多粒度視角下生境網(wǎng)絡(luò)連接度分析
——以蘇錫常地區(qū)白鷺為例

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 江蘇 南京 210000)

在多尺度上評(píng)價(jià)和優(yōu)化景觀破碎化區(qū)域的生態(tài)過程能夠有效避免生境斑塊質(zhì)量下降、破碎化、島嶼化程度日益嚴(yán)重[1-2]等問題。但其對(duì)研究對(duì)象的特征尺度具有很強(qiáng)的依賴性[3]，然而，現(xiàn)有關(guān)于連接度的研究當(dāng)中，多從單一尺度展開，多尺度視角下連接度研究較少，而在多尺度研究中，又以幅度研究居多，粒度研究較少，需要我們進(jìn)行探索。因此，本文從多尺度視角下的多粒度視角出發(fā)，對(duì)蘇錫常地區(qū)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)連接度進(jìn)行分析評(píng)價(jià)，試圖解答：(1)網(wǎng)絡(luò)連接度是否存在粒度效應(yīng)；(2)蘇錫常地區(qū)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)的特征粒度是否存在？以期從多粒度視角為蘇錫常地區(qū)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)連接度優(yōu)化提供建議。

一、研究區(qū)概況

蘇錫常地區(qū)地處119°08′～121°15′E，30°46′～32°04′N之間，位于長(zhǎng)江三角洲腹心地帶，是長(zhǎng)三角地區(qū)的一個(gè)重要組成部分，伴隨城市化的快速發(fā)展，人類發(fā)展與生境保護(hù)之間的矛盾日益突出。

二、數(shù)據(jù)與研究方法

(一)數(shù)據(jù)來(lái)源及處理

主要包括2015年蘇錫常地區(qū)TM遙感數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)源自地理國(guó)情監(jiān)測(cè)云平臺(tái)。TM影像經(jīng)解譯得到蘇錫常地區(qū)土地利用/覆被數(shù)據(jù)。

(二)研究方法

1.研究粒度選擇與獲取

本研究主要針對(duì)粒度效應(yīng)進(jìn)行相關(guān)研究，幅度保持不變。本研究的數(shù)據(jù)主要來(lái)源為2015年蘇錫常地區(qū)白鷺生境斑塊柵格數(shù)據(jù)(粒度30×30m)，在ArcGIS中以10m為間隔獲取30m～300m范圍內(nèi)粒度數(shù)據(jù)。

2.網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建與連接度指數(shù)計(jì)算

根據(jù)已有研究成果[4]利用直線路徑法以10km為閾值構(gòu)建生境網(wǎng)絡(luò)。本文選取的連接度指數(shù)包括閉合度α、線點(diǎn)率β及網(wǎng)絡(luò)連接度γ[5]，功能連接度指數(shù)H、F、IIC、AWF、PC。根據(jù)相關(guān)研究設(shè)定p值為0.5[6-7]，在Conefor Sensinode中完成計(jì)算。同時(shí)為了避免太湖由于面積過大對(duì)其他斑塊指數(shù)計(jì)算結(jié)果造成影響，本研究不對(duì)其進(jìn)行分析。

3.斑塊重要性評(píng)價(jià)

相對(duì)重要性指數(shù)時(shí)評(píng)價(jià)斑塊的常用指數(shù)，包括dPC、dIIC指數(shù)。本研究通過計(jì)算不同粒度下dPC、dIIC指數(shù)，由于斑塊重要性排序前十的斑塊對(duì)生境網(wǎng)絡(luò)具有重要意義，因此并篩選出多個(gè)粒度下重要性指數(shù)排序前十中均存在的斑塊，認(rèn)定其對(duì)區(qū)域白鷺生態(tài)保護(hù)具有重要作用。

三、結(jié)果與分析

(一)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)連接度分析

當(dāng)粒度在30m～80m內(nèi)時(shí)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)連接度不斷上升；當(dāng)粒度為90m時(shí)，結(jié)構(gòu)連接度指開始下降，但仍舊高于粒度為30 m時(shí)的結(jié)構(gòu)連接度；當(dāng)粒度在90m～160m，210m～240m及260m～300m內(nèi)時(shí)，結(jié)構(gòu)指數(shù)不變，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在區(qū)間內(nèi)較為穩(wěn)定。當(dāng)粒度在210m～240m時(shí)，各個(gè)指數(shù)水平較低，而當(dāng)粒度在260m～300m內(nèi)時(shí)，α為0，此時(shí)的網(wǎng)絡(luò)為開放性網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)粒度在170m～200m內(nèi)時(shí)結(jié)構(gòu)連接度快速下降，較小生境斑塊開始快速消失，說(shuō)明在該區(qū)間尺度信息傳遞性較差。

(二)網(wǎng)絡(luò)功能連接度分析

圖2 功能連接度指數(shù)粒度變化圖

網(wǎng)絡(luò)功能連接度指數(shù)隨粒度變化的趨勢(shì)可以分為兩類：1)隨粒度變化變化不明顯，包括IIC、PC和AWF指數(shù)，隨著粒度變化，指數(shù)變化幅度較低，基本保持不變，即不存在粒度效應(yīng)；2)隨粒度變化呈階梯狀，包括H、F指數(shù)，且這兩個(gè)指數(shù)在粒度域?yàn)?0m～160m、210m～240m和260m～300m時(shí)結(jié)果相近。綜上，認(rèn)定90m，210m和260m是白鷺生境網(wǎng)絡(luò)的特征粒度，而研究白鷺生境網(wǎng)絡(luò)的合適粒度域?yàn)?0m～160m。

(三)斑塊重要性評(píng)價(jià)

在重要性排序前十的斑塊里，dIIC與dPC在各個(gè)粒度下都共同擁有的斑塊包括編號(hào)為16、18、19、21、26、32、37的7個(gè)斑塊，此外編號(hào)為4、11、12的三個(gè)斑塊也都存在于粒度為90m和220m下的dIIC與dPC排序前十的斑塊中，因此認(rèn)定這10個(gè)斑塊是對(duì)區(qū)域白鷺生境保護(hù)具有重要意義。

四、結(jié)論

本研究對(duì)景觀連接度指數(shù)的粒度效應(yīng)進(jìn)行探索，研究結(jié)果表明：1)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)連接度研究的最佳尺度域?yàn)?0m～160m；2)網(wǎng)絡(luò)連接度指數(shù)隨粒度變化情況可分為無(wú)粒度效應(yīng)與呈階梯狀的粒度效應(yīng)兩類，在功能連接度指數(shù)中，IIC、PC與AWF指數(shù)無(wú)粒度效應(yīng)，H與F指數(shù)存在呈階梯狀的粒度效應(yīng)；3)編號(hào)4、11、12、16、18、19、21、26、32、37的斑塊對(duì)區(qū)域白鷺生境保護(hù)具有重要意義。

這一結(jié)果的產(chǎn)生是由于數(shù)據(jù)精度本身也存在粒度效應(yīng)[8]，隨著粒度逐漸變大，景觀信息在傳遞的過程中逐漸丟失，在網(wǎng)絡(luò)中表現(xiàn)為斑塊的破碎與消失，進(jìn)而導(dǎo)致連接度的升高或降低。因此選定合適的尺度域能夠幫助確定合適的網(wǎng)絡(luò)研究閾值，對(duì)進(jìn)一步研究并保護(hù)白鷺網(wǎng)絡(luò)具有重要意義。