基于地形因子空间分异的景观安全等级评价

张春英，兰思仁，董建文，李文英，杨文欣

(1.福建工程学院建筑与城乡规划学院，福建 福州 350118； 2.福建农林大学艺术园林学院，福建 福州 350002)

基于地形因子空间分异的景观安全等级评价

张春英1，2，兰思仁2，董建文2，李文英1，杨文欣1

(1.福建工程学院建筑与城乡规划学院，福建 福州 350118； 2.福建农林大学艺术园林学院，福建 福州 350002)

利用ArcGIS和Fragstats软件，基于一阶地形因子空间分异对世界自然遗产地的景观安全等级进行评价。结果表明：随着坡度的增加，景观安全等级也略微升高；坡向景观带安全等级降序排列为东坡、西坡、北坡、东北坡、西北坡、西南坡、南坡、东南坡、无坡向；海拔景观带安全等级从高到低依次为H>2000 m，1600 m

坡度；坡向；海拔；景观安全等级

地形因子制约着地表物质与能量的再分配，对土壤与植被的形成和发育过程有重要作用[1-11]。学者们依据不同提取算法，将其分为一阶、二阶和复合地形因子[11-12]。一阶地形因子主要指坡度、坡向和海拔高度[11-13]。雅罗申科[11，14]指出海拔高度、坡度、坡向等是影响山地植物群落分布的最重要的4个因素[6，11]。武夷山自然遗产地——武夷山自然保护区的植被绿化率为98%[13]，植物群落变化是景观变化的主要驱动力。与之相对的，武夷山风景区景观方面的研究尚少，何东进[15]对武夷山风景区森林景观土壤物理性质异质性、景观生态特征和景观格局动态等进行了系统研究，游巍斌等[16]对武夷山风景区景观格局与环境因子的多尺度响应研究，取得了具有科学价值的成果。而关于一阶地形因子的景观安全的影响未见报道，基于此，本文对一阶地形因子空间分异与景观安全等级的关系进行探讨，旨在为世界自然遗产地景观多样性保护和管理提供科学参考。

1 研究区域概况

武夷山自然保护区平均海拔1200 m，最高处黄岗山达2158 m，最低处仅300 m，相对高差悬殊，达1858 m[11，17-18]，地势较高且起伏较大，垭口较多。平均坡度30°～40°，最大坡度为80°[17-18]。地貌类型有构造侵蚀低山地貌、构造侵蚀低中山地貌、构造侵蚀中山地貌和构造侵蚀中低山地貌[11，17-18]。

2 研究方法

利用遥感解译图与地形现状图结合，将多源数据进行归一化处理，将具有多种地形地理信息的数据图层输入ArcGIS软件中，利用GIS中的空间分析功能进行处理的武夷山自然保护区地形坡度、坡向和海拔的数据[11-13]。结合Fragstats软件计算出景观破碎化指数、景观多样性指数和景观优势度指数。

2.1 坡度景观带安全等级

图1 武夷山自然保护区不同坡度景观带景观安全等级

根据自然保护区坡度(S)大小，将植被景观划分为几个景观带[11]：S≤8°、8°

图2 武夷山自然保护区不同坡向景观带景观安全等级

2.2 坡向景观带安全等级

依据坡向属性划分坡向景观带：无坡、东坡、东北坡、东南坡、北坡、南坡、西坡、西北坡、西南坡[1，11]。计算每个坡向景观带上的植被景观破碎化指数、景观多样性和景观优势度指数[17-18]，指数意义和权重同坡度景观带，然后求出各个景观带的景观安全等级[17-18]。

2.3 海拔景观带安全等级

依据海拔高度(HB)属性划分海拔景观带[11，20-21]：HB≤400 m、400 m2000 m[17-18]。计算每个海拔高度景观带上的植被景观破碎化指数和多样性等景观指数，指数意义和权配同坡度景观带，计算各景观带的景观安全等级。

3 结果与分析

3.1 不同坡度景观带安全等级

由表1可见，不同坡度景观带的景观安全性(SD)从高到低依次为：45°

随着坡度的递增，坡度景观安全性也逐渐升高，虽然45°

表1 不同坡度景观带安全等级

*：H为景观多样性指数；D为景观优势度指数；FN2为景观破碎度指数；SD为景观安全性指数；DR为景观安全等级。下同。

3.2 不同坡向景观带安全等级

武夷山自然保护区位于北纬27°33′—27°54′，东南坡向属于半阳坡，多数树种喜欢阴阳相济的环境[11，19]。面积大的坡向景观带的景观异质性也比较强。景观破碎化指数表明无坡景观带是受干扰较严重的一个区域，西南坡、西北坡、西坡及东南坡受干扰较为严重，破碎化指数在0.8左右，其余的景观带上植被生长较为良好[11]，居民的生产生活活动构成了主要干扰源。

由表2可见，不同坡向景观带的景观安全性(SD)从高到低依次为：东坡(1.41)、西坡(1.26)、北坡(1.24)、东北坡(1.23)、西北坡(1.17)、西南坡(1.16)、南坡(1.15)、东南坡(1.13)、无坡向(1.12)。为了更清晰合理的分析不同坡向景观带景观安全性的差异，本文根据安全性数值分为4个段，即(1.1～1.2]、(1.2～1.3]、(1.3～1.4]和(1.4～1.5]，相应地，不同坡向景观带的景观安全等级分为4级。景观安全等级从高到低依次为：1级：东坡景观带，2级：空缺(没有坡向景观带落入第2级)，3级：西坡、北坡和东北坡，4级：西北坡、西南坡、南坡、东南坡和无坡向景观带。

表2 不同坡向带景观安全等级

东坡景观带的植被景观多样性指数最高(0.91)，景观异质性较强，而景观的破碎度相对较低(0.56)，这说明植被景观系统相对较稳定，而且处于较为良性的系统循环，植物生长良好，受外界干扰较少，所以东坡向景观带的景观安全性最高。无坡向景观带的景观安全性最低，这是由于相对于其他坡向景观带本区域的人群可达性比较大，人为干扰较强，破碎度指数最高(0.79)，人群输入了各种信息流[20]，使植被景观和自然生态环境受到影响最大，久而久之，此区域的植被景观多样性也有所降低，即景观异质性有所下降，从而使植被景观坡向安全性相对最低。

图3 武夷山自然保护区不同海拔景观带安全等级

3.3 不同海拔景观带安全等级

海拔反映了地形起伏状态和地表物质的势能[3，12，21-22]。由表3可见，不同海拔景观带的景观安全性(SD)从高到低依次为H>2000 m(1.68)、1600 m2000 m景观带，2级：空缺(没有海拔景观带落入第2级)，3级：1600 m

由表3可知，H>2000 m景观带的植被景观多样性指数虽然不高，在这一区域主要分布中山草甸、黄山松和鹿角杜鹃等植物，虽然景观异质性不是很强，但这些植物能生长在生态环境较为严酷的高山，说明这些植物的生命力较强，虽然植物的生态型较其他区域的矮小，但其实际的生长期却较长，所以这些植物群落的生态系统较为健康，对景观保护也起着重要作用。从景观破碎度指数可以看出，这一区域的外界干扰较少，而且景观优势度指数较大，所以这一区域的海拔景观安全性为最高。海拔400 m

表3 不同海拔景观带安全等级

4 结论与建议

随着坡度的递增，景观安全等级也略微升高；坡向景观带安全等级降序排列为东坡、西坡、北坡、东北坡、西北坡、西南坡、南坡、东南坡、无坡向[1]；海拔景观带的安全等级从高到低依次为H>2000 m，1600 m

[1]王博，张培松，罗微.基于DEM的阳江农场地形特征信息提取与分析[J].西南农业学报，2010，30(4)：86-89.

[2]王岩，刘少峰.基于DEM的青海贵德地区地形起伏度的研究[J].地质通报，2008，27(12)：2117-2121.

[3]朱伟.1∶50000 DEM最佳格网间距的确定[D].长沙：中南大学，2009.

[4]周伟，白中科，袁春，等.DEM在平朔露天矿区地形演变研究中的应用[J].矿业研究与开发，2008，28(5)：53-57.

[5]陆明，蒋样明，毕思文，等.复杂地形下最小起伏度直线选址研究[J].科技导报，2008，26(6)：38-41.

[6]张文梅.关中渭河流域人居环境自然适宜性评价及空间差异分析[D].西安：陕西师范大学，2009.

[7]周自翔，李晶，任志远.基于GIS的关中——天水经济区地形起伏度与人口分布研究[J].地理科学，2012，32(8)：951-957.

[8]薛景丽，郑新奇，刘敬玉.基于 SEM 和 GIS 的人居环境自然适宜性评价的一种方法[J].安徽农业科学，2012，40( 10)：6053-6056.

[9]陈小瑜.利用数字高程模型(DEM)分析土地利用现状———以长泰县为例[J].河北林业科技，2009，8(4)：19-21.

[10]朱红春，陈楠，刘海英，等.自1∶10000比例尺DEM提取地形起伏度——以陕北黄土高原的实验为例[J].测绘科学，2005，30(4)：86-89.

[11]张春英，张春玲.植被景观指数随复合地形因子分异的变化规律[J].中国农学通报，2012，28(1)：65-68.

[12]汤国安，杨昕.ArcGIS地理信息系统空间分析实验教程[M].北京：科学出版社，2006：266-267.

[13]张春英，卓德雄，张祖柱，等.植被景观指数随一阶地形因子分异的变化规律[J].山西农业大学学报：哲学社会科学版，2010，30(6)：536-541.

[14]崔海亭，刘鸿雁，戴君虎.山地生态学与高山林线研究[M].北京：科学出版社，2005：101-105.

[15]何东进.武夷山风景名胜区的景观格局动态及其环境分析[D].哈尔滨：东北林业大学，2004.

[16]游巍斌，何东进，黄德华，等.武夷山风景名胜区景观格局与环境因子的多尺度响应研究[J].热带亚热带植物学报，2012，20(2)：184-191.

[17]张春英.武夷山自然保护区景观安全格局、动态及景观安全系统研究[D].福州：福建农林大学，2008.

[18]何建源，兰思仁，刘初钿，等.武夷山研究——自然资源卷[M].厦门：厦门大学出版社，1994：33-64.

[19]张春英，洪伟，吴承祯.生态旅游开发对世界双遗产地植被景观的影响[J].中山大学学报：自然科学版，2012.51(1)：96-101.

[20]周启鸣，刘学军.数字地形分析[M].北京：科学出版社，2006：89-90.

[21]李钜章.中国地貌基本形态划分的探讨[J].地理研究，1987，6(2)：32-38.

Landscape Safety Degree Value Was Studied on the Mountain Factors Differentiation

ZHANG Chun-ying1，2，LAN Si-ren2，DONG Jian-wen2，LI Wen-ying1，YANG Wen-xin1

(1.CollegeofLandscapeArchitectureandUrbanPlanning，FujianUniversityofTechnology，Fuzhou350118，Fujian，China； 2.CollegeofArtCollegeofLandscapeArchitecture，FujianAgricultureandForestryUniversity，Fuzhou350002，Fujian，China)

Using ArcGIS and Fragstats software，Landscape safety degree value was studied on the first order mountain factors differentiation.The result showed that：with the slope increasing，landscape safety degree was increase slightly；descending order of aspect landscape safety degree was east aspect，west aspect，north aspect，northeast aspect，northwest aspect，southwest aspect，south aspect，southeast aspect，plain；descending order of altitude landscape safety degree wasH>2000 m，1600 m

slope；aspect；altitude；landscape safety degree

2014-09-28；

2014-11-06

福建省科技厅自然基金项目(2012071)；国家林业局林业公益行业科研专项(201404030109)

张春英(1979—)，女，吉林四平人，福建工程学院建筑与城乡规划学院副教授，博士(在读博士后)，从事景观生态学与景观规划设计研究。E-mail：zhangchunying8@126.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.03.030

P901

A

1002-7351(2015)03-0132-05