空間粒度變化對(duì)縣域農(nóng)村居民點(diǎn)景觀指數(shù)的影響*
——以江蘇省大豐市為例

崔閃閃，劉 慶，王 靜

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東青島 266109；2.中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院，北京 100035)

·研究報(bào)告·

空間粒度變化對(duì)縣域農(nóng)村居民點(diǎn)景觀指數(shù)的影響*
——以江蘇省大豐市為例

崔閃閃1， 2，劉 慶1※，王 靜2

(1.青島農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，山東青島 266109；2.中國(guó)土地勘測(cè)規(guī)劃院，北京 100035)

[方法]以江蘇省大豐市2013年度土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)源，利用arcgis10.0將其分別轉(zhuǎn)化為50～500m以內(nèi)以50m為間隔的10組柵格數(shù)據(jù)，利用fragastats3.4對(duì)9個(gè)景觀指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，[目的]分析其農(nóng)村居民點(diǎn)景觀格局特征及其粒度效應(yīng)。[結(jié)果]研究表明：研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)小斑塊所占比例較大，面積在1hm2以下的斑塊占總斑塊數(shù)的80%以上，整體分布呈現(xiàn)出“大分散、小集中”的特點(diǎn)。農(nóng)村居民點(diǎn)景觀指數(shù)具有明顯的粒度效應(yīng)，其中隨粒度增大而增加的有平均斑塊面積、景觀面積和最大斑塊指數(shù)，隨粒度增大而降低的有斑塊個(gè)數(shù)、斑塊密度、形狀指數(shù)、聚集度指數(shù)、結(jié)合度指數(shù)和分離度指數(shù)。粒度響應(yīng)最敏感的指數(shù)為斑塊個(gè)數(shù)和斑塊密度，具有中等敏感性的指數(shù)為平均斑塊面積、分離度指數(shù)和聚集度指數(shù)，結(jié)合度指數(shù)、最大斑塊指數(shù)、斑塊形狀指數(shù)和景觀總面積對(duì)粒度響應(yīng)的敏感性較低。[結(jié)論]綜合各個(gè)景觀指數(shù)的變化特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)，粒度的增大最終將導(dǎo)致研究區(qū)居民點(diǎn)景觀斑塊形狀更加規(guī)則，最大斑塊的優(yōu)勢(shì)度上升，景觀破碎度降低，景觀斑塊間連通性降低且分布趨向分散。該研究可為農(nóng)村居民點(diǎn)規(guī)劃與生態(tài)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

土地生態(tài) 農(nóng)村居民點(diǎn) 景觀指數(shù) 粒度 濱海開發(fā)帶

0 引言

用景觀指數(shù)描述景觀格局及其變化特征，從而建立景觀格局與景觀過程之間的聯(lián)系，是景觀生態(tài)學(xué)最常用的定量化研究方法[1-2]。這種方法隨著3S技術(shù)在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用與普及而迅猛發(fā)展[3-4]。但是，當(dāng)前眾多景觀格局分析軟件或程序所依賴的仍然是柵格類型的數(shù)據(jù)，景觀指數(shù)的計(jì)算結(jié)果隨數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)粒度定義的不同而發(fā)生變化，這種現(xiàn)象被稱為“面積的可塑性”或“可塑性面積單元”問題[5-8]。因此，對(duì)于不同景觀類型，正確反映其景觀格局特征的適宜空間粒度大小可能存在差異。從當(dāng)前針對(duì)不同類型景觀格局粒度效應(yīng)的研究來看，景觀格局指數(shù)與空間粒度的關(guān)系主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[9-11]：(1)不同分辨率影像數(shù)據(jù)源反映的景觀格局特征與現(xiàn)實(shí)的差異到底有多大？(2)特定的地理現(xiàn)象隨粒度變化是否具有統(tǒng)一的規(guī)律？(3)尺度轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的地理信息變化對(duì)景觀格局特征的影響是否在合理、可接受的范圍？

越來越多的學(xué)者從景觀格局特征對(duì)空間粒度變化響應(yīng)的角度開展了大量研究，研究成果為不同數(shù)據(jù)源景觀格局分析時(shí)如何選擇最佳粒度提供了參考。如喬偉峰等[12]基于土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)，運(yùn)用景觀格局指數(shù)和GIS空間分析研究方法，對(duì)鎮(zhèn)江市4種尺度下的景觀格局展開研究； 張樂等[13]以曹妃甸新區(qū)為研究區(qū)，應(yīng)用RS、GIS等手段并結(jié)合景觀格局指數(shù)，從景觀組成形態(tài)以及景觀構(gòu)型2個(gè)方面分析了曹妃甸新區(qū)景觀格局，確定了適宜的分析粒度。冀亞哲等[14]以鎮(zhèn)江地區(qū)1： 1萬(wàn)土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)為主數(shù)據(jù)，按照中心屬性值法和面積最大法將土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)粗化為30m、100m、500m和1000m的柵格數(shù)據(jù)，分析了聚落景觀格局變化特征，認(rèn)為各景觀類型的面積由面積最大法生成數(shù)據(jù)時(shí)相對(duì)誤差較大，由中心屬性值法生成數(shù)據(jù)時(shí)相對(duì)誤差較小。越來越多的學(xué)者認(rèn)為，由于不同土地利用類型景觀格局存在差異，影響因素也不盡相同，并不存在適合所有景觀格局分布的最佳空間粒度，只存在特定景觀的適宜空間粒度[15-17]。鑒于此，文章以江蘇省大豐市為例，以江蘇省大豐市2013年度1： 10000土地利用調(diào)查數(shù)據(jù)為主數(shù)據(jù)，研究以50m為間隔的50～500m尺度下的農(nóng)村居民點(diǎn)景觀特征及景觀格局指數(shù)的粒度效應(yīng)，對(duì)于充分利用土地調(diào)查數(shù)據(jù)開展景觀分析，為農(nóng)村居民點(diǎn)的規(guī)劃和資源保護(hù)與調(diào)控提供參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

大豐市位于江蘇省鹽城市的東南部，地處北緯32°56′～33°36′，東經(jīng)120°13′～120°56′之間，東臨黃海，海岸線總長(zhǎng)度112km； 大豐市位于亞熱帶與暖濕帶的過渡地帶，屬于淤積平原，地形南寬北窄； 行政區(qū)劃為12個(gè)鎮(zhèn)， 1個(gè)經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)、1個(gè)海洋經(jīng)濟(jì)綜合開發(fā)區(qū)。截止2013年，大豐市土地總面積3059km2，其中耕地面積1360.7km2，占總面積的45.46%，其次為水域及水利用地，占大豐市景觀總面積的36.93%，城鎮(zhèn)及工礦用地面積244.9km2，占景觀總面積的比重為3.99%，其他土地利用景觀面積不超過14%，整體景觀以農(nóng)田、水域與水利設(shè)施用地和城鎮(zhèn)與居民點(diǎn)景觀為主。截止2013年末，大豐市戶籍人口72.54萬(wàn)人，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值443.52億元，全市人均地區(qū)生產(chǎn)總值6.322 9萬(wàn)元，在“全國(guó)縣域經(jīng)濟(jì)基本競(jìng)爭(zhēng)力百?gòu)?qiáng)縣(市)”中排名第54位。

1.2 數(shù)據(jù)來源

該研究主要數(shù)據(jù)來源于大豐市2013年度土地利用變更調(diào)查數(shù)據(jù)，原始格式為shp格式矢量數(shù)據(jù)。基于arcgis10.0軟件從中提取地類編碼203的農(nóng)村居民點(diǎn)，作為該研究的主數(shù)據(jù)。該研究中，景觀指數(shù)的計(jì)算采用Fragstats3.4軟件； 數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析與繪圖采用Excel2010軟件。

1.3 研究方法

利用arcgis10.0軟件將提取出來的農(nóng)村居民點(diǎn)矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為50～500m以內(nèi)以50m為間隔的柵格數(shù)據(jù)，網(wǎng)格的取值按照中心屬性值法進(jìn)行(即網(wǎng)格取值以柵格單元框架中心點(diǎn)的屬性值作為輸出值)。綜合前人研究經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合大豐市的區(qū)域特點(diǎn)，從農(nóng)村居民點(diǎn)景觀的斑塊數(shù)量與規(guī)模、斑塊形狀特征、景觀空間結(jié)構(gòu)特征等方面對(duì)其景觀指數(shù)的空間粒度效應(yīng)進(jìn)行研究。選取的景觀指數(shù)包括：景觀面積(TA)、斑塊個(gè)數(shù)(NP)、平均斑塊面積(AREA)、斑塊密度(PD)、形狀指數(shù)(SHAPE)、最大斑塊指數(shù)(LPI)、景觀聚集度指數(shù)(AI)、景觀結(jié)合度指數(shù)(COHESION)、景觀分離度指數(shù)(SPLIT)。利用Fragstats3.4軟件對(duì)以上景觀指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果輸出到Excel中進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，從面積、形狀、連通性、分布狀態(tài)等方面探討土地利用景觀指數(shù)的粒度效應(yīng)，各景觀指數(shù)的涵義見Fragstats3.4軟件指南。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)村居民點(diǎn)用地現(xiàn)狀特征

根據(jù)大豐市2013年土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)總體特征，對(duì)其農(nóng)村居民點(diǎn)用地現(xiàn)狀進(jìn)行初步統(tǒng)計(jì)分析。研究發(fā)現(xiàn)2013年大豐市農(nóng)村居民點(diǎn)總面積為1.751 097萬(wàn)hm2，占大豐市土地總面積的5.58%，人均使用面積241.5m2，超過國(guó)家規(guī)定的人均用地150m2的上限標(biāo)準(zhǔn)61個(gè)百分點(diǎn)。從農(nóng)村居民點(diǎn)斑塊面積規(guī)模上看，大豐市農(nóng)村居民點(diǎn)單個(gè)斑塊面積在1hm2以下的斑塊總面積3141hm2，占大豐市農(nóng)村居民點(diǎn)總面積的17.9%，斑塊數(shù)占總斑塊數(shù)的80%以上，農(nóng)村居民點(diǎn)的分布整體上呈現(xiàn)出“大分散、小集中”的特點(diǎn)，具有較大的整理潛力。

2.2 農(nóng)村居民點(diǎn)景觀格局的粒度效應(yīng)

2.2.1 數(shù)量與規(guī)模指數(shù)的粒度效應(yīng)分析

數(shù)量與規(guī)模景觀指數(shù)由景觀面積(TA)、斑塊個(gè)數(shù)(NP)、平均斑塊面積(AREA)、斑塊密度(PD)來表征。其中，景觀面積指研究區(qū)所有居民點(diǎn)景觀斑塊總面積，是計(jì)算其它景觀指數(shù)的基礎(chǔ)； 斑塊個(gè)數(shù)、斑塊密度指示了農(nóng)村居民點(diǎn)在數(shù)量規(guī)模上的變化； 平均斑塊面積指示了景觀的破碎度，其值越小，景觀越破碎[18-19]。分析結(jié)果見圖1。

圖1 數(shù)量與規(guī)模特征指數(shù)的粒度效應(yīng)

由圖1可知，在50～500m的粒度范圍內(nèi)，隨著粒度的增加，景觀面積呈波浪式變化，但其變化的幅度較小。其中，當(dāng)空間粒度為450m時(shí)，景觀面積最大，當(dāng)空間粒度為150m時(shí)，景觀面積最小，其與景觀總面積的相對(duì)誤差分別為4.1%和0.9%，總體上對(duì)各指數(shù)的計(jì)算結(jié)果影響不大。粒度由50m增大至500m的過程中，斑塊個(gè)數(shù)和斑塊密度顯著下降，其與粒度的變化關(guān)系可用冪函數(shù)進(jìn)行擬合，決定系數(shù)R2分別為0.992 0和0.9912，均達(dá)到極顯著水平。尤其在50～150m的粒度范圍內(nèi)，其下降率超過30%； 當(dāng)粒度自150m繼續(xù)增加時(shí)，其下降的速率趨于緩和。總體上說，斑塊個(gè)數(shù)和斑塊密度對(duì)粒度的變化響應(yīng)較為敏感，尤其在粒度較小時(shí)，斑塊數(shù)隨粒度增加而快速減少，說明研究區(qū)居民點(diǎn)較為破碎，小面積斑塊所占比例較多[20]。

平均斑塊面積隨粒度的增大而增加，二者函數(shù)關(guān)系可用二次多項(xiàng)式進(jìn)行擬合，決定系數(shù)R2=0.9988，達(dá)到極顯著水平。在粒度由50m變化到500m的過程中，平均斑塊面積由1.1hm2逐漸增大至42.2hm2且沒有出現(xiàn)拐點(diǎn)，說明隨著粒度的增加，平均斑塊面積變化比較緩和，景觀的破碎化程度隨粒度增大而逐漸降低[20]。

圖2 斑塊形狀指數(shù)的粒度效應(yīng)

2.2.2 形狀指數(shù)的粒度效應(yīng)分析

該文用斑塊周長(zhǎng)除以同面積的圓周長(zhǎng)的平均數(shù)表示斑塊的形狀指數(shù)(SHAPE)[21]，它描述了斑塊形狀的規(guī)則程度，值越大表明景觀中該類斑塊形狀越不規(guī)則，分析結(jié)果見圖2。

從圖2可以看出，研究區(qū)斑塊形狀指數(shù)隨粒度的變化大體呈3次多項(xiàng)式變化，其擬合方程的決定系數(shù)R2為0.9705，也達(dá)到極顯著水平。在50m≤粒度≤300m范圍內(nèi)，其指數(shù)值隨粒度增加呈降低的趨勢(shì)，在粒度較小時(shí)變化尤為劇烈； 當(dāng)300m≤粒度≤450m時(shí)，隨粒度增加其緩慢增大，當(dāng)粒度>450m后又開始降低。說明粒度變化對(duì)斑塊形狀指數(shù)的影響較為復(fù)雜，粒度變化對(duì)小斑塊形狀指數(shù)影響較大，而對(duì)大斑塊形狀指數(shù)影響相對(duì)較小，這可能與大小斑塊間形狀特征相似程度較高有關(guān)。總之，該研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)隨著粒度的增加，斑塊形狀趨于規(guī)則。

2.2.3 空間構(gòu)型特征指數(shù)的粒度效應(yīng)分析

反映景觀空間構(gòu)型的指數(shù)由聚集度指數(shù)(AI)、結(jié)合度指數(shù)(COHESION)和分離度指數(shù)(SPLIT)來表征[22]，3個(gè)指標(biāo)綜合描述了景觀的空間結(jié)構(gòu)特征及其分布狀態(tài)。其中，聚集度指數(shù)表示了整體景觀中某一類斑塊的聚集與分散狀態(tài)，其值越大表示同類斑塊的分布越集中，值越小表示同類斑塊分布越分散，是景觀斑塊空間規(guī)模化分布程度的反映； 結(jié)合度指數(shù)是對(duì)各斑塊的物理連通性的描述，其值越大說明景觀同類斑塊之間連通性越強(qiáng)，一般來說，較高的結(jié)合度值說明景觀中的某種優(yōu)勢(shì)斑塊類型在空間上形成了良好的連接性； 分離度指數(shù)指某一景觀類型中斑塊個(gè)體分布的離散程度，分離度指數(shù)越大，說明居民點(diǎn)的分布越零碎或離散[19-21]，分析結(jié)果見圖3。

圖3 聚集度指數(shù)、結(jié)合度指數(shù)和分離度指數(shù)的粒度效應(yīng)

由圖3可知，聚集度指數(shù)、結(jié)合度指數(shù)與分離度指數(shù)隨粒度增大均呈二次多項(xiàng)式的方式遞減，擬合函數(shù)的決定系數(shù)R2分別為0.9866、0.9655和0.963。但當(dāng)粒度≥350m時(shí)，聚集度指數(shù)與結(jié)合度指數(shù)不再下降，而分離度指數(shù)除在350m時(shí)出現(xiàn)上升外，仍保持下降的趨勢(shì)。說明隨著粒度的增大，整體景觀中居民點(diǎn)斑塊之間的聚集性與連通性降低，分布越分散； 但當(dāng)粒度增≥350m時(shí)，聚集度指數(shù)與結(jié)合度指數(shù)隨粒度增大而上升，說明當(dāng)粒度≥350m時(shí)，景觀中居民點(diǎn)斑塊之間的聚集性與連通性基本保持穩(wěn)定。分離度指數(shù)隨粒度的變化趨勢(shì)說明，隨著粒度的增加，景觀中居民點(diǎn)斑塊個(gè)體的離散度隨之降低，其主要原因主要是隨粒度增大，小的居民點(diǎn)斑塊數(shù)和居民點(diǎn)總斑塊數(shù)減少，導(dǎo)致分離度指數(shù)降低。

圖4 景觀特征指數(shù)的粒度效應(yīng)分析

2.2.4 景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的粒度效應(yīng)分析

最大斑塊指數(shù)(LPI)是一種簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)度衡量法，它反映的是各空間粒度下的農(nóng)村居民點(diǎn)最大斑塊面積與景觀總面積之比的百分?jǐn)?shù)，用以量化不同景觀類型最大斑塊占整個(gè)景觀面積的比例[23]。分析結(jié)果見圖4。

由圖4可以看出，居民點(diǎn)景觀最大斑塊指數(shù)隨粒度增加，呈波浪式上升的趨勢(shì)，其變化規(guī)律與景觀總面積的粒度效應(yīng)類似，變化的范圍在1.5%～3.0%之間，總體上較為緩和，但是在250m空間粒度和350m空間粒度時(shí)，出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，其影響因素可能和該粒度下居民點(diǎn)景觀的總面積較小有關(guān)。總體而言，隨粒度的增加，研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)最大斑塊指數(shù)增大，優(yōu)勢(shì)度增加。

2.3 不同景觀指數(shù)隨粒度變化的擬合函數(shù)

為更進(jìn)一步展示各景觀指數(shù)隨粒度變化的函數(shù)關(guān)系，將以上9個(gè)景觀指數(shù)隨粒度變化的擬合函數(shù)列于表1。

表1 不同景觀指數(shù)隨粒度變化的擬合函數(shù)

景觀指數(shù)變化方向函數(shù)類型擬合函數(shù)決定系數(shù)景觀面積增加一元線性y=45105x+1739802618斑塊個(gè)數(shù)降低冪函數(shù)y=18037x-15709920??平均斑塊面積增加冪函數(shù)y=04389x2-03157x+1505309988??斑塊密度降低二次多項(xiàng)式y(tǒng)=10355x-157909912??形狀指數(shù)降低三次多項(xiàng)式y(tǒng)=-00009x3+00195x2-01261x+132709705??聚集度指數(shù)降低二次多項(xiàng)式y(tǒng)=05658x2-88351x+4859409866??結(jié)合度指數(shù)降低二次多項(xiàng)式y(tǒng)=06883x2-10975x+7921209655??分離度指數(shù)降低二次多項(xiàng)式y(tǒng)=71333x2-14271x+9294509630??最大斑塊指數(shù)增加一元線性y=01318x+1484206566??

由表1可知，除景觀面積、平均斑塊面積和最大斑塊指數(shù)外，其他6個(gè)景觀指數(shù)均隨粒度增大呈減少的趨勢(shì)； 景觀指數(shù)隨粒度變化的關(guān)系可以通過函數(shù)進(jìn)行擬合，除景觀面積和最大斑塊指數(shù)外，其他7個(gè)指數(shù)的擬合函數(shù)其決定系數(shù)均達(dá)到0.96以上，具有較強(qiáng)的可預(yù)測(cè)性。景觀面積和最大斑塊指數(shù)隨粒度增大，其變化趨勢(shì)呈波浪式上升，且具有明顯的拐點(diǎn)，因此，其擬合優(yōu)度較差。這可能和研究區(qū)居民點(diǎn)斑塊面積分布特征有關(guān)，即研究區(qū)居民點(diǎn)斑塊面積可能集中分布于與拐點(diǎn)粒度相關(guān)的幾個(gè)面積范圍。雖然最大斑塊指數(shù)擬合函數(shù)達(dá)到極顯著水平，但其決定系數(shù)僅為0.6566，僅具有一定的可預(yù)測(cè)性，而景觀面積的擬合函數(shù)則不具備可預(yù)測(cè)意義。

2.4 不同景觀指數(shù)的粒度效應(yīng)分類及其統(tǒng)計(jì)特征

由以上分析可知，各景觀指數(shù)均具有明顯的粒度效應(yīng)，不同的景觀指數(shù)表現(xiàn)了不同的變化趨勢(shì)。可將其隨粒度的變化特征分為3類：第一類表現(xiàn)為隨粒度的增加，景觀指數(shù)具有較大幅度的下降，且可以用曲線方程進(jìn)行擬合，這類景觀指數(shù)主要有斑塊個(gè)數(shù)、斑塊密度、形狀指數(shù)、聚集度指數(shù)、結(jié)合度指數(shù)和分離度指數(shù)； 第二類指數(shù)表現(xiàn)為隨著粒度的增加，景觀指數(shù)呈多項(xiàng)式的方式增加，這類景觀指數(shù)為平均斑塊面積； 第三類表現(xiàn)為隨粒度的增加，景觀指數(shù)呈波浪式上升，過程中具有明顯的尺度轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這類景觀指數(shù)為景觀面積與最大斑塊指數(shù)， 9個(gè)景觀指數(shù)以第一類景觀指數(shù)占主導(dǎo)地位。

為更進(jìn)一步了解各景觀指數(shù)在不同粒度下的變異特征，對(duì)各景觀指數(shù)在不同粒度下特征值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表2。由表2可見， 9類景觀指數(shù)隨粒度增加，不僅變化的方向不同，其變化的幅度也存在較大的差異。其中變化較大的有斑塊個(gè)數(shù)和斑塊密度，其變異系數(shù)均超過100%，說明這兩個(gè)指數(shù)受粒度變化的影響最顯著； 其次，平均斑塊面積、分離度指數(shù)和聚集度指標(biāo)具有中等偏上的變異，其變異系數(shù)在40%以上； 變異較小的有結(jié)合度指數(shù)、最大斑塊指數(shù)、斑塊形狀指數(shù)和景觀總面積，其變異系數(shù)在30%以下，尤其形狀指數(shù)和景觀總面積，其變異系數(shù)均未超過5%，說明其受粒度變化的影響最小。

表2 景觀指數(shù)隨粒度變化的統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果

景觀指數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差最小值最大值變異系數(shù)平均斑塊面積(hm2)1667140811442188447形狀指數(shù)110005107123446景觀總面積(hm2)17646082668917349751822500151斑塊個(gè)數(shù)(個(gè))32702046100642500153220014097斑塊密度(個(gè)/km2)18632632237874614127結(jié)合度指數(shù)(%)45351178346871802598聚集度指數(shù)(%)2179908145941914166分離度指數(shù)(%)419172058819495839214911最大斑塊指數(shù)(%)2210491533002229

3 結(jié)論與建議

(1)研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)較小斑塊所占比例較大，面積在1hm2以下的斑塊占總斑塊數(shù)的80%以上，整體分布呈現(xiàn)出“大分散、小集中”的特點(diǎn)，具有較大的整理潛力。因此，在今后的鄉(xiāng)鎮(zhèn)及新農(nóng)村建設(shè)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)緊緊圍繞城鄉(xiāng)一體化建設(shè)和新型城鎮(zhèn)化戰(zhàn)略，結(jié)合主體功能區(qū)規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)集中、集聚、集約發(fā)展要求，兼顧功能定位、空間景觀等方面的差異，進(jìn)行農(nóng)村居民點(diǎn)的集中連片開發(fā)建設(shè)，杜絕“空心村”等村莊建設(shè)無序、布局零散現(xiàn)象，整合零散土地，提高生態(tài)環(huán)境質(zhì)量與土地利用效益。

(2)研究區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)景觀指數(shù)具有明顯的粒度效應(yīng)。其中，隨粒度增大而增加的有平均斑塊面積、景觀面積和最大斑塊指數(shù)，隨粒度增大而降低的有斑塊個(gè)數(shù)、斑塊密度、形狀指數(shù)、聚集度指數(shù)、結(jié)合度指數(shù)和分離度指數(shù)。粒度的增大最終將導(dǎo)致景觀斑塊形狀更加規(guī)則，研究區(qū)居民點(diǎn)最大斑塊的優(yōu)勢(shì)度上升，景觀破碎度降低，景觀斑塊間連通性降低且分布趨向分散。除景觀面積和最大斑塊指數(shù)外，其它指數(shù)均可用冪函數(shù)或多項(xiàng)式進(jìn)行很好的擬合，其擬合優(yōu)度達(dá)顯著水平。

(3)各景觀指數(shù)隨粒度變化具有不同的敏感性。其中最敏感的指數(shù)有斑塊個(gè)數(shù)和斑塊密度，變異系數(shù)均超過100%，較敏感的指數(shù)有平均斑塊面積、分離度指數(shù)和聚集度指數(shù)，變異系數(shù)在40%以上； 結(jié)合度指數(shù)、最大斑塊指數(shù)、斑塊形狀指數(shù)和景觀總面積隨粒度的變化最不敏感，變異系數(shù)在30%以下。

(4)生態(tài)景觀格局是評(píng)價(jià)農(nóng)村居民點(diǎn)建設(shè)質(zhì)量與水平的重要指標(biāo)。該研究結(jié)果證明不同尺度評(píng)價(jià)單元景觀格局指數(shù)存在較大差異，因此不同評(píng)價(jià)尺度下的景觀格局指數(shù)無法進(jìn)行比較。但是，實(shí)際研究中，可根據(jù)不同指數(shù)隨粒度變化的變異情況，選擇變異程度較小的景觀指數(shù)作為不同尺度下評(píng)價(jià)時(shí)的參考； 也可根據(jù)不同景觀指數(shù)隨粒度變化的擬合函數(shù)進(jìn)行理論外推，只有在相同粒度下的景觀指數(shù)才有比較意義。

[1] 陳文波， 肖篤寧，李秀珍.景觀指數(shù)分類、應(yīng)用及構(gòu)建研究.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)， 2002, 13(1): 121～125

[2] 周偉， 鐘星，袁春.1： 10000比例尺土地利用景觀指數(shù)的粒度效應(yīng)分析.中國(guó)土地科學(xué)， 2010, 24(11): 20～26

[3] Wu J G.Key concepts and research topics in landscape ecology revisited： 30 years after the Allerton Park workshop.Landscape Ecology， 2013, 28(1): 1～11

[4] 張霞， 魏朝富，倪九派，等.重慶市低山丘陵區(qū)農(nóng)村居民點(diǎn)分布格局及其影響因素.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2012, 33(3): 45～51

[5] 肖篤寧， 李秀珍，高峻，等.景觀生態(tài)學(xué).北京：科學(xué)出版社，2003

[6] Buyantuyev A，Wu J G，Gries C.Multiscale analysis of the urbanization pattern of the Phoenix metropolitan landscape of USA：Time，space and thematic resolution.Landscape and Urban Planning， 2010， 94(3/4)： 206～217

[7] Jenerette G D，Wu J.On the Definitions of Scale.Bulletin of the Ecological Society of America， 2000， 81： 104～105

[8] Schneider D C.The Rise of the Concept of Scale in Ecology.Bio science， 2001， 51： 545～553

[9] 王新闖， 劉文鍇，楊會(huì)軍，等.河南省植被覆蓋度及其景觀格局時(shí)空變化.水土保持通報(bào)， 2015, 35(6): 241～248

[10]Alhamad M N，Alrababah M A，F(xiàn)eagin R A，et al.Mediterranean drylands：the effect of grain size and domain of scale on landscape metrics.Ecological Indicators， 2011, 11(2): 611～621

[11]劉明亮， 唐先明，劉紀(jì)遠(yuǎn)，等.基于1km格網(wǎng)的空間數(shù)據(jù)尺度效應(yīng)研究.遙感學(xué)報(bào)， 2001, 5(3): 183～190

[12]喬偉峰， 吳江國(guó)，王亞華.多尺度粒度變化對(duì)區(qū)域土地利用景觀格局的影響——以鎮(zhèn)江市為例.南京師范大學(xué)(自然科學(xué)版)， 2015, 38(3): 119～125

[13]張樂， 王觀湧，霍習(xí)良，等.基于適宜粒度的曹妃甸新區(qū)土地利用景觀格局分析.土壤， 2014, 46(6): 1149～1156

[14]冀亞哲， 張小林，吳江國(guó)，等.聚落景觀格局的空間粒度轉(zhuǎn)換響應(yīng)及其機(jī)理分析——以江蘇省鎮(zhèn)江地區(qū)為例.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境， 2013, 22(3): 276～281

[15]Simova P，Gdulova K.Landscape indices behavior：A review of scale effects.Applied Geography， 2012, 34(5): 385～394

[16]吳未， 許麗萍，張敏，等.不同斑塊類型的景觀指數(shù)粒度效應(yīng)響應(yīng)研究——以無錫市為例.生態(tài)學(xué)報(bào)， 2016, 36(9): 1～10

[17]劉栩如， 張琳，楊磊，等.黃土丘陵區(qū)生態(tài)退耕中的景觀格局演變及其地形驅(qū)動(dòng).水土保持研究， 2016, 23(1): 103～110

[18]鄭新奇， 付梅臣.景觀格局空間分析技術(shù)及其應(yīng)用.北京：科學(xué)出版社， 2010， 134

[19]劉峻嶺， 李申，孟偉慶.基于景觀格局與生態(tài)過程的土地整理生態(tài)效應(yīng)評(píng)價(jià)——以天津市七里海鎮(zhèn)為例.中國(guó)農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃， 2014, 35(1): 95～101

[20]耿煥俠， 張小林，李紅波，等.縣域農(nóng)村居民點(diǎn)景觀格局指數(shù)的空間粒度效應(yīng)——以江蘇省豐縣為例.長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境， 2014, 23(10): 1418～1424

[21]龔建周， 夏北成，李楠，等.快速城市化地區(qū)土地覆蓋景觀特征的粒度效應(yīng).生態(tài)學(xué)報(bào)， 2006, 26(7): 2198～2206

[22]冀亞哲， 張小林，吳江國(guó)，等.多空間粒度下鎮(zhèn)江市土地利用景觀格局差異.中國(guó)土地科學(xué)， 2013, 27(5): 54～62

[23]譚雪蘭， 周國(guó)華，朱蘇暉，等.長(zhǎng)沙市農(nóng)村居民點(diǎn)景觀格局變化及地域分異特征研究.地理科學(xué)， 2015， 35(2)： 204～210

EFFECTS OF CHANGING GRAIN SIZE ON LANDSCAPE INDICES OF RURALSETTLEMENT AT COUNTY SCALE OF BINHAI DEVELOPMENT ZONE*——A CASE STUDY OF DAFENG COUNTY IN JIAGNSU PROVINCE

Cui Shanshan1， 2，Liu Qing1※，Wang Jing2

(1. College of Resources and Environment, Qingdao Agricultural University , Qingdao, Shandong 266109, China;2. China Land Surveying and Planning Institute, Beijing 100035, China)

Taking the 2013 year′s land survey data on the rural settlement in Dafeng county of Jiangsu province as the basic date source, this paper transformed the vector data to raster data from 50～500m by step length of 50m interval based on Rule of Centric Cell by using ArcGIS10.0 software, calculated the nine selected landscape indices using Fragstats 3.4 software, and analyzed the effect of the rural settlement landscape pattern which was influenced by different grinds of administrative center. The results showed that the small patch was in a large proportion of rural settlement, the number of the area less than 1hm2reached 80% of the total patch, and showed a distribution characteristic of "large dispersion, small Aggregation". The rural settlement landscape indices all had strong scale effect. The increase of granularity increased the average area of patches, the landscape area, and the largest patch indices, and decreased the numbers of patches, the patches density, the patch shape index, the landscape aggregation index, the patch cohesion index and landscape division index. In all of these landscape indices, the most sensitive indices to the granularity were the number and density of patches, the middle sensitive indices were the average area of patches, the aggregation index, and the division index, and the low sensitive index were the cohesion index, the largest patch index, and the patch shape index. It concluded that the increase of granularity would lead to the shape of patches be more inerratic, increase the degree of the dominance of the largest parch, decrease the degree of fragmentation of the patches, and disperse the patches distribution. This study can provide an evidence for rural settlement planning and ecological evaluation.

land ecology; rural settlement; landscape indices; granularity effect; Binhai development zone

10.7621/cjarrp.1005-9121.20170304

2016-03-07

崔閃閃(1989—)，女，山東菏澤人，碩士。研究方向：土地利用規(guī)劃與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)。※通訊作者：劉慶(1972—)，男，山東菏澤人，博士、副教授。研究方向：土地利用與環(huán)境生態(tài)。Email： 13455764802@163.com

*資助項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“濱海開發(fā)帶生態(tài)用地演變過程與網(wǎng)格化監(jiān)管方法研究”(NO.41330750)

C912.82; S127

A

1005-9121[2017]03020-07