1995～2015年輝騰錫勒風電場土地景觀類型指數變化研究

劉佳慧

(呼和浩特職業學院，內蒙古 呼和浩特 010017)

景觀格局變化是自然、生物和社會要素相互作用的結果,是景觀生態學研究的核心內容之一[1-2],也是土地利用和土地覆蓋變化研究的重要組成部分[3-4]。景觀格局分析可以數量化地分析景觀要素的結構特征及其相互間的空間分布關系，在看似簡單無序的斑塊鑲嵌景觀上發現潛在、有意義的規律性及其形成機制，從而成為進一步研究景觀功能和動態的基礎［5-6］。

輝騰錫勒風能資源豐富，輝騰錫勒風電場也是亞洲重要的風力發電設施，相關學者有過深入的研究[7-13]。然而，隨著電廠的發展和建設、旅游活動、旅游基礎施設及農牧民畜牧業生產的大量增加，輝騰錫勒風電場的生態現狀及可持續發展的潛力受到了嚴峻挑戰，相應的景觀指標發生改變，影響景觀中能量分配和物質循環。

1 研究區概況

輝騰錫勒風電場位于烏蘭察布市察哈爾右翼中旗和卓資縣交界處，112°33′～112°42′E，41°05′～41°12′N，平均海拔高度為2100 m。一年中最高氣溫為30.0℃，最低氣溫為-39.9℃，年均氣溫-1.3℃；全年無霜期100 d，年降水量約385.0 mm，雨量集中在每年7～9月份。輝騰錫勒草原風電場風能資源豐富，40 m高度年平均風速8.8 mos-1。研究區日照充足，全年無霜期僅為83 d左右[18]。

2 數據來源及處理

以1995、2005、2015年TM影像為景觀信息源，時相為6～8月，地面分辨率均為30 m。在利用ENVI4.7軟件對3幅影像進行大氣校正,并以2010年的遙感影像為參考底圖，在每個時期的影像上選取24個有標志性的地物,對3期影像進行配準。利用2012年全國土地試行標準對土地類型進行分類，并建立遙感圖像判讀標志。利用MAPGIS6.7軟件對3期遙感影像進行人機交互判別，得到輝騰錫勒風電場土地利用分類圖及導出數據（表1）[13]。

表1 輝騰錫勒風電場各時期景觀類型景觀指數

3 研究方法

3.1 斑塊密度（PD)

PD表征了斑塊密度，即斑塊個數與面積的比值，PD越大，破碎化越嚴重；采用該指數分析景觀破碎化程度，可達到識別景觀受干擾程度的目的[15]。

式中PD為斑塊密度;A為景觀總面積；m為土地利用類型總數；Nk為第k類土地利用類型斑塊數量。

3.2 景觀優勢度指數(LDI)

景觀優勢度的大小反映了研究區主要土地類型對研究區主導作用的大小，景觀優勢度高則表明景觀由一種或少數幾種土地利用主導[16]。公式為：

式中，Pk是k種土地利用類型所占總面積的比；m是土地利用類型的總數。

4 結果分析

4.1 景觀尺度的斑塊密度（PD）

利用表1中景觀斑塊的數據和計算公式（1），得出1995年、2005年和2015年輝騰錫勒風電場景觀尺度的斑塊密度（圖1）。1995年斑塊數為352個，斑塊密度為0.0086個/hm2；2005年斑塊數為581個，斑塊密度為0.014個/hm2；2015年斑塊數為1537個，斑塊密度為0.040個/hm2；1995～2005年，斑塊密度和斑塊數都呈上升趨勢，2005～2015年上升趨勢更加明顯。說明：在這兩個時期斑塊破碎化程度呈現階段性增強的趨勢，土地的承載力下降，受干擾性增強。

圖1 輝騰錫勒風電場斑塊密度和斑塊數量

4.2 景觀尺度的優勢度(LDI)

利用表1中景觀斑塊的數據和計算公式（2），得出1995、2005年和2015年輝騰錫勒風電場景觀優勢度（圖2）。1995年景觀優勢度為2.53；2005年景觀優勢度為2.50個；2015年景觀優勢度為2.42個；1995～2005年，景觀優勢度呈下降的趨勢，2005～2015年下降趨勢更加明顯。說明：在這兩個時期景觀優勢度的指數呈現階段性下降的趨勢，以草甸、旱地和水系主要土地類型的優勢度下降，土地脆弱性和承載力下降。

圖2 輝騰錫勒風電場景觀優勢度

4.3 不同時期各景觀類型的斑塊數量

利用表1中景觀斑塊的數據和計算公式（1）得出，1995年、2005年和2015年輝騰錫勒風電場各類型的斑塊密度。1995～2005年，與其他類型斑塊相比，風機基座斑塊的密度增加最為明顯，增加了3.88個/100 km2，其余類型的斑塊數量變化不大。2005～2015年，只有草甸、風機檢修路和風機基座斑塊密度變化較大，其余類型斑塊數量變化不明顯；風機基座斑塊的密度增加最為明顯，為17.01個/100 km2；風機檢修路的增加數量次之，為4.17個/100 km2；草甸的增加數量第三，為3.34個/100 km2。兩個時間段相比，2005～2015年的類型斑塊密度變化較大的更多。說明：1995～2005年，風機基座的建設力度最大。2005～2015年，草甸的破碎化嚴重，草甸有退化的危險；風機和風機基座的建設力度加快，是導致草甸斑塊破碎化的直接原因（圖3）。

圖3 1995～2005年和2005～015年風電場各類型的景觀斑塊數量對比

4 結論

通過分析1995～2015年輝騰錫勒風電場景觀尺度的景觀指數變化，得出如下結論：

（1）1995～2005年，斑塊密度和斑塊數都呈上升趨勢，2005～2015年上升趨勢更加明顯。在這兩個時期斑塊破碎化程度呈現階段性增強的趨勢，土地的承載力下降，受干擾性增強。

（2）1995～2005年，景觀優勢度呈下降的趨勢，2005～2015年下降趨勢更加明顯。在這兩個時期景觀優勢度的指數呈現階段性下降的趨勢，以草甸、旱地和水系主要土地類型的優勢度下降。

（3）1995～2005年，與其他類型斑塊相比，風機基座斑塊的數量密度最為明顯。2005～2015年，只有草甸、風機檢修路和風機基座斑塊密度變化較大，其余類型斑塊密度變化不明顯；風機基座斑塊的密度增加最為明顯，為17.01個/100 km2；風機檢修路的增加數量次之，為4.17個/100 km2；草甸的增加數量第三，為3.34個/100 km2。1995～2005年，風機基座的建設力度最大。2005～2015年，草甸的破碎化嚴重，草甸有退化的危險；風機和風機基座的建設力度加快，是導致草甸草原斑塊破碎化的直接原因。