，再通过样本的采集和导入，利用SVM分类方法完成影像的自动分类与二次分类。该算法所产生的结果往往也有错分、漏分情况，导致分类精度降低，所以与此同时配合使用ArcGIS软件结合人工目视判读，采用人机交互式信息提取来提高解译效率和解译精度，然后通过专题制图方式最终得到龙珠河流域地表覆盖分类图（图4）。

2.2景观格局指数计算

[7-8]

基于耕地、林地、园地、水域、草地等地理国情普查信息，利用景观格局分析模型和方法，综合分析各类普查要素的景观复杂度、景观破碎度、景观稳定性、景观多样性、景观优势度等，反映龙珠河流域全局的景观特征和不同地表覆盖类型的结构组成和空间配置特征。根据研究区的景观特征，选用下列景观格局指数来研究该流域2012年的景观格局。

2.2.1

地表覆盖格局分布。景观面积比：根据景观面积比可以得到各景观要素的分布状况。计算公式是

2.2.2

景观要素斑块特征[9]。

（1）面积指数——类斑块平均面积：景观中某类景观要素斑块面积的算术平均值，反应该类景观要素斑块规模的平均水平。

受自然和社会环境因素的影响，各种景观要素的景观指数不同。研究区内，从指标来看，林地所占面积最多，为47.11%，其次是耕地和草地，园地和水体面积最小，区域林地和耕地面积占总面积88.75%，表明龙珠河流域几乎是由耕地和林地所覆盖；面积指数以耕地最大，其余依次为林地>道路>园地>堆掘地>草地>水体>建筑物>构筑物，说明林地虽然占地面积最大，但是一般平均面积还是比耕地小，其次道路虽然占地面积小，但是因为道路独具的构网通达性特征，平均斑块面积也较大，因地势地形特征以及农业发展程度导致园地的稀少性特点，但也出现占地总面积小但是一般平均面积大的现状；分维值介于1.33～1.67，大小依次为道路>耕地>草地>林地>建筑物>构筑物>堆掘地>水体>园地。稳定性指数从大到小依次为道路>园地>水体>建筑物>堆掘地>构筑物>林地>耕地>草地，从分维数和稳定性指数来看，区域道路景观形状规律性小，形状较复杂，受干扰程度小，同时稳定性强，充分体现了道路的构网结构特性以及稳定性特征。而区域园地和水体景观形状规律性强、受干扰程度大、同时稳定性强体现了区域园地和水体景观识别度高，受人为干扰程度大，并因占比小并受土地保護政策影响呈现稳定性强等特征；破碎度的大小依次为构筑物>建筑物>水体>草地>堆掘地>园地>道路>林地>耕地，从图4亦可看出构筑物和建筑物景观占地面积小且分布散乱不集中，破碎度高，而林地和耕地占比大覆盖度高，破碎度低；区域景观多样性指数为1.681 1，景观优势度为0.516 1，从表1就可看出流域内主要以耕地和林地为主，两