全 文 ：林业科学研究　2008, 21 (2) : 182～187
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2008) 0220182206
青藏高原高寒沙区景观格局变化分析
———以青海贵南县为例
冯益明 1 , 吴　波 23 , 卢　琦 2 , 王学全 2 , 杨恒华 3 孙德福 3
(1. 中国林业科学研究院资源信息研究所 ,国家林业局林业遥感与信息技术实验室 ,北京　100091;
2. 中国林业科学研究院林业研究所 ,国家林业局林木培育重点实验室 ,北京　100091; 3. 青海省沙珠玉治沙站 ,青海 共和　813005)
摘要 :运用遥感和 GIS技术 ,对青海省贵南县 3个时期土地利用变化的景观格局进行了分析和预测。结果表明 : (1)
贵南县大的地貌特征是以草地为基本景观基质 ,在广布的草地基质中 ,又大量分布荒漠 (如干沟、沙地等 )景观。20
世纪 70年代的景观受人为干扰相对较少 , 20世纪 90年代以后 ,人为对景观的干扰力度增大 ; (2) 1976年 ,景观斑
块类型间优势度差异显著 ,景观破碎化指数小 ,多样性低 ; 1996年以后 ,斑块格局发生了明显变化 ,景观趋于复杂 ;
(3) 30年来 ,贵南县景观要素中草地、耕地、林地、建筑用地、以及未利用地向其他类型转化的速度总体呈加速状
态。在 1976—1996年期间 ,大面积草地被开垦为耕地 ;在 1996—2006年期间 ,生态环境的保护与破坏共存。另外 ,
大面积的未利用地向其他景观类型转移数量很少 ,贵南县生态环境综合治理任重道远。 (4) 贵南县 2016年景观格
局预测显示 :到 2016年 ,草地、建筑用地、林地、水域面积增加 ,耕地、未利用地面积下降 ,贵南县生态环境逐渐趋于
好转。
关键词 :景观格局 ;景观动态 ;遥感 ;高寒沙区
中图分类号 : S771. 8 文献标识码 : A
收稿日期 : 2007204228
基金项目 : “十一五”国家攻关课题 (2005BA517A07)和“十一五”科技支撑课题 (2006BAD26B01)资助
作者简介 : 冯益明 (1971—) ,男 ,河南商城人 ,副研究员 ,森林经理与林业遥感应用.3 通讯作者 : wubo@caf. ac. cn
D ynam ics Ana lysis on Landscape Pa ttern of A lp ine2cold D esertif ied Area in the
Q inha i2T ibetan Pla teau:A Ca se Study in Gu inan Coun ty, Q ingha i Prov ince
FENG Yi2m ing1 , WU B o2 , LU Q i2 , WANG Xue2quan2 , YANG Heng2hua3 , SUN De2fu3
(1. Research Institute of Forest Resources Information Techniques, CAF; Key Laboratory of Forest Remote Sensing, State Forestry Adm inistration,
Beijing　100091, China; 2. Research Institute of Forestry, CAF; Key Laboratory of Tree B reeding and Cultivation, State Forestry Adm inistration,
Beijing　100091, China; 3. Shazhuyu Sand Control Experimental Station of Q inghai Province, Gonghe　813005, Q inghai, China)
Abstract:Landuse cover and landscape patterns of 3 periods (1976, 1996, 2006) in Guinan County, Q inhai, China
were studied by using remote sensing and GIS techniques, as well as the dynam ics of landscape pattern. The results
were as follows. (1) The grassland was the basic landscape background of the general terrain character of Guinan
County, at the same time, lots of deserted landscape elements ( such as sandy land and drying ravines) were
distributed among grasslands. In 1970 s, the landscape disturbed by human being was relatively few, and up to
1990 s, the landscape disturbed by human being was increased. (2) In 1976, significant differences in dom inance
were found among patch types, landscape fragmentation value was small, and landscape diversification was simp le.
After 1996, there were obvious change in the pattern of patch and the landscape became comp licated. (3) In the
last 30 years, the transformation speed of landscape elements ( including grassland, crop land, forest land, building
第 2期 冯益明等 :青藏高原高寒沙区景观格局变化分析 ———以青海贵南县为例
land and unused land) to other landscape elements disp layed a accelerating state. During 1976—1996, a vast area
of grasslands was reclaimed into cultivated land. During 1996—2006, the phenomena to p rotect and to destroy
ecological environment existed simultaneously. Moreover, the unused land that transformed to other landscape
elements was small. Hence, to control the ecological environment of Guinan County comp rehensively would be a
long way. ( 4 ) The forecasted results on landscape pattern of Guinan County in 2016 indicated that the area of
grassland, forest land and water area would be increased and the area of cultivated land and unused land would be
decreased, so the ecological environment of Guinan County would become better slowly.
Key words: landscape pattern; landscape dynam ics; remote sensing; alp ine2cold desertified area
景观结构、功能及其动态变化是景观生态学研
究中的三大核心问题。结构决定功能 ,功能的改变
最终将从结构的变化中反映出来。因此 ,景观结构
是三大核心问题中的核心 [ 1 - 3 ]。景观结构又称景观
格局 ,它是指大小和形状不一的景观嵌块体在景观
空间上的排列 [ 4 - 5 ]。它既是景观异质性的具体体现
者 ,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的最
终结果 ,因此 ,备受研究者关注。近年来 ,国内许多
学者采用遥感 (RS)和地理信息系统 ( GIS)技术开展
景观动态和景观格局方面的研究 [ 6 - 12 ]。
贵南县位于青藏高原东北部、青海省海南藏族自
治州南部 ,属共和盆地 ,面积 6 693. 74 km2 ,平均海拔
3 100 m;属高原大陆性气候。近年来 ,由于气候变化、
盲目开荒、超载过牧、鼠虫危害等原因 ,共和盆地生态
环境日益恶化 ,不仅对海南州经济和农牧民生活带来
了严重影响 ,而且严重威胁着黄河下游地区的经济建
设和人民生命财产安全 ,尤其对黄河上游最大的水电
站龙羊峡水电站构成了严重威胁。同时 ,共和盆地濒
临青海湖 ,它的生态恶化也直接威胁青海湖并造成了
一定危害。共和盆地生态环境状况是各种自然条件
的长期作用的结果 ,同时也受到日益强烈的人类活动
的干预和社会经济条件的影响。对贵南县景观格局
及其变化进行研究 ,不仅有助于深入了解贵南县景观
结构与自然过程和人类社会活动之间的关系 ,也有利
于确定人类的各种干扰活动导致该地区景观改变的
强度和方向及其有效性。
本文在 RS与 GIS技术支撑下 ,在对不同时期的遥
感影像进行景观分类和制图的基础上 ,分析与揭示近
30年来贵南县景观格局变化的规律 ,为合理制定区域
土地利用规划和可持续发展战略提供科学依据。
1　研究方法
1. 1　遥感影像解译
选取 1976年 9月的 M SS影像、1996年 8月的
TM影像和 2006年 8月的 ResourceSat P6影像作为
基本信息源。以 1∶10万地形图为基准 ,结合野外
GPS明显地物点坐标 ,首先对 2006年影像进行了
几何精纠正和灰度值重采样 ,整个影像配准的误差
小于 1个像元 ;然后 ,其他时期影像以 2006年配准
影像为基准进行影像对影像的配准。采用光谱直
接分类法 ,通过目视解译对各时期的遥感影像按照
一定的分类标准进行信息提取与制图 ,得到 3个时
期的景观类型图。在 GIS软件 A rcGIS的支持下 ,
处理各种属性数据、图形数据、图像数据 ,建立空
间信息数据库。然后将 3个时期的景观类型图进
行叠加 ,得到景观变化数据 ,再对景观变化数据进
行统计计算。
参考国家林业局 2004年发布的《全国荒漠
化和沙化监测技术规定 》[ 13 ]制定的评价标准 ,在
对影像进行解译时采用如下的景观分类系统 : ①
林地 ,指乔木、灌木、人工林地以及各类园地 ; ②
草地 ,指以生长草本植物为主、覆盖度在 5 %以上
的各类草地 ,包括以牧为主的灌丛草地和郁闭度
在 10 %以下的疏林草地 ; ③水域 ,指天然陆地水
域和水利设施用地 ; ④建筑用地 ,指城乡居民点
及其以外的工矿、交通等用地 ; ⑤未利用土地 ,指
目前还未利用的土地 ,包括难利用的土地 ; ⑥耕
地 ,指种植农作物的土地 ,包括水田、水浇地、旱
地、菜地、轮歇地、草田轮作地等。
1. 2 景观格局分析方法
选取如下指标进行贵南县景观格局及其变化的
分析 [ 14 - 19 ]。
1. 2. 1　斑块层次
(1)斑块面积 (A )和斑块周长 (L ) 斑块面积和
斑块周长是进行景观格局计算的基础 ,可直接利用
A rcGIS的统计查询功能获得。
(2)斑块形状指数 (G) 　G = L /2 πA ,用来计
算斑块形状复杂程度 , A为斑块面积 , L为斑块周长 ,
381
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
G值越大 ,斑块形状越复杂。
( 3 )斑块比例与斑块优势度 (D0 ) :反映斑块
在景观中的地位 ,优势度值越大 ,说明该类斑块
在景观中的地位越重要 , 对景观的支配作用
越大。
计算公式 : D0 = ( (M + R ) /2 ) ×100 % ,式中 :
M 为斑块比例 (某类斑块类型的总斑块数目与景
观要素类型总斑块数目的比值 ) ; R 为面积比例
(某类斑块类型的总面积与景观要素类型总面积
的比值 ) 。
1. 2. 2　景观层次
(1)景观多样性指数 (H ) 　H = - ∑
m
i = 1
Pi log2 Pi ,表
示景观中各类嵌块体的复杂性和变异性的指标。Pi
表示 i类景观类型的景观比例 , m 为景观类型的数
目。H值越大 ,表示景观多样性程度越高。
(2)景观优势度 (D0 ) D0 = Hmax - H = Hmax + ∑
m
i = 1
Pi log2 Pi , Hmax表示最大均匀性条件下的多样性指数 ,
一个景观中有 m 种嵌块体类型 ,那么在最大均匀性
条件下的多样性指数 , Hmax = log2 m。
(3)景观均匀性 ( E ) 景观多样性指数与最大
多样性指数之比值 ,即 : E = H /Hmax。
(4)景观破碎度 (C ) C = ∑N i /∑A i , ∑N i 表示
斑块总个数 ; ∑A i 表示景观总面积。C值越大 ,景观
破碎程度越大。
1. 3　景观格局变化预测
马尔可夫链是一种特殊的随机运动过程 [ 20 ] ,它
反映的是一系列特定的时间间隔下 ,一个亚稳态系
统由 t时刻状态向 t + 1时刻转化的一系列过程 ,这
种转化要求 t + 1时刻状态只与 t时刻状态有关 ,而
与以前的状态无关 ,即状态转移过程无后效性。景
观要素之间的转移过程是无后效性的 ,可以用马尔
可夫过程来描述。马尔可夫描述景观要素转移 ,关
键就是确定转移概率。
景观要素转移概率矩阵构成如下 ,矩阵中 Pij代
表要素 i向要素 j转移概率 ,所以 Pij满足条件 :
∑
n
j = 1
Pij = 1　0≤Pij≤1 ( i, j = 1, 2, . . n)
P =
P11 　P12 　⋯　P1n
P21 　P22 　⋯　P2n
　 ⋯ 　 ⋯ 　 ⋯ 　 ⋯
Pn l 　Pn2 　⋯　Pnn
运用马尔可夫链对事件发展过程进行预测 ,需
要引入状态矩阵πj ( k )。πj ( k)表示事件在初始 ( k
= 0)时状态为已知的条件下 ,经过 k次状态转移后 ,
第 k个时刻 (时期 )的状态运用马尔可夫链的基本方
程表示为 :
πj = ∑
n
i = 1
π ( 0 )ρk 　式中 : i, j = 1, 2, . . . , n;ρ为景
观要素转移矩阵。
2 结果与分析
2. 1　不同时期景观格局基本特征
不同时期景观斑块基本指标统计如表 1。各个
时期各种景观要素中 ,草地面积均超过 40万 hm2 ,
占到了景观总面积的 59%以上 ,未利用土地面积均
超过 16万 hm2 ,占到了各个时期景观总面积的 23%
以上。因此 ,贵南县以草地为景观基质。同时 ,由于
气候恶劣 ,水分缺乏 ,在广布的草地基质中 ,又分布
有大量的荒漠 (如干沟、沙地等 )景观 ,决定了贵南
县经济布局以牧为主 ,农牧结合。建筑用地以农村
居民地为主 ,平均面积小 ,分布相对集中在水分条件
较好的沟谷、平原地带 ,与建筑用地关系密切的耕地
也反映出同样特点 ,林地都分布于耕作条件不好的
陡坡或坡度起伏大的地区。
在 20世纪 70年代 ,贵南县牧场地域辽阔 ,沙
漠区及其以北地区曾经是军马场 ,龙羊峡水库尚
未修建 ,因此 , 草地面积占到了景观总面积的
68. 32 % ,耕地、水域、建筑面积较小。各景观类
型斑块较少 ,平均斑块面积大 ,表明 20世纪 70年
代景观受人为干扰相对较少 ,居民较少且分布相
对集中。
到了 20世纪 90年代 ,由于龙羊峡水库的下闸
蓄水以及军马场交由地方管理 ,沙漠区以北草地部
分被开垦成耕地 ,草地面积大为减少 ,而水域、耕地、
建筑面积相对增加。各景观类型斑块数量增多 ,平
均斑块面积减小 ,表明 20世纪 90年代贵南县人为
活动频繁 ,对景观干扰相对较大。
到了 21世纪 ,由于人们对生态环境保护意识的
提高 ,以及我国在 1998年以后加强了荒漠化治理力
度 ,并启动了退耕还林还草工程 ,草地面积有所增
加 ,耕地、未利用地面积减少。各景观类型斑块数量
持续增加 ,平均斑块面积减小 ,表明在此期间 ,人们
加大了对景观的干扰力度。
481
第 2期 冯益明等 :青藏高原高寒沙区景观格局变化分析 ———以青海贵南县为例
表 1 景观斑块基本指标
景观要素 年份 斑块数 /块 总面积 / hm2 面积比例 /% 平均斑块面积 / hm2 斑块平均周长 / km
林地 1976 62 24 444. 17 3. 57 394. 26 12. 247
1996 92 21 387. 83 3. 12 232. 48 8. 886
2006 97 22 058. 23 3. 22 227. 40 8. 565
草地 1976 277 467 858. 15 68. 32 1 689. 02 19. 964
1996 359 405 748. 52 59. 26 1 130. 22 17. 892
2006 403 408 812. 00 59. 71 1 014. 42 16. 046
水域 1976 6 795. 03 0. 12 132. 50 10. 678
1996 12 4 894. 87 0. 71 407. 91 13. 079
2006 22 10 838. 23 1. 58 492. 65 13. 501
耕地 1976 38 28 595. 69 4. 17 752. 52 11. 794
1996 228 85 465. 30 12. 48 374. 85 7. 195
2006 240 79 051. 57 11. 55 329. 38 6. 126
建筑用地 1976 14 318. 65 0. 05 22. 76 2. 062
1996 41 903. 87 0. 13 22. 05 2. 193
2006 49 1 450. 66 0. 21 29. 61 2. 530
未利用土地 1976 125 162 755. 92 23. 77 1 302. 05 31. 076
1996 452 166 318. 22 24. 29 367. 96 10. 195
2006 492 162 485. 23 23. 73 330. 25 9. 589
2. 2　景观格局变化分析
2. 2. 1　斑块特征变化
2. 2. 1. 1　形状指数 　形状指数对斑块周长敏感 ,反
映斑块边界的复杂程度。由表 2可见 ,水域、未利用
土地、林地形状指数较大。这是由于水域的形状为
狭长型 ,未利用土地大多分布在沿沟谷分布的狭长
坡面上 ,林地 (包括疏林地与灌木林 )多分布于坡度
较大的阴坡 ,这些景观斑块的边缘较复杂。建筑用
地、耕地形状指数较小 ,因为此类斑块大多为人为景
观 ,形状相对较为规则。近 30年来 ,草地、林地、建
筑用地形状指数变动较小 ,而水域由于龙羊峡水库
的下闸蓄水 ,其形状指数变小 ,同时 ,由于人为垦荒 ,
造成未利用地斑块破碎 ,相应其形状指数变小。
2. 2. 1. 2　斑块优势度 　由表 2可见 , 1976年斑块类
型间优势度差异显著 ,草地的密度比例占绝对优势 ,
优势度高达 60. 69% ,其次为未利用土地 23. 86% ,
其他类型斑块优势度均不足 10% ,起支配作用的景
观类型为草地和未利用地 ;到 1996年 ,斑块格局发
生了明显变化 ,尽管草地的优势度指数高于其他斑
块类型 ,但与 1976年相比 ,下降了 15. 9% ,新出现的
耕地优势度已达到 15. 87% ,而未利用地的优势度
也上升到 31. 32% ,起支配作用的景观类型为草地、
未利用地和耕地 ; 2006年各类型斑块优势度与 1996
年相比变化不明显。
表 2 不同时期斑块特征
斑块类型
1976年
形状系数 斑块比例 斑块优势度 /%
1996年
形状系数 斑块比例 斑块优势度 /%
2006年
形状系数 斑块比例 斑块优势度 /%
草地 1. 37 0. 530 7 60. 69 1. 50 0. 303 2 44. 79 1. 42 0. 309 3 45. 32
林地 1. 74 0. 118 8 7. 72 1. 64 0. 077 7 5. 45 1. 60 0. 074 4 5. 33
耕地 1. 21 0. 072 8 5. 72 1. 05 0. 192 6 15. 87 0. 95 0. 184 2 14. 98
水域 2. 62 0. 011 5 0. 63 1. 83 0. 010 1 0. 86 1. 72 0. 016 9 1. 63
建筑用地 1. 22 0. 026 8 1. 37 1. 32 0. 034 6 1. 80 1. 31 0. 037 6 1. 99
未利用土地 2. 43 0. 239 5 23. 86 1. 50 0. 381 8 31. 23 1. 49 0. 377 6 30. 74
2. 2. 2　景观特征变化
2. 2. 2. 1　破碎化 　景观的破碎化是指由于自然和
人为因素的干扰 ,导致景观由简单趋向复杂的过程。
所研究的区域主要受人为因素的干扰。1976年斑
块面积大、数量少 ,斑块密度和破碎化指数小 (表
3) ; 1996年 ,随斑块数量的增加 ,斑块密度增加 ,破
碎化指数显著增大 ,从 1976年的 0. 076增加到 1996
年的 0. 173,景观趋于复杂 ; 2006年 ,斑块数量有少
量增加 ,破碎化指数适当增加。
2. 2. 2. 2　多样性和优势度　景观的多样性取决于斑块
类型数量以及各斑块类型所占比例的均衡性。多样性
的大小影响着系统的物种多样性和遗传多样性 ,影响
着系统的生产力和系统的稳定性 ,在景观的规划利用
上应特别加以重视。表 3表明 , 1976年的景观多样性
为最低。近 30年来 ,景观多样性持续增大 ,但不显著。
景观优势度变化呈现出持续下降趋势 ,即从 1976年的
1. 337%降至 2006年的 1. 016% ,但不显著。
581
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
表 3 各时期景观评价指标
年份 优势度 /% 多样性指数 均匀性指数 破碎化指数
1976 1. 337 1. 248 0. 483 0. 076
1996 1. 048 1. 537 0. 595 0. 173
2006 1. 016 1. 569 0. 607 0. 190
2. 3 景观格局的转化与预测
2. 3. 1 景观要素的转化分析 　景观格局的变化本
质上是由景观要素间的相互转化引起的 [ 21 ]。由于受
特殊的地貌、气候与人类活动的影响 ,贵南县景观要
素的转移同时受到自然拢动与人工扰动的双重作用 ,
2种扰动作用大小的差异体现在不同景观要素的转移
方向与大小上。研究建立 1976—1996年、1996—2006
年两时间段景观要素转移矩阵 ,通过转移量以及转移
速率的比较 ,显示 2种干扰作用在不同作用对象、不
同时间段表现的特点。
两时间段景观类型转移速率计算结果如表 4。
1976—2006年 30年间 ,贵南县景观要素草地、耕地、
林地、建筑用地、以及未利用地向其它类型的转化速
度总体呈加速状态 ,说明人类对自然的干扰呈增长
趋势。1976—1996年期间 ,草地向耕地转移速率很
快 ,表明该时期人类过度开发草地 ,大面积草地被开
垦为耕地 ;而 1996—2006年期间 ,耕地向草地、林地
的转移速率很高 ,同时 ,草地向耕地 ,林地向耕地和
未利用地转移的速率也是相当高的 ,说明在此期间 ,
一方面国家加强了防沙治沙工程、退耕还林还草工
程建设力度 ,人们已逐渐意识到了生态重要性 ,另一
方面 ,过度开发草地、毁林开荒的现象依然存在 ,且
严重影响生态环境建设。
从景观类型间转移的数量来看 ,在 1976—1996
年期间 ,有大约 6万 hm2的草地被垦为耕地 ,由于过
度放牧或者疏于管理 ,有大约 1万 hm2的草地沦为
未利用地 ,同时 ,由于龙羊峡水库的蓄水 ,贵南县水
域淹没了部分草地、未利用地。在 1996—2006年期
间 ,部分草地、林地继续被垦为耕地 , 但数量比
1976—1996年期间减少很多 ,国家适时启动退耕还
林还草工程与加大防沙治沙力度 ,有大约 1万 hm2
的耕地退还为草地 , 1 000 hm2的耕地退还为林地 ,也
反映出生态工程建设起到了一定的保护生态环境的
作用。同时应该看到 , 30年来 ,贵南县大面积的未
利用地向草地、林地、耕地等其它景观类型转移的数
量很少 ,生态环境综合治理的道路仍很漫长。
表 4 1976—2006年贵南县景观要素转移矩阵
景观
要素 年份
草地
转移量 /
hm2
速率 /
(%·a - 1 )
耕地
转移量 /
hm2
速率 /
(%·a - 1 )
林地
转移量 /
hm2
速率 /
(%·a - 1 )
建筑用地
转移量 /
hm2
速率 /
(%·a - 1 )
水域
转移量 /
hm2
速率 /
(%·a - 1 )
未利用地
转移量 /
hm2
速率 /
(%·a - 1 )
草地 1976—1996 391 900. 20 / 60 167. 99 0. 643 3 763. 06 0. 04 559. 09 0. 006 1 996. 25 0. 021 9 471. 56 0. 101
1996—2006 398 739. 67 / 4 741. 15 1. 17 143. 73 0. 04 31. 83 0. 01 1 374. 68 0. 34 717. 46 0. 18
耕地 1976—1996 1 519. 85 0. 265 5 24 331. 42 / 0 0 77. 39 0. 013 5 0 0 150. 62 0. 026 5
1996—2006 9 421. 84 11. 02 73 946. 53 / 1 088. 36 1. 27 483. 69 0. 57 271. 20 0. 32 241. 80 0. 28
林地 1976—1996 213. 75 0. 043 5 0 0 23 307. 59 / 0 0 0 0 922. 82 0. 189
1996—2006 33. 73 0. 16 350. 65 1. 64 20 751. 84 / 51. 27 0. 24 10. 94 0. 05 114. 23 0. 53
建筑
用地
1976—1996 4. 26 0. 213 45. 08 0. 7 0 0 264. 31 / 0 0 0 0
1996—2006 4. 11 0. 45 12. 24 1. 35 3. 31 0. 37 883. 86 / 0 0 0 0
水域 1976—1996 74. 05 0. 465 5 0 0 1. 93 0. 012 0 0 636. 09 / 82. 96 0. 521 5
1996—2006 0. 07 0. 01 0 0 0 0 0 0 4 881. 30 / 13. 27 0. 27
未利
用地
1976—1996 3 451. 77 0. 106 920. 82 0. 028 5 117. 94 0. 003 5 3. 07 0 2 262. 53 0. 069 5 153 803. 35 /
1996—2006 543. 71 0. 33 0 0 70. 98 0. 04 0 0 4 300. 08 2. 59 161 379. 53 /
2. 3. 2　景观格局变化的预测 　采用马尔可夫链对
景观格局的变化进行预测。考虑到研究区龙羊峡水
库在 1986年下闸蓄水 ,因此 ,在 1986年前后 ,景观
的人为干扰比较大 , 1996年以后 ,各景观要素相对
稳定。因此 ,计算时采用的马尔可夫链转移概率矩
阵是采用 1996—2006年期间各景观要素之间的转
化得到 ,结果如表 5。
表 5 1996—2006年贵南县景观要素转移矩阵
景观
要素 草地 耕地 林地
建筑
用地 水域
未利
用地
草地 98. 26 1. 17 0. 04 0. 01 0. 34 0. 18
耕地 11. 03 86. 53 1. 27 0. 57 0. 32 0. 28
林地 0. 16 1. 69 97. 33 0. 24 0. 05 0. 53
建筑用地 0. 45 1. 36 0. 37 97. 82 0 0
水域 0. 01 0 0 0 99. 72 0. 27
未利用地 0. 33 0 0. 04 0 2. 59 97. 04
681
第 2期 冯益明等 :青藏高原高寒沙区景观格局变化分析 ———以青海贵南县为例
研究中 ,以 2006年景观格局作为初始状态矩
阵 ,以 10 a为步长 ,预测 10 a后 ,即 2016年的景观
格局。在排除其他突变因素 ,例如政策以及自然环
境的突变 , 2016年贵南县可能景观格局如下 :草地
41 099 716. 9 hm2 ( 60. 03% ) ;耕地 7 357 894 hm2
(10. 75% ) ;林地 2 270 711. 6 hm2 (3. 32% ) ;建筑用
地 196 344. 6 hm2 ( 0. 29% ) ;水域 1 667 021 hm2
(2. 43% ) ;未利用地 15 877 904. 1 hm2 ( 23. 19% )。
与 2006年景观结构相比较 ,草地、建筑用地、林地、
水域面积增加 ,而耕地、未利用地面积下降 ,贵南县
生态环境会逐渐趋于好转。
3 结论
(1) 30年来 ,草地在各个阶段所占面积比例均
超过 59% ,未利用地比例超过 23% ,说明贵南县以
草地为景观基质 ,在广布的草地基质中 ,大量分布荒
漠 (如干沟、沙地等 )景观。1970年代 ,景观类型斑
块少 ,平均斑块面积大 ,景观受人为干扰相对较少 ;
1990年代 ,景观类型斑块数量增大 ,平均斑块面积
减小 ,景观受人为干扰增大 ;进人 21世纪 ,景观类型
斑块数量持续增大 ,平均斑块面积进一步减小 ,人们
加大了对景观的干扰力度。
(2) 1970年代 ,斑块类型间优势度差异显著 ,起
支配作用的景观类型为草地和未利用地 ,景观破碎
化指数小 ,景观多样性低 ;到 1990年代以后 ,斑块格
局发生了明显变化 ,起支配作用的景观类型为草地、
未利用地和耕地 ,破碎化指数显著增大 ,景观趋于复
杂 ,景观多样性增大。
(3) 1976—1996年 , 1996—2006年两阶段景观
要素相互转化分析显示 : 30年来 ,贵南县景观要素
草地、耕地、林地、建筑用地、以及未利用地向其它类
型之间的转化速度总体呈加速状态 ;在 1976—1996
年期间 ,草地向耕地转化速率很快 ,大面积草地被开
垦为耕地 ;在 1996—2006年期间 ,耕地向草地和林
地的转移速率很快 ,同时 ,草地向耕地 ,林地向耕地
和未利用地转移的速率也很快 ,说明在此期间 ,环境
保护与破坏共存。
(4)以 2006年景观格局为初始状态 ,以 10 a为
步长 ,采用马尔可夫链对贵南县 2016年的景观格局
进行预测。结果显示 :到 2016年 ,草地、建筑用地、
林地、水域面积增加 ,耕地、未利用地面积下降 ,贵南
县生态环境逐渐趋于好转。
参考文献 :
[ 1 ] Forman R T T. Land Mosaics, the Ecology of Landscapes and Re2
gions[M ]. New York: Cambridge University Press, 1995
[ 2 ] Gustafson E J, Parker G R. Relationship between landcover p ropor2
tion and indices of landscape spatial pattern [ J ]. Landscape Ecolo2
gy, 1992, 7: 101 - 110
[ 3 ] Turner M G. Landscape ecology: the effect of pattern on p rocess
[ J ]. Annu Rev Ecol Syst, 1989, 20: 171 - 197
[ 4 ] 李哈滨 , Franklin J F. 景观生态学———生态学领域的新概念构架
[ J ]. 生态学进展 , 1988, 5 (1) : 23 - 33
[ 5 ] 伍业钢 ,李哈滨. 景观生态学的理论发展 [M ] / /当代生态学博
论. 北京 :中国科学技术出版社 , 1992: 30 - 39
[ 6 ] 陆元昌 ,陈敬忠 ,洪玲霞 ,等. 遥感影像分类技术在森林景观分
类评价中的应用研究 [ J ]. 林业科学研究 , 2005, 18 (1) : 31 - 35
[ 7 ] 孙晓娟 ,范文义 ,蔡体久. 基于 GIS平台的公别拉河流域水源涵
养林景观格局与功能分析 [ J ]. 林业科学研究 , 2007, 20 ( 2) : 257
- 262
[ 8 ] 洪玲霞 ,陆元昌 ,雷相东. 金沟岭林场森林景观分类及景观变化
研究 [ J ]. 林业科学研究 , 2004, 17 (6) : 717 - 725
[ 9 ] 郭　明 ,肖笃宁 ,李　新. 黑河流域酒泉绿洲景观生态安全格局
分析 [ J ]. 生态学报 , 2006, 26 (2) : 457 - 466
[ 10 ] 李正国 ,王仰麟 ,张小飞 ,等. 陕北黄土高原景观破碎化的时空
动态研究 [ J ]. 应用生态学报 , 2005, 16 (11) : 2066 - 2070
[ 11 ] 丁圣彦 ,张明亮. 1988—2002年开封市景观动态变化 [ J ]. 地
理研究 , 2005, 24 (1) : 28 - 37
[ 12 ] 宋艳暾 ,余世孝 ,李 　楠. 深圳快速城市化过程中的景观类型
转化动态 [ J ]. 应用生态学报 , 2007, 18 (4) : 788 - 794
[ 13 ] 国家林业局. 全国荒漠化和沙化监测技术规定 [M ]. 北京 :中国
林业出版社 , 2004
[ 14 ] 傅伯杰. 黄土区农业景观空间格局分析 [ J ]. 生态学报 , 1995,
15 (2) : 113 - 120
[ 15 ] 刘彦随. 基于景观类型格局的退化土地利用优化配置 [ J ]. 干旱
区地理 , 1998, 21 (4) : 28 - 33
[ 16 ] 任志远. 陕北黄土高原景观生态环境遥感评价试验研究 [ J ]. 干
旱区地理 , 1999, 22 (3) : 64 - 69
[ 17 ] 王教育. 黄土高原沟壑区土地景观空间格局遥感分析 [ J ]. 干旱
环境监测 , 1997, 11 (4) : 203 - 205
[ 18 ] 张　明. 榆林地区脆弱生态环境的景观格局与演化研究 [ J ]. 地
理研究 , 2000, 19 (1) : 30 - 36
[ 19 ] 赵景柱. 景观生态空间格局动态度量指标体系 [ J ]. 生态学报 ,
1990, 10 (2) : 182 - 186
[ 20 ]徐建华. 现代地理学中的数学方法 [M ]. 北京 :高等教育出版社 ,
1994: 44 - 48
[ 21 ]肖笃宁. 景观生态学理论、方法及应用 [M ]. 北京 :中国林业出
版社 , 1991
781