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基于最佳尺度的武汉市土地覆盖景观格局分析 第31卷第2期湖北大学学报(自然科学版)Vol.31 No.2 文章编号:100022375(2009)0220201205 鲍蕾1,张志1,2,刘亚林3 (1.中国地质大学地球科学学院,湖北武汉430074; 2.国家遥感中心地壳运动与深空探测部,湖北武汉430074; 3.中铁第一勘察设计集团有限公司航测遥感处,陕西西安710043) 摘要:通过RS、GIS技术和景观格局指数分析软件分析景观指数随粒度的变化效应,确定景观最佳观察 尺度,对武汉市的土地覆盖景观格局进行量化分析.对16个不同粒度的栅格图分别进行18个相关指数的运算,根据14个敏感指数确定最佳分析尺度为90m;选取了空间组成和空间构型两方面的指数,在最佳尺度下进行指数计算和景观格局分析.结果表明:武汉市是以水田、旱地和坑塘水面为主要景观类型的复合景观结构,优势景观明显,3种主体景观类型集中连片、分布广泛;建设用地比例高于全国平均水平;建设用地和旱地的斑块密度大,平均斑块面积小,景观破碎度较高. 关键词:最佳分析尺度;土地覆盖;景观格局;武汉市 中图分类号:Q149;P208 文献标志码:A DOI:10.3969/j.issn.100022375.2009.02.023 1 引言 景观格局分析是景观生态研究的基础,它与生态过程密不可分,并通过物质流、能量流、信息流与价值流的传输和交换影响着生态过程.景观格局研究强调景观特征在空间上的异质性,而异质性通常是通过空间组成和空间结构来描述的[2].描述格局就是描述变异性,而量化变异性就需要确定尺度[3]. 景观指数作为分析景观格局的定量化指数,在过去20余年的时间里得到了迅速的发展,并出现了一些以景观指数计算为对象的景观格局分析程序[4].但是,已有的景观格局分析程序,多需要栅格数据作为其数据源,在栅格单元(尺度意义上的粒度)基础上进行计算,这就造成了所谓的/可塑性面积单元问题0,计算结果随粒度定义的不同而发生变化[5].因此,在进行景观格局分析时,应根据研究区域的实际情况和相关的数据资料,选择合适的尺度即最佳分析尺度进行景观指数计算,从而进一步对景观格局进行分析. 尺度性是生态系统的自然属性,对于景观要素来说,都有一个最佳的观测尺度.因为景观格局具有某种形式的自相似性,它不随尺度的变化而变化.景观指数随空间粒度变化是一种临界现象,当粒度大于或小于临界值时,景观指数反应敏感[6],可见,粒度效应是选择景观最佳观察尺度的重要量化依据. 肖笃宁等在研究环渤海三角洲湿地景观时通过分维分析、斑块周长面积比值变化选择最佳尺度;赵文武等通过探讨不同比例尺条件下景观指数随粒度的变化特征来选择适宜的粒度取值范围[3].本文中以武汉市2000年的土地覆盖专题数据为研究对象,选择景观格局指数在景观分析软件Fragstats中进行指数运算,根据指数在不同尺度层次上的运算结果确定研究区域土地覆盖数据的最佳尺度,并在该尺度下分析武汉市城市景观和城乡景观格局的空间组成和空间结构.[7][1] 2 资料与研究方法 2.1 数据来源 武汉市位于江汉平原东部,长江中游两岸,长江与汉水的交汇处.东经113b41c- 收稿日期:2008208228 基金项目:湖北省水利厅项目(FW2001008)资助:2 ),女, 202湖北大学学报(自然科学版)第31卷114b05c,北纬29b58c-31b22c,幅员面积8494km2.本文中所用的原始数据为武汉市2000年土地覆盖现状数据. 2.2 研究方法 2.2.1 土地覆盖类型图的生成 根据研究区的土地覆盖数据(共23类土地覆盖类型),参考我国土地覆盖类型标准,结合研究区特点,将研究区的土地覆盖类型划分为适合本研究的9类,分别是水田、旱地、林地、疏林地、草地、河流、坑塘水面、建设用地(居民建设用地及工矿用地)、未利用地.得到研究区的土地覆盖类型专题图. 2.2.2 粒度变换 在ArcGIS软件下,将原始矢量类型专题图转换成栅格图(栅格大小为30m,原矢量图由TM数据解译而得),再逐步聚合栅格细胞,形成一系列不同粒度大小的景观类型图,其粒度大小按从小到大的顺序分别为30、60、90、120、150、180、210、240、270、300、330、360、390、420、450、480m.栅格细胞聚合采用grid模块的优势规则,即从输入网格中选取数量最多的类型作为输出网格的类型,当存在两个或多个优势类型时,随机选择其中之一,作为输出网格的类型代码. 2.2.3 最佳景观观察尺度的构建 景