基于ArcGIS的永安市森林景觀格局分析

陳其滸

(永安市林業局，福建 永安 366000)

1 引言

森林是一個復雜的生態系統，研究其結構、功能及動態變化具有重要意義。景觀格局是大小、形狀各異的景觀要素在空間上的分布和組合，是環境因素與人類活動共同促動下的一種結果，能夠反映出一定社會形態下人類活動和經濟發展的狀況[1，2]。森林景觀格局是類型、大小、形狀各異的森林景觀在空間上的分布和組合。森林景觀格局反映著各類森林景觀的布局特征，制約著各類森林景觀的動態變化過程。研究森林景觀格局對森林資源保護、可持續利用、生物多樣性保護、生態建設及防范水土流失等都具有重要意義。

本文運用ArcGIS軟件將永安市最新森林資源調查數據中地類、林種和優勢樹種等小班因子進行編輯處理，獲得森林資源分布數據，作為基礎數據；對森林景觀類型進行劃分，進而形成景觀類型體系；再運用景觀生態學的景觀指數法，選取景觀格局指數[3]，利用Fragstats4.2軟件對永安市森林景觀類型的分布格局進行分析，得出永安市森林景觀特征，為永安市的森林資源可持續經營和管理提供參考依據。

2 研究區域概況

永安市位于福建省中部偏西，地理坐標為東經116°56′～117°47′，北緯25°33′～26°12′，東與大田縣毗鄰，西與清流縣相接，南與龍巖市、漳平市連接，北與明溪縣、三元區接壤。東西寬85 km，南北長72 km，全市土地總面積2931 km2，約占全省面積的2.42%，年平均降水量1490～2060 mm，年平均氣溫14.3～19.2 ℃。地貌特征為“九山半水半分田”，森林覆蓋率達82.83%，林木蓄積量2597萬m3，是我國南方重點林區縣市。

3 研究方法

3.1 數據處理

收集2016年度永安市森林資源二類調查數據，數據格式為shapefile，通過ArcGIS軟件編輯二類調查數據，提取地類、林種、優勢樹種等各小班屬性，獲得整個永安市的森林資源分布數據，作為森林景觀格局分析的基礎數據。

3.2 森林景觀類型劃分

本文研究的森林景觀類型是依據《福建省地方森林資源監測體系小班區劃調查技術規定》(2017年版)，結合永安市森林資源概況及林業生產經營管理現狀，兼顧森林景觀自身的結構差異所提出的。依據森林資源分布數據，以各小班地類和優勢樹種兩個因子為標準，對森林景觀類型進行劃分，形成景觀類型體系。

最終將永安市景觀劃分為8種類：①闊葉林景觀(闊葉樹純林、優勢樹種為闊葉樹的闊葉混交林和針闊混交林)；②針葉林景觀(杉木、馬尾松純林，和優勢樹種為杉木、馬尾松的針葉混交林)；③竹林景觀(毛竹、雜竹純林，和以竹類樹種占優勢的混交林)；④果樹林景觀(李、橘、橙、柚等經濟林)；⑤灌木林景觀(一般灌木林和除果樹林以外的特規灌木林、及部分食用油料林類(茶葉、油茶等))；⑥未成林造林地景觀(主要為人工造林未成林造林地、封育未成林地)；⑦無林地景觀(主要為跡地和宜林地);⑧非林地景觀(主要為建設用地、水域、未利用地，耕地等)。

根據以上景觀類型劃分體系，運用ArcGIS，提取相同景觀類型的小班，并將相鄰相同的景觀類型小班數據進行融合，進而得出永安市森林景觀分布圖(圖1)。

圖1 永安市森林景觀分布

3.3 景觀格局體系

景觀格局分析可采用景觀格局指數來進行描述[4]。通過景觀指數的分析，能夠反映景觀格局的信息，反映景觀結構的組成和空間配置等多方面特征的簡單定量指標[5，6]。本文選擇了幾個相互獨立、相對全面地反映區域內景觀格局的指數：斑塊類型面積、斑塊占景觀面積比例、斑塊個數、平均斑塊面積、最大斑塊指數、斑塊密度、邊緣密度、景觀形狀指數。再利用Fragstats4.2軟件對永安市森林景觀類型的分布格局數據進行分析。

4 結果與分析

由表1可知，永安市各類森林景觀面積共計293069.51 hm2，19355個斑塊。景觀類型面積：針葉林林地>闊葉林林地>竹林地>非林地>未成林造林地>果樹林林地>無林地>灌木林地。針葉林林地占永安市森林景觀30.99%，灌木林林地、無林地所占比例均不足1%。針葉林林地和闊葉林林地的平均斑塊面積遠大于其他，表明這兩種景觀類型集中連片，整體分布連續，破碎化程度較小。

表1 永安市森林景觀類型斑塊指數特征

由表2可知，非林地最大斑塊指數8.6，遠遠高于其他的景觀類型，表明非林地景觀由大斑塊占主導，受人類活動擴張影響。無林地、未成林造林地、果樹林林地、灌木林地景觀最大斑塊指數較小，均低于0.1，這些景觀幾乎沒有大的斑塊主導其格局。在斑塊密度上，灌木林林地最小，為0.06個/hm2，其次為無林地和未成林造林地，表明這類景觀其面積較小，且較分散。竹林地的斑塊密度最大(1.52個/hm2)，面積占總面積21.59%，擁有最大的斑塊數量(4460個)，表明竹林地相比其他景觀較為分散，破碎化程度較高。針葉林林地、闊葉林林地、竹林林地邊緣密度和景觀形狀指數較大，邊界形狀復雜，表明這些景觀類型受人為活動影響較為嚴重，空間結構較為復雜。

表2 永安市森林景觀類型斑塊指數特征

5 結論

永安市森林景觀類型豐富，有林地景觀為其主要的景觀類型，主導了區域內整體森林景觀結構、功能和動態過程。其中，針葉林林地是區域內面積最大的景觀類型。針葉林林地、闊葉林林地、竹林地景觀面積占整體總面積的80%以上，說明針葉林林地、闊葉林林地、竹林地景觀為永安市主要的森林景觀，在維持區域內的森林景觀穩定性和多樣性發揮了重要作用。闊葉林林地和針葉林林地平均斑塊面積較大，景觀連續性較其他類型好，分布相對連片聚集，破碎度較低。非林地景觀的最大斑塊指數最大，遠高于其他類型，表明受到人類活動的影響，其格局由少數大斑塊主導控制；果樹林地、灌木林地、未成林造林地和無林地因受人類采伐、種植等影響，由小斑塊控制其格局，斑塊面積相對較小，且較分散。竹林地擁有最大的斑塊數量和斑塊密度，受人類活動影響，較為分散、破碎化程度較高。受人類森林經營及生產活動影響，針葉林林地、闊葉林林地、竹林林地邊緣密度和景觀形狀指數較大，邊界形狀復雜，景觀空間結構復雜。

區域內的森林景觀分布格局特征分析，及時掌握區域內森林景觀格局的動態變化，有利于制定區域森林資源經營對策，對優化調整永安區域內的森林景觀結構配置和分類經營，對促進區域內森林資源可持續經營和區域經濟的協調發展具有重要的理論和實踐意義。