基于地理国情普查成果的城市景观格局分析

王彦军，杨 月

(辽宁省基础测绘院，辽宁 锦州 121000)

0 引 言

景观格局通常指代景观的空间格局，即大小和形状各异的景观要素在空间上的排列、组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置，如不同类型的斑块可以在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布[1]。它是景观异质性的具体体现，在看似无序的景观中，发现潜在秩序或规律是景观格局分析的主要目的[2]。通过对研究区域景观格局的研究，可以深入了解地区的景观分布特点，为研究区域生态改善、格局规划以及土地利用管理提供科学的参考依据。

1 研究区与研究方法介绍

1.1 研究区简介

研究区位于辽宁省，总面积约80 km2，城市规划区总面积超过200 km2，建成区面积超过20 km2。该地区农作物、矿产资源十分丰富，是辽宁省重要的生态旅游基地，具有很大发展潜力和研究价值。

1.2 研究方法简介

传统景观格局研究往往是应用图像处理软件，利用影像分类方法获得研究区土地利用状况，然后对其进行分析的。这种方法比较省时、快捷，但是由于影像分辨率限制、分类方法选择以及地物类别设定等问题，使得最后得到的结果不能满足精度要求，分析的结果存在一定偏差。而我国的地理国情普查成果应用的是高分辨率遥感影像，投入了大量人力、物力，是一个高精度、体系完整的数据成果，其精度远远优于传统分类方法所得结果。

以研究区地理国情普查成果为依据，按照地物实际应用价值对该体系进行重组，构建了一个符合景观格局分析的土地分类体系。然后，选取能反映研究区景观格局特征的指数进行计算。根据计算结果，对研究区土地利用状况、生态情况进行全方位分析，为该地区格局调控、可持续发展提供依据，现实意义巨大。

2 地理国情普查数据应用

地理国情主要是从地理的角度分析、研究和描述国情，即以地球表层自然、生物和人文现象的空间变化和它们之间的相互关系、特征等为基本内容，对构成国家物质基础的各种条件因素做出宏观性、整体性、综合性的调查、分析和描述，是空间化、可视化的国情信息[3]。我国于2013—2015年完成了地理国情普查工作，掌握了地形地貌、植被水系等自然地理要素的基本情况以及居民设施、交通网络等人文地理要素的分布状况。地理国情普查提供的大量高精确的成果数据可以用来服务科学研究和生产应用。由于地理国情普查的地物分类体系与景观格局分析的地物类别体系不同，因此在开展研究前，首先要对地理国情地物分类体系进行重新构建。

2.1 地理国情普查数据体系

在地理国情普查中，将普查的地表内容分为10个一级类，51个二级类以及103个三级类。这里仅列举一二类级(表1)。

在此基础上，可以得到基于地理国情普查内容指标下研究区的土地分类状况图，即地表覆盖数据库(图1)。

表1 国情普查土地分类体系

图1 土地分类状况图

2.2 景观类型体系构建

在进行景观格局分析时，主要选取耕地、园地、林地、草地、居民地、交通运输用地、水域水利设施用地以及其他土地8种景观类型。本文根据土地实际用途以及地物现实意义将国情普查的10类地表覆盖数据类型重新划分为8类景观类型(表2)。

通过ArcGIS软件，对划分后的土地斑块进行分类合并处理，得到研究区景观格局分布图(图2)。此时，图斑的属性以及个数都已发生了变化。

表2 景观类型分类体系

图2 景观格局分布图

3 景观格局指标选取及计算

3.1 景观格局指标选取

景观格局指数种类繁多、门类多样，但需要注意，并不是运用指数越多越能表明问题。因为有些指数相关性较高，同时采用多个指数进行往往不能增加新的信息[4]。要获取理想的景观分析结果和准确信息，必须根据不同景观格局类型选择合适的景观格局参数。考虑当地实际情况，本文主要选取面积(TA)、斑块数(NP)、最大斑块指数、景观破碎度和周长面积分维数(PAFRAVC)5个类型水平的景观指数和斑块总数(NP)、景观蔓延度(CONTAG)、斑块密度(PD)以及香浓指数(SHDI)4个景观水平的景观格局指数对研究区景观格局进行分析。

其中，计算斑块面积以及斑块数有助于对研究区域总体景观概况有宏观了解，也为后期应用其他指数分析研究区提供依据。通过对最大斑块指数进行计算，可以快速有效地了解研究区内各景观类型之间优势度。景观破碎度表征了景观被分割的破碎程度，反映了空间结构的复杂性，在一定程度上反映了人类对景观的干扰程度[5]。而周长面积分维数可以有效度量景观类型或斑块的复杂程度；香农指数可以通过景观中各类嵌块体复杂性和变异性的指标值来确定景观多样性程度。以上几个参数都是极具代表性、现实意义极强的景观格局参数，便于从多个层次对研究区域景观格局进行分析，利于对研究区从整体到局部，从生态自然到人工干预的科学、全面认识。同时，在日后应用上，也可为研究区域的生态发展提供指导依据。

3.2 景观格局指标计算

结合研究区域自身特点，在选取景观格局参数后，对研究区各景观类型参数进行计算(表3—4)。

表3 类型水平的景观指数

表4 景观水平的景观格局指数

4 景观格局分析

4.1 类型水平的景观指数特征分析

斑块面积是景观格局计算的基础。通过表3可以看出，研究区占地面积最大的景观类型是耕地，为9**.6 km2，其次是林地，7**.9 km2，这与与该地区农耕为主、多山地的实际情况相符合。

通过利用斑块数与斑块面积求得的景观破碎度可以发现，草地的景观破碎度最大，主要原因是草地除了自然地分布广泛以外，还在很大程度上受人类干预，如城市内部人工绿化草地、公路铁路边绿化带等，是人类与自然共同作用的结果。其次是居民地，这是由人类居住分布比较广泛造成的，明显体现了人为因素对景观的干预与作用。耕地与林地破碎度相对较小，主要是由于二者各自集中分布于平原与山地，图斑大面积相邻聚集造成的，符合二者自然分布规律。

最大斑块指数是一种简单的斑块优势度测量方法，通过对比最大斑块指数可以看出交通运输用地要远远大于其他景观类型，这是因为交通运输用地主要由道路组成，而路网之间往往相互连通，因此构成了一个占比较大的图斑。其次是林地与其他土地，此二者主要是由大面积的森林或裸露的岩石地表引起的；而同样比较聚集的耕地因为有道路割裂，反而没有明显的独立大图斑存在。

周长面积分维度主要用来度量斑块或景观的复杂程度，其值域为(1，2)。当值趋于1时，斑块形状趋于方形，当值趋于2时，图斑形状趋近于卷曲[6]。复杂度最高的为交通运输用地(周长面积分维数：1.986)，这是由道路形状屈曲且长宽比过大造成的，是绝对的人为因素干扰结果。而耕地、居民地等人为干预比较大的景观，分维度往往偏小，形状趋于规则，这也与景观的实际构型相吻合。

4.2 景观水平的景观格局指数特征分析

研究区西北部主要由山区构成，东南部的平原地区则主要被耕地占据。因此，它主要由农业景观和森林景观两种景观类型构成。基于斑块总数，可以对研究区域的景观构成有整体了解，也是景观格局计算的基础要素之一。景观的蔓延度越大，表征了该区域内某一占比较大的景观类型存在。这里可以看出，景观蔓延度值为91.10，属于比较大的结果，这与由耕地占比近乎50%的实际情况相吻合。这里斑块密度为4*.1，说明区域内平均斑块面积略大、大小差异明显。景观多样性指数(即香农指数)为1.36，属于比较适中的范围，说明景观构造并不十分复杂，且其变异性较低。

5 结 语

(1)通过将地理国情普查数据分类体系进行重建，获得研究区的土地利用状况。然后对研究区类型水平和景观水平的景观格局参数进行计算，探讨了城市景观格局的分布特点和空间差异。

(2)该研究可为该区域的生态建设、可持续发展、水土保持及土地复垦等提供依据，具有较好的现实意义。

[1] 曹瑞娜，齐伟，李乐，等.基于流域的山区景观格局分析和分区研究[J].中国生态农业学报，2014，22(7)：115-121.

[2] 刘颂，李倩，郭菲菲.景观格局定量分析方法及其应用进展[J].东北农业大学学报，2009(12)：114-119.

[3] 宋尚萍，陈世培，李井春，等.地理国情普查内容与指标体系构建方法研究[J].测绘与空间地理信息，2014，37(6)：60-62.

[4] 任琴，向明顺，宋岳庭，等.土地利用景观格局研究——以四川省苍溪县境内某小流域为例[J].四川建材，2016(5)：81-82，85.

[5] 蒋卫国，王文杰，谢志仁，等.基于RS和GIS的三江平原湿地景观变化研究[J].地理与地理信息科学,2003，19(2)：28-31.

[6] 郑新奇，付梅臣，姚慧，等.景观格局空间分析技术及其应用[M].北京：科学出版社，2010.