基于Fragstats的湛江市麻章區(qū)景觀格局指數(shù)動(dòng)態(tài)研究

基于Fragstats的湛江市麻章區(qū)景觀格局指數(shù)動(dòng)態(tài)研究摘要景觀格局指數(shù)是指景觀格局與景觀指數(shù)。景觀格局通常是指景觀的空間結(jié)構(gòu)特征，具體是指由自然或人為形成的，一系列大小、形狀各異，排列不同的景觀鑲嵌體在景觀空間的排列，它既是景觀異質(zhì)性的具體表現(xiàn)，又是包括干擾在內(nèi)的各種生態(tài)過程在不同尺度上作用的結(jié)果。文章運(yùn)用GIS與Fragstats軟件對(duì)廣東省湛江市麻章區(qū)景觀格局指數(shù)動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究，得出的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)直觀反映了場(chǎng)地所存在的生態(tài)問題，同時(shí)為后續(xù)麻章區(qū)生態(tài)建設(shè)提供可量化的科學(xué)依據(jù)。關(guān)鍵詞景觀格局指數(shù)；動(dòng)態(tài)研究；GIS；Fragstats；麻章區(qū)介紹景觀格局指數(shù)動(dòng)態(tài)研究能幫助理解城市肌理變化與城市生態(tài)變動(dòng)之間的關(guān)系[1]o不同的土地利用類型在空間上的分布與變化是景觀格局變動(dòng)的直接驅(qū)動(dòng)因子[2]o通過對(duì)城市景觀格局指數(shù)的分析來把控城市土地利用變化，對(duì)于城市生態(tài)安全的提升具有重要意義[3]o麻章區(qū)位于中國(guó)南端沿海城市湛江市內(nèi)，屬亞熱帶季風(fēng)性氣候，區(qū)總面積805.73km2，陸地面積478km2,常住人口26.54萬氣數(shù)據(jù)來源與研究方法2.1數(shù)據(jù)來源該研究的主要數(shù)據(jù)來源為湛江市2000年與2010年的30m精度柵格用地類型數(shù)據(jù)。利用GIS軟件進(jìn)行預(yù)處理后，利用最大似然法進(jìn)行監(jiān)督分類，得到麻章區(qū)6類土地利用類型圖。六大類用地類型分別為耕地、森林、草地、水體、濕地和人造地表，見圖1。表1可以看出，6種用地類型中，耕地、濕地、水體人造地表的面積在研究時(shí)段內(nèi)呈增加趨勢(shì)，森林、草地面積在研究時(shí)段內(nèi)呈減少趨勢(shì)。圖12000年與2010年土地利用類型圖表12000年與2010年各土地利用面積耕地/hm2森林/hm2草地/hm2濕地/hm2水體/hm2人造地表/hm22000年41052.1520482.47385.114972.2310049.583280.52010年42101.9119502.28299.615298.3911615.313404.25增長(zhǎng)率2.6%-4.8%-22.1%6.6%5.6%3.8%2.2研究方法該研究利用Fragstats軟件對(duì)2000年與2010年湛江市麻章區(qū)景觀格局指數(shù)進(jìn)行計(jì)算，從景觀生態(tài)學(xué)的角度對(duì)研究時(shí)段內(nèi)的城市發(fā)展變化進(jìn)行剖析。景觀格局指數(shù)包括3種，分別為斑塊尺度（patch）、景觀類型尺度（class）、景觀尺度（landscape）,其定量說明景觀特征和變化趨勢(shì)囪。在整個(gè)區(qū)域景觀格局分析中，由于單個(gè)斑塊景觀指數(shù)的計(jì)算分析貢獻(xiàn)比較小，因此，實(shí)證研究中對(duì)景觀格局指數(shù)的探討多采用斑塊類型和景觀水平這兩個(gè)尺度囪。通過對(duì)麻章區(qū)的考察和相關(guān)數(shù)據(jù)的結(jié)合，該研究決定從斑塊類型水平上進(jìn)行景觀格局指數(shù)分析。在類型水平上，選取了斑塊面積（CA）、斑塊數(shù)量（NP）、最大斑塊面積指數(shù)（LPI）、景觀形狀指數(shù)（LSI）、景觀聚集度指數(shù)（AI）、景觀導(dǎo)度指數(shù)（CONHSION）6個(gè)景觀格局指數(shù)進(jìn)行計(jì)算與分析。3結(jié)果與討論3.1景觀構(gòu)成及其動(dòng)態(tài)分析觀察2000—2010年湛江市麻章區(qū)景觀轉(zhuǎn)移面積占比（見表2）,以景觀面積轉(zhuǎn)化率20%為分水線，2000—2010

年之間，湛江市麻章區(qū)的草地、濕地、水體等景觀之間發(fā)生劇烈轉(zhuǎn)移。由表2可知各景觀之間轉(zhuǎn)移概況:耕地的轉(zhuǎn)移概率最小，其他景觀轉(zhuǎn)移成耕地的總面積比耕地的轉(zhuǎn)移面積要大得多，說明城市在持續(xù)發(fā)展，耕地面積不斷擴(kuò)大；森林主要轉(zhuǎn)移為水體和耕地，但轉(zhuǎn)移率較小，森林保存得較為完好；草地主要轉(zhuǎn)化為耕地與森林，其中草地轉(zhuǎn)移為耕地的面積最多，為75.15hm2,轉(zhuǎn)移概率達(dá)19.51%，表明村民開荒種田等原因，導(dǎo)致草皮退化；濕地有多達(dá)40.42%區(qū)域轉(zhuǎn)移為水體，可能原因是該地區(qū)濕地退化或海水入侵；水體主要轉(zhuǎn)移為耕地與濕地，其中轉(zhuǎn)移為耕地的面積1439.19hm2，轉(zhuǎn)移率達(dá)14.32%，表明該區(qū)域進(jìn)行了大量填海造地活動(dòng)，同時(shí)也有部分區(qū)域在涵養(yǎng)濕地；人造地表的轉(zhuǎn)移率不高，主要轉(zhuǎn)移為森林和耕地，說明該區(qū)域有意識(shí)地進(jìn)行植樹造林活動(dòng)，但人造地表轉(zhuǎn)移為森林的面積仍小于森林轉(zhuǎn)移為人造地表的面積，水土保持工作還有待推進(jìn)。表2（a）2000年與2010年湛江市麻章區(qū)景觀面積轉(zhuǎn)移矩陣/hm2年份景觀類型2010年耕地森林草地濕地水體人造地表耕地38949-57806-499-1840-59979-92249-3森林1052-5517548-228-44269-191284-48284-42000年草地75-1543-2206-9127-1814-584-05濕地253-71423-541-622260-982009-972-7水體1439-19131-9420-71211-137237-534-41人造地表198-18227-790-816-576-842837-7表2（b）2000年與2010年湛江市麻章區(qū)景觀轉(zhuǎn)移概率矩陣百分比/%年份景觀類型2010年耕地森林草地濕地水體人造地表耕地94-941-960-020-092-390-60森林5-1485-750-141-316-271-392000年草地19-5111-2157-397-053-791-05濕地5-108-520-0345-8840-420-05水體14-321-310-2012-0572-080-04人造地表6-046-940-020-200-0286-603.2斑塊類型層級(jí)景觀格局指數(shù)分析 地利用類型景觀格局指數(shù)的變化，研究該時(shí)段內(nèi)麻章區(qū)不斑塊類型層級(jí)的景觀格局指數(shù)直接反映了不同土地利 同土地利用類型的生態(tài)狀況及其變化驅(qū)動(dòng)因素，相關(guān)數(shù)據(jù)用類型的景觀生態(tài)狀況叫，通過分析2000年與2010年各土詳見表3。表3（a）2000年與2010年麻章區(qū)各景觀類型斑塊類型層級(jí)景觀格局指數(shù)年份Year土地利用類型LandusetypeCA/hm2NP/個(gè)LPI/%LSIAI//%COHESION耕地41052.1526925-7125-2496-4199-70森林20482.479606-934-6292-9399-072000年草地385.112050-1020-0170-4591-69濕地4972-23361-3312-1395-2398-67水體10049-582192-0218-0094-8998-19人造地表3280-501610-5917-8791-1194-77耕地42101-9123426-4627-4396-1399-70森林19502-287016-3831-6993-3999-152010年草地299-162270-0421-0764-4187-51濕地5298-38960-9317-9892-9698-08水體11615-314381-1126-9692-7597-79人造地表3404-251690-7018-2791-0795-06表3(b)景觀格局相關(guān)指數(shù)變化/%土地利用類型CANPLPILSIAICOHESION耕地2-6-1339-0-30森林-4-8-27-7-8-50-50草地-22-1-11-60-8-5-8-6-4-6濕地6-6167-3063-2-4-0-6水體5-6100-4550-2-4-0-4人造地表3-85162-200-33.2.1基礎(chǔ)指標(biāo)分析斑塊面積/CA：2000年時(shí)，各斑塊類型面積分布較為均勻，耕地用地面積最多為41052.15hm2,森林用地面積次之為20482.47hm2。2010年時(shí)，各用地類型的面積發(fā)生變化，其中草地面積變化最明顯，面積減少了22.10%；而森林則減少了4.80%。除了森林和草地這兩類的面積在不斷減少，其他類型土地面積都相應(yīng)增加。在這10年間，耕地、濕地、水體和人造地表的面積變化不是很明顯，分別增加了2.60%、6.60%、5.60%和3.80%。斑塊數(shù)量/NP：斑塊數(shù)量是直接反映城市景觀類型破碎化程度的景觀格局指數(shù)。2000—2010年間，耕地、森林和草地的破碎化程度減小，斑塊數(shù)量變化的比率大概是13.00%、27.00%和11.00%；而濕地和水體的破碎化程度明顯增大，斑塊數(shù)量增加了167.00%和100.00%。除此之外，人造地表的斑塊數(shù)量較為穩(wěn)定，十年間只增加了5.00%。3.2.2形狀指標(biāo)分析最大斑塊面積指數(shù)/LPI：LPI值大小為斑塊類型中最大面積的斑塊占整體景觀積的比例。該景觀格局指數(shù)直接體現(xiàn)了景觀的優(yōu)勢(shì)類型，直接體現(xiàn)了人類活動(dòng)對(duì)于土地利用和景觀生態(tài)變化的干擾強(qiáng)度［7］。2000—2010年間，森林、草地、濕地和水體的最大斑塊面積指數(shù)都在減少。其中，草地、濕地和水體的指數(shù)變化明顯，草地的LPI從0.10減小至0.04,減少60.00%；濕地的LPI從1.33減小至0.93,減少了30.00%；水體的LPI從2.02減小至1.11，減少了45.00%。說明這10年間，麻章區(qū)的生態(tài)環(huán)境遭受到較高程度的干擾。景觀形狀指數(shù)/LSI：研究時(shí)段內(nèi)，各用地類型斑塊呈現(xiàn)了極其明顯的不規(guī)則化趨勢(shì)，其中濕地和水體斑塊的LSI指數(shù)增加最多，增長(zhǎng)率分別為63.00%和50.00%。LSI指數(shù)增加代表了景觀斑塊的不規(guī)則化現(xiàn)象增加，說明人類活動(dòng)對(duì)于城市生態(tài)系統(tǒng)的干涉幅度增加。3.2.3聚散性指標(biāo)景觀聚集度指數(shù)/AI：2000年，各景觀類型的AI值除草地外，均在90以上，相對(duì)較高，表示該時(shí)期各景觀類型中同類型的斑塊相互聚合，結(jié)構(gòu)緊湊。2010年時(shí)，耕地、草地、濕地、水體的AI值均發(fā)生了一定程度的下降，其中草地的AI值下降幅度最大，為8.60%左右。值得關(guān)注的是，2000年該地區(qū)草地類型的AI值已經(jīng)較低，且10年后還有一定程度的下降，說明麻章區(qū)的草地斑塊聚合度一直較低，生態(tài)狀況較不穩(wěn)定。2010年數(shù)據(jù)顯示除草地外，其他類型的斑塊相對(duì)聚合、離散程度小、結(jié)構(gòu)緊湊。景觀導(dǎo)度指數(shù)/COHESION：2000年，各景觀類型的COHESION值均處于較高水平，表示景觀區(qū)域中的各景觀斑塊分布聚集，連通度高。2010年，除草地的COHESION值減小了4.60%，其他類型的用地COHESION值波動(dòng)極小，耕地、森林的COHESION值幾乎保持不變，濕地、水體的COHESION值分別降低了0.60%和0.40%，人造地表的COHESION值增加了0.30%。這些數(shù)據(jù)說明麻章區(qū)的景觀類型斑塊比例變化不大，保持較高的連通度，能為物種遷移和能量流動(dòng)提供保障。4小結(jié)4.1斑塊類型層級(jí)景觀格局指數(shù)變化及分析斑塊類型層級(jí)上，2000—2010年間，各用地類型面積均發(fā)生了變化，其中耕地和人造地表為變動(dòng)最小的用地類型，森林、濕地和水體用地變動(dòng)較為明顯，以草地發(fā)生變動(dòng)最大；用地類型斑塊數(shù)量增加的是濕地、水體和人造地表，斑塊數(shù)量減少是的耕地、森林和草地，各個(gè)用地類型發(fā)生了不同程度的景觀破碎化現(xiàn)象；各景觀類型的最大面積指數(shù)變化較為明顯，森林、草地、濕地和水體的最大斑塊面積指數(shù)都在減少；水體和濕地用地類型呈現(xiàn)及其明顯的形狀不規(guī)則化現(xiàn)象；草地的AI值有較大幅度的下降，說明草地斑塊聚合度低；各景觀類型的COHESIO