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年遙感影像數據為基礎，用ArcGIS將土地分為耕地、林地、牧草地、其他農用地、建設用地、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，主要轉向林地和牧草地、建設用地。建設用地面積增加幅度最大，主要來自耕地和牧草地;利用景觀格局軟件Fragstats 3.3.選取景觀水平和類型水平兩個級別的指標，從斑塊的總體特征，破碎性、異質性，斑塊形狀三個方面分析，得出：整體上2020年比2010年破碎化程度變小，景觀整體性增強;各種類型上草地的破碎性和異質性最高，其次為林地和耕地;其他農用地和建設用地形狀最為規則，受人類活動影響最大;各種景觀類型的指標縱向變化微弱。

關鍵詞：土地利用;景觀格局

景觀格局及景觀結構，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。是景觀生態學研究中的核心問題之一[1]。景觀格局的形成反映了不同的景觀生態過程，是各種景觀生態演變過程中的瞬間表現。然而由于生態過程的復雜性和抽象性，很難定量地、直接地研究生態過程的演變特征。生態學家往往通過研究景觀格局的變化來反映景觀生態過程[2][3]。景觀格局的發展變化是自然、生物和社會要素相互作用的結果，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系，為人類更好地利用土地做理論基礎。

1 數據來源與研究方法

1.1數據來源及處理——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平臺下將原始數據轉為30m×30m的柵格文件。土地利用分類以土地利用總體規劃分類系統為基礎，結合本地區土地利用特征及研究實際需求，將研究區分為耕地、林地、牧草地、其他農用地、建設用地、水域、自然保留地7類（該縣沒有園地）。

1.2景觀格局指標的選取

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

2 結果與分析

2.1各景觀要素面積變化分析

該縣內多山地，少平地，以牧業為主。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，其中建設用地有所增加，其他農用地有所減少。2010年耕地是建設用地面積的8.99倍，2020年耕地是建設用地面積的6.62倍。

增減幅度中可以看出建設用地變化最大，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、其他農用地 。結合實際情況分析耕地減少的主要原因是農業結構調整、建設占用。從表2可以看出耕地流向了林地、牧草地。建設用地面積增加主要來自耕地、牧草地。

2.2景觀格局動態分析

根據Fragstats 3.3軟件計算得到2010、2020年該縣土地利用景觀格局各項指標：

2.2.1景觀總體特征分析

景觀級別上的景觀指數從總體上反映了研究區的景觀格局及其變化特征[7]。景觀的整體數量減少，平均斑塊面積增大，說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度指標[8][9]。 景觀的最大多樣性由景觀要素類型的數量決定，對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多樣性指數和Shannon均勻度指數均是增加，說明區域景觀類型的豐富程度和均勻度均在上升，優勢景觀在下降。

聚集度指數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，因為縣域內依然以牧草地和林地景觀為主。

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

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

2.2.2景觀異質性、破碎性分析

斑塊數量、斑塊密度、最大斑塊指數反映了景觀異質性程度，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，邊緣密度越大說明形狀越復雜。牧草地景觀最大，景觀的異質性和破碎性相比其他景觀都比較大。最大斑塊指數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，說明草地景觀斑塊面積沒有林地耕地相對均勻，耕地最均勻。

從時間上比較牧草地景觀指標變化不大，到2020年斑塊數量、斑塊密度、邊緣密度均稍有減少。到2020年建設用地斑塊數量減少，斑塊密度和邊緣密度也減少，建設用地的破碎化程度降低說明建設用地的布局趨于合理，新增的建設用地并沒有增加建設用地的破碎化和異質性。

2.2.3景觀形狀特征分析

平均斑塊分維數的大小反映了人類活動對景觀的影響強度，一般處于1～2之間。值越大，表明斑塊形狀越復雜，1.0代表形狀最簡單的正方形斑塊，2.0表示等面積下周邊最復雜的斑塊。平均斑塊分維數趨近于斑塊的自相似性強，斑塊越有規律;斑塊的幾何形狀趨向于簡單，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值都比較接近1，說明斑塊都比較規則，其中其他農用地、建設用地、耕地受人類活動影響較大。時間上縱向比較，2020年除其他農用地外的6類景觀類型的分維數都比2010年增大。說明這些景觀類型受人類活動影響比較大，而且隨著規劃的實施，人類的影響繼續加大。

3 結論

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

2、2010-2020年各項景觀指標變化微弱，區域內牧草地、林地等主要景觀地位穩定。斑塊整體的破碎化程度減小。景觀的多樣性和均勻度增加，說明區域內主體景觀的影響力變弱，但是變化幅度很小。研究區各斑塊的聚集度很高，并且在增加。蔓延度指數處于中等水平，景觀中各斑塊連通性很強，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。

3、景觀類型級別中草地是優勢景觀，但同時也是異質性和破碎性最大的景觀，但受人類活動影響的程度不及其他農用地和建設用地;林地是區域內第二大優勢景觀，破碎度和異質性均小于草地景觀，林地受人類活動影響程度也小于草地。耕地是區內第三大景觀，斑塊面積數量破碎化程度上都處于中等，且受區內地形影響形狀分布很不規則。其他農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影響最大，其斑塊的破碎度和異質性及邊緣的復雜程度亦最小。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，規劃期內其面積變化幅度最小，各種景觀指標變化也很小。

參考文獻

[1] 陳昌.天祝縣農業區景觀格局及生態建設研究：[碩士學位論文]蘭州：甘肅農業大學，2008

[2] 胡巍巍，王根緒，鄧偉.景觀格局與生態過程相互關系研究進展[J] .地理科學進展，2008，27（1）：18～24.

[3] 張本昀，申懷飛，鄭敬剛等.河南省土地利用景觀格局研究[J] .資源科學，2009，31（2）：317-323

[4] 傅伯杰，陳利頂，馬克明等.景觀生態學原理及應用[M] .北京：科 學出版社，2004.

[5] 賈琦，運迎霞，黃煥春.快速城市化背景下天津市城市景觀格局時空動態分析[J].干旱區資源與環境，2012，26（12）：14-20.

[6] 謝花林.基于景觀結構的土地利用生態風險空間特征分析-以江西興國縣為例[J].中國環境科學，2011，31（4）：688-695.

[7] 尹昌應，羅格平，魯蕾等.內陸干旱區土地利用變化的景觀格局特征分析-以新疆白楊河流域為例[J].干旱區地理，2008，31（1）：67-74.

[8]鄭瑜，吳立潮，羅以燦等.長株潭地區土地利用景觀格局動態變化分析[J] .中南林業科技大學學報，2011，31（4）：119-124.

[9]郭娜，彭培好，許輝熙.米易縣土地利用景觀格局動態變化分析[J] .地理空間信息，2010，8（1）：90-92

[10]傅伯杰，陳利頂.景觀多樣性的類型及其生態意義[J] .地理學報，1996，51（5）：454-462

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