辽宁海防林造林分区的聚类分析探究

任义

(辽宁省林业调查规划监测院，辽宁 沈阳 110122)

辽宁沿海地区是全省经济相对发达的区域，也是频繁遭受台风、风暴潮等自然灾害侵袭的区域。加强沿海防护林体系工程建设，对改善生态环境、保障人民群众正常生产生活有很重要的意义[1]。

辽宁省海防林造林存在着沿海气候复杂苛刻、不同地区土壤类型不同、各区域地貌类型不尽相同等问题[2]。因此，在全面考虑以上问题的同时，选择不同类型的树种、如何科学合理整地等问题都需要专业科学的分析和实地论证[3]。最优方法就是通过造林相关因子的筛选、数据标准化、聚类分析的方式对海防林进行造林分区[4，5]，以此指导海防林建设。

1 研究区域概况

辽宁省海防林建设北起宽甸县的浑江口，经黄海、渤海，至绥中县孟家屯，全长1 444 km。共涉及大连、鞍山、丹东、锦州、营口、盘锦、葫芦岛7市25个县(市、区)，土地总面积507.16万hm2，林地面积217.15万hm2。

海防林造林区成不规则马蹄状，中间区域海拔相对较低，东西两侧相对较高。该区域属暖温带半湿润季风气候和海洋性气候。年降水量573.9～1 218.2 mm。棕壤、草甸土、稻田土、沼泽土、盐碱土、风沙土在海防林工程区均有分布。

2 研究方法

本研究拟采用因子筛选和聚类分析的方法，将海防林建设区域的气候、土壤、地形地貌等因子进行充分考虑。通过ArcGis、ForStat软件进行数据整理、分析，得到海防林造林分区数据。

2.1 造林分区因子的筛选

造林分区因子的选择至关重要。因子应与海防林造林相关联。主要包括平均海拔、平均降水量、沟壑密度、平均气温、山体比例、土壤类型、有效积温及劳动力价格。

2.2 数据收集

气候因子：在气象部门网站查询海防林造林区域连续5年的气象因子的平均数值。

地形地貌因子：在森林资源管理“一张图”中获取涉及区域的平均海拔数据。在辽宁省青山保护规划中查询涉及区域的山体情况及有关数据。在ArcGis软件中提取DEM数据，用ArcMap中Hydrology工具，计算得到涉及区域的沟壑密度数据。

土壤因子：在森林资源管理“一张图”中获取涉及区域的土壤类型数据。

社会经济因子：劳动力价格按照市场平均价格计算，取整。

3 结果与分析

3.1 数据标准化

提取的数据中，沟壑密度数据和土壤类型数据，需要提前进行标准化处理，处理之后才能参与聚类分析计算。剩余的其他类型数据，如气象数据、山体数据、劳动力标价等都可以直接参与聚类分析计算。

土壤类型数据见表1。

表1 辽宁省沿海各县区土壤类型表

3.2 沟壑密度数据

沟壑密度，在地理学上的定义为每平方千米内沟壑的总长度，单位为kmkm-2。计算公式DS=L/A(DS表示沟壑密度，L为样区内的沟壑总长，A为面积)。经过计算得出沟壑密度(表2)。

表2 沟壑密度表 kmkm-2

表2 沟壑密度表 kmkm-2

序号县(区、市)沟壑密度序号县(区、市)沟壑密度序号县(区、市)沟壑密度1普兰店3.16盘山0.7711凌海2.12瓦房店3.967大洼012盖州3.43庄河8.38东港3.113大石桥2.74长海3.339凤城6.414兴城21.75海城310宽甸6.7815绥中22.7

为了便于聚类分析的计算，将沟壑密度数据实施等级划分，将差别不大的数据合并到同一等级，并提取中间值，参与计算。根据实际情况，将其划分为8级数据(表3)。

表3 沟壑密度等级划分表 kmkm-2

表3 沟壑密度等级划分表 kmkm-2

等级12345678范围>28.5>21.5～28.5>8.5～21.5>5.5～8.5>2.5～5.5>1.5～2.5>0.5～1.5>0～0.5

表4 辽宁省海防林林地分区聚类分析因子表

3.3 数据分析

利用ForStat 2.2统计软件，对辽宁省海防林林地分区进行聚类分析(表4)。

经过聚类分析计算，我们在节距为24.3～24.5时，把海防林造林区按县区分成4组(表5)。

表5 海防林工程区主要县(市、区)分类表

由于海防林造林区一些县区内部自然地貌也有一定差异，在尽量不打破原有行政界线的前提下，统筹聚类分析成果数据，最终得到海防林造林分区细化表(表6)。

表6 海防林造林分区细化表