摘要以開都河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域，以LANDSAT TM遙感圖像為主要信息源，以ENVI遙感圖像處理軟件、Arcgis地信軟件和FRAGSTAT version3.3作為空間信息處理工具，采用景觀空間格局等指標(biāo)，對(duì)開都河流域景觀格局進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，1990～2010年，開都河流域景觀草地模地優(yōu)勢(shì)未發(fā)生改變，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境仍發(fā)揮著重要作用。人類活動(dòng)雖有加劇趨勢(shì)，但由于其優(yōu)勢(shì)度值較低，加之區(qū)域整體人類開發(fā)水平仍處于較低的水平，故區(qū)域生態(tài)環(huán)境受人類干擾程度很小。

關(guān)鍵詞遙感；地理信息；景觀格局；開都河流域

中圖分類號(hào)S731.9文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A文章編號(hào)0517-6611（2014）01-00147-03

作者簡(jiǎn)介巴音達(dá)拉（1981- ），男，新疆博樂人，工程師，碩士，從事水利水電規(guī)劃研究，Email：bydl@sina.cn。

收稿日期20131128景觀格局是復(fù)雜的物理、生物和社會(huì)因素相互作用的結(jié)果。對(duì)于某一區(qū)域景觀格局的研究是揭示該區(qū)域生態(tài)狀況及空間變異性特征的有效手段，還可以揭示與生態(tài)過程相關(guān)的區(qū)域資源環(huán)境問題。因此，對(duì)區(qū)域景觀空間格局的研究是揭示其生態(tài)狀況及空間變異的有效手段[1]。利用RS與GIS相結(jié)合的技術(shù)手段研究生態(tài)景觀格局及其動(dòng)態(tài)變化，是地理信息科學(xué)的前沿領(lǐng)域，也是景觀生態(tài)學(xué)的重要方向[2]。它為研究景觀空間結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)，尤其是物理、生物和各種人類活動(dòng)過程之間的復(fù)雜關(guān)系，提供了一種有效的工具。筆者通過對(duì)開都河流域景觀格局（1990、2000和2010年數(shù)據(jù)）進(jìn)行了動(dòng)態(tài)分析研究，理清該區(qū)域內(nèi)流域結(jié)構(gòu)布局，以達(dá)到合理開發(fā)，涵養(yǎng)水源，保持水土，保護(hù)開都河流域生態(tài)環(huán)境的目的。

1研究區(qū)概況

開都河發(fā)源于天山南麓薩爾明烏拉山的依連哈比爾尕山，流經(jīng)和靜、焉耆、博湖三縣，注入博斯騰湖，流域總面積22 200 km2，河流全長(zhǎng)640 km。流域地勢(shì)由西北向東南傾斜，河流多年平均年徑流量34.88億m3，多年平均流量為110.5 m3/s。開都河流域地處歐亞大陸腹地，中天山南麓，流域總體氣候特征為：北部山區(qū)氣候溫涼，熱量不足，空氣濕度相對(duì)較大，降水相對(duì)充沛，無(wú)霜期較短；南部平原熱量豐富，無(wú)霜期長(zhǎng)，光照充足，降水稀少，空氣干燥。流域多年月平均氣溫8.7 ℃，多年平均降水量為106.4 mm，多年平均蒸發(fā)量（20 cm蒸發(fā)器）為1 723 mm，多年平均風(fēng)速為1.8 m/s。

研究區(qū)評(píng)價(jià)范圍以開都河中游河段兩側(cè)以河流分水嶺為界，包括阿仁薩很托亥水庫(kù)回水至第一分水樞紐之間的開都河，評(píng)價(jià)范圍內(nèi)開都河長(zhǎng)170.3 km，評(píng)價(jià)區(qū)總面積5 694.28 km2。

2研究方法及途徑

2.1景觀源數(shù)據(jù)流域景觀的數(shù)據(jù)源采用美國(guó)1990、2000和2010年的LANDSAT TM數(shù)字圖像，時(shí)相為6～9月。

2.2數(shù)據(jù)處理

2.2.1圖像預(yù)處理。參考1995年新疆測(cè)繪局編制的新疆地圖集等資料，對(duì)TM影像進(jìn)行圖像預(yù)處理，利用ENVI軟件完成大氣輻射校正、幾何精校正等工作，采用阿爾伯特等面積圓錐投影，保證了配準(zhǔn)時(shí)的剩余誤差在一個(gè)像元以內(nèi)，達(dá)到制圖精度的要求[3]。

2.2.2遙感圖像分類。在ENVI軟件中采用監(jiān)督分類中的最大似然法對(duì)遙感影像進(jìn)行分類[4]，選擇對(duì)植被反映較敏感的4、3、2波段組合進(jìn)行土地利用類型的分類。借助于Arcgis空間處理平臺(tái)，依據(jù)目視判讀和實(shí)際調(diào)查經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合谷歌地圖，進(jìn)行分類圖像拓?fù)潢P(guān)系的建立。待檢查、修正后，最后形成研究區(qū)矢量化圖件。

2.2.3景觀類型劃分。景觀是由斑塊、廊道和模地等景觀要素組成的異質(zhì)性區(qū)域。其中，斑塊是一個(gè)在外觀上與周圍環(huán)境明顯不同的非線性地表區(qū)域，與周圍地區(qū)有不同的物種結(jié)構(gòu)和成分。廊道是指不同于兩側(cè)模地的狹長(zhǎng)地帶，可以看做是一個(gè)線狀或帶狀的斑塊。廊道可以是一個(gè)孤立的帶，但經(jīng)常與有相似組分的斑塊（至少在一端）相連。模地是景觀中的背景地域，對(duì)景觀的動(dòng)態(tài)起著主導(dǎo)作用。它是范圍廣泛、相對(duì)同質(zhì)的景觀元，是面積最大、連通性最強(qiáng)的景觀元素。景觀的結(jié)構(gòu)特征和空間格局是研究景觀功能動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)，景觀格局及其變化是自然與人為因素相互作用所產(chǎn)生的一定區(qū)域生態(tài)環(huán)境體系的綜合反映[5]。通過對(duì)某一區(qū)域景觀格局的研究，可以揭示該區(qū)域生態(tài)狀況及其空間變異性等特征。此次研究參照國(guó)家《生態(tài)環(huán)境遙感調(diào)查分類規(guī)范》及《土地利用分類標(biāo)準(zhǔn)》，結(jié)合研究區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀，以土地一級(jí)類標(biāo)準(zhǔn)將研究區(qū)土地類型劃分為草地、林地、水域、耕地、建設(shè)用地和其他用地，并做出3期景觀分類圖（圖1～3）。

3指標(biāo)計(jì)算與結(jié)果分析

3.1景觀指數(shù)的選擇景觀指數(shù)是生態(tài)學(xué)研究的常用方法，它是用來(lái)反映景觀結(jié)構(gòu)組成和空間配置特征的定量指標(biāo)[6]，能有效地反映研究區(qū)景觀的破碎化程度和多樣性變化[7]、整體變化情況。該研究根據(jù)項(xiàng)目區(qū)實(shí)際情況選取指標(biāo)，詳見表1。

3.2結(jié)果與分析

3.2.1開都河流域3期典型時(shí)期景觀格局與動(dòng)態(tài)特征。由表2可知，開都河流域的景觀總面積為569 428 hm2，6類景觀類型的面積呈現(xiàn)出草地>水域>其他用地>林地>耕地>建設(shè)用地的特征。草地面積最大，占研究區(qū)景觀總面積的50.12%，表明開都河流域保持著以草地為基質(zhì)的景觀特征；水域面積占25.82%，是開都河流域次一級(jí)的優(yōu)勢(shì)景觀類型，多以高山雪山地類分布在開都河流域的東北部和南部；其他用地和林地面積分居第3、4位；耕地和建設(shè)用地的面積相對(duì)較小。

3.2.2開都河流域3期典型時(shí)期景觀優(yōu)勢(shì)度動(dòng)態(tài)變化。由表2可知，在1990～2000年，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有負(fù)面影響的耕地景觀和建設(shè)用地景觀的優(yōu)勢(shì)度值呈上升趨勢(shì)，耕地景觀優(yōu)勢(shì)度值從1990年的0.12%上升到2000年的0.51%，建設(shè)用地景觀從1990年的0.23%上升到2000年的0.28%；對(duì)本區(qū)自然生態(tài)體系質(zhì)量起動(dòng)態(tài)控制作用的“模地”草地景觀優(yōu)勢(shì)度值略有上升，其優(yōu)勢(shì)度值從1990年的47.53%上升到2000年的50.91%；而對(duì)生態(tài)環(huán)境有較強(qiáng)調(diào)控能力的林地景觀優(yōu)

3.2.3開都河流域3期典型時(shí)期整體景觀特征與動(dòng)態(tài)。開都河流域景觀總面積為569 428 hm2。在景觀級(jí)別上，3個(gè)典型時(shí)期的各個(gè)景觀指標(biāo)見表3。可以看出，不同時(shí)期景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)各有特點(diǎn)。

從斑塊密度的特征來(lái)看，斑塊總數(shù)20年間呈增加趨勢(shì)，增幅為38個(gè)；斑塊密度隨之上升，每公頃分布的斑塊數(shù)量由1990年的0.054 2上升為2010年的0.060 7。斑塊密度的增加，一方面反映了原有斑塊可能發(fā)生了破碎化；另一方面則反映了可能是其他景觀類型轉(zhuǎn)移數(shù)量的增加。與斑塊總數(shù)和密度的增加相對(duì)應(yīng)的是平均斑塊面積的減少，20年間減幅為203.04 hm2，這表明開都河流域景觀的破碎度趨于加劇。

從斑塊的形狀特征來(lái)看，開都河流域的面積加權(quán)平均形狀指數(shù)和面積加權(quán)平均斑塊分形指數(shù)都呈現(xiàn)出加大的變化趨勢(shì)。景觀形狀指數(shù)的變化對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的功能和穩(wěn)定性等具有重要影響，它可以體現(xiàn)不同類型景觀斑塊的邊界特征，形狀指數(shù)越高，斑塊形狀越復(fù)雜。一般情況下，自然過程形成的斑塊常為不規(guī)則形狀，而人類影響下的斑塊則表現(xiàn)為較規(guī)則的幾何形狀[9-10]。

開都河流域景觀形狀指數(shù)的增大說明該地區(qū)的斑塊形狀在朝著規(guī)則化的方向發(fā)展，越來(lái)越有序，也表明了研究區(qū)受人類活動(dòng)干擾的程度不大。從多樣性特征來(lái)看，香農(nóng)多樣性指標(biāo)和香農(nóng)均勻度指標(biāo)都呈減少趨勢(shì)，說明研究區(qū)的景觀破碎度減少，異質(zhì)性減緩，各類斑塊在景觀中分布趨勢(shì)呈不均衡化，這主要與林地、草地、其他用地面積的增加，水域面積的減少有關(guān)。

4結(jié)論

1990～2010年，開都河流域的草地、林地、其他用地面積增加，其優(yōu)勢(shì)度呈上升趨勢(shì)，耕地和建設(shè)用地優(yōu)勢(shì)度也持續(xù)增長(zhǎng)，人類開發(fā)形式具有加劇趨勢(shì)，但其優(yōu)勢(shì)度值較低，且變化不大。從整體景觀特征來(lái)看，開都河流域的斑塊總數(shù)增加，平均斑塊大小減少，斑塊密度上升，說明研究區(qū)的景觀破碎度在加??；景觀形狀指數(shù)變大，說明斑塊形狀朝復(fù)雜化、不規(guī)則化的方向發(fā)展；香農(nóng)多樣性指標(biāo)和香農(nóng)均勻度指標(biāo)減少，說明開都河流域景觀破碎度降低。

由此可見，開都河流域斑塊在景觀中的分布越發(fā)不均勻，水域等次優(yōu)勢(shì)斑塊類型的優(yōu)勢(shì)度在降低。但由于具有模地景觀地位的草地景觀始終占有明顯的優(yōu)勢(shì)，對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境仍發(fā)揮著重要作用。區(qū)域雖有人類干擾加重趨勢(shì)，但由于區(qū)域整體人類開發(fā)水平仍較低，故區(qū)域生態(tài)環(huán)境受人類干擾程度很小。

參考文獻(xiàn)

[1] 王根緒，程國(guó)棟.干旱內(nèi)陸河流域景觀生態(tài)的空間格局分析——以黑河流中游地區(qū)為例[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào)，1999，35（1）：211-217.

[2] 王讓會(huì).地理信息科學(xué)的理論與方法[M].烏魯木齊：新疆人民出版社，2002：71-74.

[3] 周成虎，楊曉梅，駱劍承，等.遙感影像地學(xué)理解與分析[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[4] 楊存建，周成虎.基于知識(shí)的遙感影像分類方法探討[J].地理學(xué)與國(guó)土研究，2001，17（1）：72-77.

[5] 趙羿.實(shí)用景觀生態(tài)學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2001.

[6] 鄔建國(guó).景觀生態(tài)學(xué)——格局、過程、尺度與等級(jí)[M].北京：高等教育出版社，2004：100-109.