基于Fragstats的海南省東方市景觀格局動態(tài)研究

郭曉妮，劉曉農(nóng)，宋亞斌，寧曉斌

(國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，長沙 410014)

基于Fragstats的海南省東方市景觀格局動態(tài)研究

郭曉妮，劉曉農(nóng)，宋亞斌，寧曉斌

(國家林業(yè)局中南林業(yè)調(diào)查規(guī)劃設(shè)計院，長沙 410014)

基于Fragstats對東方市2015年與2010年景觀格局研究分析，得出以下結(jié)論： ① 紅樹林受到人為破壞日益嚴重，向宜林地和水域景觀轉(zhuǎn)化； ② 喬木林的占用和破壞較為嚴重，轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地、農(nóng)用地和水域； ③ 宜林地受人為活動影響，轉(zhuǎn)換為用地和喬木林。通過對東方市的景觀格局變化研究分析，得出東方市的景觀特征，為東方市區(qū)域社會經(jīng)濟、生態(tài)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。

Fragstats；景觀格局；動態(tài)研究；東方市

生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存的能源、森林和食物等資源的總稱，是人類社會不斷發(fā)展的基礎(chǔ)，如土地、生物、氣候、礦產(chǎn)以及水文等資源，與人類社會的可持續(xù)發(fā)展息息相關(guān)。在人類長時間生產(chǎn)生活和生存空間的擴展過程中，社會不斷發(fā)展進步，技術(shù)日益先進，利用和改造自然資源的速度得以空前提升，生態(tài)環(huán)境遭受影響，出現(xiàn)嚴重問題，如溫室效應(yīng)等，導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境的污染嚴重和毀滅性開發(fā)利用，由此引發(fā)大自然的報復(fù)，如臺風(fēng)級別記錄不斷刷新、荒漠化面積不斷擴大等，嚴重威脅人類自身生存和發(fā)展[1-2]。隨著“國際旅游島”戰(zhàn)略不斷推進，東方市城鎮(zhèn)化速度不斷加快、旅游資源大規(guī)模開發(fā)，致使區(qū)域景觀斑塊破碎化程度加劇，各景觀要素間流動的物種、基因、物質(zhì)、能量以及其他信息流被阻隔，景觀生態(tài)服務(wù)功能下降[3]。

1 研究區(qū)概況

東方市位于海南省西海岸，面積2256 km2，介于108°36′46″—109°07′19″E和18°43′08″—19°18′43″N之間，地勢東高西低，由東南向西北傾斜，東部及南部為山地和丘陵，西北部為平原和臺地，東南與樂東黎族苗族自治縣接壤，西北隔昌化江與昌江縣隔江相望，黎母山脈橫亙東方市北部，西與越南隔北部灣相望。境內(nèi)舊村嶺山脈、后山嶺山脈和毫肉嶺山脈等是主要山脈，其中毫肉嶺山脈是全市最高山脈，主峰高達1530 m。森林資源豐富，其中林地面積13.63萬hm2，占土地面積的59.97%，非林地面積9.1萬hm2，占土地面積的40.03%。全市林地面積中，有林地面積為13.23萬hm2，占林地面積的97.03%，全市森林覆蓋率58.19%[4]。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源與處理

選取2010年landsat7數(shù)據(jù)和2015年landsat8全波段遙感影像圖進行解譯，以2010年二調(diào)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)，并參照配準的Google Earth遙感影像，將東方市景觀類型初步劃分成為喬木林、紅樹林、未成林造林地、苗圃地等。初步解譯數(shù)據(jù)進行修正、合并和融合等操作，得出東方市7種景觀類型，分別為喬木林、紅樹林、宜林地、農(nóng)用地、建設(shè)用地、水域和其他用地[5-6]。

圖1 東方市景觀分布圖

2.2 景觀指數(shù)選擇

景觀指數(shù)主要包括3種，分別為斑塊尺度(patch)、景觀類型尺度(class)、景觀尺度(landscape)，其定量說明景觀特征和變化趨勢。根據(jù)各景觀指數(shù)表征意義相關(guān)性差異，本文景觀指數(shù)主要選取景觀類型尺度對森林景觀特征進行分析。利用景觀格局分析軟件Fragstats計算各項指標，包括影響物種的分布和生產(chǎn)力水平的斑塊面積指標；影響生物棲息地增減的斑塊數(shù)量指標；描述斑塊和景觀復(fù)雜程度的平均形狀指數(shù)與平均分維數(shù)；反映斑塊動態(tài)的斑塊大小變異系數(shù)、斑塊面積標準差、邊緣密度等[7-8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 景觀特征分析

景觀要素構(gòu)成不同景觀，各景觀要素組合特征受生態(tài)過程及景觀格局影響，同時，景觀構(gòu)型對景觀生態(tài)過程(如物質(zhì)能量的流動、物種遷移擴散和定居格局等)也有重要影響。

由表1可知，2010年東方市景觀類型特征，主要用斑塊面積、斑塊數(shù)量和面積百分比3個指標衡量。喬木林和農(nóng)用地景觀類型面積占東方市面積87.11%，是東方市主要的景觀類型，其中喬木林是東方市的優(yōu)勢景觀，農(nóng)用地次之，紅樹林景觀類型面積較小，面積僅占0.09%，但斑塊數(shù)量最少，其他用地景觀類型面積最小。由斑塊面積和斑塊數(shù)量對比分析可知，紅樹林斑塊數(shù)量最少，但分布最集中，喬木林面積最大，且斑塊數(shù)量最多，表明喬木林在區(qū)域內(nèi)分布廣泛。

2015年東方市景觀類型分布特征，喬木林和農(nóng)用地景觀類型面積占東方市面積84.44%，是東方市主要景觀，其中喬木林仍是優(yōu)勢景觀類型，農(nóng)用地次之，紅樹林景觀類型面積最小，僅占東方市面積0.03%。由斑塊面積和斑塊數(shù)量對比分析可知，喬木林面積最大，但斑塊數(shù)量較多，表明喬木林廣泛分布于東方市境內(nèi)。農(nóng)用地景觀類型面積較大，且斑塊數(shù)量最多，表明區(qū)域內(nèi)農(nóng)用地分布較廣泛。

表1 2010與2015年海南省東方市景觀特征景觀類型斑塊面積/hm2斑塊數(shù)量/個面積百分比/%201020152010201520102015喬木林119272 82110530 215204413452 5448 69紅樹林206 9274 991100 090 03農(nóng)用地78467 3681144 911313527234 5735 75水域16896 4521769 1868411307 449 59宜林地3528 22760 2182717511 550 33建設(shè)用地8491 9211590 9953324873 745 11其他用地134 711127 90468450 060 50

3.2 景觀異質(zhì)性分析

由表2可知，2010年紅樹林斑塊形狀最不規(guī)則，周長迂回曲折程度相比其他景觀類型最弱，且破碎化程度最低。喬木林斑塊周長迂回曲折程度最高，斑塊間面積大小差異顯著，破碎化程度最高。其他景觀類型的平均分維數(shù)和平均形狀指數(shù)比較接近，表明景觀類型的斑塊形狀脫離規(guī)則形狀，不同景觀類型之間斑塊形狀較一致；其他景觀類型之間的斑塊大小變異系數(shù)、斑塊面積標準差和邊緣密度的3個指標之間差異較大，表明不同景觀類型之間斑塊面積大小離散程度差異較顯著。

2015年東方市7種景觀類型中，紅樹林的斑塊形狀不規(guī)則程度最高，周長迂回曲折程度較高，斑塊大小差異程度較弱，表明紅樹林分布較集中，破碎化程度較低。喬木林斑塊形狀最規(guī)則，周長迂回曲折程度低，但斑塊面積大小差異程度最高，表明喬木林在區(qū)域內(nèi)分布廣泛，但景觀破碎化程度較高。其他景觀類型的平均形狀指數(shù)和平均分維數(shù)值比較接近，但斑塊大小變異系數(shù)、斑塊面積標準差和邊緣密度差別較大，表明其他景觀類型的斑塊形狀皆不規(guī)則，周長迂回曲折，但不同景觀類型之間斑塊面積大小離散程度較顯著。

表2 2010與2015年海南省東方市景觀異質(zhì)性景觀類型平均形狀指數(shù)平均分維數(shù)斑塊大小變異系數(shù)斑塊面積標準差邊緣密度2010201520102015201020152010201520102015喬木林1 491 441 361 343968 754137 62909 621106 2731 7532 86紅樹林2 661 721 311 410 00262 020 0019 650 060 06農(nóng)用地1 851 661 351 44919 801400 48549 69215 5630 7244 25水域1 591 671 351 351164 851338 72287 75257 907 1010 66宜林地1 441 401 341 46821 98765 9935 073 333 132 09建設(shè)用地1 601 681 331 431031 181361 03164 2963 436 5311 00其他用地1 461 431 351 41231 77228 256 793 050 151 77

3.3 景觀格局動態(tài)分析

2010年至2015年之間，東方市紅樹林、農(nóng)用地、喬木林等景觀之間發(fā)生劇烈轉(zhuǎn)移。

由表3和表4可知: 各景觀之間轉(zhuǎn)移概況：紅樹林主要轉(zhuǎn)成水域和宜林地，其中紅樹林轉(zhuǎn)移成宜林地面積最多，109.98 hm2，轉(zhuǎn)移概率達53%，表明村民開荒種田等原因，紅樹林被破壞；建設(shè)用地主要轉(zhuǎn)成喬木林和水域，但轉(zhuǎn)移概率較??；農(nóng)用地主要轉(zhuǎn)移成為建設(shè)用地、其他用地、喬木林和水域，其中轉(zhuǎn)化成為建設(shè)用地和喬木林較多，建設(shè)用地面積3122.97 hm2，轉(zhuǎn)移概率達4%，表明東方市城鎮(zhèn)化進程不斷加快，對周邊喬木林農(nóng)用地水域等景觀影響比較嚴重，同時國際旅游島戰(zhàn)略不斷推進，逐步實施退耕還林等措施；喬木林主要轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地、農(nóng)用地和水域，其中農(nóng)用地轉(zhuǎn)移面積最多，26394.26 hm2，轉(zhuǎn)移概率高達22%，表明隨著東方市城鎮(zhèn)化不斷加快，喬木林受到影響和破壞比較嚴重；宜林地主要轉(zhuǎn)換成為農(nóng)用地和喬木林，其中農(nóng)用地轉(zhuǎn)移面積1851.03 hm2，轉(zhuǎn)移概率達52%；水域向其他景觀轉(zhuǎn)移不顯著。

表3 2010—2015年海南省東方市景觀面積轉(zhuǎn)移矩陣hm2年度景觀類型2015紅樹林建設(shè)用地農(nóng)用地其他用地喬木林水域宜林地紅樹林56 880 725 9633 38109 98喬木林8 961121 2926394 26307 3990235 371000 58205 00農(nóng)用地3122 9752763 79721 2318378 883121 67358 832010水域8 6090 660 3126 1516767 443 28宜林地9 15131 791851 0398 101186 59168 9682 60建設(shè)用地7195 05641 04655 83其他用地11 2944 470 8856 2321 310 53

表4 2010—2015年海南省東方市景觀轉(zhuǎn)移概率矩陣%年度景觀類型2015紅樹林建設(shè)用地農(nóng)用地其他用地喬木林水域宜林地紅樹林27 490 352 8816 1353 15喬木林0 010 9422 130 2675 650 840 17農(nóng)用地3 9867 240 9223 423 980 462010水域0 050 540 1599 240 02宜林地0 263 7452 462 7833 634 792 34建設(shè)用地84 737 557 72其他用地8 3833 010 6541 7415 820 40

4 結(jié)論

隨著東方市的經(jīng)濟社會的不斷發(fā)展，生態(tài)環(huán)境面臨嚴峻考驗，本論文基于Fragstats對東方市2015年與2010年景觀格局研究分析，得出以下結(jié)論：

1) 紅樹林受到人為破壞日益嚴重，2015年紅樹林面積由2010年206.92 hm2下降至74.99 hm2，斑塊數(shù)量、斑塊大小變異系數(shù)和斑塊面積標準差大幅上升，向宜林地和水域轉(zhuǎn)化。

2) 喬木林的占用和破壞較為嚴重，相比2010年面積減少近9000 hm2，斑塊數(shù)量減少約1000塊，破碎化程度日益嚴重，轉(zhuǎn)換為建設(shè)用地、農(nóng)用地和水域，平均形狀指數(shù)和平均分維數(shù)指標值都下降。

3)宜林地受人為活動影響，宜林地面積相比2010年大幅減少，轉(zhuǎn)換為用地和喬木林，但斑塊數(shù)量、平均形狀指數(shù)和平均分維數(shù)都有所增加。

通過對東方市的景觀格局變化研究分析，得出東方市的景觀特征，為區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展提供指導(dǎo)。但仍存在一些問題：景觀格局特征分析主要基于二維的定量分析，未充分考慮高程因子對景觀指數(shù)及景觀格局穩(wěn)定性的影響，為提高景觀格局特征和景觀穩(wěn)定性研究的準確性，應(yīng)結(jié)合高程因子進行全面分析。

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StudyontheLandscapePatternDynamicsBasedonFragstatsinDongfangCityofHainan

GUO Xiaoni，LIU Xiaonong，SONG Yabin，NING Xiaobin

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410014, Hunan,China)

Based on Fragstats of Dongfang city between 2015 and 2010 landscape pattern analysis, we got the following conclusions: ① the destruction of mangroves by human was getting more and more serious transforming tosutable landscape and waters; ② occupation and destruction of forest trees was serious, transforming to construction land, agricultural land and waters; ③ suitable land influenced by human activities, was converted to forest land. By Dongfang city landscape pattern change analysis, to provide guidance for the sustainable development for this city.

Fragstats;landscape pattern;dynamics；Dongfang city

2016 — 03 — 30

郭曉妮(1989-),女，助理工程師，主要從事林業(yè)監(jiān)測方面的工作。

TP 75

B

1003 — 6075(2016)01 — 0030 — 04

10.16166/j.cnki.cn43 — 1095.2016.01.008