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以指数法为基础的东北地区某采矿大县的景观格局研究

2021-03-20 284 上传者：管理员

摘要：以指数法为基础对东北地区某采矿大县的景观格局进行了研究。数据来源为地区2018年地理国情普查数据成果，通过对其地表覆盖数据进行合理的再分类得到研究区的土地利用状况。最后，通过计算研究区的斑块类型尺度水平的度量指标和景观尺度水平的度量指标分析出该区域的景观格局现状。

关键词：
GIS技术
地理国情
地理测绘
指数法
景观格局分析
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景观格局是指景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置，它是景观异质性的体现，同时又是各种生态过程作用的结果[1]。景观格局能够具体细致地表达出区域景观的异质性，本质上它是自然以及生物等多个要素彼此作用的结果。通过对研究区域的景观格局进行研究，可以很好地了解地区的景观分布特点[2]。指数法研究就是通过计算研究区各类用地的景观格局指数，然后通过指数对研究区的生态环境、土地利用以及发展状况进行分析的一个过程。深入科学地研究区域的景观状况对地区的环境保护、经济开发以及可持续发展都大有裨益。

1、研究区简介

研究区位于东北某省西部地区，地处该省低山丘陵区，海拔一般在300—400m之间，山地、丘陵、平地、河川相间交错。研究区属大陆性季风气候，主要气候特点是春季少雨多风，夏季炎热雨集中，秋季晴朗日照足，冬季寒冷降雪稀。研究区是一个多种矿埋藏区域，其中不仅有固体可燃矿产，还有种类繁多的金属以及非金属等矿产[3]。截至2013年，发现具有开采价值的矿产21种，其中已探明储量的有13种。主要矿产资源有金、铜、铁、钼、锰、铅、锡、煤、油母页岩、磷、硫、萤石、硅石、石灰石、大理石、石棉、膨润土、珍珠岩、紫砂等。

2、地表分类体系构建

本文主要以研究区2018年基础性国情普查的地表覆盖数据为原始数据，根据实际状况在其基础上将其重新划分为农耕用地、林地、草地、居住用地、构筑物、采矿用地、其他用地以及水域等8类[4]。本文将国情中的耕地与园地统一为农耕用地，将道路归入至居住用地的范畴，单独将采矿用地提取为单一地类，将其相同一级类下的建筑工地以及其他人工堆掘地纳入了其他用地的范畴。具体的体系构建见表1，分类后的研究区地表覆盖结果如图1所示。

3、指数计算与分析

3.1 斑块类型尺度水平的度量指标

本文选取了斑块面积、斑块数量、最大斑块指数、景观形状指数、聚合度、丛聚指数以及分散指数7个斑块类型水平的度量指标对研究区进行分析。其中，斑块面积[5]主要是用来表达景观的组成，通过计算各类地类的斑块面积可以对区域的景观成分有个直观认识;斑块数量[6]主要用来简单描述地区景观的破碎度以及异质性情况;最大斑块指数[7]一般用于度量景观类型的优势度;聚合度[8]主要用来衡量在给定景观组成的情况下相似节点的最大可能数，它一般由斑块尺度水平上的节点矩阵计算求得;丛聚指数可以用来表征不同斑块类型相邻出现在景观图上的几率，可以表征景观的聚集、离散程度;分散指数可以用来考证特定斑块大小下的斑块数目。计算的各斑块类型尺度水平的度量指标结果见表2。

由表2可知，研究区面积最大的景观类型为林地，面积1**4.26km2，是地区的主要景观类型，核查遥感影像发现其主要为山地上的林木，与研究区矿山为主要景观类型的实际情况相符合;斑块数量最多的景观类型是居住用地，为89544个。居住用地的面积仅有8*.59km2，图斑数量却最多，与居住用地零散、分布广泛的实际情况相符;最大斑块指数数值最大的林地12.37，说明地区内林地的优势度最大，其次为耕地的1.27以及居住用地1.24，耕地的面积远远大于居民用地，最大斑块指数却相差不多，说明二者的优势度均等;景观形状指数最大的地类是居住用地为315.34km2，景观形状指数越大说明其形状越复杂，越不规则。

居民地之所以不规则主要是由于把道路这种狭长的图斑并入导致的，与实际情况相符;丛聚指数数值越接近1，说明其分布越聚集。采矿用地的丛聚指数最大为0.95，由图1可以看出其主要分布在研究区的西北角。林地的丛聚指数大主要是因为其均匀分布在研究区整体;分散指数最大的景观类型为水域，说明其图斑细化的最彻底。林地的分散指数最小，与其连片存在、图斑面积大的实际情况符合;聚集度的单位为%，值域为[0,100]，地类的聚集程度越大，其聚集度越大。聚集程度最大的3个景观类型分别为林地、耕地和采矿用地。

3.2 景观尺度水平的度量指标

本文选取了蔓延度、景观分离度、景观总面积、斑块数量、最大斑块指数以及香农多样性指数6个景观尺度水平的度量指标对研究区进行分析。当某一类型占该景观大部分比例时其蔓延度就越大;景观分离度[9]是以累计斑块面积为基础的，可以用来衡量两块不同图斑属于同一景观类型的概率;景观总面积并无解释意义，其重要性主要是定义了景观的范围;斑块数量应用意义并不大，它的作用主要是其他测算指标的基础;最大斑块指数可以用来简单度量景观类型的优势度;香农多样性指数[10]主要用来表示区域景观的多样性程度。计算求得地区景观尺度水平的度量指标结果见表3。

由表3可以整体了解研究区的整体面积以及斑块分割程度。最大斑块指数可以帮助了解区域有多少比例是由最大斑块组成，其值域为(1,100]，研究区域最大斑块指数为12.37说明区域内并无过多的大斑块图斑存在;当某一斑块类型在景观中比例很高时，蔓延度的值比较大，研究区蔓延度为68.64，属于偏大的范畴，因为区域内林地的比例偏大;景观分离度值域范围为0—1，其值越大说明其图斑细化得越彻底。研究区景观分离度为0.97，说明区域内图斑细化比较彻底、合理;研究区的香农多样性指数为1.07，属于中等范畴，说明研究区景观的构造并不十分复杂，且不易变异。

4、结束语

本文通过对研究区的地表现状进行提取，进行了景观指数计算并对其结果进行了分析。得出以下结论:1)矿山地区景观格局一般以林地(山地)为主，采矿用地占地较多。该研究区采矿用地面积虽然不明显，但其数值为居住用地的三分之一。2)研究区各类图斑细化比较彻底，各类景观的分析结果与其实际情况相符合。矿区可以考虑合理恢复开采的土地，维持区域的生态环境稳定。3)研究区的景观构造比较简单且变异性低，易于进行区域环境的治理与改善，如果能够应用多期成果分析出区域的土地变更情况则会更有价值。

参考文献：

[1]郑新奇,付梅臣,姚慧,等.景观格局空间分析技术及其应用[M].北京:科学出版社,2010.

[2]周士园,常江,罗萍嘉.采煤沉陷湿地景观格局与水文过程研究进展[J].中国矿业,2018,27(12):98-105.

[3]孙健.基于地理国情普查成果的农田景观格局分析———以辽宁省某县为例[J].北京测绘,2018,32(2):193-195.

[4]胡兵,刘璇.南城县地表覆盖空间分布景观格局分析[J].测绘与空间地理信息,2018,41(11):112-115,120.

[5]任志勇.锦州市公园选址分析[J].北京测绘,2017,31(3):102-104,110.

[6]徐晓龙,王新军,朱新萍,等.1996—2015年巴音布鲁克天鹅湖高寒湿地景观格局演变分析[J].自然资源学报,2018,33(11):1897-1911.

[7]王彦军,杨月.基于地理国情普查成果的城市景观格局分析[J].现代测绘,2018,41(2):27-30.

[8]徐兴华.基于GIS的山丹县林地景观格局分析[J].防护林科技,2018(11):55-58.

[9]韩逸,郭熙,江叶枫,等.南方丘陵区耕地质量与景观格局指数相关性分析[J].江苏农业学报,2018,34(5):1057-1065.

[10]闫政新.2013年—2017年景观格局变化分析———以金普新区为例[J].北京测绘,2018,32(11):1347-1351.

李妍妍.以指数法为基础的矿山地区景观格局研究[J].测绘与空间地理信息,2021(03):198-200.