黃山市人類活動(dòng)強(qiáng)度的濕地景觀格局梯度響應(yīng)

摘要 人類活動(dòng)的影響已成為導(dǎo)致濕地景觀格局變化的重要原因之一。基于2000、2005、2010、2017年黃山市遙感影像，采用監(jiān)督分類的方法，解譯出不同時(shí)相黃山市土地利用類型，利用景觀格局指數(shù)和人類活動(dòng)強(qiáng)度模型計(jì)算并劃分人類活動(dòng)強(qiáng)度梯度帶，分析黃山市濕地景觀格局特征及其對(duì)人類活動(dòng)強(qiáng)度的響應(yīng)，以期為加強(qiáng)人類活動(dòng)管控，保護(hù)黃山市濕地景觀提供有益參考。

關(guān)鍵詞 濕地景觀;人類活動(dòng);響應(yīng);黃山市

中圖分類號(hào) P901? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A? 文章編號(hào) 0517-6611（2021）24-0114-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.24.026

Remote Sensing Analysis of Landscape Pattern Gradient Response of Human Activity Intensity in Huangshan City

LU Jie

（College of Geography and Tourism， Anhui Normal University， Wuhu， Anhui 241003）

Abstract The influence of human activities has become one of the important reasons for the change of wetland landscape pattern.Based on the remote sensing images of Huangshan City in 2000， 2005， 2010， and 2017， the method of supervised classification is used to interpret the land use types of Huangshan City in different time phases. The landscape pattern index and the human activity intensity model are used to calculate and divide the intensity gradient zone of human activities. We analyze the characteristics of the wetland landscape pattern of Huangshan City and its response to the intensity of human activities.It is expected to provide a useful reference for strengthening the management and control of human activities and protecting the wetland landscape of Huangshan City.

Key words Wetland landscape;Human activities;Response;Huangshan City

作者簡(jiǎn)介 盧杰（1995—），男，安徽滁州人，碩士研究生，研究方向：資源環(huán)境與GIS應(yīng)用研究。

收稿日期 2021-04-02;修回日期 2021-05-09

在地球上眾多的生態(tài)系統(tǒng)之中，濕地?zé)o疑是其中較為別具一格的一種，它有著其他系統(tǒng)所不具有的獨(dú)樹(shù)一幟的特異功能。在地球生境中，濕地對(duì)維持生態(tài)體系，保持自然的平衡，保護(hù)生物多樣性和稀有物種資源起著重要的作用，有著“地球之腎”的美譽(yù)。近年來(lái)，不斷發(fā)展的城市建設(shè)[1-2]、土地復(fù)墾[3]、石油開(kāi)發(fā)[4]和旅游業(yè)的日益興盛[5-6]，使得越來(lái)越多的濕地資源遭到了各種直接或間接的破壞，濕地景觀不斷發(fā)生變化，濕地生態(tài)日趨惡劣，不同人類活動(dòng)強(qiáng)度對(duì)濕地景觀格局的影響已成為學(xué)者們普遍關(guān)注的熱點(diǎn)課題[7-9]。

黃山市位于皖南地區(qū)，境內(nèi)沿江灘涂較多，河湖豐富，濕地景觀多樣。目前有關(guān)黃山市濕地景觀的研究較少且多囿于濕地現(xiàn)狀分析及改善措施方面，人類活動(dòng)強(qiáng)度的濕地景觀格局梯度響應(yīng)研究相對(duì)欠缺。該研究基于RS、GIS技術(shù)和Fragstats軟件，利用景觀格局指數(shù)和人類活動(dòng)強(qiáng)度模型計(jì)算并劃分人類活動(dòng)強(qiáng)度梯度帶，分析濕地景觀格局和人類活動(dòng)強(qiáng)度的時(shí)空特征，闡明濕地景觀格局對(duì)人類活動(dòng)強(qiáng)度的響應(yīng)，以期為加強(qiáng)人類活動(dòng)管控，保護(hù)黃山市濕地景觀提供有益參考。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與處理

研究采用的黃山市4期（2000、2005、2010、2017年）遙感影像數(shù)據(jù)主要是來(lái)自地理信息數(shù)據(jù)云平臺(tái)的OLI影像、Landsat TM和ETM+影像。其他研究數(shù)據(jù)主要包括黃山市地形圖、行政區(qū)劃圖、人口分布圖、土地利用現(xiàn)狀圖以及行政區(qū)劃的矢量數(shù)據(jù)等。

根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，通過(guò)影像配準(zhǔn)、裁剪等操作對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，并以ENVI5.1作為解譯工具，采用監(jiān)督分類的方法對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)開(kāi)展解譯。根據(jù)解譯的結(jié)果，黃山市的影像總體精度均在80%以上，Kappa系數(shù)也都大于0.75，4期黃山市的影像均滿足該次研究的需要。將解譯好的數(shù)據(jù)經(jīng)格式轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入Arcgis10.2中，結(jié)合濕地景觀分類方法，得到黃山市濕地景觀分類圖（圖1）。

2 研究方法

2.1 景觀格局指數(shù)計(jì)算

景觀格局是各種景觀要素在空間上的表達(dá)和組合，它不僅是不同景觀的表現(xiàn)形式，也是不同生態(tài)環(huán)境中各種干擾過(guò)程的結(jié)果。通常包括類型景觀格局指數(shù)和水平景觀格局指數(shù)兩大類，其中，類型景觀格局指數(shù)主要包括景觀面積（CA）、景觀類型百分比（PLAND）、最大斑塊指數(shù)（LPI）、平均斑塊分維數(shù)（FRAC-MN）、景觀斑塊數(shù)（NP）、景觀形狀指數(shù)（LSI）等，水平景觀格局指數(shù)主要包括香濃多樣性指數(shù)（SHDI）、香濃均勻度指數(shù)（SHEI）、斑塊內(nèi)聚力指數(shù)（COHESION）、景觀蔓延度（CONTAG）、景觀聚合度（AI）、斑塊密度（PD）等。各景觀格局指數(shù)計(jì)算公式見(jiàn)文獻(xiàn)[10]。

2.2 人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算

參考前人的研究，該研究選取耕地（包括水田、旱地和園地）和人工表面（包括居住地和工業(yè)用地）等土地利用類型來(lái)測(cè)度人類活動(dòng)的強(qiáng)度[11]。人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算公式如下：

HAILS=ni=1（SLi×CIi）S×100%（1）

式中，HAILS 為人類活動(dòng)強(qiáng)度指數(shù);S為區(qū)域土地利用類型總面積;SLi為某土地利用類型面積;CIi為某土地利用類型的建設(shè)用地當(dāng)量折算系數(shù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 濕地類型景觀格局分析

由圖2可知，從類型格局來(lái)看，非濕地所占面積最大，是最主要的景觀類型，但已經(jīng)呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。從LPI指數(shù)來(lái)看，建設(shè)用地和耕地的優(yōu)勢(shì)程度在上升，水域和非濕地的優(yōu)勢(shì)在下降。從集聚的程度（LSI）來(lái)看，建設(shè)用地、耕地、非濕地都呈波動(dòng)上升趨勢(shì)，而水域的指數(shù)卻逐漸降低，斑塊逐漸規(guī)則化。從平均斑塊分維數(shù)（FRAC-MN）來(lái)看，2000—2017年呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，但2000—2010年的總體趨勢(shì)保持平穩(wěn)，變化的幅度并不大，維度的降低是景觀區(qū)分度降低的表現(xiàn)，是人類活動(dòng)不斷施加影響的結(jié)果，其中減少最大的是非濕地的指數(shù)。

3.2 濕地水平景觀格局分析

計(jì)算可知，黃山市SHDI指數(shù)和SHEI指數(shù)的變化趨勢(shì)基本保持一致，全市景觀類型和破碎程度不斷上升，景觀類型不斷豐富（表1）。10年間，斑塊的內(nèi)聚力指數(shù)（COHESION）一直保持在99%左右，各景觀類型的集聚程度較高。全市優(yōu)勢(shì)景觀類型的連通性整體呈不斷降低的趨勢(shì)。表示景觀內(nèi)聚力指數(shù)的AI指標(biāo)，在研究的前10年，一直維持在95%以內(nèi)，基本保持平穩(wěn)態(tài)勢(shì)，至2017年下降至84.475 5%，表明景觀破碎化程度不斷加劇。PD和DIVISION是表示景觀破碎化程度的指標(biāo)，在研究時(shí)段內(nèi)，景觀整體呈現(xiàn)破碎化的趨勢(shì)，不同景觀的細(xì)化程度不斷加深。

3.3 人類活動(dòng)對(duì)濕地景觀格局的影響

根據(jù)人類活動(dòng)強(qiáng)度模型計(jì)算得到不同時(shí)期的人類活動(dòng)強(qiáng)度，在ArcGIS中采用自然斷點(diǎn)法，將人類活動(dòng)強(qiáng)度由弱到強(qiáng)劃分為三類等級(jí)樣帶，以此分析人類活動(dòng)對(duì)濕地景觀格局所產(chǎn)生的影響。

從人類活動(dòng)對(duì)濕地類型景觀格局的影響來(lái)看，以2017年為例（圖3），濕地景觀占比明顯下降，第一強(qiáng)度樣帶中，濕地景觀占比（PLAND）指數(shù)為 5.112 8%;到了第二強(qiáng)度樣帶，隨著人類活動(dòng)的增強(qiáng)，濕地景觀PLAND指數(shù)下降至0.328 9%;到了第三強(qiáng)度樣帶，濕地景觀消失。PD指標(biāo)整體表現(xiàn)為上升態(tài)勢(shì)，濕地的斑塊密度由第一強(qiáng)度樣帶的0.425 1個(gè)/hm2轉(zhuǎn)變到第二強(qiáng)度樣帶的1.218 3個(gè)/hm2。LPI、LSI、FRAC-MN指數(shù)的變化相類似，均呈下降趨勢(shì)。在人類活動(dòng)的影響下，黃山市濕地景觀趨于向整體化、簡(jiǎn)單化、規(guī)則化發(fā)展。不同強(qiáng)度樣帶下的景觀類型數(shù)目統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，景觀的類型整體呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，其中強(qiáng)度樣帶三的景觀數(shù)目最少，2000—2010年都只有兩個(gè)，2017年3個(gè)，在人類活動(dòng)的影響下，景觀的分異程度發(fā)生了變化。

從人類活動(dòng)對(duì)濕地水平景觀格局的影響來(lái)看，總體上，人類活動(dòng)強(qiáng)度越大，SHDI、SHEI、DIVISION指數(shù)越低，COHESION、CONTAG、AI指數(shù)越高（圖4），表明人類活動(dòng)強(qiáng)度降低了濕地景觀的多樣性和破碎化程度，提高了濕地景觀的聚集度。從時(shí)間上來(lái)看，2010年是一個(gè)重要的時(shí)間分界，2010年前后，人類活動(dòng)的強(qiáng)度對(duì)不同景觀指標(biāo)的影響發(fā)生了分異。

4 結(jié)論

（1）黃山市的主要景觀類型為非濕地，但隨著人類建設(shè)用地及耕地的開(kāi)發(fā)利用，水域及非濕地的優(yōu)勢(shì)正在逐漸下降。

（2）黃山市景觀類型不斷豐富，景觀整體呈現(xiàn)破碎化的趨勢(shì)，不同景觀的細(xì)化程度不斷加深。

（3）在人類活動(dòng)的影響下，黃山市濕地景觀趨于向整體化、簡(jiǎn)單化、規(guī)則化發(fā)展。

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