全 文 ： 万方数据
2期 谈文琦，等：上海城市土地利用格局的景观生态学分析 115
本文选取上海市外环线以内的中心城区为研究对
象。研究区域总面积672．26km2，区内人口密集，人
类活动对景观影响深刻，具有典型的城市景观特征。
城市景观，不同于自然景观(森林景观、草原景
观等)，其景观格局更多的受到经济文化的影响，更多
体现了经济、文化功能，其生态功能反而得到弱化。
根据城市景观的特性，考虑到区域研究尺度的特点，
并结合各类不同士地类型的经济、文化与生态功能，
本研究将上海市景观类型划分如下：(1)居住景观，
主要指城市居民的住宅小区和成片的居民点；(2)：[
业仓储景观，主要指各类i1：矿企业、仓储及其附属设
施：(3)道路景观，主要包括铁路、各级公路以及交
通站场等；(4)建筑：l二地景观，城市开发过程中各种
正在建设或待建的：1：地等：(5)城市绿地景观，包括
各类公共绿地、公园以及各种防护林带和防护绿地等；
(6)城市农业景观，主要指城市边缘区，尚未开发的
菜地、耕地、园地等农业用地；(7)河流水域景观，
主要指河流及水面；(8)商业文化景观，主要指城市
中提供商业、政治、文化、教育等服务的设施等。
1．2数据处理与信息提取
本文采J【{；j5m分辨率的SPOT全色遥感影像为基
行幅度变换和粒度变换，研究不同幅度以及粒度下景
算比较，确定适宜研究区域的粒度，将各个幅度内的
数据转换为栅格格式。将不同幅度下的计算结果导入
地统计软件GS+，计算不同景观指数的半变异函数，
研究不同幅度下景观的空间格局。
1．3景观指数选取
结合研究区域的特点，笔者选用景观形状指数
(LSI)、面积一周长分维数(PAFRAC)、多样性指数
(SHDI)、聚集度指数(CONTAG)等指标描述本区景观
结构的数鼙特征埔1(上述指标均采用大型景观统计软
件“F阳2s矧s”计算得到)，并结合半变异函数
(Semivariance)分析不同尺度下景观空间结构特征。
其中，形状指数从景观的形状来判定其复杂性，而分
维数则是从白相似性的角度来衡量景观要素镶嵌结构
的复杂性；Shannon多样性指数反映景观中类型的多
样性及缀块分布的复杂化程度，而均匀度指数反映了
各种类型的缀块在区域中分布的均匀程度：聚集度主
要描述区域中缀块类型的聚集程度。以上各个指标从
景观镶嵌结构的复杂性、景观分布的均匀性以及聚集
格局。
2结果与讨论2．1景观指数及其对粒度变化的响应
景观指数与研究尺度有密切的关系，在不同的尺度上
有不同的表现。下面以20m，30m，50m，80m，100
m五种不同粒度等级进行计算，说明各项景观指标对
粒度变化的敏感性。
在运用景观指数对景观格局进行分析时，粒度选
择的不同，对分析结果会造成差异。LSI与PAH溶C
均与缀块周长密切相关。随着粒度的增大，小的缀块
不断被大的缀块“吞并”，缀块周长发生变化，形状趋
于规则。表1显示，LSI随粒度增加基本呈指数形式下降。觚AC的变化因景观类型不同而异。其中，
河流水域景观分维数受其复杂性较高的影响，呈现出
随粒度增加而减小的趋势；大部分属人造景观的居住
和工业仓储景观的分维数变化不大：受粒度增加的影
响，城市绿地景观中较小的缀块被合并，从而在剩余
的较大的缀块之间形成了新的景观格局，导致了分维
数的上升。
cONl队G随粒度增加缓慢下降。聚集度指数同时
受到景观组成成分丰富度和不同缀块相邻关系的影
响，在粒度增加的过程中，缀块丰富度下降，导致了
该指数值的下降【l引。
S皿I和SI唧指数均受各种景观类型所占的比例
以及区域中景观类型数量的影响。随研究粒度的增加，
栅格细胞不断聚合，多样性和均匀度出现下降【8l。本
研究中发现，在粒度增加到80m时，多样性和均匀
度指数曲线出现了增长的趋势。这是由于随着粒度的
增加，由栅格细胞不断聚合而形成的新的缀块空间分
布格局使得多样性和均匀度有所增加。但是当粒度大
到一定程度以后，多样性和均匀度必然持续下降。由
于多样性指数和均匀度指数具有很强的相关性，因此
在本研究中，两者变化趋势几乎一致。
20 30 50 舳 I∞ 120
粒度(m)
Grain(m)
—◆一河流水域
River&Water
—-一建筑工地
C(’nstruction
—●一居住景观
Residence
—÷‘一城市农业
UrbanAgrtculturo
—■}一工业仓储
Industry&_arehouso
—●一城市绿化
UrbBnGreenland
—+一商业文化
图1不同景观类型分维数随粒度变化曲线
Figl 111ePAFRACcurvesofdi脓renIl锄dScapetypeswitll
di仃c∞ntg住ins
万方数据
万方数据
2期 淡文琦，等：L海城市七地利用格局的景观生态学分析 117
20
18
6
●
2
^1O
C
、￡f O8
06
O4
O2
OO
h(km)
(a)lkm×lkmSHDI符向异性fm线图
(a)lkm×lkmAnisotmpicvar ogramofSHDI
图2各方向多样性指数半变异函数曲线图
Fig2 Thesemivariogramcur、r髂ofSIIDlindiff打entdirectio惦
在最火间隔距离l／2之内才有意义(Joumel等1978，
w曲star1985，Rossi等1991)。因此，在本文的研究
中，仅考虑变群在18km范同内的变异函数的变化。
比较图2(a)与(b)，两者变化趋势相似，但lkm
×lkm曲线图的块金值比2km×2km的要小。由丁．
块金值与研究尺度有关，同时也与采样的随机误差有
关，因此在lkm×lkm网格中，采样精度比2km×
2km要高，块金值较小，即由空间自相关引起的空间
异质性较高，反之，在2km×2km网格图中表现山
米的由随机部分引起的空间异质性较高。
城市景观空间格局的多样性指数具有明显的空
间白相关性：距离较小的时候，空间变异也较小，在
一定的距离范同内，多样性指数的空间变异与距离是
呈止相关的，当距离增加，相似性减小，多样性指数
在空间上的差异也增加，半变异函数值增大。在实地，
景观结构多样性人的区域，其相邻的区域景观结构的
多样性在一定程度上也较火。半变异函数的斜率表征
了这种空间变异的速度，图2上显示了lkm幅度上，
在变程范闱内空间变异的波动较火，说明小幅度上的
结果体现了更多的细：协，小尺度的半变异函数反映了
更细微的变异。
由予城市景观系统是个复杂的巨系统，空间要素
由于受到外部输入因子的影响，在不同的方向上的变
化是非均匀的，具有不同的变异特征，即存在空间变
异的各向异性15l。通过上文发现上海市景观多样性的
空间分布具有各向异性，在不同幅度下表现出了相似
的变化趋势，即Eo。、N45。W方向上的景观空间
变异要人丁．N45。E、N90。方向。总体格局上，多样
性存在浦东与浦两的不平衡，西南和东北部的差异与
上海的城市发展历史jRI城市空间扩展的规划布局息息
相关。浦东地区在1990年开发前以臼然景观为主，随
着十几年的发展已经呈现山一定的都市景观，但由于
h(km)
(b)2km×2kmSHDl符向异性曲线图
(b)2km×2kmAnisotmpicVariogramofSHDI
发展历史短，城市化主要集中在陆家嘴到内环线的区
域，此外，在内环以外还有张江高科技园区、金桥现
代科技吲、外高桥保税区等儿个开发组团，而其他火
部分区域都仍然是城市农业景观。在浦西，东北部是
上海的老城区，而现在西南方向是上海城市扩展的一
个主要方向，例如闵行的莘庄工业吲和闵行大学城等
都具有相当的规模。从而导致了在空间格局上E0。、
N45。w方向上景观变异较大。
3结论
通过对不同空间尺度下景观指数的计算可以看
出，景观，尤其是城市景观对空间尺度的变化较为敏
感。具体得到如下几点结论：
3．1 在对同一研究区域进行总体景观指数分析时，粒
度选择的不同对分析结果会产生比较明显的影响。过
小的粒度难以把握景观的空间分布规律，而粒度过火
则会模糊景观的空间异质性。考虑到基础影像的分辨
率限制、解译过程的影响等因素，本研究区域最佳的
粒度选择为20m。
3．2在进行空间格局分析时，研究幅度的选择对研究
结果也会产生影响。较小的研究幅度对于小尺度的格
局变化比较敏感，而对于较大的尺度而言，其空间格
局变化更易从较火幅度的图中表现山米。
3．3 不同景观指数对研究粒度和幅度变化的敏感程
度不同。在本研究中，景观形状指数、多样性以及均
匀度指数对粒度变化较为敏感，而聚集度和周长：一面
积分维数的敏感程度则相对较弱。对于研究幅度的变
化，多样性和聚集度指数响应较小，而周长一面积分
维数则对变化较为敏感。
3．4各景观指数受不同过程影响的大小不同，从而使
得不同景观指数的空间格局表现不同。总体而言，受
人类活动影响，该区域内景观类型(下转第123页)
万方数据
2期 林初夏，等：深圳福【¨自然保护区红树林土壤的化学特征 123
者对黄铁矿在-十．壤中累积方面单独所起的调控作用实
际上有一定限度。福田红树林士壤中黄铁矿的累积可
能在很人程度上受到硫还原细菌活性利沉积物沉积率
的影响。这一假想需要通过进一步研究加以检验。
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(上接第117页)分布较为均匀，区内没有占绝对优势
的缀块类型，且不同景观类型缀块的分布也较为均衡。
3．5从景观格局空间分布的整体米看，受城市历史发
展利空间扩展的影响，上海市景观多样性的空间分布
具有各向异性，在不同幅度下表现出了相似的变化趋
势，即E0。、N45。W方向上的景观空间变异要大于
N45。E、N90。方向。
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万方数据
上海城市土地利用格局的景观生态学分析
作者： 谈文琦， 徐建华， 岳文泽， 梅安新， 赵晶， 苏方林
作者单位： 华东师范大学地理系、地理信息科学教育部重点实验室,上海,200062
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2004,23(2)
被引用次数： 16次

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