劉燕麗++楊青

摘 要：該文以葉城縣河谷綠洲地區(qū)為研究區(qū)域，采用Google Earth 繪圖軟件勾畫綠洲斑塊現(xiàn)狀矢量圖，利用ArcGIS10.0的空間分析功能，對DEM數(shù)據(jù)進提取分析。研究結(jié)果表明，綠洲斑塊的面積隨海拔高程的升高而減?。浑S地形坡度的增大而減??；而研究區(qū)的景觀破碎化程度隨海拔、坡度的增加而增加。

關(guān)鍵詞：葉城縣 綠洲斑塊 景觀

中圖分類號：TU984 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（c）-0205-04

綠洲是荒漠、半荒漠地區(qū)靠近河流或潛水而使天然灌水或人工灌水充盈、土壤肥沃、植被繁茂、適合于人居住，可供人類進行農(nóng)牧業(yè)或工業(yè)化生產(chǎn)等社會經(jīng)濟活動的獨特地理景觀[1]。綠洲的演化受地球物理因素與人為因素影響，這些因素的任何變化都會引起綠洲的變化[2-4]。近些年來，對綠洲的空間格局研究成為一個新特點，地形因子作為對綠洲利用重要環(huán)境因子，直接影響地表物質(zhì)遷移和能量轉(zhuǎn)換，在一定程度上決定著綠洲利用方向和方式，因此進行綠洲利用類型隨地形的變化的空間分布格局研究，掌握其分布規(guī)律，將有助于干旱區(qū)或半干旱區(qū)綠洲利用規(guī)劃，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，揭示人、地和環(huán)境之間的發(fā)展關(guān)系及人類活動和社會因素對自然生態(tài)的影響[5]。

該文以葉城縣為例，運用GIS和RS技術(shù)研究綠洲的空間分布規(guī)律，分析廊道對葉城河谷綠洲景觀破碎化所起作用，以景觀破碎化指數(shù)中的斑塊密度指數(shù)，廊道道密度等來作為指標，研究斑塊數(shù)量和地形因子中的高程及坡度關(guān)系。

1 研究區(qū)概況

該文主要以新疆葉城為研究對象，葉城位于新疆維吾爾自治區(qū)西南部，屬溫帶大陸性干旱氣候，海拔平均在1500～3000 m。地處東經(jīng)76°08′～78°31′，北緯35°28′～38°34′之間。而葉城河谷地區(qū)主要是屬于昆侖山氣候區(qū)，年均氣溫在5 ℃以下，山峰終年積雪，氣候嚴寒，空氣干燥，低壓缺氧，風大雪多，天氣多變。

2 數(shù)據(jù)來源和研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究使用數(shù)據(jù)主要包括：遙感影像、基礎地理數(shù)據(jù)、DEM及其它統(tǒng)計數(shù)據(jù)。具體包括：

（1）遙感數(shù)據(jù)：本研究選取的影像為2011年Google earth遙感影像數(shù)據(jù)。

（2）基礎地理數(shù)據(jù)：包括昆侖山河谷綠洲界線、面積、道路、居民點、耕地。

2.2 數(shù)據(jù)處理和研究方法

結(jié)合Google Earth軟件繪出的綠洲斑狀矢量圖，利用arcgis10.0軟件的轉(zhuǎn)換工具，將研究區(qū)綠洲現(xiàn)狀圖和地形圖轉(zhuǎn)入 arcgis10.0中，運用3D分析工具將地形圖轉(zhuǎn)化為TIN數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，再生成GRID格式的DEM數(shù)據(jù)，然后利用GIS軟件強大的空間分析功能從DEM數(shù)據(jù)中提取高程、坡度、綠洲利用面積、周長數(shù)據(jù)按照一定的分級標準進行分級（圖1）。

高程和坡度分級是建立在高程、坡度與綠洲利用關(guān)系的基礎上，以既要體現(xiàn)葉城河谷綠洲的地形特征，又要符合經(jīng)濟規(guī)律和自然規(guī)律為依據(jù)[6]。研究區(qū)海拔在1500 m到3000 m之間，以300 m為間隔，將高程劃分為5個等級，分別是小于1800 m、1800～2100 m、2100～2400 m、2400～2700 m，大于2700 m。根據(jù)動力、重力學原理[7]及葉城南部河谷綠洲地區(qū)的實際地形特征，將坡度劃分為：平地、緩平地、緩地、斜坡、緩斜坡、陡坡6級，它們的坡度范圍分別是小于3 °、3～5 °、5～8 °、8～15 °、15～25 °，大于25 °。

3 研究區(qū)景觀破碎化指數(shù)確定

景觀破碎化指數(shù)主要反映景觀中嵌塊體分離程度。關(guān)于景觀破碎化評價指標有許多計算方法，本文主要采用目前相對成熟的計算方法進行計算，以斑塊密度指數(shù)和廊道密度指數(shù)來確定景觀破碎化指數(shù)。

3.1 斑塊密度指數(shù)

斑塊密度指數(shù)為研究區(qū)內(nèi)斑塊個數(shù)與面積的比值， 即

式（1）中：PD表示斑塊密度指數(shù)；∑ni 表示研究區(qū)景觀斑塊總數(shù)或某景觀斑塊類型的斑塊數(shù)目，在本文是指綠洲斑塊數(shù)目；A 表示研究區(qū)總面積或某景觀斑塊類型的面積。PD 值越大，表明破碎化程度愈高。

3.2 廊道密度指數(shù)

廊道景觀在研究區(qū)單位面積的長度也是一種衡量景觀破碎化程度的指數(shù)。廊道除了作為流的通道外，還是分割景觀，造成景觀破碎化程度加深的動因。廊道密度指數(shù)（CD）以單位面積中廊道長度計算，CD值愈大，景觀破碎化程度愈高。

4 結(jié)果分析

4.1 數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果

通過在ArcInfo矢量數(shù)據(jù)庫中提取綠洲景觀類型的面積和周長，坡度的相關(guān)信息，在Excel 軟件下依據(jù)上述計算模型對景觀破碎化指標進行計算，結(jié)果見表1和表2。

4.2 研究區(qū)景觀總體特征

研究區(qū)經(jīng)Arcinfo矢量數(shù)據(jù)庫導出的綠洲斑塊面積信息，累加約1420.57 hm2，總周長約為179296.86 m，綠洲斑塊總量是340塊，平均斑塊周長約為1763.56。平均高程約為1922.65 m，斑塊總數(shù)為340塊，最大斑塊面積約為9.46公頃約為166.79 m，周長約為19401.58 m。最小斑塊面積約為0.024 hm2，周長約為32.93 m。

4.2.1 綠洲面積與海拔高程的關(guān)系

從研究區(qū)的綠洲斑塊面積與高程圖表及關(guān)系圖（圖2）可以看出綠洲的面積從總體上是隨著海拔高程的增高而降低的趨勢。在總體趨勢上是呈現(xiàn)出隨海拔高程的增高，人類在該地區(qū)進行生產(chǎn)生活所對綠洲利用的面積范圍逐漸減小。而研究區(qū)景觀破碎化指數(shù)中的兩大指標斑塊密度和廊道密度指數(shù)從表1中可以看出，隨著海拔高程的增高，斑塊密度逐漸增大，廊道密度指數(shù)也逐漸增大。圖3是斑塊密度和高程關(guān)系圖。而這兩個景觀破碎化指數(shù)的指標說明研究區(qū)景觀破碎化程度在隨海拔增加而加大。endprint

4.2.2 綠洲利用和坡度的關(guān)系

坡度不僅影響土壤對水分的儲存及下墊面對太陽能的吸收，同時也影響人類對綠洲土地的改造利用程度[8-9]。在數(shù)據(jù)處理過程中，通過對研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)提取坡度，將坡度數(shù)據(jù)進行分級，最后將分級數(shù)據(jù)與綠洲數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得出綠洲面積的與坡度關(guān)系表和土地利用面積隨坡度變化關(guān)系圖（如表2、圖5、圖6）。

研究表明，葉城縣南部河谷綠洲的面積隨坡度的增加而減少，綠洲大面積的分布在3°以下的平地，其次是在3～15 °的范圍內(nèi)，最后在大于25 °的范圍內(nèi)最少。這說明在坡度越陡的地區(qū)，綠洲的面積越少，反之坡度越平緩，綠洲面積越大。斑塊密度從表2和圖4斑塊密度和坡度關(guān)系圖中都可以看出，隨著坡度的增大，斑塊密度逐漸增大。而廊道密度指數(shù)在坡度變化上所表現(xiàn)出來增減情況的并不是那么的明顯突出。

5 結(jié)語

（1）研究區(qū)域綠洲的空間分布特點是綠洲斑塊面積隨著海拔高度的增高而減小。當海拔高程小于1800 m時，研究區(qū)的綠洲斑塊面積是最大的，約為953.92 hm2。當海拔升高，從高程1800到2100 m時，綠洲面積有所減少，大約為455.55 hm2。隨海拔逐漸升高，研究區(qū)綠洲面積在逐漸減少。研究區(qū)整體都位于海拔1500 m以上，而綠洲斑塊面積主要集中在海拔小于1800 m的范圍內(nèi)。

（2）綠洲的面積隨地形坡度的增大而減小。研究區(qū)的綠洲面積在坡度在小于3 °的范圍內(nèi)，面積大約為1211.07 hm2。當坡度增大，在3 °到5 °的在坡度上范圍內(nèi)，綠洲的面積為128.67 hm2。坡度在5 °到8 °內(nèi)時，綠洲面積為60.02 hm2。直到坡度大于25°，綠洲面積僅為0.58hm2。由此可以說明綠洲的面積隨坡度增大而減少。而綠洲面積絕大部分分布在坡度較小的平緩地帶上。

（3）景觀破碎程度，從斑塊密度上看，是隨著海拔或坡度的增大而增大，當高程小于1800 m，坡度小于3 °時，研究區(qū)的斑塊密度指數(shù)分別為0.12和0.19。是在所在研斑塊密度究數(shù)據(jù)中最小的。當海拔增大，斑塊密度也增大。當坡度增大時，斑塊密度也在增大。在廊道密度指數(shù)上看，廊道密度隨高程增加而增大，但隨坡度增大，廊道密度所呈現(xiàn)的不是有規(guī)律的遞增。

參考文獻

[1] 趙成義，閻順.綠洲及其高效持續(xù)發(fā)展[J].新疆環(huán)境保護，1993，16（4）：39243.

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[3] 毛德華，夏軍，黃友波.西北地區(qū)生態(tài)修復的若干基本問題探討[J].水土保持學報，2003（1）：15-28.

[4] 王忠靜，王海峰，雷志棟.干旱內(nèi)陸河綠洲穩(wěn)定性分析[J].水利學報，2002（5）：26-30.

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[7] 羅云云，李瑞雪，屈明.重慶石碗溪小流域坡度和高程和坡度對土地利用及經(jīng)濟發(fā)展的影響[J].山地學報， 2004，22（2）：254-258.

[8] Backhaus R，Braun G. Integeration of remotely sensed and Mcidel data to provide the spatial information basis for sustainable landuse[J].ActaAstronautica， 1998，42（9）：541-546.

[9] 莊大方.中國土地利用程度的區(qū)域分異模型研究[J].自然資源報，1997，12（2）：10-14.endprint

4.2.2 綠洲利用和坡度的關(guān)系

坡度不僅影響土壤對水分的儲存及下墊面對太陽能的吸收，同時也影響人類對綠洲土地的改造利用程度[8-9]。在數(shù)據(jù)處理過程中，通過對研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)提取坡度，將坡度數(shù)據(jù)進行分級，最后將分級數(shù)據(jù)與綠洲數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得出綠洲面積的與坡度關(guān)系表和土地利用面積隨坡度變化關(guān)系圖（如表2、圖5、圖6）。

研究表明，葉城縣南部河谷綠洲的面積隨坡度的增加而減少，綠洲大面積的分布在3°以下的平地，其次是在3～15 °的范圍內(nèi)，最后在大于25 °的范圍內(nèi)最少。這說明在坡度越陡的地區(qū)，綠洲的面積越少，反之坡度越平緩，綠洲面積越大。斑塊密度從表2和圖4斑塊密度和坡度關(guān)系圖中都可以看出，隨著坡度的增大，斑塊密度逐漸增大。而廊道密度指數(shù)在坡度變化上所表現(xiàn)出來增減情況的并不是那么的明顯突出。

5 結(jié)語

（1）研究區(qū)域綠洲的空間分布特點是綠洲斑塊面積隨著海拔高度的增高而減小。當海拔高程小于1800 m時，研究區(qū)的綠洲斑塊面積是最大的，約為953.92 hm2。當海拔升高，從高程1800到2100 m時，綠洲面積有所減少，大約為455.55 hm2。隨海拔逐漸升高，研究區(qū)綠洲面積在逐漸減少。研究區(qū)整體都位于海拔1500 m以上，而綠洲斑塊面積主要集中在海拔小于1800 m的范圍內(nèi)。

（2）綠洲的面積隨地形坡度的增大而減小。研究區(qū)的綠洲面積在坡度在小于3 °的范圍內(nèi)，面積大約為1211.07 hm2。當坡度增大，在3 °到5 °的在坡度上范圍內(nèi)，綠洲的面積為128.67 hm2。坡度在5 °到8 °內(nèi)時，綠洲面積為60.02 hm2。直到坡度大于25°，綠洲面積僅為0.58hm2。由此可以說明綠洲的面積隨坡度增大而減少。而綠洲面積絕大部分分布在坡度較小的平緩地帶上。

（3）景觀破碎程度，從斑塊密度上看，是隨著海拔或坡度的增大而增大，當高程小于1800 m，坡度小于3 °時，研究區(qū)的斑塊密度指數(shù)分別為0.12和0.19。是在所在研斑塊密度究數(shù)據(jù)中最小的。當海拔增大，斑塊密度也增大。當坡度增大時，斑塊密度也在增大。在廊道密度指數(shù)上看，廊道密度隨高程增加而增大，但隨坡度增大，廊道密度所呈現(xiàn)的不是有規(guī)律的遞增。

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4.2.2 綠洲利用和坡度的關(guān)系

坡度不僅影響土壤對水分的儲存及下墊面對太陽能的吸收，同時也影響人類對綠洲土地的改造利用程度[8-9]。在數(shù)據(jù)處理過程中，通過對研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)提取坡度，將坡度數(shù)據(jù)進行分級，最后將分級數(shù)據(jù)與綠洲數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，得出綠洲面積的與坡度關(guān)系表和土地利用面積隨坡度變化關(guān)系圖（如表2、圖5、圖6）。

研究表明，葉城縣南部河谷綠洲的面積隨坡度的增加而減少，綠洲大面積的分布在3°以下的平地，其次是在3～15 °的范圍內(nèi)，最后在大于25 °的范圍內(nèi)最少。這說明在坡度越陡的地區(qū)，綠洲的面積越少，反之坡度越平緩，綠洲面積越大。斑塊密度從表2和圖4斑塊密度和坡度關(guān)系圖中都可以看出，隨著坡度的增大，斑塊密度逐漸增大。而廊道密度指數(shù)在坡度變化上所表現(xiàn)出來增減情況的并不是那么的明顯突出。

5 結(jié)語

（1）研究區(qū)域綠洲的空間分布特點是綠洲斑塊面積隨著海拔高度的增高而減小。當海拔高程小于1800 m時，研究區(qū)的綠洲斑塊面積是最大的，約為953.92 hm2。當海拔升高，從高程1800到2100 m時，綠洲面積有所減少，大約為455.55 hm2。隨海拔逐漸升高，研究區(qū)綠洲面積在逐漸減少。研究區(qū)整體都位于海拔1500 m以上，而綠洲斑塊面積主要集中在海拔小于1800 m的范圍內(nèi)。

（2）綠洲的面積隨地形坡度的增大而減小。研究區(qū)的綠洲面積在坡度在小于3 °的范圍內(nèi)，面積大約為1211.07 hm2。當坡度增大，在3 °到5 °的在坡度上范圍內(nèi)，綠洲的面積為128.67 hm2。坡度在5 °到8 °內(nèi)時，綠洲面積為60.02 hm2。直到坡度大于25°，綠洲面積僅為0.58hm2。由此可以說明綠洲的面積隨坡度增大而減少。而綠洲面積絕大部分分布在坡度較小的平緩地帶上。

（3）景觀破碎程度，從斑塊密度上看，是隨著海拔或坡度的增大而增大，當高程小于1800 m，坡度小于3 °時，研究區(qū)的斑塊密度指數(shù)分別為0.12和0.19。是在所在研斑塊密度究數(shù)據(jù)中最小的。當海拔增大，斑塊密度也增大。當坡度增大時，斑塊密度也在增大。在廊道密度指數(shù)上看，廊道密度隨高程增加而增大，但隨坡度增大，廊道密度所呈現(xiàn)的不是有規(guī)律的遞增。

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[7] 羅云云，李瑞雪，屈明.重慶石碗溪小流域坡度和高程和坡度對土地利用及經(jīng)濟發(fā)展的影響[J].山地學報， 2004，22（2）：254-258.

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[9] 莊大方.中國土地利用程度的區(qū)域分異模型研究[J].自然資源報，1997，12（2）：10-14.endprint