基于景觀格局的金口河區土地系統脆弱性分析

黃先明，趙 源

(四川省自然資源科學研究院，四川成都 610015)

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基于景觀格局的金口河區土地系統脆弱性分析

黃先明，趙 源

(四川省自然資源科學研究院，四川成都 610015)

以金口河區為研究對象，基于ArcGIS10.1和Fragstats 4.2，選取了破碎度、分維數、蔓延度、分離度和多樣性5個評價指標，對其1994～2010年的景觀格局變化進行了定量分析，結果顯示該區域的破碎化程度在不斷加劇，反映出土地系統受人類活動的干擾，其脆弱性呈增加趨勢。

景觀指標；脆弱性;金口河區；遙感影像

土地系統是一個具有特定結構和功能的有機整體[1]，并不斷與外界發生物質和能量交換，在景觀格局層面，通過分析景觀格局和生態過程之間的關系，能夠科學理解識別脆弱性本質，判斷土地系統脆弱性的發生和演變。以金口河區作為研究區，對其土地利用情況進行了定量分析，通過觀察景觀格局指數演變[2]，揭示土地系統脆弱性的發生與變化機制[3]。

1 研究區概況

金口河區隸屬于樂山市，地處四川盆地與青藏高原過渡帶，地理位置為102°55′28″～103°13′57″ E，29°04′15″～29°27′18″ N，其東南與峨邊彝族自治縣接壤，西與甘洛縣、漢源縣相鄰，北與洪雅縣相連，東北與峨眉山市交界，大渡河呈S形蜿蜒其間。全區幅員面積59 663 hm2，其中山地面積占總面積的95%，是典型的盆周山區縣，2011年全區總人口5.39萬，受地理位置與地形地貌限制，經濟欠發達，主要以發展農業、水電、冶煉、化工作為產業支柱[4]。

2 研究方法

采用ESRI公司的ArcGIS10.1軟件進行土地系統非監督分類，在此基礎上，再利用景觀分析軟件Fragstats 4.2開展了景觀分析[5]。按照計算簡便、生態意義明確且不相互冗余的原則，選取了景觀破碎度、景觀分維數、景觀蔓延度、景觀分離度和景觀多樣性5個特征指標進行研究[6-7](表1)。

3 數據來源及處理

3.1 數據來源主要數據包括：①金口河區2005年土地利用現狀圖；②金口河區土地利用總體規劃(2006～2020年)；③樂山市2012年統計年鑒；④金口河區Landsat TM遙感影像[8](表2)。

3.2 數據處理利用ArcGIS10.1工具箱中的投影與轉換、空間分析等工具對影像進行投影、去黑邊、鑲嵌、合并、裁切等一系列處理工作，最終形成該區完整的遙感影像圖(圖1)。

表1 景觀指標

注：M為景觀破碎度，N為斑塊個數，A為面積(km2)；P為斑塊周長；m為景觀組分類型的數量，K最大=2mlog(m)，Qij是第i種景觀組分與第j種景觀組分相鄰的邊界占邊界總量的比重；Vi為景觀類型i的分離度，Dij為景觀類型i的距離指數，Aij為景觀類型i的面積指數；Pi為景觀類型i所占有的面積比例，n為景觀類型數。

表2 金口河區域遙感影像編號及時間

序號接收時間影像編號11994年6月26日LT51300401994177BKT0021999年12月9日LE71300401999343SGS0032004年9月9日LT51300402004253BJC0042010年3月18日LT51300402010077BKT00

3.3 分類與輸出利用ARCGIS10.1中的Image Classification模塊，對影像進行非監督分類[9]，包括對土地分類數量和最小分類尺寸進行設定以及在此基礎上進行的數據處理。首先要進行歸類合并，將土地分為耕地、有林地、灌木林、河流、村莊5種地類，再進行過濾、清理等工作，將零星地類斑點進行剔除、合零為整，讓地類斑塊之間的界線更加清晰，最后選用*.IMG、無壓縮格式，Beijing1954坐標，3度帶投影，中央經線105E，將土地分類結果轉換輸出，見圖2。

4 指數計算

通過新建工程、添加圖層、設置計算參數、劃分分類描述表、選擇景觀尺度、選取計算指標等一系列步驟，對景觀指數進行計算，得到該區的景觀指數，見表3。

表3 金口河區景觀指數計算結果

5 結果分析

5.1 景觀指數演變情況

5.2 結果分析從圖3可以看出，1994～2010年，全區破碎度呈直線遞增趨勢，說明土地系統處于較快速的破碎化過程中；分維數指數均比較小，且接近于1，說明斑塊形狀都相對規則，與近年來國家實施退耕還林還草政策以及嚴格土地利用管理存在一定關系；蔓延度呈現先平后跌的狀況，多樣性指數呈現先降后升的趨勢，二者結合起來看，說明了地類的不斷多樣化以及相同地類的聚集程度日趨下降；分離度指數，在前3個時間點都趨于正常，但在2010年出現跳變增長的情況，結合土地分類結果和影像的拍攝時間可以分析出：受季節的原因，該區域正值河流干枯、灌木凋零，導致拍攝遙感影像景觀對比區分度不高，最終造成土地分類結果出現較大的偏離誤差，除開外界影響因素，正常來看其分離度屬于較平穩狀態。

6 結語

土地景觀本身是一個較復雜的系統，研究其系統的穩定性需要與之相適的參考指標。以金口河區1994～2010年的遙感影像數據為背景，選取了破碎度、分維數、蔓延度、分離度、多樣性等5個指標進行景觀格局分析，計算結果顯示該區域破碎化程度在不斷加劇，土地系統脆弱性在增加。說明了受人類活動的影響，該區的景觀斑塊越來越小，越來越零碎，斑塊的種類和比例也在不斷變化。從系統的角度來分析，景觀斑塊越破碎其穩定性就越差，其土地系統也就越脆弱。研究結果對加強該地區的土地利用規劃、生態保護、資源開發與利用等具有一定的參考借鑒價值，在下一步研究中，除了指標變化趨勢以外，還需要進一步探討土地系統破壞的臨界值，為其脆弱性評價畫出安全警戒線。

[1] 胡寶清, 邵暉. 土地系統工程的理論與方法探析[J]. 生態經濟學報, 2007, 5(1/4): 154-160.

[2] 劉延國, 彭培好, 馮力，等. 基于GIS的九寨溝自然保護區景觀格局分析[J]. 西北林學院學報, 2010, 25(1): 162-165.

[3] 劉晶, 劉學錄, 侯莉敏. 祁連山東段山地景觀格局變化及其生態脆弱性分析[J]. 干旱區地理, 2012, 35(5): 795-805.

[4] 趙源. 四川省金口河區土地利用現狀分析[J]. 安徽農業科學, 2009, 37(32): 15926-15929, 15955.

[5] 宋豫秦, 曹明蘭. 基于RS和GIS的北京市景觀生態安全評價[J]. 應用生態學報, 2010, 21(11): 2889-2895.

[6] 許洛源, 黃義雄, 葉功富，等. 基于土地利用的景觀生態質量評價[J]. 水土保持研究, 2011, 18(2): 207-212.

[7] 何鵬, 張會儒. 常用景觀指數的因子分析和篩選方法研究[J]. 林業科學研究, 2009, 22(4):470-474.

[8] USGS. Earth Resources Observation and Science Center [EB/OL]. [2015-1-12]. http://glovis.usgs.gov/.

[9] 陳永生, 徐小牛, 張前進. 合肥城市綠地系統的景觀生態評價[J]. 長江流域資源與環境, 2012, 21(12): 1536-1541.

Analysis of Land System Vulnerability Based on Landscape Pattern of Jinkouhe

HUANG Xian-ming, ZHAO Yuan

(Sichuan Provincial Academy of Natural Resource Sciences, Chengdu, Sichuan 610015)

Taking Jinkouhe as an example, based on ArcGIS10.1 and fragstats4.2, the paper selects 5 landscape indexes including fragmentation degree, fractal dimension, contagion degree, separation degree and Shannon’s diversity to analyze the land-use change from 1994 to 2010. Results show that land system is disturbed seriously by human activities and the vulnerability is increasing gradually.

Landscape index; Vulnerability; Jinkouhe; Remote sensing image

四川省應用基礎研究計劃項目(2013JY0138)。

黃先明(1983-)，男，四川射洪人，工程師，從事區域發展與規劃研究。

2015-02-02

S 127;F 301.24

A

0517-6611(2015)09-183-02