山東半島縣域土地利用景觀格局分析——以招遠(yuǎn)市為例

1、山東半島縣域土地利用景觀格局分析以招遠(yuǎn)市為例第l4卷第3期2007年6月水土保持研究ResearchofSoilandWaterConservationJun.,2007山東半島縣域土地利用景觀格局分析以招遠(yuǎn)市為例趙明華,楊樹佳,牟文龍(山東師范大學(xué)人口?資源與環(huán)境學(xué)院,濟(jì)南250014)摘要:在GIS技術(shù)支持下,利用ERDAS軟件對2004年招遠(yuǎn)市遙感圖像進(jìn)行處理,在Arc/info平臺(tái)下進(jìn)行解譯,析.利用景觀格局分析軟件FRAGSTATS3.3對所選指標(biāo)進(jìn)行量化分析.分析得出:招遠(yuǎn)市景觀類型比較豐富,有著典型的"斑塊一廊道一基質(zhì)量"特征,耕地景觀占絕對優(yōu)勢.斑塊形狀受地

2、貌影響顯著,集中體現(xiàn)在草地上,其形狀指數(shù)大于其他景觀類型.氣候因素對斑塊優(yōu)勢度影響較大.人類活動(dòng)對景觀空間結(jié)構(gòu)有著強(qiáng)烈影響,人類活動(dòng)的加劇會(huì)使景觀破碎化程度加深.關(guān)鍵詞:招遠(yuǎn)市;景觀格局;土地利用;GIS中圖分類號(hào):F301.24文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1005-3409(2007)03015503AnalysisofLandscapeStructureofLandUseatCountyScaleinShandongPeninsulaACaseStudyofZhaoyuanCityZHA0Minghua,YANGShu-jia,MOUWen-long(CollegeofPopulation,R

3、esourcesandEnvironment,ShandongNormalUniversity,Jinan250014,China)landscapeecologyprinciple,andaccordingtoactualconditionofthestudyarea,thepatchlevelindicesandthelandscapelevelindicesbyFRAGSTATS3.3.TheresultsshowthatZhaoyuanhastheampleclassesofthelandscape,anditaccordswiththemodelof"patchcorrid

4、or-matrix"TheplantationdominatethelandscapeofZhaoyuan;yetthepatchshapeismainlyaffectedbylandforms,beingreflectedbytheclassofgrasswithshapeindexbiggerthanotherlandscapetypes;theclimaticfactorcanalsoaffectthepatchdominancethelandscapestructurehasbeenaffectedobviouslybyhumanactivities,withincrease

5、ofhumanactivitiesindexincreasedgreatly.Keywords:Zhaoyuancity;landscapestructure;landuselGIS2O世紀(jì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和城市化進(jìn)程的加快,導(dǎo)致土變化中具有極其重要的意義,2O世紀(jì)9O年代,其已成為各的角度進(jìn)行分析研究有助于探討土地利用變化和景觀生態(tài)東半島位于黃海渤海之間,陸地海岸線長2930km,近海島嶼約240個(gè).山東半島現(xiàn)已成為山東經(jīng)濟(jì)發(fā)展的龍頭,并有望成為中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的"第三極",并且沿海縣市也是一個(gè)完格局的研究是揭示沿海地區(qū)生態(tài)狀況,空間變異性特征,以擇位于膠東半島西北部的招遠(yuǎn)市作

6、為研究區(qū)域,分析其景觀格局.這對全而認(rèn)識(shí)研究區(qū)的景觀現(xiàn)狀特征,合理配置土地資源,強(qiáng)化區(qū)域景觀生態(tài)環(huán)境保護(hù)意義重大.1研究區(qū)域自然地理概況招遠(yuǎn)市地處山東半島西北部,位于東經(jīng)120.08.120.38.,北緯37.O5.37.33.之間.東接棲霞市,西靠萊州市,南與萊陽,萊西兩市接壤,北以龍口市為鄰,西北瀕臨渤海,海岸線長13.5km.全市總面積I433.40km.地處膠38.4%,山丘邊綿,溝壑縱橫.地勢東北部,中部和西部偏余條,多為源短流急的時(shí)令河,分為渤海水系和黃海水系.海岸線略呈凹形,均為海蝕作用的沙岸,平緩細(xì)膩,為天然的*收稿日期:200608一l1基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助(項(xiàng)

7、目批準(zhǔn)號(hào):40571119)作者簡介:趙明華(1966一),山東臨邑人,博士,副教授,研究方向?yàn)閰^(qū)域可持續(xù)發(fā)展,通訊作者:牟文龍(1981一),男,山東濱州人,碩士研究生,主要從事環(huán)境生態(tài)與可持續(xù)發(fā)展的學(xué)習(xí)與研究.?156?水土保持研究第14卷種,其中金屬礦產(chǎn)6種,非金屬礦產(chǎn)14種,水汽礦產(chǎn)2種:地?zé)?礦泉水.招遠(yuǎn)是全國最大的產(chǎn)金縣(市),儲(chǔ)量和產(chǎn)量均占全國的1/10.花崗巖為第二大優(yōu)勢礦產(chǎn).招遠(yuǎn)市屬暖溫帶季風(fēng)區(qū)大陸性半濕潤氣候,四季分明,光照充足,年平均氣溫11.5.,年平均降雨量671.1ram.2研究方法一個(gè)景觀的結(jié)構(gòu),功能,性質(zhì)與地位主要決定于它的時(shí)空觀格局,一般是指其空間格局,它是指

8、大小和形狀各異的景觀現(xiàn),同時(shí)也是各種生態(tài)過程在不同尺度上作用的結(jié)果.分析數(shù)據(jù)以遙感影像數(shù)據(jù)和土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的結(jié)合.個(gè)波段組合形成接近自然色的景觀圖.然后以1:10000地形圖,野外調(diào)查及CPS控制點(diǎn)等方法在G1S軟件的支持在中小尺度上植被,土壤及人類活動(dòng)等的分異作用更為顯著,特別是在研究土地利用現(xiàn)狀景觀格局中,人類活動(dòng)更是其主導(dǎo)因素.考慮到景觀的綜合性以及景觀的生態(tài)學(xué)意義,以植被為標(biāo)志,參考國內(nèi)外的土地利用分類系統(tǒng),并實(shí)際調(diào)查研究區(qū)的土地利用狀況,將招遠(yuǎn)市土地利用的自然景觀構(gòu)成要素分為耕地,林地,草地,水域,建設(shè)用地和未利用地.如圖1:E林地草地水域建設(shè)用地未用地耕地成,圖像增強(qiáng),幾何校正等

9、處理,在Arc/info中進(jìn)行數(shù)字化圖1研究區(qū)2004年景觀分類圖(1:10000)括:生物的相互作用,非生物環(huán)境(地貌,氣候和土壤等)的變指數(shù)是指用于描述斑塊面積,周長和斑塊數(shù)等特征得指標(biāo);異,人類定居和土地利用的歷史與現(xiàn)狀,自然干擾的頻率和景觀異質(zhì)性指數(shù)包括多樣性指數(shù),鑲嵌度指數(shù),距離指數(shù)及大的空間尺度上地貌和氣候?qū)坝^過程常常起主導(dǎo)作用,而究區(qū)的實(shí)際情況,選擇能反映研究區(qū)土地景觀類型的指標(biāo).表1景觀格局特征指標(biāo)及其生態(tài)學(xué)涵義斑塊數(shù)目(NP)NP在類型級(jí)別上等于景觀中某一拼塊類型的拼塊總個(gè)數(shù)斑邊界密度(ED)類型邊界密度,類型周長與類型面積的比值,揭示類型被邊界的分割程度平均斑塊面積(AM

10、N)單一類型的斑塊平均面積,類型的斑塊總面積與類型的斑塊總數(shù)量的比值,用于描述景觀粒度平面積比例(PLAND)各類型斑塊所占景觀的面積百分比譬斑塊面積變異系數(shù)(ACV)不同景觀類型表示各景觀斑塊面積大小的差異程度或離散程度數(shù)景觀形狀系數(shù)(LSI)周長與等面積的圓周長之比,通常用這一指標(biāo)來描述景觀的發(fā)育程度平均斑塊分維數(shù)(FRAC)表示一定觀測尺度上斑塊和景觀格局的復(fù)雜程度景觀水平性指數(shù)景觀斑塊總數(shù)(TNP)邊界總長度(TE)景觀平均斑塊分維數(shù)(PARAMN)周長面積分維(PAFRAC)最大斑塊指數(shù)(LPI)Shannon多樣性指數(shù)(SHDI)Simpson多樣性指數(shù)(SIDI)Shannon均

11、勻度(SHED蔓延度指數(shù)(CONTAG)在景觀級(jí)別上等于景觀中所有的拼塊總數(shù)所有邊界的總長度景觀平均斑塊分維數(shù),I<FRAC<2,描述景觀斑塊的形狀指數(shù),值越大形狀越不規(guī)則描述景觀水平上的形狀復(fù)雜程度,取值同F(xiàn)RACMN,值越大形狀越不規(guī)則最大斑塊指數(shù),取值范圍O<LPI<100,LPI定量描述了最大斑塊所占的面積比例例,是測量優(yōu)勢度的一個(gè)簡單指標(biāo),單位在景觀級(jí)別上等于各拼塊類型的面積比乘以其值的自然對數(shù)之后的和的負(fù)值其值越大景觀類型越均勻取值范圍為0<SIDI<I,含義與SHDI相同香農(nóng)多樣性指數(shù)除以給定景觀

12、豐度下的最大可能多樣性(各拼塊類型均等分布)值較小時(shí)表明景觀中存在許多小拼塊趨于100時(shí)表明景觀中有連通度極高的優(yōu)勢拼塊類型存在,是破碎度的直接反映3結(jié)果與分析進(jìn)行景觀分析.招遠(yuǎn)市景觀共1557個(gè)斑塊.分布于6個(gè)景觀類型中.草地類型的斑塊數(shù)目最多為518塊.其次為建設(shè)用地,主要包括城鎮(zhèn)建設(shè)用地和鄉(xiāng)村建設(shè)用地,未利用地斑塊數(shù)目最少.但就邊界密度而言,則是耕地最大為17.7,草地次之為15.6,未利用地最少.這主要因?yàn)?該區(qū)為低山丘陵地區(qū),雖然地面總體起伏不大,但是局部的高低變化卻比較明顯,這些區(qū)域適合草甸的生長,這種變化的廣泛存在就使得草地斑塊的數(shù)量較大,然而草地的ED較大,更加證實(shí)了地形變化進(jìn)

13、了建設(shè)用的增加,但人類聚居的習(xí)慣是起了建設(shè)用地邊界密度較小的原因.無論是在景觀生態(tài)學(xué)還是在景觀生態(tài)規(guī)劃中,斑塊(patch)一廊道(corridor)一基質(zhì)(matrix)模式都是構(gòu)成并用來描述景觀空間格局的一個(gè)基本模式.由表2可知,耕地和草N書第3期趙明華等:山東半島縣域土地利用景觀格局分析?157?57.6和24.9.根據(jù)基質(zhì)判定原則中的相對面積原則:通?；|(zhì)的面積超過現(xiàn)存的任何其他景觀要素類型的總面積.業(yè)的發(fā)展提供了前提,境內(nèi)山地占32.9,丘陵占32.8,平9.6,但是由于近年來招遠(yuǎn)市大力發(fā)展果園種植,其面積必有增大的趨勢.耕地主要分布于西北部的平原地帶,未利用地景觀則主要地形不好的沿

14、海邊界與海拔較高的羅山山脈地區(qū).研究區(qū)面積最小的是未利用地景觀,所占面積比例僅為0.1,反映了研究區(qū)土地開發(fā)力度大這一特點(diǎn).表2招遠(yuǎn)市各景觀類型特征指數(shù)在變異系數(shù)方面來看,耕地景觀類型的變異系數(shù)為1361.7,居6種景觀類型之首,這與其在境內(nèi)廣泛和零星分布特點(diǎn)有關(guān),耕地類型內(nèi)部斑塊面積差異較大,而林地,建設(shè)建設(shè)用地和草地而言,前者的平均斑塊面積是后者的1/3,而建設(shè)用地的變異系數(shù)卻比草地大,這主要因?yàn)榻ㄔO(shè)用地受外界干擾較大,屬于引進(jìn)斑塊中的聚居地類型,人類是其中的主導(dǎo)而直接的因素,所以斑塊比較零碎,其變異系數(shù)相對較大.在景觀斑塊形狀方面來看,招遠(yuǎn)市可分為四個(gè)級(jí)別,草地最大為3O.5,可定為一級(jí)

15、,其次為耕地和建設(shè)用地,分別為23.1,20.2,第三級(jí)為林地和水域,分別為18.2,14.1,第四級(jí)為未利用土地.草地斑塊形狀最為復(fù)雜,其平均斑塊分未利用土地也為3.2,其形狀也極不規(guī)則.景觀水平指數(shù)主要包括景觀總體斑塊特征和景觀異質(zhì)性.景觀的異質(zhì)性是指斑塊間鑲嵌的復(fù)雜程性(Farina,1998)或者景觀結(jié)構(gòu)空間分布的非均勻性和隨機(jī)性(Forman,1995).景觀異質(zhì)性是許多基本生態(tài)過程和物理環(huán)境過程在空間和時(shí)間尺度連續(xù)統(tǒng)上共同作用的產(chǎn)物.表3招遠(yuǎn)市景觀水平特征指數(shù)由表3可知,研究區(qū)共有1557個(gè)景觀斑塊單元,所有×10m,最大斑塊指數(shù)LPI為51.3.從總體景觀來看,平均斑塊

16、面積并不是很大,而景觀斑塊的大小是研究景觀組成結(jié)構(gòu)的主要參數(shù),它直接影響單位面積景觀的生物量,生產(chǎn)PARAMN為125.6,平均斑塊周長面積比屬斑塊形狀指的分維數(shù)PAFRAC為1.4,接近于最大值2說明景觀斑塊形狀有較高的復(fù)雜性和不規(guī)則性.從表3中可以看出研究區(qū)內(nèi)具有較高的蔓延度指數(shù)CONTAG值,為46.0,反映研究區(qū)內(nèi)的景觀主要受到少數(shù)幾種大的景觀類型控制.研究區(qū)內(nèi)景觀的斑塊數(shù)目較多,因成較高Simpson多樣性指數(shù)的原因是研究區(qū)內(nèi)林地,水域及占較小面積比例的未利用地類型反映不敏感,因此Simpson多樣性指數(shù)有所增加.而從Shannon多樣性指數(shù)來看,其值除草地和耕地外的其他4種類型在研

17、究區(qū)內(nèi)所占的面積比例偏小造成的.研究區(qū)內(nèi)景觀的均勻度指數(shù)SHEI為0.64,該區(qū)占絕對優(yōu)勢的景觀類型不是很突出,造成這種現(xiàn)象的原因是林地,水域及建設(shè)用地的面積差異不大.從整體景觀水平上來看,研究區(qū)內(nèi)的景觀類型比較豐富,景觀的多樣性程度也較高,但由于區(qū)內(nèi)斑塊數(shù)目較多,造成研究區(qū)內(nèi)的破碎化程度也較高.總之,研究區(qū)內(nèi)的景觀結(jié)構(gòu)組成具有一定的復(fù)雜度.4結(jié)論通過對研究區(qū)內(nèi)景觀格局兩個(gè)不同層次的分析,得出研究區(qū)的總體景觀格局具有以下特征:析可以看出,研究區(qū)內(nèi)的景觀特征總體上呈現(xiàn)"斑塊一廊道一基質(zhì)"的結(jié)構(gòu)特征.其中,耕地構(gòu)成研究區(qū)內(nèi)的景觀質(zhì),河流為主要的景觀廊道.其他類型以斑塊的形式分布

18、于研究區(qū)內(nèi).景觀的類型比較豐富,多樣性程度較高,景觀的均勻度較高,多,平均斑塊面積不是很大,因此研究區(qū)內(nèi)的景觀破碎化程度較高.同時(shí),景觀斑塊具有較高的形狀復(fù)雜性特征,這主要是因?yàn)樵搮^(qū)地勢復(fù)雜,景觀類型分布多沿水系,丘陵和海岸行的延展方向分布,從而造成景觀邊界曲折蜿蜒.對各種景觀優(yōu)勢度影響顯著,集中體現(xiàn)在耕地類型上,耕地類型是人類改造自然和利用土地資源的最直接反映,耕地面積植面積逐步擴(kuò)大,這又會(huì)進(jìn)一步影響研究區(qū)景觀結(jié)構(gòu)的變化.人類活動(dòng)的強(qiáng)弱直接影響招遠(yuǎn)市境內(nèi)景觀類型破碎化程度,據(jù)資料顯示,耕地,林地,建設(shè)用地,隨人類活動(dòng)影響的加強(qiáng),狀,在以后的土地利用與改造方面應(yīng)注意:合理規(guī)劃耕地自然,加大耕地的有效利用程度,杜絕耕地的無序開發(fā)利用;實(shí)施退耕還林,還草,特別是在坡度較大的地區(qū),降低境內(nèi)的水土流失;發(fā)展