山東半島縣域土地利用景觀格局分析——以招遠市為例

1、山東半島縣域土地利用景觀格局分析以招遠市為例第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市為例趙明華,楊樹佳,牟文龍(山東師范大學人口?資源與環(huán)境學院,濟南250014)摘要:在GIS技術支持下,利用ERDAS軟件對2004年招遠市遙感圖像進行處理,在Arc/info平臺下進行解譯,析.利用景觀格局分析軟件FRAGSTATS3.3對所選指標進行量化分析.分析得出:招遠市景觀類型比較豐富,有著典型的"斑塊一廊道一基質量"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.人類活動對景觀空間結構有著強烈影響,人類活動的加劇會使景觀破碎化程度加深.關鍵詞:招遠市;景觀格局;土地利用;GIS中圖分類號:F301.24文獻標識碼:A文章編號: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世紀經濟的快速發(fā)展和城市化進程的加快,導致土變化中具有極其重要的意義,2O世紀9O年代,其已成為各的角度進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.山東半島現(xiàn)已成為山東經濟發(fā)展的龍頭,并有望成為中國經濟發(fā)展的"第三極",并且沿?？h市也是一個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市作

6、為研究區(qū)域,分析其景觀格局.這對全而認識研究區(qū)的景觀現(xiàn)狀特征,合理配置土地資源,強化區(qū)域景觀生態(tài)環(huán)境保護意義重大.1研究區(qū)域自然地理概況招遠市地處山東半島西北部,位于東經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,平緩細膩,為天然的*收稿日期:200608一l1基金項目:國家自然科學基金項目資助(項

7、目批準號:40571119)作者簡介:趙明華(1966一),山東臨邑人,博士,副教授,研究方向為區(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)展的學習與研究.?156?水土保持研究第14卷種,其中金屬礦產6種,非金屬礦產14種,水汽礦產2種:地熱,礦泉水.招遠是全國最大的產金縣(市),儲量和產量均占全國的1/10.花崗巖為第二大優(yōu)勢礦產.招遠市屬暖溫帶季風區(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研究方法一個景觀的結構,功能,性質與地位主要決定于它的時空觀格局,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),同時也是各種生態(tài)過程在不同尺度上作用的結果.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)的結合.個波段組合形成接近自然色的景觀圖.然后以1:10000地形圖,野外調查及CPS控制點等方法在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,人類活動更是其主導因素.考慮到景觀的綜合性以及景觀的生態(tài)學意義,以植被為標志,參考國內外的土地利用分類系統(tǒng),并實際調查研究區(qū)的土地利用狀況,將招遠市土地利用的自然景觀構成要素分為耕地,林地,草地,水域,建設用地和未利用地.如圖1:E林地草地水域建設用地未用地耕地成,圖像增強,幾何校正等

9、處理,在Arc/info中進行數(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;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對景觀過程常常起主導作用,而究區(qū)的實際情況,選擇能反映研究區(qū)土地景觀類型的指標.表1景觀格局特征指標及其生態(tài)學涵義斑塊數(shù)目(NP)NP在類型級別上等于景觀中某一拼塊類型的拼塊總個數(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)勢度的一個簡單指標,單位在景觀級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)值較小時表明景觀中存在許多小拼塊趨于100時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結果與分析進行景觀分析.招遠市景觀共1557個斑塊.分布于6個景觀類型中.草地類型的斑塊數(shù)目最多為518塊.其次為建設用地,主要包括城鎮(zhèn)建設用地和鄉(xiāng)村建設用地,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.這主要因為: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,更加證實了地形變化進

13、了建設用的增加,但人類聚居的習慣是起了建設用地邊界密度較小的原因.無論是在景觀生態(tài)學還是在景觀生態(tài)規(guī)劃中,斑塊(patch)一廊道(corridor)一基質(matrix)模式都是構成并用來描述景觀空間格局的一個基本模式.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)基質判定原則中的相對面積原則:通?；|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,境內山地占32.9,丘陵占32.8,平9.6,但是由于近年來招遠市大力發(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.表2招遠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,這與其在境內廣泛和零星分布特點有關,耕地類型內部斑塊面積差異較大,而林地,建設建設用地和草地而言,前者的平均斑塊面積是后者的1/3,而建設用地的變異系數(shù)卻比草地大,這主要因為建設用地受外界干擾較大,屬于引進斑塊中的聚居地類型,人類是其中的主導而直接的因素,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,招遠市可分為四個級別,草地最大為3O.5,可定為一級

15、,其次為耕地和建設用地,分別為23.1,20.2,第三級為林地和水域,分別為18.2,14.1,第四級為未利用土地.草地斑塊形狀最為復雜,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性.景觀的異質性是指斑塊間鑲嵌的復雜程性(Farina,1998)或者景觀結構空間分布的非均勻性和隨機性(Forman,1995).景觀異質性是許多基本生態(tài)過程和物理環(huán)境過程在空間和時間尺度連續(xù)統(tǒng)上共同作用的產物.表3招遠市景觀水平特征指數(shù)由表3可知,研究區(qū)共有1557個景觀斑塊單元,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構的主要參數(shù),它直接影響單位面積景觀的生物量,生產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雜性和不規(guī)則性.從表3中可以看出研究區(qū)內具有較高的蔓延度指數(shù)CONTAG值,為46.0,反映研究區(qū)內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)內所占的面積比例偏小造成的.研究區(qū)內景觀的均勻度指數(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,水域及建設用地的面積差異不大.從整體景觀水平上來看,研究區(qū)內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)內斑塊數(shù)目較多,造成研究區(qū)內的破碎化程度也較高.總之,研究區(qū)內的景觀結構組成具有一定的復雜度.4結論通過對研究區(qū)內景觀格局兩個不同層次的分析,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)內的景觀特征總體上呈現(xiàn)"斑塊一廊道一基質"的結構特征.其中,耕地構成研究區(qū)內的景觀質,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.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)內的景觀破碎化程度較高.同時,景觀斑塊具有較高的形狀復雜性特征,這主要是因為該區(qū)地勢復雜,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大,這又會進一步影響研究區(qū)景觀結構的變化.人類活動的強弱直接影響招遠市境內景觀類型破碎化程度,據(jù)資料顯示,耕地,林地,建設用地,隨人類活動影響的加強,狀,在以后的土地利用與改造方面應注意: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;實施退耕還林,還草,特別是在坡度較大的地區(qū),降低境內的水土流失;發(fā)展