基于GIS的廣州市番禺區土地景觀格局破碎化分析

朱澤民 張林琦

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

關鍵詞：ＧＩＳ；景觀破碎化；廣州市番禺區

中圖分類號：Ｓ１２７；Ｆ３２３．２１１文獻標識碼：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、均質和連續的整體趨向于復雜、異質與不連續的斑塊鑲嵌體的過程［１］，是自然或人為因素干擾所導致的景觀由簡單趨向于復雜的過程。隨著人類的進步和科技的發展，人類對自然的干擾能力越來越強，導致景觀的破碎化程度也逐步加深，因此對景觀的破碎化進行分析是當前景觀生態學研究的熱點之一［２，３］。此次研究擬借助于景觀生態學的理論和方法，分析研究區自１９８８年以來的土地利用變化對景觀破碎化的影響，為廣州市番禺區實現土地資源利用和生態環境保護決策提供科學依據。

１研究區概況與研究方法

１．１研究區概況

廣州市番禺區（此次研究包括２００５年劃分出去的南沙區）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，與廣州市區相接，南濱珠江口，外出南海，距香港３８海里，距澳門４２海里，區政府所在地市橋鎮距廣州市區１７ ｋｍ。研究區面積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％；農業用地４．８０萬ｈｍ２，其中種植業面積３．６７萬ｈｍ２，水產養殖面積１．１３萬ｈｍ２。在經濟、人文和自然因素的驅動下，研究區成為珠江三角洲景觀變化速度最快、幅度最大的地區之一，是理想的景觀格局破碎化研究區域［２］。

１．２數據來源與研究方法

研究所采用的基礎數據為Ｌａｎｄｓａｔ－５ ＴＭ（１９８８、１９９５、２０００年）與Ｌａｎｄｓａｔ－７ ＥＴＭ（２００６年）遙感影像數據，軌道號為１２２／０４４；２０００年番禺區土地利用類型圖。遙感影像數據和土地利用類型圖等數據均被統一到同一坐標系和投影下，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軟件環境下，所有數據都被統一成柵格化為３０ｍ×３０ｍ的ＧＲＩＤ數據。

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

２結果與分析

２．１基本景觀參數變化

景觀破碎化程度與斑塊數量呈正相關，與平均斑塊面積、平均邊界長度呈負相關［５］。從表１可以看出，１９８８—２００６年，研究區在城市化與工業化進程中，城鎮用地與開發用地斑塊不斷入侵、同化自然景觀與農業用地景觀斑塊，區域景觀斑塊數量不斷增加，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景觀破碎化程度不斷加深。番禺的斑塊數量、平均斑塊面積、平均邊界長度均變化較大，斑塊數量從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

斑塊數量破碎化與邊界破碎化是兩個不完全相同的生態過程，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，不同區域景觀斑塊密度與邊界密度兩個指數均呈增長趨勢，對３個不同時段進行分析，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年番禺在經歷略帶盲目性的城市擴張后，番禺景觀格局變化相對緩和。經歷２０世紀９０年代的快速城市化過程后，番禺區斑塊密度一直持續增高，２００６年達到１．６０６個／ｈｍ２，邊界密度表現出與斑塊密度相同的變化規律，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，區域城市化熱潮后，區域景觀的開發與利用過程對景觀斑塊邊界的總體影響趨于平緩。

２．３斑塊數量破碎化指數

斑塊數量破碎化指數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年廣州市番禺區景觀破碎化程度不斷加深，１９８８—１９９５年區域景觀破碎化程度變化較大，１９９５年以后不同區域景觀破碎化程度變化減緩。研究區斑塊數量破碎化指數變化與斑塊密度表現出完全一致的變化趨勢，隨著番禺區城市化與工業化的快速推進，區域景觀破碎化程度不斷加深。景觀破碎化除受經濟與城市快速發展因素直接影響外，番禺區主要為平原地貌格局，地勢相對平坦開闊，區域景觀生態過程與格局的完整性與連通性相對較高，但研究區是珠江水系的主要入海口，境內河網密布，河流廊道較多，淡水養殖魚塘分布較多，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分離度指數與斑塊平均最近距離

從分離度指數變化（表２）可以看出，在人為改造活動的強烈干擾下，番禺區在城市化進程中，城鎮用地與開發用地斑塊不斷入侵其他斑塊類型，區域大斑塊不斷被分割細化，景觀組分間的空間隔離程度降低。１９８８—１９９５年分離度指數增加，是因為１９８８年后隨著城市建設的干擾，尤其是城市化過程對農業用地分割占用，導致分離度指數增大，但１９９５年以后分離度指數變化相對平緩。

１９８８—２００６年，區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分布發展的趨勢，但１９９５年后區域斑塊平均最近距離減小趨勢變緩。結合土地利用類型圖初步分析其主要原因是研究區城鎮已基本發展成相互聯系的整體，各城鎮隔離程度不斷減小，但區域河流廊道眾多，對景觀斑塊存在一定的分割隔離作用，斑塊類型相對復雜細化。

３討論

景觀格局特征變化與區域經濟發展存在一定程度的相關性，伴隨經濟增長，城市化與工業化進程不斷加快，帶來區域景觀破碎化程度不斷加深，但區域景觀格局的變化是社會、經濟與生物在不同尺度上共同影響的結果，番禺區景觀格局特征在一定程度上還受到了研究區地貌格局特征的明顯影響［１］。１９８８—２００６年，番禺斑塊數量、斑塊密度、邊界密度與斑塊數量破碎化指數均有不同程度增加，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：

［１］ 肖篤寧，胡遠滿，李秀珍．環渤海三角洲濕地的景觀生態學研究［Ｍ］．北京：科學出版社，２００１．

［２］ 郭明，馬明國，肖篤寧．基于遙感ＧＩＳ的干旱區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［Ｊ］．生態學報，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］．農業系統科學與綜合研究，２００４，２０（４）：２５８－２６０．

［５］ 鄔建國．景觀生態學——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．東莞市景觀生態演化特征的分析［Ｊ］．中國環境科學，１９９７，１７（５）：４２２－４２５．

（責任編輯鄭威）

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和軟件工程相關研究工作，（電話）１３９８６５５８３５１（電子信箱）

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