全 文 ：书犇犗犐：１０．１１６８６／犮狔狓犫２０１５０５２５ 犺狋狋狆：／／犮狔狓犫．犾狕狌．犲犱狌．犮狀
张雪莲，干晓宇，道里刚，张洪轩，董奎，游成铭，符佩斌，干友民．基于ＶＤＤＴ的红原县草地景观动态变化模拟．草业学报，２０１５，２４（５）：２１７２２３．
ＺｈａｎｇＸＬ，ＧａｎＸＹ，ＤａｏＬＧ，ＺｈａｎｇＨＸ，ＤｏｎｇＫ，ＹｏｕＣＭ，ＦｕＰＢ，ＧａｎＹ Ｍ．ＤｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｃｈａｎｇｅｕｓｉｎｇＶＤＤＴｉｎ
ＨｏｎｇｙｕａｎＣｏｕｎｔｙ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１５，２４（５）：２１７２２３．
基于犞犇犇犜的红原县草地景观动态变化模拟
张雪莲１，干晓宇２，道里刚３，张洪轩３，董奎４，游成铭１，符佩斌１，干友民１
（１．四川农业大学动物科技学院，四川 雅安６２５０１４；２．四川大学建筑与环境学院，四川 成都６１００６５；
３．四川省草原科学研究院，四川 成都６１１７３１；４．四川农业大学林学院，四川 成都６２５０１４）
摘要：利用ＥＮＶＩ软件对２０００和２０１０年红原县遥感影像进行解译，建立红原县草地资源数据库。设定９种干扰变
化的驱动因子，利用ＶＤＤＴ以２０００到２００１年草地景观转换概率和干扰因子出现情况，对２０２０年红原县草地景观
的动态变化进行模拟分析。结果表明，ＶＤＤＴ在模拟红原县草地景观变化动态中具有较高的可行性（斑块面积拟
合度为０．９３２５，斑块数目拟合度为０．８８３３）。通过对影响草地景观格局变化的主要因子进行分析，表明红原县草
地具有明显退化趋势。
关键词：草地景观；草地资源；变化；动态模拟
犇狔狀犪犿犻犮狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲犮犺犪狀犵犲狌狊犻狀犵犞犇犇犜犻狀犎狅狀犵狔狌犪狀犆狅狌狀狋狔
ＺＨＡＮＧＸｕｅＬｉａｎ１，ＧＡＮＸｉａｏＹｕ２，ＤＡＯＬｉＧａｎｇ３，ＺＨＡＮＧＨｏｎｇＸｕａｎ３，ＤＯＮＧＫｕｉ４，
ＹＯＵＣｈｅｎｇＭｉｎｇ１，ＦＵＰｅｉＢｉｎ１，ＧＡＮＹｏｕＭｉｎ１
１．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃狀犻犿犪犾犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犛犻犮犺狌犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犢犪’犪狀６２５０１４，犆犺犻狀犪；２．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犃狉犮犺犻狋犲犮狋狌狉犲
犪狀犱犈狀狏犻狉狅狀犿犲狀狋，犛犻犮犺狌犪狀犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺犲狀犵犱狌６１００６５，犆犺犻狀犪；３．犛犻犮犺狌犪狀犌狉犪狊狊犾犪狀犱犛犮犻犲狀犮犲犃犮犪犱犲犿狔，犆犺犲狀犵犱狌６１１７３１，
犆犺犻狀犪；４．犆狅犾犾犲犵犲狅犳犉狅狉犲狊狋，犛犻犮犺狌犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔，犆犺犲狀犵犱狌６２５０１４，犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋：ＢａｓｅｄｏｎｒｅｍｏｔｅｓｅｎｓｉｎｇｉｍａｇｅｓｏｆＨｏｎｇｙｕａｎＣｏｕｎｔｙｃｏｌｅｃｔｅｄｂｅｔｗｅｅｎ２０００ａｎｄ２０１０，ａｌａｎｄｓｃａｐｅ
ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｍａｐａｎｄｇｒａｓｓｌａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅｄａｔａｂａｓｅｗｅｒｅｐｒｏｄｕｃｅｄｕｓｉｎｇＥＮＶＩｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｉｎａｄｄｉｔｉｏｎ，９ｄｉｓｔｕｒｂ
ａｎｃｅｔｙｐｅｓｗｅｒｅｃｈｏｓｅｎｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｌａｎｄｓｃａｐｅｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎｔｏｔｈｅｙｅａｒ２０２０ｕｓｉｎｇｔｈｅＵｎｉｔｅｄＳｔａｔｅｓｄｅｐａｒｔ
ｍｅｎｔｏｆＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅＶｅｇｅｔａｔｉｏｎＤｙｎａｍｉｃｓＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ（ＶＤＤＴ）ｔｏｏｌｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｆｏｒ
２０００－２００１．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔ：１）Ｉｎｔｈｅ２０ｙｅａｒｓ，ｇｒａｓｓｌａｎｄｄｅｃｒｅａｓｅｄｂｙａｂｏｕｔ８２４ｋｍ２，ａｎｄｆｏｒｅｓｔｂｙ
１９１ｋｍ２，ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｕｎｕｔｉｌｉｚｅｄａｒｅａｗａｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｂｙａｂｏｕｔ８９ｋｍ２；２）ＴｈｅＶＤＤＴｔｏｏｌｐｒｏｖｉｄｅｄ
ａｎａｃｃｅｐｔａｂｌｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｌａｎｄｓｃａｐｅｓｕｃｃｅｓｓｉｏｎａｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｂｙｔｈｅＨｏｎｇｙｕａｎＣｏｕｎｔｙｌａｎｄｕｓｅｍａｐｓｆｏｒ
２０００ａｎｄ２０１０［犚２＝０．９３２５（Ａｒｅａ），犚２＝０．８８３３（Ｎｕｍｂｅｒ）］；３）Ｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｈｏｗｅｄａｎｏｂｖｉｏｕｓｄｅｇｅｎｅｒａ
ｔｉｏｎｔｒｅｎｄｆｏｒｇｒａｓｓｌａｎｄｉｎＨｏｎｇｙｕａｎｃｏｕｎｔｙ．Ｆａｃｔｏｒｓａｆｆｅｃｔｉｎｇｔｈｅｆｕｔｕｒｅｌａｎｄｓｃａｐｅｐａｔｔｅｒｎａｎｄｒａｔｅｏｆｇｒａｓｓ
ｌａｎｄｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｗｅｒｅａｌｓｏａｎａｌｙｚｅｄ．
犓犲狔狑狅狉犱狊：ｌａｎｄｓｃａｐｅ；ｇｒａｓｓｌａｎｄｒｅｓｏｕｒｃｅ；ｖａｒｉａｔｉｏｎ；ｄｙｎａｍｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ
第２４卷 第５期
Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．５
草 业 学 报
ＡＣＴＡＰＲＡＴＡＣＵＬＴＵＲＡＥＳＩＮＩＣＡ
２０１５年５月
Ｍａｙ，２０１５
收稿日期：２０１４１１２８；改回日期：２０１５０１０６
基金项目：国家自然科学基金青年科学基金项目（５１１０８２８４），春晖计划项目，四川省科技厅项目（Ｚ２００６１６１００３，０７ＪＹ０２９０２４）和四川省科技厅
支撑项目（１３ＺＣ１６３５）资助。
作者简介：张雪莲（１９８９），女，四川仁寿人，在读硕士。Ｅｍａｉｌ：ｚｈ．ｘｕｅｌｉａｎ８９＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ。干晓宇（１９８１），男，四川成都人，讲师，博士。Ｅ
ｍａｉｌ：ｇａｎｘｙ２＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ。共同第一作者Ｔｈｅｓｅａｕｔｈｏｒｓｃｏｎｔｒｉｂｕｔｅｄｅｑｕａｌｙｔｏｔｈｉｓｗｏｒｋ．
通讯作者Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒ．Ｅｍａｉｌ：ｇａｎｙｏｕｍｉｎ１９５４＠１６３．ｃｏｍ
植被动态开发工具（ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｄｙｎａｍｉｃｓｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｏｏｌ，ＶＤＤＴ）［１］是基于 Ｗｉｎｄｏｗｓ计算机提供建模框
架来监控植被演变过程中的各种过渡角色的一种非空间管理工具。ＶＤＤＴ工具通常应用于森林景观的分析［２］，
并可用于评估森林的燃料水平［３］，以及用来测试景观的管理水平［４］。该工具很少应用于草地景观的分析，在川西
北地区的应用更鲜见报道。本试验目的在于探索ＶＤＤＴ工具在草地景观分析上的适用性，在此基础上对红原县
草地景观结构、功能、动态变化以及它们之间的相互影响和控制机制的研究，解释红原县草地景观发展的趋势，掌
握管理方法，以科学规划与科学的设计为手段［５］，对红原县草地景观实施生态保护、恢复、建设和科学管理提供科
学依据。
１ 材料与方法
１．１ 研究区域概况
红原县位于四川省阿坝藏族羌族自治州，地理坐标为北纬３１°５１′－３３°１９′，东经１０１°５１′－１０３°２３′。全县平
均海拔约３６００ｍ，总面积８４３９．９４ｋｍ２。地势为东南向西北倾斜，县内珠串状盆地和小盆地广泛分布。山地貌
面积２８６５．１３ｋｍ２，高山地貌面积１１０７．６８ｋｍ２，丘原地貌面积１８６１．１１ｋｍ２，高平原地貌面积２６０６．０２ｋｍ２
（图１）。
图１ 样地概况（四川省阿坝州红原县，２０００年）
犉犻犵．１ 犜犺犲犿犪狆狅犳狋犺犲狊狋狌犱狔犪狉犲犪（犎狅狀犵狔狌犪狀犆狅狌狀狋狔，犃犫犪，犛犻犮犺狌犪狀犻狀２０００）
１．２ 数据采集和处理
本试验利用植被动态开发工具结合ＥＮＶＩ软件，选择将无重大灾害发生的２０００和２０１０年红原县遥感数据
（ＬａｎｄｓａｔＴＭ５，８月）进行解译，划分出草地主要景观类型，并统计和分析各主要景观类型的斑块数目、斑块面
积、斑块面积比和斑块周长等属性信息。
１．３ 红原县草地景观动态变化模拟过程
利用ＥＮＶＩ软件对收集的２０００和２０１０年红原县遥感影像资料进行解译，并对各草地景观类型进行划分及
８１２ 草 业 学 报 第２４卷
景观格局分析。在ＶＤＤＴ中利用细胞自动机模型（ｃｅｌｕｌａｒａｕｔｏｍａｔｉｏｎｍｏｄｅｌ）原理，以２０００到２００１年１年为步
长单位，以期间各景观类型转换概率以及各干扰因子出现情况等信息为基础，模拟出２０１０年各主要景观的变化
动态与现状，并利用ＳＰＳＳ对ＶＤＤＴ模拟结果和遥感资料所提取的２０１０年斑块属性进行一元线性回归分析，从
而对其精度进行验证，证明 ＶＤＤＴ工具在草地景观变化动态模拟过程中的可行性。在此基础上，继续模拟出
２０２０年红原县草地景观类型的现状，并结合２０００，２０１０和２０２０年３个时间点斑块信息进行统计与对比，阐明红
原县草地景观的变化趋势与特征。
１．４ 数据分析
利用ＥＮＶＩ４．８，将２０００和２０１０年红原县遥感影像进行解译，生成草地景观分类图；并利用ＳＰＳＳ１７．０将矢
量化的各斑块信息进行统计，将２０１０年模拟的斑块属性和遥感资料提取的实际２０１０年斑块属性进行一元线性
回归分析，在ＶＤＤＴ中录入２０００年红原县各主要景观类型的名称、影响因子名称、影响因子转换概率以及对影
响因子转换对象的整理，对各主要景观动态变化进行模拟，分析其变化趋势。
２ 结果与分析
２．１ 草地景观格局现状
红原县草地主要景观类型划分为高覆盖度草地（覆盖度＞５０％的地段）、中覆盖度草地（覆盖度２０％～５０％
的地段）、低覆盖度草地（覆盖度５％～２０％的地段）、有林地（郁闭度＞３０％的地段）、灌木林（郁闭度＞４０％的地
段）、疏林地（郁闭度１０％～３０％的地段）、滩地、湖泊、城镇用地、其他建设用地、沙地和沼泽地等景观类型，斑块
数量共计１９９３个 （表１）。
表１ ２０００年红原县景观类型面积特征现状
犜犪犫犾犲１ 犃狉犲犪犮犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犾犪狀犱狊犮犪狆犲狋狔狆犲狊犻狀犎狅狀犵狔狌犪狀犆狅狌狀狋狔
景观类型Ｌａｎｄｓｃａｐｅｔｙｐｅｓ 面积Ａｒｅａ（ｋｍ２） 面积比Ａｒｅａｒａｔｉｏ（％） 斑块数量Ｎｕｍｂｅｒ 周长面积比Ｃ／Ｓ（％）
高覆盖度草地 Ｈｉｇｈｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ ４９３３．０５ ５８．４５ ３９ ８．０３
中覆盖度草地 Ｍｏｄｅｒａｔｅｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ １１２４．５４ １３．３２ ７３ ４．８８
低覆盖度草地Ｌｏｗｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ ６２１．９０ ７．３７ ７５ １．３６
有林地 Ｗｏｏｄｌａｎｄ ３１１．４６ ３．６９ ４４６ １．４１
灌木林Ｓｈｒｕｂｗｏｏｄ ５７５．８２ ６．８２ ７９１ １．３６
疏林地 Ｏｐｅｎｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ ６３．７０ ０．７５ ６６ １．５６
湖泊Ｌａｋｅ １．００ ０．０１ １５ ２．０４
水库坑塘 Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ １．４３ ０．０２ １ ０．８６
滩地Ｂｏｔｔｏｍｌａｎｄ ０．２７ ０．０１ ２ １．８４
城镇用地 Ｕｒｂａｎｌａｎｄ ３．２８ ０．０１ ２１ １．５２
其他建设用地 Ｏｔｈｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄ ０．２９ ０．０１ １ １．３７
沙地Ｓａｎｄ ２．６８ ０．０３ ５ １．８９
沼泽地 Ｍａｒｓｈ ７３７．６３ ８．７４ ２８ １．８６
其他 Ｏｔｈｅｒｓ １１．４７ ０．０１ ３１ １．２８
Ｃ／Ｓ：Ｃｉｒｃｕｍｅｒｅｎｃｅ／ａｒｅａ．
２．２ 红原县草地主要景观分类
试验以红原县草地主要景观为研究对象，探讨红原县草地主要景观动态变化的规律与机制，并对其进行模拟
分析和预测。根据红原县的土地利用现状，参考景观生态学分类方法，将红原县土地利用各景观类型进行分类并
编码（表２）。
９１２第５期 张雪莲 等：基于ＶＤＤＴ的红原县草地景观动态变化模拟
２．３ 模拟干扰因子分类
在对试验区域进行分析和历史资料收集的基础上，选取了自然、人为和管理等驱动因子。其中自然因子包括
病虫害、高温、降水和低温；人为因子包括游憩；管理因子包括人工草地的建立、防火和病虫害防治，共计９个模拟
干扰因子，并将其编码列入表３。同时，根据所选取干扰因子年际变化情况，以病虫害因子１０年年际变化为例，
按固定格式（表４）保存为．ＴＳＥ格式，导入ＶＤＤＴ中形成变化路径。
表２ 红原县草地主要景观类型编码
犜犪犫犾犲２ 犕犪犻狀犾犪狀犱狊犮犪狆犲犮犾犪狊狊犻犳犻犮犪狋犻狅狀犻狀犎狅狀犵狔狌犪狀犆狅狌狀狋狔
一级分类Ｔｈｅ
ｐｒｉｍａｒｙｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
二级分类
Ｔｈｅｓｅｃｏｎｄａｒｙｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ
编码
Ｃｏｄｅ
草地 Ｇｒａｓｓｌａｎｄ 高覆盖度草地 Ｈｉｇｈｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ １００１
（ＧＲＡ） 中覆盖度草地 Ｍｏｄｅｒａｔｅｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ１００２
低覆盖度草地Ｌｏｗｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ １００３
林地Ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ
（ＦＯＲ）
有林地 Ｗｏｏｄｌａｎｄ ２００１
灌木林Ｓｈｒｕｂｗｏｏｄ ２００２
疏林地Ｏｐｅｎｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ ２００３
水域 Ｗａｔｅｒａｒｅａ
（ＷＡＴ）
湖泊Ｌａｋｅ ３００１
水库坑塘Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ ３００２
城镇居民用地Ｌａｎｄｆｏｒ
ｕｒｂａｎｒｅｓｉｄｅｎｔｓ（ＬＦＵ）
城镇用地Ｕｒｂａｎｌａｎｄ ４００１
其他建设用地Ｏｔｈｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄ ４００２
未利用地 Ｕｎｕｔｉｌｉｚｅｄ
ｌａｎｄ（ＵＵＬ）
沙地Ｓａｎｄ ５００１
沼泽地 Ｍａｒｓｈ ５００２
其他Ｏｔｈｅｒｓ 其他Ｏｔｈｅｒｓ ６００１
注：沙地（５００１）包括沙化地、黑土滩、鼠荒地等退化草地，下同。
Ｎｏｔｅ：Ｓａｎｄ（５００１）ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｓａｎｄｙ，ｂｌａｃｋｓｏｉｌｌａｎｄ，ｒａｔｓｗａｓｔｅｌａｎｄ，ｔｈｅ
ｓａｍｅａｓｆｏｌｏｗｉｎｇ．
２．４ 变化路径
各模拟因子在模拟干扰中的影响强弱频率，使每一
个变化状态类（ｓｔａｔｅｃｌａｓｓ）在模拟因子的干扰中随时间
序列和概率进行单项或者多项变化。设置变化时间从
２０００到２０１０年，按１年为步长单位结合干扰因子影响
强弱频率运行模型，模拟绘制出草地主要景观在无重大
灾害的１０年内的动态变化路径（图２）。
２．５ ＶＤＤＴ工具可行性验证
将共计１４组ＶＤＤＴ模拟与遥感解译的红原县２０１０
年各景观类型斑块面积统计信息（图３，４），对ＶＤＤＴ在
草地景观变化动态的模拟过程中精度进行验证。由图３
可看出ＶＤＤＴ在模拟红原县各景观类型斑块面积上与
表３ 红原县模拟因子编码
犜犪犫犾犲３ 犜犺犲犱犻狊狋狌狉犫犪狀犮犲狋狔狆犲狊狅犳犎狅狀犵狔狌犪狀犆狅狌狀狋狔
景观类型
Ｌａｎｄｓｃａｐｅｔｙｐｅｓ
名称
Ｎａｍｅ
编码
Ｃｏｄｅ
自然因子 Ｎａｔｕｒａｌ
ｆａｃｔｏｒｓ
病虫害Ｄｉｓｅａｓｅｓａｎｄｐｅｓｔｓ １０１
高温 Ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ １０２
降水Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ １０３
低温Ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ １０４
人为因子 Ａｎｔｈｒｏ
ｐｏｇｅｎｉｃｆａｃｔｏｒｓ
放牧 Ｇｒａｚｅ ２０１
游憩 Ｒｅｃｒｅａｔｉｏｎ ２０２
管理因子 Ｍａｎａｇ
ｅｒｉａｌｆａｃｔｏｒｓ
人工草地Ｐａｓｔｕｒｅ ３０１
防火Ｆｉｒｅｐｒｏｏｆｉｎｇ ３０２
病虫防治 Ｄｉｓｅａｓｅａｎｄｉｎｓｅｃｔｃｏｎｔｒｏｌ ３０３
表４ 犞犇犇犜中年份类型序列表
犜犪犫犾犲４ 犢犲犪狉狋狔狆犲狊犲狇狌犲狀犮犲犳犻犾犲犻狀犞犇犇犜
年份Ｙｅａｒ 病虫害Ｄｉｓｅａｓｅｓａｎｄｐｅｓｔｓ
０ ０．５
１ １
２ １
３ １
４ ０
５ ０
６ ０
７ ０．５
８ １
９ １
１０ ０
注：左列为模拟年份序号，右列为发生病虫害情况的景观类型以及
病虫害发生的倍数变化情况。
Ｎｏｔｅ：ＩｎｔｈｅＴａｂｌｅ，ｔｈｅｌｅｆｔｒａｎｋｗａｓｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｙｅａｒａｎｄｔｈｅ
ｏｔｈｅｒｗａｓｔｈｅｆｏｌｄｃｈａｎｇｅｏｆｉｔｅｍｉｎｌａｎｄｓｃａｐｅｔｙｐｅｓ．
遥感解译数据拟合度达０．９３２５，在斑块数目上拟合度达０．８８３３。表明，ＶＤＤＴ在红原县景观类型斑块面积和数
目的统计上具有较强可行性，为下一步模拟红原县２０２０年草地景观动态变化提供了保障。
２．６ 景观变化动态模拟
通过对ＶＤＤＴ在草地景观动态变化模拟过程中的可行性进行检验，表明ＶＤＤＴ可以较为精确地反映草地
０２２ 草 业 学 报 第２４卷
景观变化动态。在此基础上，将各干扰因子和时间序列导入ＶＤＤＴ中，通过对红原县主要景观进行变化路径分
析后，设置模拟运行时长为２０年，运行次数和各变化状态的初始比例及２０００到２００１年转换概率。运行得出在
自然因子、认为因子和管理因子水平下，不同模拟时段各景观类型所占面积变化情况，并将其中３种景观类型逐
年动态变化趋势绘制如图５。
在２０００年，草地景观所占面积＞林地景观＞未利用地，到２０２０年，草地景观仍然占红原县景观面积半数以
上，但草地、林地面积逐渐减少，未利用地面积呈逐渐增加的趋势（表５）。２０年来草地和林地景观分别减少了
５．６６％和２．２６％，未利用地增加了１．０６％。
图２ 犞犇犇犜中生成的红原县景观变化路径（图右下为各代码所代表内容）
犉犻犵．２ 犜狉犪狀狊犻狋犻狅狀狆犪狋犺狑犪狔犱犻犪犵狉犪犿狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲狊犻狀犎狅狀犵狔狌犪狀犆狅狌狀狋狔狑犻狋犺狋犺犲犪犻犱狅犳犞犇犇犜（狉犲狆狉犲狊犲狀狋犪狋犻狅狀狅犳
犲犪犮犺犮狅犱犲犾犪狔犪狋狋犺犲犾狅狑犲狉狉犻犵犺狋犮狅狉狀犲狉）
ＧＲＡ：草地 Ｇｒａｓｓｌａｎｄ；ＨＣＧ：高覆盖度草地 Ｈｉｇｈｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ；ＭＣＧ：中覆盖度草地 Ｍｏｄｅｒａｔｅｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ；ＬＣＧ：低覆盖度草地
Ｌｏｗｃｏｖｅｒａｇｅｇｒａｓｓｌａｎｄ；ＦＯＲ：森林Ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ；ＷＬ：有林地 Ｗｏｏｄｌａｎｄ；ＳＷ：灌木林Ｓｈｒｕｂｗｏｏｄ；ＯＦＬ：疏林地 Ｏｐｅｎｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ；ＬＦＵ：城镇居民
用地Ｌａｎｄｆｏｒｕｒｂａｎｒｅｓｉｄｅｎｔｓ；ＵＬ：城镇用地 Ｕｒｂａｎｌａｎｄ；ＯＴＣ：其他建设用地 Ｏｔｈｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｌａｎｄ；ＯＴＨ：其他 Ｏｔｈｅｒｓ；ＳＡＤ：沙地 Ｓａｎｄ；
ＵＵＬ：未利用地 Ｕｎｕｔｉｌｉｚｅｄｌａｎｄ；ＭＡＲ：沼泽地 Ｍａｒｓｈ；ＲＥＳ：水库坑塘 Ｒｅｓｅｒｖｏｉｒｓ；ＬＡＫ：湖泊Ｌａｋｅ．
图３ ２０１０年犞犇犇犜模拟和遥感解译红原县
各景观类型斑块面积对比
犉犻犵．３ 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狊狅犳狆犾犪狇狌犲犪狉犲犪犫犲狋狑犲犲狀犞犇犇犜
狊犻犿狌犾犪狋犲犱犪狀犱狉犲犿狅狋犲狊犲狀狊犻狀犵犻狀狋犲狉狆狉犲狋犲犱犻狀２０１０
图４ ２０１０年犞犇犇犜模拟和遥感解译红原县
各景观类型斑块数目对比
犉犻犵．４ 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狊狅犳狆犾犪狇狌犲狀狌犿犫犲狉犫犲狋狑犲犲狀犞犇犇犜
狊犻犿狌犾犪狋犲犱犪狀犱狉犲犿狅狋犲狊犲狀狊犻狀犵犻狀狋犲狉狆狉犲狋犲犱犻狀２０１０
１２２第５期 张雪莲 等：基于ＶＤＤＴ的红原县草地景观动态变化模拟
图５ 红原县３种景观在２０年内的变化趋势模拟
犉犻犵．５ 犞犪狉犻犪狋犻狅狀狋犲狀犱犲狀犮狔狅犳３狋狔狆犲狊狅犳犾犪狀犱狊犮犪狆犲狊
犻狀２０狔犲犪狉狊犻狀犎狅狀犵狔狌犪狀犆狅狌狀狋狔
表５ 主要一级景观在模拟前后２０年内面积和面积比
犜犪犫犾犲５ 犃狉犲犪狊犪狀犱狆犲狉犮犲狀狋犪犵犲狊狅犳犿犪犻狀犳犻狉狊狋犵狉犪犱犲犾犪狀犱狊犮犪狆犲犻狀２０狔犲犪狉狊犫犲犳狅狉犲犪狀犱犪犳狋犲狉狊犻犿狌犾犪狋犻狅狀
景观类型
Ｌａｎｄｓｃａｐｅｔｙｐｅｓ
２０００年 Ｙｅａｒ
面积
Ａｒｅａ（ｋｍ２）
面积比
Ａｒｅａｒａｔｉｏ（％）
２０１０年 Ｙｅａｒ
面积
Ａｒｅａ（ｋｍ２）
面积比
Ａｒｅａｒａｔｉｏ（％）
２０２０年 Ｙｅａｒ
面积
Ａｒｅａ（ｋｍ２）
面积比
Ａｒｅａｒａｔｉｏ（％）
草地 Ｇｒａｓｓｌａｎｄ ６６７９．４８ ７９．１４ ６２０１．７９ ７３．４８ ５８５４．７６ ６９．３７
林地Ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄ ９５０．９８ １１．２７ ８９０．０１ １０．５５ ７５９．５９ ９．０１
未利用地 Ｕｎｕｔｉｌｉｚｅｄｌａｎｄ ７１４．４３ ８．４６ ７３２．５０ ８．７０ ８０３．７４ ９．５２
３ 讨论
草地景观的变化动态是对草地生产力以及资源综合生产能力的主要影响因子，然而草地景观及其面积的变
化主要受自然、人为等因子的影响。本试验通过利用２０００到２００１年干扰因子的转换概率模拟２０２０年红原县草
地主要景观的变化动态趋势，草地景观早期的退化表现为灌木、乔木等类型的斑块入侵，随着干扰的进一步加剧，
草地开始出现沙化斑块，这与田育红和刘鸿雁［６］的研究结果相一致。
放牧对草地景观具有重大影响，放牧会改变草地景观斑块的形状、质量、尺度［７］、适口牧草的数量及分布［８］以
及草地昆虫群落［９］，并影响种内和种间竞争以及土壤等因素，在此基础上改变牧草的物质与能量分配格局［１０］。
Ｈｅ［２］利用ＶＤＤＴ工具对森林景观进行研究以应对犹他州西南部不同管理场景的景观变化，证明火灾和放
牧行为对景观的动态变化具有重大影响。沈泽昊等［１１］研究表明景观的尺度大小对景观的变化也具有重大影响。
景观植被的斑块大小与太阳辐射的空间分布具有较明显的指示作用，并且与土壤养分、水分资源危机程度之间关
系也非常紧密。草地景观斑块的形状在植被的恢复和退化过程中也起促进作用，草地斑块的破碎化对不同种动
物觅食行为具有重叠化的特征，减少种群间竞争，削弱了草地的生态功能。同时，在草地景观中，适口牧草和入侵
植物的分布影响着动物栖息和迁徙，从而进一步影响植被景观的分布。除自然因子影响草地景观变化以外，人类
干扰等诸多因素对草地生态过程也进行了改变。
草地退化会导致草地生产力下降和草地生态功能的削弱，并直接威胁当地牧区经济的发展，对于如何利用好
草地资源，管理好干扰因子已成为亟待解决的问题，因此，积极地管理以及模仿自然过程在植被的恢复和景观的
变化动态中具有正面意义。
２２２ 草 业 学 报 第２４卷
４ 结论
１）确立了ＶＤＤＴ在草地景观动态模拟过程中具有很强的适用性，并在对红原县草地景观进行动态变化模拟
过程中表现出其具有较强结构性的特点。
２）描绘了红原县草地、林地以及未利用地３种主要景观类型斑块面积从２０００到２０２０年的动态变化趋势，为
草地景观的动态变化分析提供了一种新途径，为草地景观的管理与保护提供了有利依据。
３）ＶＤＤＴ工具由于不能直接输出地图数据，因此在草地景观动态变化中也存在一定局限性，需与其他地图
输出软件（如景观情景分析技术：ＴＥＬＳＡ）以及实地验证数据相结合。
犚犲犳犲狉犲狀犮犲狊：
［１］ ＫｕｒｚＷＡ，ＢｅｕｋｅｍａＳＪ，ＫｌｅｎｎｅｒＷ，犲狋犪犾．ＴＥＬＳＡ：ｔｈｅｔｏｏｌｆｏｒｅｘｐｌｏｒａｔｏｒｙｌａｎｄｓｃａｐｅｓｃｅｎａｒｉｏａｎａｌｙｓｅｓ．ＣｏｍｐｕｔｅｒｓａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｉｎＡｇｒｉ
ｃｕｌｔｕｒｅ，２０００，２７（１）：２２７２４２．
［２］ ＨｅＨＳ．Ｆｏｒｅｓｔｌａｎｄｓｃａｐｅｍｏｄｅｌｓ：ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ，ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ．ＦｏｒｅｓｔＥｃｏｌｏｇｙａｎｄＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，２００８，２５４（３）：４８４４９８．
［３］ ＭｅｒｚｅｎｉｃｈＪ，ＫｕｒｚＷ，ＢｅｕｋｅｍａＳ，犲狋犪犾．ＤｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇＦｏｒｅｓｔＦｕｅｌＴｒｅａｔｍｅｎｔＬｅｖｅｌｓｆｏｒｔｈｅＢｉｔｔｅｒｒｏｏｔＦｒｏｎｔＵｓｉｎｇＶＤＤＴ．ＳｙｓｔｅｍｓＡｎａｌｙｓｉｓ
ｉｎＦｏｒｅｓｔＲｅｓｏｕｒｃｅｓ［Ｍ］．Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ：Ｓｐｒｉｎｇｅｒ，２００３：４７５９．
［４］ ＡｒｂａｕｇｈＭＪ，ＳｃｈｉｌｉｎｇＳ，ＭｅｒｚｅｎｉｃｈＪ，犲狋犪犾．ＡＴｅｓｔｏｆｔｈｅＳｔｒａｔｅｇｉｃＦｕｅｌｓＭａｎａｇｅｍｅｎｔＭｏｄｅｌＶＤＤＴＵｓｉｎｇＨｉｓｔｏｒｉｃａｌＤａｔａＦｒｏｍＹｏｓｅｍｉｔｅ
ＮａｔｉｏｎａｌＰａｒｋ［Ｃ］．Ｉｎ：ＮｅｕｅｎｓｃｈｗａｎｄｅｒＬＦ，ＲｙａｎＫＣ．Ｐｒｏｃ．ＪｏｉｎｔＦｉｒｅＳｃｉ．Ｃｏｎｆ．ａｎｄＷｏｒｋｓｈｏｐ，２０００：８５８９．
［５］ ＭａＱＺ．Ｐｒｏｔｅｃｔｔｈｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｇｒａｓｓｌａｎｄａｎｄｂｕｉｌｄａｂｅａｕｔｉｆｕｌｐａｓｔｏｒａｌａｒｅａｓ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２０１４，２３（１）：１２．
［６］ ＴｉａｎＹＨ，ＬｉｕＨＹ．Ａｄｖａｎｃｅｓｏｆｓｅｖｅｒａｌｓｅｌｅｃｔｅｄｔｏｐｉｃｓｉｎｌａｎｄｓｃａｐｅｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｓｔｕｄｉｅｓｏｆｇｒａｓｓｌａｎｄｓ．ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ，
２００３，１４（３）：４２７４３３．
［７］ ＬｉｕＣＲ，ＣｈｅｎＬＺ．ＬａｎｄｓｃａｐｅｓｃａｌｅｆｒａｃｔａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐａｔｃｈｓｈａｐｅｉｎｔｈｅｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＢｅｉｊｉｎｇｒｅｇｉｏｎ．ＡｃｔａＰｈｙｔｏｅｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｃａ，２０００，
２４（２）：１２９１３４．
［８］ ＣａｏＣＹ，ＪｉａｎｇＤＭ，ＺｈｕＬＨ，犲狋犪犾．Ｈｏｒｑｉｎｓａｎｄｙｍｅａｄｏｗｐａｓｔｕｒｅｄｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｐｌａｎｔｄｉｖｅｒｓｉｔｙ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，
２００６，１５（３）：１８２６．
［９］ ＨｅＤＨ，ＺｈａｏＺＨ，ＺｈａｎｇＤＺ，犲狋犪犾．Ｇｒａｓｓｌａｎｄｌａｎｄｓｃａｐｅｏｆｉｎｓｅｃｔｃｏｍｍｕｎｉｔｙａｎｄｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｏｆｈａｂｉｔａｔｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ．ＡｃｔａＰｒａｔａｃ
ｕｌｔｕｒａｅＳｉｎｉｃａ，２００９，１８（６）：２３５２４１．
［１０］ ＧａｏＹＺ，ＨａｎＸＧ，ＷａｎｇＳＰ，犲狋犪犾．Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｇｒａｚｉｎｇｏｎｇｒａｓｓｌａｎｄｓｏｉｌ．ＡｃｔａＥｃｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２００４，２４（４）：７９０７９７．
［１１］ ＳｈｅｎＺＨ，ＺｈａｎｇＸＳ，ＪｉｎＹＸ，犲狋犪犾．Ｇｒａｄｉｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｏｕｎｔａｉｎｔｏｐｏｇｒａｐｈｙｏｎｖｅｇｅｔａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ．ＡｃｔａＰｈｙｔｏｅｃｏｌｏｇｉｃａ
Ｓｉｎｃａ，２０００，２４（４）：４３０４３５．
参考文献：
［５］ 马启智．保护生态草原、建设美丽牧区．草业学报，２０１４，２３（１）：１２．
［６］ 田育红，刘鸿雁．草地景观生态研究的几个热点问题及其进展．应用生态学报，２００３，１４（３）：４２７４３３．
［７］ 刘灿然，陈灵芝．北京地区植被景观斑块形状的分形分析．植物生态学报，２０００，２４（２）：１２９１３４．
［８］ 曹成有，蒋德明，朱丽辉，等．科尔沁沙地草甸草场退化的原因与植物多样性变化．草业学报，２００６，１５（３）：１８２６．
［９］ 贺达汉，赵紫华，张大治，等．草原景观下昆虫群落及种群对生境破碎化的反应．草业学报，２００９，１８（６）：２３５２４１．
［１０］ 高英志，韩兴国，汪诗平，等．放牧对草原土壤的影响．生态学报，２００４，２４（４）：７９０７９７．
［１１］ 沈泽昊，张新时，金义兴，等．地形对亚忠带山地景观尺度植被格口影响的梯度分析．植物生态学报，２０００，２４（４）：４３０４３５．
３２２第５期 张雪莲 等：基于ＶＤＤＴ的红原县草地景观动态变化模拟