全 文 ：第 26卷第7期
2006年7月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vo1．26．No．7
Ju1．，2006
快速城市化地区土地覆盖景观特征的粒度效应
龚建周，夏北成 ，李 楠，郭 泺
(中山大学环境科学与工程学院，广州 510275)
摘要：土地覆盖及其变化研究一直是全球变化研究的焦点，而土地覆盖作为生态系统的重要组成成分，具有明显的空间尺度(包
括空间粒度和幅度)属性 ，不仅如此，尺度问题还成为景观空间研究的关键环节之一。因此，研究了解土地覆盖的尺度效应具有
重要的理论意义与实际意义。基于高分辨率 SPOT遥感数据，对广州市土地覆盖的景观特征进行类型及景观水平的粒度效应研
究。结果表明，粒度增加对优势的景观类型有加强作用；粒度效应在类型和景观水平上都存在“临界阈”现象 ，粒度 10、32和 128
是“临界阈”粒度。不同土地覆盖类型、不同特征指数的粒度响应存在差异：绿地和水域是对粒度响应最敏感的两种土地覆盖类
型，而园地的斑块密度和面积百分比对粒度变化不敏感。景观水平上，斑块密度和平均形状指数的粒度响应最强烈，多样性指
数则最弱，反映不同粒度形成的景观的异质性不同。
关键词：土地覆盖；景观异质性；粒度 ；粒度效应；临界阈
文章编号：1000．0933(2006)07．2198．09 中图分类号：Q149 文献标识码：A
Efects of spatial grain size on landscape pattern of land-cover types in the rapidly
urbanized region
GONG Jian-Zhou，XIA Bei-Cheng ，LI Nan，GUO Luo (School ofEnvironmental Science andEngineering，S n Yat-SCn Unive ／ty，G∞，咖
510275，China)．Acta Ecologica Sinica，2006，26(7)：2198—2206．
Abstract：The concept of scale is of great importance and also a scientifc frontier in ecology，landscape ecology ，and geography．
Th e study of scale changing involves how theories and methods under a different scale．Scale changing，therefore，affects many
fields and remains to be thoroughly studied．Being basic spatial unit，diferent grain sizes affect the results of spatial analysis．
Scale respo nse of landscape characteristics of spatial features becomes one of the most important issues in geographical and
ecological researches．
Th e SPOT image of remote sensing of central Guangzhou on November 7，2002 was translated as the basic vectorgraph of land
cover types．The basic cel size(the original pixe1)of the translated vectorgraph was 5m．A series of vectorpraphs with diferent
grid cells were constructed by assembling the basic cells using the software Grid module of Arc／info．In these vectorgraphs，
diferent grid cells consisted of diferent basic cels，which the scale was represented by the pixels in one side of the square grid
cel，including 1，2，3，4，5，6，7，8，9，10，16，24，32，64，128，256 and 512 pixels／basic cels．Th e scale efect of spatial
grain sizes was analyzed under two levels of land—cover types and landscape in the study area．
Results showed that dominant types of landscape were strengthened with increasing grain size．Areas of greenland and urban
land，the highest two in eight types of land covem，increased with the increasing grain sizes．Th e increasing area ratio of urban
land was largest，from 32．88％ to 37．32％ with the grain sizes changing from 4×4 to 16×16 pixels．Area ratios of farmland，
woodland，scrubland and road＆ square decreased with the increasing grain sizes．Among four types，the area ratio of farmland
基金项目：中山大学 985工程环境污染控制技术创新平台资助项 目
收稿日期：2005．11．29；修订日期：2006．04．16
作者简介：龚建周(1970～)，女，土家族，湖北人，博士生，从事环境生态与生态环境管理研究．E．mal：gongjzh66@126．com
*通讯作者Coresponding author．E．mail：xiabch@mail．sysu．edu．cn
Foundation item：The proj~et was supported by environment and polution control project of 985 engineering of Sun Yat·Sen University
Received date：2005·II-29；Accepted date：2006-04·16
Biography：GONG Jian·Zhou，Ph．D．，mainly engaged in environmental ecology and management．E·mail：gongjzh66@126．com
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7期 龚建周 等：快速城市化地区土地覆盖景观特征的粒度效应 2l99
decreased most rapidly from 11．75％ to 7．54％ with grain sizes changing from 4×4 to 16×16 pixels．The area ratios of orchard
and water did not change significantly with diferent grain sizes．
There were obvious scale efects to respond to diferent grain sizes in land cover types and landscape ．The responding extents
were varied with diferent land cover types and landscape．In the same type ，the responding extents within diferent srain sizes
were diferent．Among landscape indices，the patch density(PD)，MESH，and DIVISION of land cover were most sensitive in
responding to diferent grain sizes．Some thresholds to respond grain sizes of some land cover types were revealed，such as grain
sizes 10，32 and 128 in this study．
Th e results showed that landscape hetemgeneities were related to grain sizes．Indices of landscape were variable under
diferent grain sizes，such as indices to describe composing，ratio，shape，and congregating．Th ese indices were divided into three
types：stable，decreasing，and fluctuating(increasing then decreasing)with the grain sizes．The indices describing dimensional
fractions of landscape(FRAC-AM and PAFRAC)varied．
Key words：land-cover；landscape heterogeneity；grain size；efect of grain size；threshold
土地覆盖指地球表面所具有的自然和人文影响所形成的覆盖物n ]。土地覆盖作为生态系统中受全球
变化影响最重要的变量，其景观格局及特征具有尺度依赖性，即具有尺度效应H ，并且尺度的效应问题常常
成为研究和解决许多土地覆盖实际问题的关键。随着信息技术的发展，已在多尺度下开展有关土地覆盖的研
究，其中主要围绕特定主题在中、小尺度上进行 ，探讨土地覆盖信息在不同规模尺度之间的转换以及这种
转换之间的定量关系的研究较少。
20多年来处于中国改革开放最前沿的广州，经济的迅猛发展使城市土地覆盖状态发生了巨大的变化，专
家作者们从城市土地覆盖入手展开了大量研究。管东生n 、宋树龙n 等分别进行了植被特征 、植被多样性等
方面的研究；李贞n 和魏清泉[1 等分别进行了绿地景观异质性、绿地规划等景观方面的研究。然而从景观人
手，研究其景观特征及其这种特征的尺度效应仍然缺乏。
本文以高空间分辨率 SPOT遥感影像为数据源，研究土地覆盖的景观格局特征在类型和景观两个尺度水
平下的粒度效应，目的在于探讨原始数据和信息经空间粒度转换后的损失与效应，以及在不同空间粒度下反
演相同地物特征的差异。是对城市土地覆盖研究中“可塑性面积单元问题”的探讨，为建立一个成熟的土地覆
盖变化研究中的尺度推绎与转换的理论方法体系奠定一定的基础，也为土地覆盖变化及其全球变化的研究积
累一定的经验。
1 资料及研究方法
1．1 研究区概况
研究区(Ell2o57 114o13 ，N22o26 23o56 )广州市位于珠江三角洲的中心腹地，市域总面积 7434．4krIl2，
是快速城市化区域。濒临南海 ，是中国南方最大的海滨城市。地势东北高，西南低，北部和东北部是山区，中
部是丘陵、台地，南部是珠江三角洲冲程平原，属南亚热带海洋性季风气候。本研究区涵盖广州市的海珠、黄
埔、荔湾、越秀、天河、番禺6区及萝岗区部分，总面积 1215．53km2。
1．2 数据来源
所用原始数据为以广州市城区为中心的 SPOT遥感影像(轨道号为 284／303，拍摄时间为 2002年 11月 7
Et)。以 1：5万的地形图为基准，采用三次多项式及最邻域插值法对遥感影像进行几何校正，配准误差控制在
1个像元以内。经多波段影像合成再与全色波段融合，形成空间分辨率为5m的假彩色合成图像。最后，裁剪
出广州市辖区范围。
1．3 研究方法
1．3．1 土地覆盖类型图的生成 经人工解译遥感影像，以及现场踏勘校正解译结果，形成研究区的土地覆盖
类型图(共 l6类)。参照国外的6大类标准及我国土地覆盖类型暂行标准，结合研究区特点，归并小类形成适
合本研究的8种土地覆盖的类型，分别是：农田(包括苗圃)、园地、林地、灌木林地、绿地、城镇建设用地(居民
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生 态 学 报 26卷
用地及工矿用地)、水域和道路交通用地。
1．3．2 粒度变换 在 Arc／info软件的grid模块下，将原始矢量类型图转换成栅格图(栅格大小为5m)，再逐步
聚合栅格细胞，形成不同粒度大小的景观类型图。由于研究用来表示粒度的像元都是聚合原始栅格细胞形成
的正方形，为简便起见，把粒度用聚合形成的矩形像元的一条边的原始栅格细胞的个数来表示(后文中涉及到
的粒度均指个数，不再给出单位)。形成的一系列不同粒度的景观类型图，其粒度按从小到大的顺序分别为
1、2,3、4、5、6、7、8、9、10、16、24、32、64、128、256、512。栅格细胞聚合采用 gad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，随机选其中之一作为输出网格的
类型代码 。
1．3．3 空间信息转移矩阵的生成 利用 Aregis8．3的 Geoprocessing Wizard模块，叠加选取的两种不同粒度的
土地覆盖类型图，根据叠加图的属性求出不同的土地覆盖类型的面积在两种粒度之间的原始转移比率，进而
求出转化率矩阵。以粒度 4、8和 16的类型图为代表进行分析。
1．3．4 空间异质性指标计算 异质性特征分析基于类型和景观两个水平，在 Fragstats3．3软件中计算指标。
在类型水平上，选取斑块面积百分比(PLAND)、斑块密度(PD)，面积加权分维数(FRAC— AM)、平均形状指数
(SHAPE—MN)，凝聚度指数(COHESION)，有效网格大小(MESH)、聚集度指数(CLUMP)、分离度指数(DIVISION)
等共 8个指标，从面积、形状、连通性、分布状态等方面探讨土地覆盖类型特征的粒度效应。景观水平上，选取
斑块密度、面积加权分维数、平均形状指数、面积一周长分维数(PAFRAC)、凝聚度指数、聚集度指数、分离度指
数、丰富度指数(PRD)、辛普森多样性指数(SIDI)、辛普森均匀度指数(SIEI)等8个指标，从面积、形状、分布状
态、多样性等方面研究广州市城区土地覆盖景观特征的粒度效应。指标计算公式和含义见相关文 · ]。
2 结果与分析
2．1 空间信息转移的统计分析
表 1和表 2分别是从粒度4到 8、8到 16变化时，景观中不同土地覆盖类型之间的面积转移比率的矩阵
表。可以看出从一种粒度增至另一种粒度时，不同的土地覆盖类型的面积变化有以下特点：
(1)根据土地覆盖分类信息在不同空间粒度影像上的变化特点，可以将其变化等级归纳为 3种类型：绿
地、城镇建设用地为面积增加型，农田、林地、灌木林地、道路交通用地为面积减少型，园地、水域为面积稳定或
小幅度波动型。
(2)面积比例最大的绿地、城镇建设用地类型随着空间粒度的增加，由其它类型转移过来的面积单调增
加，在研究的4、8和 l6三个粒度下 ，绿地的面积比率依次是26．3％、27．49％、30．06％，城镇建设用地的面积比
率依次是32．88％、33．26％、37．32％。可见，城镇建设用地覆盖类型的面积增幅最大(4．44％)。下降幅度最
大、速度最快的是农田覆盖类型，在从小到大的 3种粒度下，其面积比率分别是 11．75％、10．66％、7．54％，总
的下降幅度是4．21％；其次是林地、灌木林地和道路交通用地，并且随着空间粒度的增大，3种类型的面积所
占比例下降幅度明显增大。
(3)面积基本维持稳定的土地覆盖类型是园地和水域。从粒度 4增至 8时，园地覆盖类型的面积变化率
为0，水域变化率为0．07％；再从粒度 8至 16时，园地和水域两种覆盖类型的变化率分别是 0．01％和0．11％。
2．2 类型水平上土地覆盖特征的尺度效应
土地覆盖类型特征的尺度效应结果如图 1所示。研究结果表明，当粒度从 1增至 512时，其尺度效应有
以下变化规律。
(1)不同土地覆盖类型的斑块密度(PD)变化趋势基本一致 当粒度增至 4(水域是 5)时，斑块密度值最
大，然后下降，粒度增至 1O后，各类型的斑块密度值加剧下降。其中，从粒度 4至 1O之间，绿地、城镇建设用
地和水域的指数值下降幅度较大。由前面的转移矩阵知，空间粒度变粗使景观中优势类型的城镇建设用地、
绿地的面积单调增加，是两类型的斑块密度值大幅度下降的主要原因。所有土地覆盖类型中，园地斑块的密
度值最小，变化也小；其次是灌木林地和道路交通用地，并且曲线十分相似。
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7期 龚建周 等 ：快速城市化地区土地覆盖景观特征的粒度效应 2201
农 田 Farmland
园地 Orchard
林地 Woodland
灌木林地 Scrubland
绿地 Greenland
城镇建设用地 Urbanland
水域 Water
道路交通用地 R0ad＆square
1．O
66．9
O．5
O．6
0．9
O．6
11．75
O．29
5．27
2．44
26．3O
32．88
l9．55
1．51
10．66
O．29
5．o9
2．3O
27．49
33．26
19．48
1．43
表中数字代表面积或面积转移百分比 Numbers in the table represent ratio／transforming ratio of area
表 2 当空间粒度从8到 16时不同土地覆盖类型之间的面积转移矩阵
Table 2 Transforming matrix of area ratios of 8 land-cover types from grain size 8 to 16
表 中数字代表面积或 面积转移 百分 比 Numb ers in the table represent ratio／transforming ratio of area
(2)反映面积／密度大小的另一指数——面积百分比(PLAND)随粒度增大有两种变化趋势 减少型，(农
田、林地、灌木林地、道路交通用地和园地)，其中农田的面积百分比单调减少，下降幅度以从粒度 64到 5l2之
间为最大；林地其次，但是直至粒度达到 64以前，林地的面积百分比表现为小幅度波动的变化，下降幅度为
o．2888％，粒度由 128增至 256再到 5l2时下降幅度最大，分别达 1．6961％、1．3552％，与对应的面积变化率一
致。3种增加型(绿地、城镇建设用地、水域)覆盖类型的面积百分比曲线极其相似，在粒度小于 64时，3条曲
线几乎成直线平行，然后上升。3种覆盖类型中以水域的变化率最小。另外，曲线还显示，各类型的面积百分
比曲线存在“临界阈”，粒度 128为各土地覆盖类型的面积百分比指数的临界阈粒度。
(3)各覆盖类型的面积加权平均分维数(FRAC．AM)的粒度变化曲线十分相似，随粒度增大各类型的分维
数指数均缓慢下降。但是粒度增加到 256时，绿地、城镇用地和水域 3种类型的曲线上扬；农田的分维数曲线
也有类似的变化。总体上讲，面积加权平均分维数值及其粒度变化表明：该区域几种土地覆盖类型的斑块形
状相对较规则，粒度变化对其分维数指数值的影响较小。
(4)各类型平均形状指数(SHAPE．MN)的粒度响应也十分接近。除城镇建设用地和水域的平均形状指数
在粒度为 128时出现上升，绿地维持平稳或小幅下降外，其余各类型的指数基本是随粒度增大而缓慢下降。
(5)有效网格大小(MESH)是斑块面积的平方和与景观面积的比值，用于比较斑块的平均面积大小 。
景观总面积不变时，有效网格变大，反映该类型面积增加，其在景观中的比重加大。从图2可以看出，粒度对
城镇建设用地类型的面积影响最大：粒度由 1变为2时，指数急剧增加；粒度为 2～9时，指数缓慢下降；粒度 9
5 2 7 2 5 3 2 4
O O O O O O O
2 5 O 3 8 6 3 7
9 4 6 7 4 5 4 4
7 8 3 4 3 2 9 l
” 9 ¨ 8 叭 m m
8 O 5 8 O 2 3 9
8 8 n 7 眩 7 7 6
8 5 O 8 5 3 6 6
● O ∞ ● ● ●
× × ×
1 7 4 5 3 6 8 7
2 2 4 2 3 4 4
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2．5
2．0
1．5
1．0
0．5
0
1．4
l_3
1．2
1．1
1．0
l80o0
l6o00
窃 14000
宴12000
10000
8oo0
匿 60o0
4ooo
2000
0
～ 农田Farmland
_◆．绿地 Groo~and
-日．园地 O~hard
+ 城镇建设用地 Urbanland
l 3 5 7 9 16 32 128 512
2 4 6 8 10 24 64 256
l 3 5 7 9 l6 32 128 512
2 4 6 8 l0 24 64 256
l 3 5 7 9 l6 32 128 512
2 4 6 8 10 24 64 256
一
_
⋯ 一
l l I l l J l I l l l I l l lI
一 2 l 4
5
56 8 9l016 24364 2＼
粒度(单边)Orain(0ne-side)
2
+ 林地Woodland
_▲-水域
+ 灌木林地 Shrubland
— ‘一道路交通用地 Road and square
套 0．975
孽0．950
0．925
0．900
键
0．875
0．850
蚕
∞
皇
8
凝
l 3 5 7 9 l6 32 128 512
2 4 6 8 10 24 64 256
l 3 5 7 9 l6 32 128 512
2 4 6 8 l0 24 64 256
l 3 5 7 9 16 32 128 512
2 4 6 8 10 24 64 256
1 3 5 7 9 16 32 128 512
2 4 6 8 l0 24 64 256
粒度(单边)Grain On．side)
图1 不同土地覆盖类型景观特征指数的空间粒度变化响应曲线
Fig．1 Responm C8~eS 0f land~ape indices 0f dife~nt land-Cover types to chan~ng g嘣n size
一 1O又出现急剧下降；粒度 10—256时，指数小幅波动；粒度 256 512时，出现一次幅度最大的聚增。表明城
镇建设用地对粒度的响应具有分段的特点。其次是绿地和水域类型，粒度 t 32时，绿地类型的指数很平稳，
32—128时出现缓慢增加，128—512时指数显著增加。其余覆盖类型的该指数变化很小。
(6)随研究粒度逐渐变大，园地、林地、灌木林地和道路交通用地的分离度指数(DIVISION)值接近 1，说明
幻 如 ∞ m 0
盆Nv 旧
2 0 8 6 4 2 0
2 2 i l l
熏 d、，Il∞爆踞 露
Ⅱd赣 稍 v．uS鬈赣躲 曩 旧
∞ ∞ ∞ 加 ∞ 如 ∞ 如 加 m
O 8 6 4 2 0 2 4 6 8 0
1 O O O O O O O 0 l
鲁雪 ，Iu赣
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8
暑
H
糕
一日_平均形态指数SHAPE-MN — 面积加权分维数FRAC-AM -◆-面积．周长分维数PAFRAC 一一丰富度指数PRD
一 辛普森多样性指数SIDI 辛普森均匀度指数SIEI 。 ’凝聚度指数COHESION 牟 斑块密度PD
l 3 5 7 9 l6 32 l28 5l2
2 4 6 8 l0 24 64 256
粒度(单边)C_flf1．in(one-side)
图2 不同景观指数随空间粒度的变化
Fig．2 Variant dynamics of different landscape indices to changing spatial grain size
研究区域内的这几种土地覆盖类型受粒度影响较小。城镇建设用地分离度指数值较小，且变化明显，受粒度
变化的影响最大。在小的粒度范围内，绿地和水域的分离度指数接近 1，而在粒度为 128～512时，指数下降较
大幅度，说明研究区域的绿地和水域对该粒度范围敏感。
(7)聚集度指数(CLUMP)是反映斑块在景观中聚集与分散状态的指数，其数值在 一1与 1之间，当斑块呈
完全分散型时，其指数值为 一1，呈随机分布时其值为0，呈聚集状分布时其指数值为 1。该指数曲线的特征表
明，在较小粒度值时，所有类型都呈聚集分布，随着粒度值增加，各类型的聚集度缓慢降低。至粒度 10时，各
类型指数值的下降速度加快；直到粒度为 32时，再出现下降速度加快的转折点；粒度 自128至 256时，灌木林
地急剧变化为完全离散状态，园地则相反地变化为完全聚集态，林地变化为完全离散状态的粒度范围是 自
256至512；其它类型则在随机与聚集分布之间变化。另外，粒度为 512时，灌木林地和道路交通用地的聚集
度指数无意义，根据聚集度计算公式知，此粒度下各仅剩 1个斑块。
(8)凝聚度指数(COHESION)是表征斑块连通性的指数。从粒度 1开始，各类型的指数值缓慢下降，至粒
度值为 10时明显分化为两组：绿地、城镇建设用地和水域成为一组，变化缓慢；在粒度 10～32范围内，其余覆
盖类型的指数值下降速率明显加快，从粒度32开始指数值再急剧下降。
综合分析 8个类型的8种指数的粒度响应，粒度 10或 32是两个具有显著变化的“临界阈”粒度。例如斑
块密度、聚集度指数、凝聚度指数以及有效网格大小等在粒度值 10时，指数出现明显的变化；而斑块面积百分
比、平均形状指数、面积加权分维数等在粒度值 32时出现较明显的变化。从指数来看，面积加权分维数的变
化幅度最小、最平稳且方向单一。同一指数的不同类型间变化最大的是斑块密度、凝聚度指数、聚集度指数和
有效网格大小。单从覆盖类型而言，城镇建设用地是一种各指数变化很大的类型，其次是绿地类型，反映研究
区域内该类型受粒度影响很大。另外，当粒度增大到 512时，园地类型从景观中消失，因此，没有相应的指数
计算。
为定量研究土地覆盖类型景观特征的粒度响应的差异，分别计算了各类型的特征指数对粒度响应的变异
系数(表3)。表 3中变异系数最大的是绿地斑块类型的有效网格大小，变异系数为 2．1044，其次是水域的有
效网格大小，变异系数为 1．4836，反映研究区绿地和水域斑块的面积随着研究粒度的增加，变化较其它类型
大，粒度响应强烈，同时也说明有效网格大小在所选指数中粒度效应最为敏感；其次是农田、林地的聚集度指
数，变异系数分别为 0．7895、0．7506。另外，变异系数平均值显示，有效网格大小的平均变异系数最大，其次是
斑块密度，最小的是分离度指数，表明不同的景观特征指数对粒度变化响应的敏感度也存在差异。从类型的
指数变异系数的平均值看，绿地、水域和农田是粒度响应较敏感的类型，园地和道路交通用地是变异最小的
类型 。
0 8 6 4 2 O 8 6 4 2 0
2 l l l l 1 0 0 0 0
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2204 生 态 学 报 26卷
2．3 景观水平上土地覆盖特征的粒度效应
从景观面积、形状、连通性、分布特征和多样性等方面入手，选取 8个指标研究景观特征的粒度效应，计算
结果如图2。分析其变化具有以下特点：
一 是基本稳定略有下降的3个景观多样性指数(辛普森多样性指数、丰富度指数和辛普森均匀度指数)，
表明在研究的粒度变化范围内，研究区景观要素的丰富度和分布特征的粒度效应不明显；表征景观要素形状
复杂性的面积加权分维数、平均形状指数随粒度增大而呈单调小幅下降的趋势，说明粒度增大，景观要素的形
状从面积加权的平均角度来讲，表现为简单化变化趋势。尽管如此，面积一周长分维数在相同的粒度变化过
程中单调增加，表现出由不同指数表征相同的生态现象可能会出现相反的粒度效应。凝聚度指数在粒度小于
256的范围内也随粒度呈相反的变化趋势(小幅下降)，当粒度256时开始小幅上升，表明只在较大分析粒度范
围内，研究区各土地覆盖类型的聚集程度增高；四是斑块密度指数，较小粒度时曲线小幅上升，当粒度为 4时，
指数增至最大值，然后单调下降。
可以看出，不同的景观指数对粒度变化的效应不同，即使反映同一生态学现象的不同指数有时也呈相反
的粒度效应变化。另外，景观指数的粒度效应有时还表现出分段变化的趋势。所有这些是景观指数的不同计
算方法、景观格局特征、景观分类类型多少以及粒度变换方式的综合反映。
就本研究而言，表征多样性的指数对粒度响应的敏感性较低，表明在分析所选的粒度范围内，随着栅格细
胞聚合(分析粒度逐渐增大)土地覆盖类型数量的变化较小，各土地覆盖类型呈均匀化分布的格局，研究区域
呈现出高度镶嵌的人工复合体状态，是高度受人工干扰的城市斑块镶嵌格局的反映；其余指数对粒度变化的
响应敏感度较大，反映对景观要素形状复杂性、要素之间的聚集态的指数描述受分析粒度影响较大。
景观特征指数的变异系数计算结果如表4。变异系数最大的是斑块密度和平均形状指数，最小的是表征
多样性的辛普森多样性指数和辛普森均匀度指数。
表4 景观指数粒度响应的变异系数
TaMe 4 C0emdeI 0f vadaMli~ 0f landscape indices correspon~ng to spafi~grain size
另外，比较景观与覆盖类型特征的粒度响应，二者变化趋势较一致。表明研究土地覆盖的类型变化与景
观变化能够互相加强理解，相互映证，获取更多的、容易理解的可靠信息。
3 结论
(1)类型水平上的研究结果表明，土地覆盖类型之间的面积转移与空间粒度关系密切，随着空间粒度逐渐
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增大，景观中的优势覆盖类型面积比率增大，而一些比重较小的次要类型的面积逐渐减少。
(2)两种尺度水平上的结果都表明土地覆盖的景观特征受空间粒度变化的影响明显。在类型水平下，不
同的覆盖类型所受的影响程度不同，而同一类型在不同粒度范围对粒度的响应也不同。粒度响应最敏感的土
地覆盖类型景观特征指数有斑块密度、有效网格大小、分离度等；园地的斑块密度和面积百分比等特征指数受
粒度的影响较小。另外，某些覆盖类型的景观特征指数还存在“临界阈”现象 。如本文的粒度 10、32、128在
多个指数中表现出“临界阈”现象。变异系数结果表明，绿地和水域是研究区粒度响应最敏感的两种土地覆盖
类型，各指数对粒度响应的敏感性存在较大的差异。景观水平下的研究表明，不同粒度下形成的土地覆盖类
型景观具有不同的空间异质性。表现为反映景观特征的景观指数随粒度不同而明显变化，如对景观的组成、
比例、形状、空间聚集程度等方面的影响。根据对粒度的不同效应可以将指数分为以下类型：基本稳定型、单
调下降、单调增加和先降后升的波动型。另外，反映景观要素形状复杂度的两种分维数的粒度效应呈相反的
变化趋势，说明粒度对景观分析的重要性，同时也反映出景观指数在表征景观格局的局限性。
综上所述，景观格局特征的分析结果既是各变量的特征与关系的反映，同时也是对分析结果所依赖的粒
度(可塑性面积单元)特征的反映。分析结果只在所采用的粒度水平下有效，由于生态学中大尺度宽领域生态
学问题时，必须进行跨尺度推译 ，就必须研究探讨小尺度下数据信息的聚合以及各尺度之间信息转移的规律。
因此，粒度效应的研究具有重要的现实意义。另外，景观特征指数粒度效应的研究还利于选取代表性强数量
少的景观指数、确定最佳的分析粒度用于景观生态学的研究，在方法论中具有重要地位。
(3)随着遥感技术的发展，利用遥感影像资料以粒度为单元研究景观生态学的粒度效应，将大大丰富景观
生态学研究中的尺度理论，使研究更为活跃，有利于更深入地探讨生态系统变化的景观过程及其机理，推进景
观生态学的发展。Jianguo Wu[。引、徐建华 、岳文泽 ]、谈文琦 ]、申卫军 ]、Audrey L． 等 已开展了一系
列研究。但是，由于所选粒度的变化范围、数据聚合方式、分析景观类型的多少、原始栅格图分辨率大小的不
同都会导致景观特征粒度效应的差异。本文研究所用的最初栅格图的分辨率正好等于原始影像分辨率
(5m)，分析所用的粒度变化最小步长为一个栅格细胞，以此为基准探讨研究区土地覆盖在类型和景观水平下
的景观特征的粒度效应，是基于前人的研究从城市土地覆盖人手，对景观特征粒度效应的又一次探索。改变
基准栅格图的分辨率或最小分析粒度步长进一步探讨土地覆盖景观特征的粒度效应，将是对全面、深入认识
粒度效应的补益，有利于生态学现象的解释及进行空间尺度的推绎。
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