土地利用景觀格局變化研究

于丹丹

摘要：以西北某縣2010年和2020年遙感影像數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，用ArcGIS將土地分為耕地、林地、牧草地、其他農(nóng)用地、建設(shè)用地、水域、和自然保留地等7種景觀類型，從各景觀類型面積上可以看出：牧草地面積最大，其次為林地和耕地。到2020年耕地面積減少幅度最大，主要轉(zhuǎn)向林地和牧草地、建設(shè)用地。建設(shè)用地面積增加幅度最大，主要來(lái)自耕地和牧草地;利用景觀格局軟件Fragstats 3.3.選取景觀水平和類型水平兩個(gè)級(jí)別的指標(biāo)，從斑塊的總體特征，破碎性、異質(zhì)性，斑塊形狀三個(gè)方面分析，得出：整體上2020年比2010年破碎化程度變小，景觀整體性增強(qiáng);各種類型上草地的破碎性和異質(zhì)性最高，其次為林地和耕地;其他農(nóng)用地和建設(shè)用地形狀最為規(guī)則，受人類活動(dòng)影響最大;各種景觀類型的指標(biāo)縱向變化微弱。

關(guān)鍵詞：土地利用;景觀格局

景觀格局及景觀結(jié)構(gòu)，它指景觀的空間格局，即大小和形狀不一的景觀鑲嵌體在空間上的排列。是景觀生態(tài)學(xué)研究中的核心問(wèn)題之一[1]。景觀格局的形成反映了不同的景觀生態(tài)過(guò)程，是各種景觀生態(tài)演變過(guò)程中的瞬間表現(xiàn)。然而由于生態(tài)過(guò)程的復(fù)雜性和抽象性，很難定量地、直接地研究生態(tài)過(guò)程的演變特征。生態(tài)學(xué)家往往通過(guò)研究景觀格局的變化來(lái)反映景觀生態(tài)過(guò)程[2][3]。景觀格局的發(fā)展變化是自然、生物和社會(huì)要素相互作用的結(jié)果，它影響并決定了景觀的各種功能[4]。因此，研究土地利用景觀格局變化，可以更好地了解人地關(guān)系，為人類更好地利用土地做理論基礎(chǔ)。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1數(shù)據(jù)來(lái)源及處理——土地利用景觀類型的劃分

本研究采用2010年遙感影像和2020年遙感影像，在ArcGIS平臺(tái)下將原始數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為30m×30m的柵格文件。土地利用分類以土地利用總體規(guī)劃分類系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合本地區(qū)土地利用特征及研究實(shí)際需求，將研究區(qū)分為耕地、林地、牧草地、其他農(nóng)用地、建設(shè)用地、水域、自然保留地7類（該縣沒(méi)有園地）。

1.2景觀格局指標(biāo)的選取

利用分析軟件Fragstats 3.3.進(jìn)行各地類景觀格局分析，根據(jù)各指標(biāo)所反映的不同生態(tài)含義，本文研究從景觀和斑塊類型2個(gè)水平上選取了，斑塊數(shù)量（NP）、平均斑塊面積（AREA-MN）、Shannon多樣性指數(shù)（SHDI）、Shannon均勻度指數(shù)（SHEI）、 聚集度指數(shù)（AI）、蔓延度指數(shù)（CONTAG）、散步與并列指數(shù)（IJI）、分離度指數(shù)（SPLIT）、斑塊密度（PD）、邊緣密度（ED）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、面積加權(quán)平均形狀（SHAPE-AM）和平均分維指數(shù)（FRAC_MN）等進(jìn)行研究。各指標(biāo)計(jì)算公式及意義參見(jiàn)相關(guān)文獻(xiàn)[5][6]。

2 結(jié)果與分析

2.1各景觀要素面積變化分析

該縣內(nèi)多山地，少平地，以牧業(yè)為主。由表1可以看出，縣2010年和2020年景觀類型均以牧草地、林地為主。10年間景觀類型整體變化不大，其中建設(shè)用地有所增加，其他農(nóng)用地有所減少。2010年耕地是建設(shè)用地面積的8.99倍，2020年耕地是建設(shè)用地面積的6.62倍。

增減幅度中可以看出建設(shè)用地變化最大，而最大景觀牧草地變化最小。10年間減少的景觀類型為耕地、其他農(nóng)用地 。結(jié)合實(shí)際情況分析耕地減少的主要原因是農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、建設(shè)占用。從表2可以看出耕地流向了林地、牧草地。建設(shè)用地面積增加主要來(lái)自耕地、牧草地。

2.2景觀格局動(dòng)態(tài)分析

根據(jù)Fragstats 3.3軟件計(jì)算得到2010、2020年該縣土地利用景觀格局各項(xiàng)指標(biāo)：

2.2.1景觀總體特征分析

景觀級(jí)別上的景觀指數(shù)從總體上反映了研究區(qū)的景觀格局及其變化特征[7]。景觀的整體數(shù)量減少，平均斑塊面積增大，說(shuō)明景觀整體的破碎化程度減小，斑塊之間的連通性增大。

景觀多樣性就是景觀水平的生物多樣性，它包含多種不同的測(cè)度指標(biāo)[8][9]。 景觀的最大多樣性由景觀要素類型的數(shù)量決定，對(duì)景觀要素類型一定的景觀而言，各景觀要素類型直接面積分配越均勻，其多樣性越高[10]。由表3可以看出，2010-2020年Shannon多樣性指數(shù)和Shannon均勻度指數(shù)均是增加，說(shuō)明區(qū)域景觀類型的豐富程度和均勻度均在上升，優(yōu)勢(shì)景觀在下降。

聚集度指數(shù)反映土地利用景觀中不同景觀斑塊類型的及集成度及景觀組分的空間配置特征，從表中可以看到2020年景觀的聚集度稍有增加，因?yàn)榭h域內(nèi)依然以牧草地和林地景觀為主。

蔓延度指數(shù)描述的是景觀中不同版塊類型相對(duì)的團(tuán)聚程度或蔓延趨勢(shì)。由表4可知，研究區(qū)蔓延度指數(shù)有所增加，但增加幅度不大，表示各景觀類型分散度略有增加。

散步與并列指數(shù)減少，說(shuō)明景觀斑塊各類型間相鄰的類型有減少的趨勢(shì)，相互接壤的景觀烈性的豐富程度有所下降。

2.2.2景觀異質(zhì)性、破碎性分析

斑塊數(shù)量、斑塊密度、最大斑塊指數(shù)反映了景觀異質(zhì)性程度，邊緣密度反映景觀類型被邊界分割的程度，是景觀破碎化的直接反映，邊緣密度越大說(shuō)明形狀越復(fù)雜。牧草地景觀最大，景觀的異質(zhì)性和破碎性相比其他景觀都比較大。最大斑塊指數(shù)和平均斑塊面積可以看出景觀中各斑塊面積均勻程度，草地最大斑塊指數(shù)最大，其次為林地和耕地，其他的3種景觀類型平均斑塊面積均很小。平均斑塊面積林地最大，其次為草地和耕地，說(shuō)明草地景觀斑塊面積沒(méi)有林地耕地相對(duì)均勻，耕地最均勻。

從時(shí)間上比較牧草地景觀指標(biāo)變化不大，到2020年斑塊數(shù)量、斑塊密度、邊緣密度均稍有減少。到2020年建設(shè)用地斑塊數(shù)量減少，斑塊密度和邊緣密度也減少，建設(shè)用地的破碎化程度降低說(shuō)明建設(shè)用地的布局趨于合理，新增的建設(shè)用地并沒(méi)有增加建設(shè)用地的破碎化和異質(zhì)性。

2.2.3景觀形狀特征分析

平均斑塊分維數(shù)的大小反映了人類活動(dòng)對(duì)景觀的影響強(qiáng)度，一般處于1～2之間。值越大，表明斑塊形狀越復(fù)雜，1.0代表形狀最簡(jiǎn)單的正方形斑塊，2.0表示等面積下周邊最復(fù)雜的斑塊。平均斑塊分維數(shù)趨近于斑塊的自相似性強(qiáng)，斑塊越有規(guī)律;斑塊的幾何形狀趨向于簡(jiǎn)單，表明受干擾的程度越大。表3中各景觀類型的平均斑塊分位數(shù)值都比較接近1，說(shuō)明斑塊都比較規(guī)則，其中其他農(nóng)用地、建設(shè)用地、耕地受人類活動(dòng)影響較大。時(shí)間上縱向比較，2020年除其他農(nóng)用地外的6類景觀類型的分維數(shù)都比2010年增大。說(shuō)明這些景觀類型受人類活動(dòng)影響比較大，而且隨著規(guī)劃的實(shí)施，人類的影響繼續(xù)加大。

3 結(jié)論

1、從各種景觀類型的空間序列上來(lái)看，牧草地面積占縣域總面積46%以上，是研究區(qū)的最大景觀，其次為林地和耕地。從時(shí)間序列上看耕地景觀流向林地和草地和建設(shè)用地，草地和林地有小幅增加，草地依然是區(qū)域內(nèi)最大景觀。

2、2010-2020年各項(xiàng)景觀指標(biāo)變化微弱，區(qū)域內(nèi)牧草地、林地等主要景觀地位穩(wěn)定。斑塊整體的破碎化程度減小。景觀的多樣性和均勻度增加，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)主體景觀的影響力變?nèi)?，但是變化幅度很小。研究區(qū)各斑塊的聚集度很高，并且在增加。蔓延度指數(shù)處于中等水平，景觀中各斑塊連通性很強(qiáng)，2020年連通性有小幅增加。景觀斑塊周圍連接的景觀類型變少，景觀的破碎度也變小，景觀整體行增強(qiáng)。

3、景觀類型級(jí)別中草地是優(yōu)勢(shì)景觀，但同時(shí)也是異質(zhì)性和破碎性最大的景觀，但受人類活動(dòng)影響的程度不及其他農(nóng)用地和建設(shè)用地;林地是區(qū)域內(nèi)第二大優(yōu)勢(shì)景觀，破碎度和異質(zhì)性均小于草地景觀，林地受人類活動(dòng)影響程度也小于草地。耕地是區(qū)內(nèi)第三大景觀，斑塊面積數(shù)量破碎化程度上都處于中等，且受區(qū)內(nèi)地形影響形狀分布很不規(guī)則。其他農(nóng)用地是除耕地外流出面積最多的景觀類型，斑塊形狀受人類活動(dòng)影響最大，其斑塊的破碎度和異質(zhì)性及邊緣的復(fù)雜程度亦最小。水域面積是7種景觀類型中面積最小的景觀，各種景觀指標(biāo)變化幅度也很小。自然保留地是7種景觀中面積僅大于水域的景觀，規(guī)劃期內(nèi)其面積變化幅度最小，各種景觀指標(biāo)變化也很小。

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