基于GIS的廣州市番禺區(qū)土地景觀格局破碎化分析

朱澤民 張林琦

摘要：以景觀生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，選用各項景觀格局破碎化指數(shù)，對不同時期的土地利用景觀格局破碎化進(jìn)行分析。結(jié)果表明，番禺斑塊數(shù)量、斑塊密度、邊界密度與斑塊破碎化指數(shù)均有不同程度增加，景觀整體破碎化程度逐年加深，２０世紀(jì)９０年代中期以后破碎化程度加深趨勢相對平穩(wěn)。

關(guān)鍵詞：ＧＩＳ；景觀破碎化；廣州市番禺區(qū)

中圖分類號：Ｓ１２７；Ｆ３２３．２１１文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ文章編號：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

景觀破碎化又稱片斷化，破裂化，是在自然或人為干擾下，景觀由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)與不連續(xù)的斑塊鑲嵌體的過程［１］，是自然或人為因素干擾所導(dǎo)致的景觀由簡單趨向于復(fù)雜的過程。隨著人類的進(jìn)步和科技的發(fā)展，人類對自然的干擾能力越來越強(qiáng)，導(dǎo)致景觀的破碎化程度也逐步加深，因此對景觀的破碎化進(jìn)行分析是當(dāng)前景觀生態(tài)學(xué)研究的熱點之一［２，３］。此次研究擬借助于景觀生態(tài)學(xué)的理論和方法，分析研究區(qū)自１９８８年以來的土地利用變化對景觀破碎化的影響，為廣州市番禺區(qū)實現(xiàn)土地資源利用和生態(tài)環(huán)境保護(hù)決策提供科學(xué)依據(jù)。

１研究區(qū)概況與研究方法

１．１研究區(qū)概況

廣州市番禺區(qū)（此次研究包括２００５年劃分出去的南沙區(qū)）地處廣東省中南部珠江三角洲腹地，東臨獅子洋，與東莞市隔江相望；西界陳村水道、潭洲水道、洪奇瀝，與南海、順德、中山三地相鄰；北隔瀝水道，與廣州市區(qū)相接，南濱珠江口，外出南海，距香港３８海里，距澳門４２海里，區(qū)政府所在地市橋鎮(zhèn)距廣州市區(qū)１７ ｋｍ。研究區(qū)面積１ ３１３．８ ｋｍ２，其中陸地面積８５２．３ ｋｍ２，約占總面積的６５％，河涌及外圍水域４６１．５ ｋｍ２，約占３５％；農(nóng)業(yè)用地４．８０萬ｈｍ２，其中種植業(yè)面積３．６７萬ｈｍ２，水產(chǎn)養(yǎng)殖面積１．１３萬ｈｍ２。在經(jīng)濟(jì)、人文和自然因素的驅(qū)動下，研究區(qū)成為珠江三角洲景觀變化速度最快、幅度最大的地區(qū)之一，是理想的景觀格局破碎化研究區(qū)域［２］。

１．２數(shù)據(jù)來源與研究方法

研究所采用的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為Ｌａｎｄｓａｔ－５ ＴＭ（１９８８、１９９５、２０００年）與Ｌａｎｄｓａｔ－７ ＥＴＭ（２００６年）遙感影像數(shù)據(jù)，軌道號為１２２／０４４；２０００年番禺區(qū)土地利用類型圖。遙感影像數(shù)據(jù)和土地利用類型圖等數(shù)據(jù)均被統(tǒng)一到同一坐標(biāo)系和投影下，采用的投影為橫軸墨卡托投影，采用的橢球體為Ｋｒａｓｏｖｓｋｙ橢球體。在ＡｒｃＶｉｅｗ ３．３軟件環(huán)境下，所有數(shù)據(jù)都被統(tǒng)一成柵格化為３０ｍ×３０ｍ的ＧＲＩＤ數(shù)據(jù)。

景觀格局指數(shù)則是指能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面特征的簡單定量指標(biāo)［４］。這里采用的景觀格局指數(shù)包括邊界密度（ＥＤ）、斑塊密度（ＰＤ）、斑塊數(shù)量破碎化指數(shù)（ＦＮ）、斑塊平均最近距離、分離度指數(shù)（ＮＩ），計算采用Ｆｒａｇｓｔａｔｓ ３．３ ｆｏｒ ＡｒｃＶｉｅｗ的柵格版本。

２結(jié)果與分析

２．１基本景觀參數(shù)變化

景觀破碎化程度與斑塊數(shù)量呈正相關(guān)，與平均斑塊面積、平均邊界長度呈負(fù)相關(guān)［５］。從表１可以看出，１９８８—２００６年，研究區(qū)在城市化與工業(yè)化進(jìn)程中，城鎮(zhèn)用地與開發(fā)用地斑塊不斷入侵、同化自然景觀與農(nóng)業(yè)用地景觀斑塊，區(qū)域景觀斑塊數(shù)量不斷增加，平均斑塊面積與平均邊界長度迅速減小，在一定程度上表明研究區(qū)景觀破碎化程度不斷加深。番禺的斑塊數(shù)量、平均斑塊面積、平均邊界長度均變化較大，斑塊數(shù)量從１９８８年的６３６個增加至２００６年的１ ８６４個，增加了近２倍，平均斑塊面積從１８２．５ ｈｍ２減小至６２．３ ｈｍ２，平均邊界長度從 ３ ２４１ ｍ減小至２ ２６５ ｍ。

２．２斑塊密度與邊界密度

斑塊數(shù)量破碎化與邊界破碎化是兩個不完全相同的生態(tài)過程，前者是一個大的斑塊破碎為若干小斑塊的過程，而后者是斑塊邊界由平滑到曲折的過程。從表２可以看出，不同區(qū)域景觀斑塊密度與邊界密度兩個指數(shù)均呈增長趨勢，對３個不同時段進(jìn)行分析，１９８８—１９９５年斑塊密度與邊界密度變化相對較大，１９９５年后斑塊密度與邊界密度變化速度相對平緩，在一定程度上表明，１９８８—１９９５年番禺在經(jīng)歷略帶盲目性的城市擴(kuò)張后，番禺景觀格局變化相對緩和。經(jīng)歷２０世紀(jì)９０年代的快速城市化過程后，番禺區(qū)斑塊密度一直持續(xù)增高，２００６年達(dá)到１．６０６個／ｈｍ２，邊界密度表現(xiàn)出與斑塊密度相同的變化規(guī)律，從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個時期的邊界密度變化不大，在一定程度上表明，區(qū)域城市化熱潮后，區(qū)域景觀的開發(fā)與利用過程對景觀斑塊邊界的總體影響趨于平緩。

２．３斑塊數(shù)量破碎化指數(shù)

斑塊數(shù)量破碎化指數(shù)用以反映景觀整體的破碎化程度，與斑塊密度具有相似之處，其不同就在于其值域為［０，１］，能反映出破碎化程度的相對差異性，便于比較分析［６］。從表２可以看出，１９８８—２００６年廣州市番禺區(qū)景觀破碎化程度不斷加深，１９８８—１９９５年區(qū)域景觀破碎化程度變化較大，１９９５年以后不同區(qū)域景觀破碎化程度變化減緩。研究區(qū)斑塊數(shù)量破碎化指數(shù)變化與斑塊密度表現(xiàn)出完全一致的變化趨勢，隨著番禺區(qū)城市化與工業(yè)化的快速推進(jìn)，區(qū)域景觀破碎化程度不斷加深。景觀破碎化除受經(jīng)濟(jì)與城市快速發(fā)展因素直接影響外，番禺區(qū)主要為平原地貌格局，地勢相對平坦開闊，區(qū)域景觀生態(tài)過程與格局的完整性與連通性相對較高，但研究區(qū)是珠江水系的主要入?？冢硟?nèi)河網(wǎng)密布，河流廊道較多，淡水養(yǎng)殖魚塘分布較多，而且分布較為分散，在一定程度上影響到景觀生態(tài)過程與格局的完整性與連通性也是一個原因。

２．４分離度指數(shù)與斑塊平均最近距離

從分離度指數(shù)變化（表２）可以看出，在人為改造活動的強(qiáng)烈干擾下，番禺區(qū)在城市化進(jìn)程中，城鎮(zhèn)用地與開發(fā)用地斑塊不斷入侵其他斑塊類型，區(qū)域大斑塊不斷被分割細(xì)化，景觀組分間的空間隔離程度降低。１９８８—１９９５年分離度指數(shù)增加，是因為１９８８年后隨著城市建設(shè)的干擾，尤其是城市化過程對農(nóng)業(yè)用地分割占用，導(dǎo)致分離度指數(shù)增大，但１９９５年以后分離度指數(shù)變化相對平緩。

１９８８—２００６年，區(qū)域斑塊平均最近距離不斷減小，１９８８—２００６年減小約３6％，表明景觀斑塊在不斷變小，斑塊之間距離減小，斑塊的分布有從相對集中分布向隨機(jī)分布發(fā)展的趨勢，但１９９５年后區(qū)域斑塊平均最近距離減小趨勢變緩。結(jié)合土地利用類型圖初步分析其主要原因是研究區(qū)城鎮(zhèn)已基本發(fā)展成相互聯(lián)系的整體，各城鎮(zhèn)隔離程度不斷減小，但區(qū)域河流廊道眾多，對景觀斑塊存在一定的分割隔離作用，斑塊類型相對復(fù)雜細(xì)化。

３討論

景觀格局特征變化與區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展存在一定程度的相關(guān)性，伴隨經(jīng)濟(jì)增長，城市化與工業(yè)化進(jìn)程不斷加快，帶來區(qū)域景觀破碎化程度不斷加深，但區(qū)域景觀格局的變化是社會、經(jīng)濟(jì)與生物在不同尺度上共同影響的結(jié)果，番禺區(qū)景觀格局特征在一定程度上還受到了研究區(qū)地貌格局特征的明顯影響［１］。１９８８—２００６年，番禺斑塊數(shù)量、斑塊密度、邊界密度與斑塊數(shù)量破碎化指數(shù)均有不同程度增加，景觀整體破碎化程度不斷加深，１９９５年以后景觀破碎化程度加深趨勢相對緩和。

參考文獻(xiàn)：

［１］ 肖篤寧，胡遠(yuǎn)滿，李秀珍．環(huán)渤海三角洲濕地的景觀生態(tài)學(xué)研究［Ｍ］．北京：科學(xué)出版社，２００１．

［２］ 郭明，馬明國，肖篤寧．基于遙感ＧＩＳ的干旱區(qū)綠洲景觀破碎化分析——以金塔綠洲為例［Ｊ］．中國沙漠，２００４，２４（２）：２０１－２０６．

［３］ 李正國，王仰麟，張小飛．陜北黃土高原景觀破碎化及其土壤裸露效應(yīng)［Ｊ］．生態(tài)學(xué)報，２００５，２５（３）：４２１－４２７．

［４］ 吳志峰，匡耀求，黃寧生，等．基于ＧＩＳ的廣州市耕地資源多樣性與破碎度分析［Ｊ］．農(nóng)業(yè)系統(tǒng)科學(xué)與綜合研究，２００４，２０（４）：２５８－２６０．

［５］ 鄔建國．景觀生態(tài)學(xué)——格局、過程、尺度與等級［Ｍ］．北京：高等教育出版社，２０００．

［６］ 曾輝，郭慶華，劉靜艷．東莞市景觀生態(tài)演化特征的分析［Ｊ］．中國環(huán)境科學(xué)，１９９７，１７（５）：４２２－４２５．

（責(zé)任編輯鄭威）

收稿日期：２０１１－１０－２４

基金項目：湖北省教育廳中青年人才項目（Ｑ２０１０２９０６）

作者簡介：朱澤民（１９７９－），男，湖北長陽人，講師，碩士，主要從事ＧＩＳ和軟件工程相關(guān)研究工作，（電話）１３９８６５５８３５１（電子信箱）

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