利用多波段遥感影像数据和地理信息系统技术,结合植被图及外业调查,采用多个景观格局指数首次定量分析新疆额尔齐斯河流域景观空间格局及破碎化特征。借助ERDAS image8-7软件,将额河流域景观类型划分为7大类10小类,其中包括5大类8小类植被类型,影像总的分类精度达到87.2%。5大类植被类型面积比例分别为耕地16.5%、河漫滩林地2.6%、湿地1.6%、草地10.5%、荒漠52.2%。格局指数分析表明: 河漫滩林地在景观中呈小斑块分布,其斑块最大周长和最大面积及平均面积均小于其他植被类型; 河漫滩林地的斑块形状比较复杂,其平均斑块形状指数、平均斑块分维数和类型边界密度指数均高于其他植被类型; 多个景观指数都表明河漫滩林地在景观中的破碎化程度最高,这主要是由于河漫滩林地丰富的生物多样性和资源富集性吸引了人类高强度的干扰所致。额河流域景观类型面积分布最不均匀,但景观类型斑块数分布相对较均匀。
The landscape pattern and fragmentation in Beitun of Irtysh River Basin in Xingjian was analyzed by using RS and GIS in combining with the vegetation maps and field investigations. Quantitative indices of landscape pattern were chosen to examine landscape pattern and fragmentation. By using the software ERDAS image8-7, 7 primary landscape types and 10 secondary landscape types were classified, which including 5 primary vegetation types and 8 secondary vegetation types. The total classification accuracy was 87.2%. The primary vegetation types area percentage of farmland, riparian forest, wetland, grassland and desert vegetation was 16.5%, 2.6%, 1.6%, 10.5%, and 52.2% respectively. The patch maximal perimeter, patch maximal area and mean area indices of riparian forest were lower than other vegetation types, which disclosed that riparian forest distributed in the manner of smaller patches in the whole landscape. The value of mean patch shape, fractal dimension index, and edge density index of riparian forest were higher than other vegetation types, which indicated that riparian forest had more complex patch shape. All the pattern indices demonstrated that riparian forest was the most fragmented type in Irtysh River Basin, which was mainly due to that the riparian forest haven experienced high intensity and frequency of human disturbance since it had the highest biodiversity and most abundant natural resources in the landscape of Irtysh River Basin. The landscape diversity indices showed that the patch area distributed rather unevenly, the patch number distributed more evenly, however.
全 文 :第 ww卷 第 v期
u s s {年 v 月
林 业 科 学
≥≤∞× ≥∂ ∞ ≥≤∞
∂²¯1ww o²1v
¤µqou s s {
新疆额尔齐斯河流域北屯段景观格局及破碎化 3
井学辉t 臧润国t 曹 磊u 陈东立v 郭仲军w
kt1 国家林业局森林生态环境重点实验室 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所 北京 tsss|t ~ u1 河北省承德市环境
保护局 承德 syzsss ~ v1 四川农业大学都江堰分校 都江堰 ytt{vs ~ w1 新疆林业科学研究院森林生态研究所 乌鲁木齐 {vssssl
摘 要 } 利用多波段遥感影像数据和地理信息系统技术 o结合植被图及外业调查 o采用多个景观格局指数首次定
量分析新疆额尔齐斯河流域景观空间格局及破碎化特征 ∀借助 ∞ ⁄≥ ¬°¤ª¨ {1z软件 o将额河流域景观类型划分为
z大类 ts小类 o其中包括 x大类 {小类植被类型 o影像总的分类精度达到 {z1u h ∀x大类植被类型面积比例分别为
耕地 ty1x h !河漫滩林地 u1y h !湿地 t1y h !草地 ts1x h !荒漠 xu1u h ∀格局指数分析表明 }河漫滩林地在景观中
呈小斑块分布 o其斑块最大周长和最大面积及平均面积均小于其他植被类型 ~河漫滩林地的斑块形状比较复杂 o其
平均斑块形状指数 !平均斑块分维数和类型边界密度指数均高于其他植被类型 ~多个景观指数都表明河漫滩林地
在景观中的破碎化程度最高 o这主要是由于河漫滩林地丰富的生物多样性和资源富集性吸引了人类高强度的干扰
所致 ∀额河流域景观类型面积分布最不均匀 o但景观类型斑块数分布相对较均匀 ∀
关键词 } 额尔齐斯河流域 ~景观格局 ~破碎化 ~景观格局指数
中图分类号 }±tw| 文献标识码 } 文章编号 }tsst p zw{{kuss{lsv p ssut p s{
收稿日期 }ussy p ts p ux ∀
基金项目 }引进国际先进林业技术项目kussx p w p uz ~ussy p w p vvl及国家林业局新疆天山森林生态系统定位站开放基金资助 ∀
3 臧润国为通讯作者 ∀本文为国家林业局新疆长期森林生态研究系列论文 ≥ƒ p ∞ p ÷p °¤³¨µp t ∀
Λανδσχαπε Παττερν ανδ Φραγ µεντατιον ιν Βειτυν οφ Ιρτψση Ριϖερ Βασιν oΞινϕιανγ
¬±ª÷∏¨«∏¬t ¤±ª ∏±ª∏²t ≤¤² ¨¬u ≤«¨ ± ⁄²±ª¯¬v ∏² «²±ª∏±w
kt1 ΚεψΛαβορατορψοφ Φορεστ Εχολογψ ανδ Ενϖιρονµεντo Στατε Φορεστρψ Αδµινιστρατιον Ινστιτυτε οφ Φορεστ Εχολογψo Ενϖιρονµεντ ανδ Προτεχτιον o
ΧΑΦ Βειϕινγ tsss|t ~ u1 Χηενγδε Βυρεαυ οφ Ενϖιρονµενταλ Προτεχτιον Χηενγδε syzsss ~ v1 ∆υϕιανγψαν Βρανχη o Σιχηυαν Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ
∆υϕιανγψαν ytt{vs ~ w1 Ινστιτυτε οφ Φορεστ Εχολογψo Ξινϕιανγ Αχαδεµψοφ Φορεστρψ Σχιενχε Υρυµθι {vssssl
Αβστραχτ} ׫¨ ¤¯±§¶¦¤³¨ ³¤·¨µ± ¤±§©µ¤ª°¨ ±·¤·¬²±¬±
¨ ¬·∏± ²©µ·¼¶« ¬√¨ µ
¤¶¬±¬± ÷¬±ª¬¤± º¤¶¤±¤¯¼½¨ §¥¼ ∏¶¬±ª ≥ ¤±§
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¼ ∏¶¬±ª·«¨ ¶²©·º¤µ¨ ∞ ⁄≥ ¬°¤ª¨{1z oz ³µ¬°¤µ¼ ¤¯±§¶¦¤³¨ ·¼³¨¶¤±§ts
¶¨¦²±§¤µ¼ ¤¯±§¶¦¤³¨ ·¼³¨¶º¨ µ¨ ¦¯¤¶¶¬©¬¨§oº«¬¦«¬±¦¯∏§¬±ªx ³µ¬°¤µ¼ √¨ ª¨·¤·¬²±·¼³¨¶¤±§{ ¶¨¦²±§¤µ¼ √¨ ª¨·¤·¬²±·¼³¨¶q׫¨ ·²·¤¯
¦¯¤¶¶¬©¬¦¤·¬²± ¤¦¦∏µ¤¦¼ º¤¶{z1u h q ׫¨ ³µ¬°¤µ¼ √¨ ª¨·¤·¬²± ·¼³¨¶ ¤µ¨¤ ³¨µ¦¨±·¤ª¨ ²© ©¤µ°¯¤±§oµ¬³¤µ¬¤± ©²µ¨¶·o º¨ ·¯¤±§o
ªµ¤¶¶¯¤±§¤±§§¨¶¨µ·√¨ ª¨·¤·¬²± º¤¶ty1x h ou1y h ot1y h ots1x h o¤±§xu1u h µ¨¶³¨¦·¬√¨ ¼¯ q׫¨ ³¤·¦«°¤¬¬°¤¯ ³¨µ¬°¨ ·¨µo
³¤·¦« °¤¬¬°¤¯ ¤µ¨¤¤±§°¨ ¤±¤µ¨¤¬±§¬¦¨¶²©µ¬³¤µ¬¤±©²µ¨¶·º¨ µ¨ ²¯º¨ µ·«¤±²·«¨µ√¨ ª¨·¤·¬²±·¼³¨¶oº«¬¦«§¬¶¦¯²¶¨§·«¤·µ¬³¤µ¬¤±
©²µ¨¶·§¬¶·µ¬¥∏·¨§¬±·«¨ °¤±±¨ µ²©¶°¤¯¯¨µ³¤·¦«¨¶¬±·«¨ º«²¯¨ ¤¯±§¶¦¤³¨ q׫¨ √¤¯∏¨ ²© °¨ ¤± ³¤·¦«¶«¤³¨ o©µ¤¦·¤¯ §¬°¨ ±¶¬²±
¬±§¨¬o¤±§ §¨ª¨ §¨±¶¬·¼¬±§¨¬²©µ¬³¤µ¬¤±©²µ¨¶·º¨ µ¨ «¬ª«¨µ·«¤± ²·«¨µ√¨ ª¨·¤·¬²±·¼³¨¶oº«¬¦«¬±§¬¦¤·¨§·«¤·µ¬³¤µ¬¤±©²µ¨¶·«¤§
°²µ¨ ¦²°³¯ ¬¨³¤·¦«¶«¤³¨ q ¯¯·«¨ ³¤·¨µ±¬±§¬¦¨¶§¨ °²±¶·µ¤·¨§·«¤·µ¬³¤µ¬¤±©²µ¨¶·º¤¶·«¨ °²¶·©µ¤ª°¨ ±·¨§·¼³¨ ¬±µ·¼¶« ¬√¨ µ
¤¶¬±oº«¬¦«º¤¶°¤¬±¯¼ §∏¨ ·²·«¤··«¨ µ¬³¤µ¬¤± ©²µ¨¶·«¤√¨ ± ¬¨³¨µ¬¨±¦¨§«¬ª«¬±·¨±¶¬·¼ ¤±§©µ¨ ∏´¨±¦¼ ²©«∏°¤± §¬¶·∏µ¥¤±¦¨
¶¬±¦¨ ¬·«¤§·«¨ «¬ª«¨¶·¥¬²§¬√¨ µ¶¬·¼ ¤±§°²¶·¤¥∏±§¤±·±¤·∏µ¤¯ µ¨¶²∏µ¦¨¶¬±·«¨ ¤¯±§¶¦¤³¨ ²©µ·¼¶« ¬√¨ µ
¤¶¬±q׫¨ ¤¯±§¶¦¤³¨
§¬√¨ µ¶¬·¼¬±§¬¦¨¶¶«²º¨ §·«¤··«¨ ³¤·¦«¤µ¨¤§¬¶·µ¬¥∏·¨§µ¤·«¨µ∏±¨ √¨ ±¯¼o·«¨ ³¤·¦«±∏°¥¨µ§¬¶·µ¬¥∏·¨§°²µ¨ √¨¨ ±¯¼o«²º¨ √¨ µq
Κεψ ωορδσ} µ·¼¶« ¬√¨ µ
¤¶¬±~ ¤¯±§¶¦¤³¨ ³¤·¨µ±~©µ¤ª°¨ ±·¤·¬²±~¬±§¬¦¨¶²© ¤¯±§¶¦¤³¨ ³¤·¨µ±
景观格局是景观生态学的主要研究内容之一 o它与生态功能和生态过程之间存在紧密的联系k«¤±ª ετ
αλqoussyl o因此 o景观格局分析在生态学研究中越来越受到重视 ∀随着人类土地利用程度增强 o生境破碎化
现象越来越突出 o生境破碎化已成为当今世界范围内生物多样性减少的主要原因k
Υ¯¤±ª¨µετ αλqoussul 之
一 ∀国外景观格局的定量研究始于 us 世纪 {s 年代k²°°¨ ot|{u ~ µ∏°°¨ ¯ ετ αλqot|{z ~ π¨¬¯¯ ετ αλqo
t|{{l o到目前产生了许多景观格局指数k×∏µ±¨ µt||s ~ ¯ ¶¨± ετ αλqousszl ∀国外开展的研究多从大时间尺度
详细研究景观格局及其动态变化k≥³¬¨¶ ετ αλqot||w ~ ¯ ¤§²¶ ετ αλqousswl !探讨景观变化与环境因子和人类
干扰之间的关系k
µ¨¶¨¨ ετ αλqoussw ~¬¨·¨¯ ετ αλqoussw ~ •¬°¥¨µ¯¼ ετ αλqousswl o并得到一些重要结论 o这对
土地资源合理利用 !景观规划 !监测和生物多样性保护等具有重要意义 ∀随着生境破碎化的加剧 o也有学者
从破碎化角度 o如研究森林破碎化对鸟类种群数量变化的影响k
²∏¯¬±¬¨µετ αλqousstl等 ∀随着遥感影像的
可获得性与地理信息系统技术水平的提高 o国内景观格局k张世熔等 oussvl !景观动态及驱动机制k宋冬梅
等 oussvl研究逐步展开 ∀近年来 o在新疆也开展了一些景观生态学研究k刘新春等 ousswl o然而基于 ≥与
≥的景观生态学研究不多k王兮之等 oussul o在额尔齐斯河k以下简称/额河0l流域开展研究的更少 ∀
额尔齐斯河是发源于我国境内的一条重要的国际性河流 o在中国境内全长 yvv ®° o流域面积 x1uzv万
®°u ∀由于自然条件复杂 o河流两岸孕育了丰富的天然植被 ∀受水分条件的限制 o额河地带性植被以各种荒
漠灌丛为主 o在水分条件充足的地方 o发育形成了以杨柳科k≥¤¯¬¦¤¦¨¤¨ l为建群种的河岸天然林 ∀额河河谷林
在经济 !生态和生物多样性方面的价值早已得到许多专家学者的认可和重视 ∀长期以来 o由于人类无节制地
开垦耕地 !过度放牧 !滥砍乱伐 !毁林开荒等不合理行为 o导致自然生态系统破碎化严重 o物种大量减少甚至
灭绝 o危及区域生态资源的可持续利用和生物多样性保护 ∀一些学者对额河流域河谷林保护对策k刘平等 o
ussul !河谷林资源承载力k黄锡欢等 oussxl !生物多样性k藏润国等 oussxl !洪水对河岸植被影响k成克武等 o
ussyl等进行了研究 ∀但从景观生态学角度 o以 ≥与 ≥相结合研究额河流域景观空间格局及破碎化还未
见报道 ∀本文采用多波段组合的 ≥数据和 ≥技术 o利用景观生态学理论和方法 o以新疆额河流域北屯段
为研究对象 o分析额河流域景观空间格局总体特征和现状 o及各景观类型之间的差异 o期望能为今后土地资
源合理经营管理 !生物多样性保护 !景观规划和监测提供依据 ∀
t 研究区概况
额河流域位于阿勒泰市南部 o准噶尔盆地的北缘kwyβxxχ ) w|βtsχ o{xβvsχ ) |sβvsχ ∞l ∀呈典型干旱气候
特征 o年均降水量 |v1| °° o最高年份 tzw1w °°kt|y|年l o最低年份 w{1v °°kt|zw年l ∀年均蒸发量 t yyt1w
°° o是降水量的 tz倍左右 ∀干燥度为 x ∀据气象资料统计 o年均温 w1t ε oz月份均温 uv1w ε ot月份均温
p t{1{ ε ∀极端最高气温 v|1t ε o极端最低气温 p wy1z ε o每年 ∴vs ε 的炎热期可达 wv §∀年高温多在 z !
{月份 o偶尔出现在 y或 |月 ∀无霜期 tws ∗ txw §∀全年 ∴ts ε 积温 u |{y1w ε o年均日照时数 u {uw1x «o年
均日照率为 yv h ∀冬季盛行东风 o夏季盛行西风 ∀全年平均风速 v1t °#¶pt o年均 {级以上的大风日数为
t{1v §o以春 !夏两季多 o冬季大风日数少 ∀自然土壤类型主要有暗色草甸土 !普通草甸土 !盐化草甸土 !灌耕
草甸土 !河滩潮湿土 !草甸棕钙土 !半固定风沙土等 ∀
受气候条件影响 o平原植被稀疏 o植被覆盖度约 vs h ∗ ws h ∀额河河谷以杨柳科占优势 o在我国乃至全
世界是杨柳科植物的重要基因库 ∀当地林业管理部门因缺乏对幼树幼苗的管理权限 o多年来当地牧民打草
毁掉更新树苗现象极为严重 o导致河岸天然林无法正常更新 o日渐衰退 ∀此外 o截流工程的修建等也对额河
天然植被造成严重破坏 ∀
u 研究方法
211 影像及预处理
收集涵盖额河流域北屯段的 ¤±§¶¤·z ∞±«¤±¦¨§ ׫¨ °¤·¬¦ ¤³³¨µk∞× n l影像 o轨道号是 °¤·«twv 和
²º uz o成像时间为 usss年 {月 ty日 ∀基于研究区 tΒxs sss比例尺地形图 o在 ∞µ§¤¶{1z软件的支持下 o采用
⁄¤·¨ °µ¨³¤µ¤·¬²±模块的 °¤ª¨ ¨ ²°¨ ·µ¬¦≤²µµ¨¦·¬²±功能对影像采用 v次多项式法进行精确校正 ∀校正精度控
制在 t个像元以内 ∀对配准过的影像进行了辐射校正 ∀
212 分类系统的建立
依据研究目的 o结合研究区特点 o将额河流域景观划分为 z大类 ts小类景观类型 o其中包括 x大类 {小
类植被类型k表 tl ∀
213 监督分类
基于对研究区的深入了解 o结合 ussy年野外采集的 °≥点k图 tl及 tt|个植被样方和土壤调查资料 o采
用最大似然监督分类方法对影像进行分类k≥¦«²º¨ ±ª¨µ§·ot|{v ~
µ¨¶¨¨ ετ αλqousswl ∀训练区尽量在各类型面
积较大的中心选取 o使其具有代表性 ∀本次分类误差矩阵值均在 {x h以上 o模板用于执行监督分类 ∀最大
uu 林 业 科 学 ww卷
表 1 额尔齐斯河流域北屯段景观分类系统
Ταβ .1 Λανδσχαπε χλασσιφιχατιον σψστεµ ιν Βειτυν
οφ Ιρτψση Ριϖερ Βασιν
一级分类
׫¨ ³µ¬°¤µ¼ ¦¯¤¶¶¬©¬¦¤·¬²±
二级分类
׫¨ ¶¨¦²±§¤µ¼ ¦¯¤¶¶¬©¬¦¤·¬²±
代码
≤²§¨
耕地 ƒ¤µ°¯¤±§ 耕地 ƒ¤µ°¯¤±§ t
河漫滩林地 ¬³¤µ¬¤±©²µ¨¶· 河漫滩林地 ¬³¤µ¬¤±©²µ¨¶· u
湿地 • ·¯¨¤±§ 湿地 • ·¯¨¤±§ v
草地 µ¤¶¶¯¤±§ 草地 µ¤¶¶¯¤±§ w
蒿类荒漠 Αρτεµισια §¨¶¨µ· x
假木贼荒漠 Αναβασισ §¨¶¨µ· y
荒漠植被
⁄¨ ¶¨µ·√ ª¨¨·¤·¬²±
铃铛刺 !白刺 !柽柳荒漠 Ηαλιµοδενδρον
ηαλοδενδρον o Νιτραρια τανγυτορυµ ανδ
Ταµαριξ ραµοσισσιµα §¨¶¨µ·
z
优若黎荒漠 Ευροτια χερατοιδεσ §¨¶¨µ· {
居民地 ¶¨¬§¨±¦¨ 居民地 ¶¨¬§¨±¦¨ |
水体 • ¤·¨µ 水体 • ¤·¨µ ts
似然法是监督分类中最常用的运算法
则 o分类的原则是求出每个像元对应
于各类型的归属概率 o把该像元分到
归属概率最大的类型中去 ∀目前 o最大
似然分类法分类精度可达到 zs h ∗
{s h k¬¤±º¨ ± ετ αλqoussxl ∀
214 景观格局分析
本文选取的景观格局指数包括 }
斑块数 !斑块总周长 !斑块平均周长 !
斑块最大周长 !总面积 !斑块平均面
积 !斑块最大面积 !类型边界密度k类
型周长Π类型面积l !各类型在整个景
观中边界密度k类型周长Π景观总面
积l !平均斑块形状指数 !平均斑块分
维数 !景观类型面积多样性 !类型周长
多样性 !类型斑块数多样性指数和均
图 t 研究区位置及其样点分布图
ƒ¬ªqt ⁄¬¶·µ¬¥∏·¬²± ²©·«¨ ¶·∏§¼ ¤µ¨¤¤±§°≥ ³²¬±·
匀度指数 ∀利用 ƒµ¤ª¶·¤·¶v1v
软件对所选景观格局指数进行
计算 ∀
v 结果与分析
311 分类精度评估
利 用 ∞µ§¤¶ 的 ¦¦∏µ¤¦¼
¤¶¶¨¶¶°¨ ±·功能对分类后的影像
进行精度评估 ∀在分类后的影
像上随机产生了 xzs个点 o将每
个随机点与地面真值进行对比 ∀
影像总分类精度达到 {z1u h o总
¤³³¤系数为 {y h ∀各类型的
分类评估矩阵和精度见表 u和
v ∀除大灌木荒漠类型分类精度
较低外 o其他类型分类精度都在 {s h以上 ∀总体来看分类结果较为满意 o可进行下一步处理 ∀对分类后的影
像进行了聚类统计和去除分析 u种处理 ∀分类后的 usss年额河流域北屯段景观类型图见图 u∀
312 景观总体特征分析
研究区总面积 y t{{1yys ®°u o总斑块数 t{z xxy个 o共包括 ts个景观类型 ∀由图 v看出 o耕地面积在整
个景观中占 ty1xsy h o河漫滩林地占 u1ywv h o草地占 ts1w{| h o荒漠占整个景观的 xu1uzu h ∀按照 ƒ²µ°¤±
和 ²§µ²±的嵌块体 p廊道 p基质模型的表述 o荒漠是额河流域的基质 ∀耕地 !草地 !河漫滩林地的面积比例
为 y1uwΒv1|zΒt o林地面积所占比例很小 ∀本次研究主要以植被类型为主 o因此以下分析主要考虑前 {个植
被景观类型 ∀
313 类型周长分析
整个景观总周长 tuz |xv1uwx ®° o平均每个景观类型拥有周长 tu z|x1vux ®°∀各类型的周长见表 w o其
中农田总周长 ut z|t1yuw ®° o斑块平均周长 s1x|z ®° ~河漫滩林地总周长 ts xzv1usu ®° o斑块平均周长
s1ys{ ®° ~湿地总周长 w |tw1{zs ®° o斑块平均周长 s1y{u ®° ~草地总周长 uw |vy1{zs ®° o斑块平均周长
s1zy| ®° ~荒漠总周长 ys {{|1vyx ®° o斑块平均周长 s1y|t ®°∀河漫滩林地斑块平均周长小于草地和荒漠 o
表明河漫滩林地类型的斑块比较小 ∀w个荒漠类型中 o以优若黎荒漠斑块平均周长最小 o大灌木荒漠斑块平
vu 第 v期 井学辉等 }新疆额尔齐斯河流域北屯段景观格局及破碎化
表 2 影像分类评估矩阵
Ταβ .2 Χλασσιφιχατιον ασσεσσµεντ ερρορ µατριξ
景观类型 ¤±§¶¦¤³¨ ·¼³¨ t u v w x y z { | ts
t xx x v s s s s s s s
u t yu u s s t u s s s
v v t wz u s s s s s s
w t u s wz s s s s s t
x s s s s yv t t t w s
y s s s s s vx y x s s
z t w s t s u v| u s s
{ s s s s y u wt s s
| s s s t y s s t wx s
ts t s s v s s t s s yv
表 3 影像分类精度
Ταβ .3 Χλασσιφιχατιον αχχυραχψ οφ τηειµ αγε
分类精度 ≤¯ ¤¶¶¬©¬¦¤·¬²± ¤¦¦∏µ¤¦¼ t u v w x y z { | ts
生成精度 °µ²§∏¦¨µ. ¶¤¦¦∏µ¤¦¼Πh {{1z {v1{ |s1w {z1s {w1s {x1w z|1y {u1s |t1{ |{1w
用户精度 ¶¨µ. ¶¤¦¦∏µ¤¦¼Πh {z1v |t1u {{1z |u1u |s1s zy1t z|1y {v1z {w1| |u1z
总分类精度 ײ·¤¯ ¤¦¦∏µ¤¦¼Πh {z1u
总 ¤³³¤统计 ײ·¤¯ ¤³³¤¶·¤·¬¶·¬¦Πh {y1s
图 u usss年额尔齐斯河流域北屯段景观类型
ƒ¬ªqu ׫¨ °¤³²©¦¯¤¶¶¬©¬¨§ ¤¯±§¶¦¤³¨ ·¼³¨¶¬±
¨ ¬·∏± ²©¬µ·¼¶« ¬√¨ µ
¤¶¬±¬± usss
数字 t ∗ ts代表的景观类型见表 t o下同 ∀ ׫¨ ±∏°¥¨µ¶©µ²° t·²ts ²© ¤¯±§¶¦¤³¨
·¼³¨ µ¨©¨µ·² פ¥qt o·«¨ ¶¤°¨¥¨ ²¯º q
均周长最大 o两者相差 s1t|y ®° o
蒿类荒漠和假木贼荒漠斑块平均
周长相差不多 ∀{个类型的斑块最
大周长顺序为 u x t v { z
y w o河漫滩林地的斑块最大周
长是最小的 o从侧面反映出河漫滩
林地破碎化现象严重 o以小斑块形
式分散在景观中 ∀草地斑块的最
大周长是景观中最大的 o其平均斑
块周长在景观中也是最大 o对景观
影响很大 ∀
314 类型面积分析
{个类型的总面积顺序为 v
u { z w y t x o蒿类荒漠在
景观中面积最大 o湿地在景观中面
积最小 o河漫滩林地是景观中面积
第二小的 o仅占景观的 u1ywv h ∀
各类型面积分布极不均匀 o最大与
最小面积相差 t v|s1wtw ®°u ∀总
的来看 o河漫滩林地和湿地类型面
积远小于耕地 !草地和各类荒漠面
积 o在景观中所占比例很小 o对景
观面积的贡献不大 ∀
各类型斑块平均面积之间的
差别比各类型总面积之间的差别小 o{个类型的斑块平均面积均较小 o都在 s1t ®°u 以下 o除了蒿类荒漠斑块
平均面积达到 s1syz ®°u o其他类型斑块平均面积均小于 s1sxs ®°u ∀和类型总面积顺序一致 o河漫滩林地斑
块平均面积在 {类型中是较小的 o揭示了河漫滩林地在景观中呈小斑块分布 o蒿类荒漠是景观中斑块平均面
积最大的 o揭示了荒漠在整个景观中的基质地位 ∀
wu 林 业 科 学 ww卷
类型斑块最大面积顺序为 u v z w t y { x o除了河漫滩林地斑块最大面积小于 x ®°u 外 o其他
类型斑块最大面积均在 vs ∗ uzs ®°u 之间 o河漫滩林地斑块最大面积和斑块最大周长规律一样 o与其他类型
之间相差甚远 ∀总趋势是河漫滩林地斑块最大面积小于耕地 !草地和荒漠 o揭示河漫滩林地类型在景观中分
布比较零散 !破碎 ∀
表 4 额河流域北屯段景观类型周长 !面积特征
Ταβ .4 Περιµετερ ανδ αρεα οφ διφφερεντ λανδσχαπε τψπεσιν Βειτυν οφ Ιρτψση Ριϖερ Βασιν
景观类型
¤±§¶¦¤³¨ ·¼³¨
平均周长
¤¨± ³¨µ¬° ·¨¨µΠ®°
总周长
ײ·¤¯ ³¨µ¬° ·¨¨µΠ®°
最大周长
¤¬¬°¤¯ ³¨µ¬° ·¨¨µΠ®°
平均面积
¤¨± ¤µ¨¤Π®°u
总面积
ײ·¤¯ ¤µ¨¤Π®°u
最大面积
¤¬¬°¤¯ ¤µ¨¤Π®°u
t s1x|z ut z|t1yuw xvv1{{| s1su{ t sut1w|y tzz1|xy
u s1ys{ ts xzv1usu |z1y{s s1ss| tyv1x|x u1szy
v s1y{u w |tw1{zs x|z1vss s1stw tss1svw vu1wsy
w s1zy| uw |vy1{zs t xzu1sss s1sus yw|1tu{ {t1wts
x s1y{{ tx t|v1xsv vx|1uxv s1syz t w|s1wtw uyy1{|x
y s1zs| uv tsx1szs t uuv1vyv s1su| |wu1vty utz1{tv
z s1zvz tz ssw1wst t svs1uvs s1sut w|y1usw zu1zuz
{ s1xws x x{y1v|t y|{1vsx s1svs vsy1svt uux1|wx
315 边界密度分析
景观边界密度反映景观单位面积所拥有的周长大小 ∀单位面积上的周长数值越大 o表明景观类型被边
界割裂的程度越高 o此指标在一定程度上反映了景观类型的破碎化程度 ∀额河整个景观总边界密度为
us1yzx ®°#®°pu ∀各类型边界密度是指各类型景观周长与其面积的比值 o它反映各类型景观所拥有的边界
长度 ∀由表 x可见 o各类型景观边界密度顺序为 x { t y z w v u o总趋势是河漫滩林地的边界密度
远高于耕地 !草地 !湿地和荒漠类型 ∀河漫滩林地边界密度在 {个类型中最高 o为 yw1yvs ®°#®°pu o表明其破
碎化程度高 ~相反 o荒漠类型边界密度最低 o表明荒漠在景观中破碎化程度低 o其中破碎化程度最低的荒漠
类型是蒿类荒漠 ∀
各类型在整个景观中的边界密度指各景观类型的周长与景观总面积的比值 o该指标反映每类景观周长
在整个景观中分布的均匀程度 o揭示各景观类型边界对整个景观影响程度的大小k马克明等 ousssl ∀{类景
观类型周长占景观总面积的比值顺序为 v { u x z t y w o数值最大的是草地类型 o达到 w1su| ®°#
®°pu o数值最小的景观类型是湿地 o仅为 s1z|w ®°#®°pu ∀不同类型的边界密度在景观中分布极其不均匀 ∀
从耕地 !河漫滩林地 !草地 !荒漠 w大类型看 o河漫滩林地边界密度最小 o仅为 t1zs{ ®°#®°pu o对景观的影响
最小 ~荒漠是 w个类型中边界密度最高的 o达到 |1{v| ®°#®°pu o对景观的影响最大 o在景观中具有重要地
位 ∀w个荒漠类型中 o以假木贼荒漠在景观中的边界密度最高 o达到 v1zvv ®°#®°pu o优若黎荒漠在景观中的
边界密度最低 o达到 s1|sv ®°#®°pu o其他 u类荒漠类型边界密度相差不很明显 ∀
316 平均斑块形状指数和平均斑块分维数分析
研究区整个景观平均斑块形状指数为 t1zst ∀景观类型的平均斑块形状指数大小顺序为 { x t z
y w v u ∀各类型中以河漫滩林地的平均斑块形状指数最高 o为 t1zwv o是景观中斑块形状最复杂的 ∀总
的来看 o平均斑块形状指数总趋势是河漫滩林地高于耕地 !草地和荒漠 o这与多年来人类对河漫滩林地的破
坏是分不开的 ∀
额河景观总的平均斑块分维数为 t1wwv o由表 x可以看出 o各类型的平均斑块分维数的顺序为 z w v
x y t { u o数值都介于 t1wx左右 o表明各景观类型斑块形状都比较复杂 ∀其中河漫滩林地的平均斑块
分维数要高于耕地 !湿地 !草地和荒漠类型 o是景观中斑块形状相对较复杂的 ∀w个荒漠类型中以优若黎荒
漠的平均斑块分维数最高 o大灌木荒漠类型的平均斑块分维数最低 o表明优若黎荒漠的斑块形状要比其他 v
类荒漠斑块形状复杂 ∀
317 景观类型多样性分析
景观类型多样性指数反映景观类型的多少及各类型景观所占比例的变化 ∀景观类型多样性包括类型面
积多样性 !类型周长多样性和类型斑块数多样性k马克明等 ousssl ∀额河流域景观类型面积多样性指数为
t1|{v o类型周长多样性指数为 u1sww o类型斑块数多样性指数为 u1sxt o按等概率计算 k Πι tΠtsl o小于等概
率情形ku1vsvl ∀额河流域景观类型多样性总规律是 o类型面积 类型周长 类型斑块数 o表明额河流域景
xu 第 v期 井学辉等 }新疆额尔齐斯河流域北屯段景观格局及破碎化
表 5 额河流域北屯段景观类型斑块数 !形状指数和边界密度特征
Ταβ .5 Πατχη νυµ βερσ, πατχη σηαπεινδεξ ανδ εδγε δενσιτψινδεξ οφ διφφερεντ τψπεσιν Βειτυν οφ Ιρτψση Ριϖερ Βασιν
景观类型
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斑块数
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平均斑块形状指数
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平均斑块分维数
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类型周长Π类型面积
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类型周长Π景观总面积
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图 v 额河流域各景观类型面积百分比
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观类型面积分布最不均匀 o相反 o景观类型斑块
数分布相对较均匀 ∀额河流域景观均匀度指数
为 s1{y ∀
w 结论与讨论
实践证明 o利用卫星遥感影像获取较大尺
度范围景观空间格局及变化信息是可行的
k²¥¬± ετ αλqoussvl ∀由于景观改变会直接影响
生境分布及生境内野生动植物种群数量的变化
k⁄²±¤¯§ ετ αλqousstl o研究当前景观格局及景
观动态变得尤为重要 o可为今后生物多样性保
护和预测潜在物种数量变化提供一定依据 ∀
411 分类精度
最大似然监督分类方法是影像分类中较常用的方法k²¥¬± ετ αλqoussv ~¤·¨oussx ~≥¤«¤ ετ αλqoussxl ∀
通过遥感影像分类制出的图不可能是完全准确的 o分类错误可能源于近似的植被连续体被分成不同的类型 !
不同植被类型的光谱重叠 !从现实到制图时比例尺的缩小等等原因k≥·¨¨ ¯¨ ετ αλqot||{l ∀精度评估是一个很
重要的信息交流工具 o它把分类的错误量化 o从而将揭示的景观类型信息传达给分类者 ∀本次分类总精度为
{z1u h o超过了 ±§¨µ¶²±在土地利用和土地覆盖分类系统中提到的总分类精度的最低值 {x h k±§¨µ¶²± ετ
αλqot|zyl ∀有资料显示 o仅仅依据遥感影像光谱特性进行分类获取地面植被信息是不充分的k≥¤«¤ ετ αλqo
ussxl o最好要借助一些辅助材料 o如结合 ⁄∞ !⁄∂等进行分类等 o提高分类精度 ∀本次分类精度评估方法
为通过在分类图像上产生随机点 o再由用户给出随机点的实际类别 o然后随机点实际类别与分类图像类别进
行比较 ∀由于产生的点是随机的 o导致每个景观类型拥有的随机点数相差较大 ∀拥有随机点数较多的类型
可以很好地反映该类型的分布 o使精度评估相对较准确 ∀也有人将各类型的随机点设为同等的数目k¤·¨o
ussx ~ ¯ ¶¨± ετ αλqousszl o避免了小类别没有足够的分析点 ∀
412 景观格局的形成因素分析
新疆地处我国西北边陲 o总面积 tyy万 ®°u o地形呈/三山夹两盆0的格局 o两大盆地中荒漠占全区面积
的 yu h ∀新疆以荒漠为主的大背景 o决定了额河流域平原也以荒漠为基质 o这与本文通过影像分类得出的
荒漠类型是额河流域基质的结论一致 ∀
多种因素共同作用造成了额河流域景观破碎化和生态环境恶化 o包括土地利用方式改变 !过度放牧和乱
砍滥伐k臧润国等 oussxl ∀据了解 o额河河谷两岸是阿勒泰地区牧民最主要的打草场和冬季放牧场所 o额河
的北屯段也不例外 ∀长期以来 o为促进畜牧业发展 o当地牧业管理部门将额河两岸的林地划分给牧民 o允许
其打草放牧并颁发了长期使用的草场证 o而林业部门对河岸林的管理只限于大树 o对更新幼苗幼树缺乏管理
权限 o导致牧民 { ) |月份打草时将林地内的更新幼苗全部打掉 o冬季牲畜又进入林地越冬 o从每年的 ts月
到次年的 w !x月 o牲畜在林地内啃食 o使少量打草幸存的更新苗也被破坏殆尽 ∀由于牲畜过度啃食 o额河两
yu 林 业 科 学 ww卷
岸的灌木和草本被完全破坏 o甚至大树死亡 o两岸植被的破坏使洪水对河岸的冲刷越加厉害 o河面变宽 o地下
水位下降 o侧渗给河岸植被的水分减少 o导致河岸天然林更新能力衰退 o林地退化 !沙化现象严重 ∀
此外 o引水截流工程的修建减少了额河洪水期的洪峰 o洪水持续时间缩短 o洪水漫灌的范围缩小 o供给河
流两岸植被生长需要的水分减少 o导致河岸林生长衰退 o植被盖度降低 o最终导致原有植被类型向荒漠类型
转变 ∀
过去几十年 o河岸天然林乱砍滥伐现象相当严重 o使天然林郁闭度明显降低 o有的疏林变成空旷地 ∀自
t||{年实施额河流域天然林保护工程以来 o当地林业部门采取了积极的保护措施 o但由于人口增长 o牧民出
于建房 !烧柴的需要 o偷伐木材现象仍存在 ∀近年来 o为满足生活需求 o牧民在林中空地开垦耕地现象屡禁不
止 o也使林地原有的斑块变得不连续 !分离 o最终破碎 o严重破坏了河岸林的正常繁殖和更新 ∀
本研究从景观生态学角度 o利用 ≥与 ≥技术分析额河流域北屯段景观空间格局 o为以后在该区域进
行景观动态研究及监测奠定了基础 ∀
参 考 文 献
成克武 o臧润国 o周晓芳 o等 qussy1 洪水对额尔齐斯河河岸天然林植被的影响研究 q北京林业大学学报 ou{kul }wy p xt q
黄锡欢 o刘 萍 qussx1 新疆额尔齐斯河流域河谷林资源承载力的研究 q西南林学院学报 ouxkvl }v| p wu q
刘 平 o王 健 qussu1 新疆额尔齐斯河河谷林经营现状及保护对策 q林业资源管理 oktl }vx p vz q
刘新春 o张远东 o任光耀 o等 qussw1 新疆阜康荒漠绿洲景观格局动态及其影响因子分析 q应用生态学报 otxkzl }tt|z p tusu q
马克明 o傅伯杰 qusss1 北京东灵山地区景观格局及破碎化评价 q植物生态学报 ouwkvl }vus p vuy q
宋冬梅 o肖笃宁 o张志城 o等 qussv1 甘肃民勤绿洲的景观格局变化及驱动力分析 q应用生态学报 otwkwl }xvx p xv| q
王兮之 o
µ∏¨ «¯¨¬§¨ o ∏±ª¨ o等 qussu1 基于遥感数据的塔南策勒荒漠 p绿洲景观格局定量分析 q生态学报 ouuk|l }tw|t p tw|| q
臧润国 o成克武 o李俊清 o等 qussx1 天然林生物多样性保育与恢复 q北京 }中国科学技术出版社 q
张世熔 o龚国淑 o邓良基 o等 qussv1 川西丘陵区景观空间格局分析 q生态学报 ouvkul }v{s p v{y q
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•¬°¥¨µ¯¼ ≤ o «°¤±± qussw1 °∏¯·¬2¶¦¤¯¨¤¶¶¨¶¶°¨ ±·²©«∏°¤± ¤±§ ±¨√¬µ²±° ±¨·¤¯ ¦²±¶·µ¤¬±·¶²± ©²µ¨¶·¯¤±§¦²√¨ µ¦«¤±ª¨ ²±·«¨ µ¨ª²± k≥l ¦²¤¶·
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k责任编辑 于静娴l
5林业科学6/雨雪冰冻灾害对林业的影响及灾后重建专刊0征稿启事
uss{年 t !u月份 o我国南方地区出现了十分罕见的雨雪冰冻天气 o给我国林业造成了巨大的损失 ∀据统
计 o湖南 !贵州 !江西 !湖北 !安徽 !广西 !浙江等 t|个省k区 !市l遭受雪灾的森林面积达 s1t|v亿 «°u o受灾严
重的国有林场 t z{t个 !苗圃 t uss个 o冻死冻伤国家重点保护野生动物 v万只k头l o林业基础设施损毁严
重 o直接经济损失达 xzv亿元 o林业系统职工受灾人口达 uyv万 o受损林农人数巨大 ∀目前 o林业灾情仍在延
续 o且存在继续扩大损失的隐患 ∀
这场 xs年一遇的特大雪灾给森林生态系统及林业生产造成的损失是空前的 o影响也是长期的 !多方面
的 ∀收集灾情调查 !损失评估等数据 o收集对森林资源恢复重建的意见与建议 o将为后人留下一份十分宝贵
的资料 ∀为此 o5林业科学6将出版/雨雪冰冻灾害对林业的影响及灾后重建专刊0 kuss{年第 tt期l o旨在以
5林业科学6为平台 o以科技论文为载体 o集合灾情资料数据 o为政府部门科学决策提供参考 o为受灾林区恢复
重建提出建议 o为广大读者集中查阅文献提供便利 ∀
t q征稿范围 灾情评估及灾后重建的相关论文 ∀包括 }雨雪冰冻灾害对森林生态系统 !对珍稀动植物的
影响 o对不同林种 !不同林型 !不同林龄林木的损害情况 ~森林病虫害与森林火灾的监测与防控 ~珍贵树种 !野
生动物的救护 ~自然保护区 !特种林的功能恢复 ~受损森林生态系统恢复 ~受害林木和竹材的加工利用 ~对森
林资源科学恢复与重建相关政策法规的建议等 ∀
u q征稿要求 来稿要符合5林业科学6对研究报告的基本要求 ∀数据真实 !可靠 o分析合理 o结果表述准
确 o最好能根据结果提出对救灾 !防灾有用的建议和措施 ∀文章格式参见5林业科学6征稿简则k见本刊主页 }
«·³}ΠΠ¯¼®¨ q¦«¬±¤²∏µ±¤¯ q±¨ ·q¦±或 ussz年第 tu期l ∀所有稿件将按照5林业科学6要求审稿 o择优录用 ∀
v q专刊征稿截止日期 uss{年 z月 vt日 ∀
w q投稿方式 以电子邮件投稿为主 o也接受纸质投稿k一式 u份l ∀
联系人 }王艳娜
联系方式 }∞2°¤¬¯} ¬¯±¼®¬ ¦¤©q¤¦q¦±
通讯地址 }北京颐和园后中国林学会5林业科学6编辑部 tsss|t
电 话 }sts p yu{{{xz|
欢迎广大林业以及相关学科科研 !教学 !管理人员踊跃投稿 ∀
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