淺談香格里拉縣森林景觀格局研究進展

陳文烯，岳彩榮

（西南林業大學 林學院，云南 昆明 650224）

1 引言

香格里拉縣地處青藏高原南緣，橫斷山脈腹地，森林資源豐富，是阻止西北風沙南侵的重要屏障，是江河源流水源的基礎保障，是全球生物多樣性的重要組成部分［1，2］。因此，為了科學地經營管理香格里拉縣森林生態系統，對香格里拉縣的森林景觀動態變化研究及其景觀生態規劃尤為重要。目前，已有研究者對香格里拉縣的森林資源保護、森林景觀格局、森林景觀動態變化、森林景觀變化驅動力等進行了研究，而在對香格里拉縣的森林景觀生態規劃方面的研究還較少。

2 國內外基于3S技術的森林景觀格局動態變化與景觀生態規劃的研究概況

森林景觀是陸地生態系統中的重要組成部分之一，在陸地生態系統中起著重要的調控作用，也是多年來景觀生態學中的主要研究領域之一。人類的發展不斷地干擾森林生態系統，因此森林景觀格局的動態變化及其景觀生態規劃越來越受景觀生態學家的關注。目前，采用RS與GIS相結合的手段，其優勢在于結合RS與GIS技術對景觀格局進行動態分析，可以快速地分析出森林景觀斑塊的轉移和變化，揭示其變化規律，并以科學的規劃與設計為調控手段，為景觀規劃和管理提供理論依據。國內外景觀生態學研究者在森林動態、森林多樣性保護、干擾生態與森林生態恢復等方面以3S技術為分析手段，以景觀生態學原理為理論基礎開展了大量研究，為森林資源的可持續利用與經營、森林景觀規劃管理、生物多樣性及瀕危物種保護的研究提供了新的思路和途徑。

Riitters等在對景觀格局和結構因子分析的研究中通過分析計算了景觀格局和結構度量得出了研究區域的土地利用和土地覆蓋［3］。Cain等運用3S技術對田納西河切薩皮克灣水庫集水區進行了專題地圖制作，并利用不同景觀呈現的不同分辨率和不同數量屬性進行了研究區域景觀單元的多元模式分析，得出了該區域的土地覆蓋格局分布圖［4］。Bürgi在瑞士低地森林變化的研究中通過分析3個重疊時期的森林資料，揭示了研究區域森林變化的原因［5］。Baskent等探討了利用GIS技術分析森林景觀的動態變化規律，結合景觀生態學原理建立景觀管理模型的方法和思路［6］。Liu Guoliang等在加拿大哥倫比亞森林生態系統變化規律及森林規劃的研究中提出了明確森林空間和時間上的生態設計模型、森林仿真優化系統（FSOS），其結果分析表明了FSOS有幫助解決在不同優先級景觀資源條件的理想方案的能力［7］。Metzger等以景觀破碎化與連通性為主體的景觀生態學原理分析研究了大西洋森林地區不同時期森林格局動態變化提出了科學的生物保護方案［8］。Boucher等以森林格局專題地圖和長期的考察記錄數據研究了上個世紀加拿大東部落葉林景觀格局變化規律，做出了研究區域的森林可持續經營管理生態規劃［9］。Weiqi Zhou等以1914、1938、1957、1971、1999、2004年6個時期森林斑塊數據庫為基礎以3S技術為手段研究了美國東部城市化流域90年的森林覆蓋及景觀格局時空動態變化［10］。

張濤等以滬嘉杭地區余杭市為研究對象，選取城市化程度不同的6個鄉鎮，以城市人口數／總人口數作為城市化的指標，以地理信息系統GIS（軟件MapInfo）為手段，利用1∶10000山林植被現狀圖及森林資源二類調查報告等相關圖件資料，結合實地調查，林種作為森林景觀分類標準，建立了余杭森林資源景觀數據圖庫，對余杭地區不同城市化程度下6個鄉鎮的森林景觀格局進行了研究［11］。丁圣彥等以1983～1999年森林資源分布圖為主要信息源，用ARC／INFO作為空間信息處理工具，采用斑塊數、平均斑塊面積、破碎化指數等指標分析了近20年來伊洛河流域中部典型地區的森林景觀格局動態［12］。徐天屬等在GIS平臺下，建立了九溪河小流域森林景觀空間分布數字景觀圖［13］。國慶喜等對豐林自然保護區景觀空間格局的分析與評價研究運用了GIS的空間分析功能，通過DDEM提取坡度、坡向、海拔等地形因子，分析了研究區域的森林景觀類型分布與各地形因子的關系，得出影響研究區森林景觀類型分布的主要因子是坡位和海拔［14］。

郭紅以長白山地區白河林業局天然林作為研究對象，利用2000年遙感影像圖，1987年和2000年森林資源二類調查數據和地形圖等資料，以遙感（RS）和地理信息系統（GIS）為支撐，應用景觀生態學的相關原理及方法，研究了森林的空間結構組成，從時間序列和空間尺度上研究了區域的景觀格局及其變化，詳細系統的分析了研究區域的景觀生態結構、景觀格局現狀和動態變化。通過DEM和景觀現狀的疊加，深入分析了各森林景觀類型與坡度、坡向和地形高程之間的關系，揭示由森林資源結構變化而引起的景觀格局變化。基于景觀格局的動態模擬和景觀格局空間結構的分析，對白河林業局景觀進行了功能分區，并進行了景觀生態規劃，提出各規劃區經營措施［15］。王曉東等以安徽省東至縣梅城林場1999、2002和2006年同期LandsatETM＋遙感圖像為主要數據源，輔研究區域林場森林資源二類清查數據、1∶1萬小班地形圖、1∶2.5萬林相圖及小班調查卡片，利用Erdas9.0對遙感圖像進行波段組合、幾何校正、圖像融合等預處理，選用非監督分類方法進行了不同時期森林景觀分類，形成森林景觀影像專題圖，將其輸入FRAGSTATS景觀分析軟件，計算各類森林景觀指數，分析對比梅城林場不同時期森林景觀格局動態變化，為森林景觀規劃提供了依據［16］。Wang Qiong以城市景觀為研究對象修訂了景觀生態規劃的方法中適應人工神經網絡的算法，結果表明該算法的泛化能力和預測精度有顯著提高［17］。此方法的提出為景觀格局的預報、模擬、分析和規劃又提供了一種有效方法。Jin－Tun Zhang等提出一個新的關于植被多樣性與旅游影響變量的新指數－綜合生態敏感性（IES），并將該指數運用于北京百花山自然保護區的森林植被景［18］。

在國內外運用不同時期信息資料結合3S技術來分析景觀動態變化及森林景觀規劃的研究已成為熱點。森林景觀格局的研究熱點已逐漸轉向了對森林異質鑲嵌體的結構及其動態的研究。從群落組成結構分析和群落分類，向群落梯度分析、排序和群落種群空間分布格局及其動態分析轉移；從通過種群年齡結構分析探討群落演替動態規律轉向分析斑塊組成結構、年齡結構、空間結構，揭示森林鑲嵌體動態。與研究區域特色條件相結合而提出適宜當地景觀格局分析評價的新思路并未其景觀生態規劃提出更好的方法成為今后森林景觀格局及生態規劃研究領域的趨勢之一。

3 基于3S技術的香格里拉縣森林景觀格局變化與景觀規劃的研究現狀

目前，已有研究者對香格里拉縣的天然林景觀生態評價、森林景觀格局、森林景觀格局演化、森林景觀變化驅動力等方面進行了研究。潘海波在景觀生態評價基礎上，綜合已有各種生態規劃理論和實踐，借助了GIS的空間信息處理技術，依據運籌學原理，通過研究區景觀功能分區和生態廊道的構建，以及關鍵地段的識別等環節，結合天然林保護的特殊需要，采用景觀要素因素分析和景觀格局優化的綜合方法進行了香格里拉縣天然林保育的功能區劃［19］。許慧敏等通過對香格里拉縣森林人為干擾因子調查及樣方調查表明了人為干擾因子類型主要有放牧、房屋建材砍伐、木材砍伐、薪材采集、積肥、非木材林產品采集及旅游開發等，人為干擾能在一定程度上增加香格里拉亞高山森林樹種多樣性，但隨著人為干擾強度的增加，其樹種多樣性又逐漸降低，群落出現斷層，森林資源量減少，進而發生逆行演替，危害了森林生態系統的良性循環［20，21］。周瑜利用香格里拉縣森林資源二類調查數據，在ArcGIS 9和Fragstats3.3軟件支持下，選取斑塊密度、最大斑塊指數、形狀指數、平均斑塊面積、分維數多樣性指數、均勻度指數、蔓延度指數等森林景觀格局指標分析了香格里拉縣森林景觀格局，結果表明：香格里拉縣冷杉林和高山松林斑塊較多在總體景觀中處于主導地位，闊葉林和灌景觀較為破碎，景觀要素類型較豐富，天然林得到了較好的保護［22］。姜鵬等結合了中巴衛星2000年和2009年香格里拉中心區數據，借助GIS、RS和Fragstat軟件，對香格里拉中心區在斑塊類型和景觀水平兩方面進行了景觀格局變化研究［23］。岳彩榮等通過對香格里拉縣1974、1989、2000年3個時段遙感衛星影像的解譯，得到其3期森林景觀分類數據。借助GIS的空間分析功能，從海拔、坡度和坡向等自然因素分析了地形因素對景觀變化的影響，利用成本距離分析方法研究了居民點、道路、農地對森林景觀變化的影響，并對成本距離與景觀空間變化關系進行了函數擬合［24］。

綜上所述，研究者對香格里拉縣的天然林景觀生態評價、森林景觀格局、森林景觀格局演化、森林景觀變化驅動力等方面已進行了研究，而在香格里拉縣森林景觀生態規劃方面的研究還較少。

4 結語

以3S技術為手段結合景觀生態學原理對森林景觀格局的研究已成為當今森林景觀生態學領域的熱點。3S技術結合景觀生態學原理對香格里拉縣天然林景觀生態評價、森林景觀格局、森林景觀格局演化、森林景觀變化驅動力等方面的研究已趨于成熟，而在香格里拉縣森林景觀生態規劃方面的研究還有待探索。因此，在基于3S技術的森林景觀格局動態研究基礎上繼續森林景觀生態規劃的研究將成為香格里拉縣森林格局研究領域一個重要的發展方向。

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