土地利用景观格局变化研究

于丹丹

摘要：以西北某县2010年和2020年遥感影像数据为基础，用ArcGIS将土地分为耕地、林地、牧草地、其他农用地、建设用地、水域、和自然保留地等7种景观类型，从各景观类型面积上可以看出：牧草地面积最大，其次为林地和耕地。到2020年耕地面积减少幅度最大，主要转向林地和牧草地、建设用地。建设用地面积增加幅度最大，主要来自耕地和牧草地;利用景观格局软件Fragstats 3.3.选取景观水平和类型水平两个级别的指标，从斑块的总体特征，破碎性、异质性，斑块形状三个方面分析，得出：整体上2020年比2010年破碎化程度变小，景观整体性增强;各种类型上草地的破碎性和异质性最高，其次为林地和耕地;其他农用地和建设用地形状最为规则，受人类活动影响最大;各种景观类型的指标纵向变化微弱。

关键词：土地利用;景观格局

景观格局及景观结构，它指景观的空间格局，即大小和形状不一的景观镶嵌体在空间上的排列。是景观生态学研究中的核心问题之一[1]。景观格局的形成反映了不同的景观生态过程，是各种景观生态演变过程中的瞬间表现。然而由于生态过程的复杂性和抽象性，很难定量地、直接地研究生态过程的演变特征。生态学家往往通过研究景观格局的变化来反映景观生态过程[2][3]。景观格局的发展变化是自然、生物和社会要素相互作用的结果，它影响并决定了景观的各种功能[4]。因此，研究土地利用景观格局变化，可以更好地了解人地关系，为人类更好地利用土地做理论基础。

1 数据来源与研究方法

1.1数据来源及处理——土地利用景观类型的划分

本研究采用2010年遥感影像和2020年遥感影像，在ArcGIS平台下将原始数据转为30m×30m的栅格文件。土地利用分类以土地利用总体规划分类系统为基础，结合本地区土地利用特征及研究实际需求，将研究区分为耕地、林地、牧草地、其他农用地、建设用地、水域、自然保留地7类（该县没有园地）。

1.2景观格局指标的选取

利用分析软件Fragstats 3.3.进行各地类景观格局分析，根据各指标所反映的不同生态含义，本文研究从景观和斑块类型2个水平上选取了，斑块数量（NP）、平均斑块面积（AREA-MN）、Shannon多样性指数（SHDI）、Shannon均匀度指数（SHEI）、 聚集度指数（AI）、蔓延度指数（CONTAG）、散步与并列指数（IJI）、分离度指数（SPLIT）、斑块密度（PD）、边缘密度（ED）、最大斑块指数（LPI）、面积加权平均形状（SHAPE-AM）和平均分维指数（FRAC_MN）等进行研究。各指标计算公式及意义参见相关文献[5][6]。

2 结果与分析

2.1各景观要素面积变化分析

该县内多山地，少平地，以牧业为主。由表1可以看出，县2010年和2020年景观类型均以牧草地、林地为主。10年间景观类型整体变化不大，其中建设用地有所增加，其他农用地有所减少。2010年耕地是建设用地面积的8.99倍，2020年耕地是建设用地面积的6.62倍。

增减幅度中可以看出建设用地变化最大，而最大景观牧草地变化最小。10年间减少的景观类型为耕地、其他农用地 。结合实际情况分析耕地减少的主要原因是农业结构调整、建设占用。从表2可以看出耕地流向了林地、牧草地。建设用地面积增加主要来自耕地、牧草地。

2.2景观格局动态分析

根据Fragstats 3.3软件计算得到2010、2020年该县土地利用景观格局各项指标：

2.2.1景观总体特征分析

景观级别上的景观指数从总体上反映了研究区的景观格局及其变化特征[7]。景观的整体数量减少，平均斑块面积增大，说明景观整体的破碎化程度减小，斑块之间的连通性增大。

景观多样性就是景观水平的生物多样性，它包含多种不同的测度指标[8][9]。 景观的最大多样性由景观要素类型的数量决定，对景观要素类型一定的景观而言，各景观要素类型直接面积分配越均匀，其多样性越高[10]。由表3可以看出，2010-2020年Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数均是增加，说明区域景观类型的丰富程度和均匀度均在上升，优势景观在下降。

聚集度指数反映土地利用景观中不同景观斑块类型的及集成度及景观组分的空间配置特征，从表中可以看到2020年景观的聚集度稍有增加，因为县域内依然以牧草地和林地景观为主。

蔓延度指数描述的是景观中不同版块类型相对的团聚程度或蔓延趋势。由表4可知，研究区蔓延度指数有所增加，但增加幅度不大，表示各景观类型分散度略有增加。

散步与并列指数减少，说明景观斑块各类型间相邻的类型有减少的趋势，相互接壤的景观烈性的丰富程度有所下降。

2.2.2景观异质性、破碎性分析

斑块数量、斑块密度、最大斑块指数反映了景观异质性程度，边缘密度反映景观类型被边界分割的程度，是景观破碎化的直接反映，边缘密度越大说明形状越复杂。牧草地景观最大，景观的异质性和破碎性相比其他景观都比较大。最大斑块指数和平均斑块面积可以看出景观中各斑块面积均匀程度，草地最大斑塊指数最大，其次为林地和耕地，其他的3种景观类型平均斑块面积均很小。平均斑块面积林地最大，其次为草地和耕地，说明草地景观斑块面积没有林地耕地相对均匀，耕地最均匀。

从时间上比较牧草地景观指标变化不大，到2020年斑块数量、斑块密度、边缘密度均稍有减少。到2020年建设用地斑块数量减少，斑块密度和边缘密度也减少，建设用地的破碎化程度降低说明建设用地的布局趋于合理，新增的建设用地并没有增加建设用地的破碎化和异质性。

2.2.3景观形状特征分析

平均斑块分维数的大小反映了人类活动对景观的影响强度，一般处于1～2之间。值越大，表明斑块形状越复杂，1.0代表形状最简单的正方形斑块，2.0表示等面积下周边最复杂的斑块。平均斑块分维数趋近于斑块的自相似性强，斑块越有规律;斑块的几何形状趋向于简单，表明受干扰的程度越大。表3中各景观类型的平均斑块分位数值都比较接近1，说明斑块都比较规则，其中其他农用地、建设用地、耕地受人类活动影响较大。时间上纵向比较，2020年除其他农用地外的6类景观类型的分维数都比2010年增大。说明这些景观类型受人类活动影响比较大，而且随着规划的实施，人类的影响继续加大。

3 结论

1、从各种景观类型的空间序列上来看，牧草地面积占县域总面积46%以上，是研究区的最大景观，其次为林地和耕地。从时间序列上看耕地景观流向林地和草地和建设用地，草地和林地有小幅增加，草地依然是区域内最大景观。

2、2010-2020年各项景观指标变化微弱，区域内牧草地、林地等主要景观地位稳定。斑块整体的破碎化程度减小。景观的多样性和均匀度增加，说明区域内主体景观的影响力变弱，但是变化幅度很小。研究区各斑块的聚集度很高，并且在增加。蔓延度指数处于中等水平，景观中各斑块连通性很强，2020年连通性有小幅增加。景观斑块周围连接的景观类型变少，景观的破碎度也变小，景观整体行增强。

3、景观类型级别中草地是优势景观，但同时也是异质性和破碎性最大的景观，但受人类活动影响的程度不及其他农用地和建设用地;林地是区域内第二大优势景观，破碎度和异质性均小于草地景观，林地受人类活动影响程度也小于草地。耕地是区内第三大景观，斑块面积数量破碎化程度上都处于中等，且受区内地形影响形状分布很不规则。其他农用地是除耕地外流出面积最多的景观类型，斑块形状受人类活动影响最大，其斑块的破碎度和异质性及边缘的复杂程度亦最小。水域面积是7种景观类型中面积最小的景观，各种景观指标变化幅度也很小。自然保留地是7种景观中面积仅大于水域的景观，规划期内其面积变化幅度最小，各种景观指标变化也很小。

参考文献

[1] 陈昌.天祝县农业区景观格局及生态建设研究：[硕士学位论文]兰州：甘肃农业大学，2008

[2] 胡巍巍，王根绪，邓伟.景观格局与生态过程相互关系研究进展[J] .地理科学进展，2008，27（1）：18～24.

[3] 张本昀，申怀飞，郑敬刚等.河南省土地利用景观格局研究[J] .资源科学，2009，31（2）：317-323

[4] 傅伯杰，陈利顶，马克明等.景观生态学原理及应用[M] .北京：科 学出版社，2004.

[5] 贾琦，运迎霞，黄焕春.快速城市化背景下天津市城市景观格局时空动态分析[J].干旱区资源与环境，2012，26（12）：14-20.

[6] 谢花林.基于景观结构的土地利用生态风险空间特征分析-以江西兴国县为例[J].中国环境科学，2011，31（4）：688-695.

[7] 尹昌应，罗格平，鲁蕾等.内陆干旱区土地利用变化的景观格局特征分析-以新疆白杨河流域为例[J].干旱区地理，2008，31（1）：67-74.

[8]鄭瑜，吴立潮，罗以灿等.长株潭地区土地利用景观格局动态变化分析[J] .中南林业科技大学学报，2011，31（4）：119-124.

[9]郭娜，彭培好，许辉熙.米易县土地利用景观格局动态变化分析[J] .地理空间信息，2010，8（1）：90-92

[10]傅伯杰，陈利顶.景观多样性的类型及其生态意义[J] .地理学报，1996，51（5）：454-462

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