基于GIS的九寨沟自然保护区景观格局分析

基于GIS的九寨沟自然保护区景观格局分析

刘延国;彭培好;冯山;王军

【摘要】以景观生态学理论为研究基础,以RS和GIS为技术支撑,以Quick Bird 高分辨率卫星数据资料为基本信息,将九寨沟自然保护区划分为林地、耕地、灌木林地、草地、水域、居民用地、公交用地和未利用土地8种景观类型,并从景观多样性、优势度、均匀度、破碎度、分离度、廊道密度及分维数等角度对研究区景观的空间分布和结构特征进行了分析研究.结果表明:九寨沟自然保护区斑块面积较小,斑块结构较为复杂;各景观组分中林地、草地面积最大,保持相对完整;耕地和公交用地面积较小,呈零散状分布;景观整体多样性较低,各景观组分的分维数均较低,远离2,而趋于1,表明各景观类型的边界褶皱程度较低,景观整体的边界形状较为简单.并对保护区的生态可持续发展提出了相应建议.

【期刊名称】《西北林学院学报》

【年(卷),期】2010(025)001

【总页数】4页(P162-165)

【关键词】GIS;九寨沟;自然保护区;景观格局

【作者】刘延国;彭培好;冯山;王军

【作者单位】西南科技大学,环境与资源学院,四川,绵阳,621010;成都理工大学,地球科学学院,四川,成都,610059;四川师范大学,数学与软件科学学院,四川,成都,610066;四川省遥感中心,四川,成都,610081

【正文语种】中文

【中图分类】S759.9

九寨沟地处青藏高原东北边缘向四川盆地的过渡地带,是联合国教科文组织批准的“世界自然遗产”、“世界生物圈保护区”、“绿色环保21世纪可持续发展旅游资源”。对该区景观格局及其驱动力的深入细致研究,对于保护区资源的合理开发、科学管理及生态可持续发展有重要意义。

1 材料与方法

1.1 研究区域自然概况

九寨沟自然保护区位于四川省西北部阿坝藏族羌族自治州九寨沟县中南部,地处青

藏高原东缘岷山山脉南段尕尔纳峰北麓,是长江水系嘉陵江源头的一条支沟。核心

景区面积约731.06 km2,研究区面积730 km2。地貌为岷山山脉深切割高山峡谷区,地势北低南高,海拔高度由1 996～4 764 m,南北相对高差达2 768 m。

九寨沟自然保护区植物分布主要为温带、寒带植物群落,也有极少数亚热带植物生长。植被随海拔高度的变化呈现明显的垂直分布,从下至上可划分为3个植物带,即针阔叶混交林带(海拔2 800 m以下)、亚高山针叶林带(海拔2 800～3 800 m)、

高山灌丛草甸带(海拔3 800～4 200 m)。

1.2 研究方法

1.2.1 数据来源及处理研究以最新的Quick Bird高分辨率卫星数据资料、1∶10

万地形图、DEM数据、野外实地调查资料及相关的各种统计图件为数据源,利用MapGis6.6软件得到该区土地利用矢量数据库及土地利用类型图。参照我国《土

地利用现状分类》国家标准一级分类系统[9-10],并结合实际情况,将研究区域划分

为林地(T1)、耕地(T2)、灌木林地(T3)、草地(T4)、水域(T5)、居民用地(T6)、公交用地(T7)和未利用土地(主要为裸岩石砾地)(T8)8个景观类型(图1)。

图1 九寨沟自然保护区植被景观格局Fig.1 Vegetation landscape pattern of

Jiuzhaigou Nature Reserve

1.2.2 指标选取及分析方法景观格局指数有许多计算方法[11-12]。根据研究区域特点及实际情况,选取最能反映各景观类型格局特征的景观多样性、均匀度、优势度、破碎度、分离度、廊道密度及分维数等景观格局指标进行分析[12-17](表1)。表1 景观格局特征指标及其生态学涵义T able 1 Indices of landscape patterns and their ecological meanings注:Pi为景观类型i在总景观中所占的比例;m为研究区中景观类型的总数目;Li为斑块i的周长;Ai为斑块i的面积;Ni为景观类型i 的斑块总数;A为景观总面积;Fi为景观类型i的分离度,Di为景观类型i的距离指数,Si为景观类型i的面积指数;L′i为廊道类型的总长度。序号名称计算方法生态学涵义1 景观多样性指数(H)H=-∑m i=1Pi◦(lnPi)一是描述斑块类型的多少(即丰富度),二是说明各类型在空间上分布的均匀程度2 最大多样性指数

(Hmax)Hmax=lnm 表示景观在给定生态系统类型总数的条件下,景观最大可能的均匀程度3 景观优势度指数(D)D=Hmax+∑m i=1Pi◦(lnPi)测定景观多样性对最大多样性的偏离程度,或描述景观由少数几个主要景观类型控制的程度4 景观均匀度指数(E)E=(H/Hmax)×100% 描述景观中不同景观类型的分配均匀程度5分维数(FD)FD=2ln(Li/4)/ln(Ai)表示一定观测尺度上斑块和景观格局的复杂程度6 景观破碎度指数(C)C=∑Ni/A 指景观被分割的破碎程度,它在一定程度上反映了人为对景观的干扰程度7分离度指数(Fi)Fi=Di/Si(Di=1 2)指某一景观类型中不同斑块个体分布的分离程度8 廊道密度指数(M)M=L′i/A 指廊道景观在研究区单位面积内的长度,也是一种衡量景观破碎化程度的指标Ni A ;Si=Ai A

2 结果与分析

2.1 景观格局总体特征

九寨沟自然保护区植被景观格局总体特征见表2。由表2可以看出,九寨沟自然保护区景观斑块总数为835个,总面积为731.06 km2,各景观组分斑块的面积和周长

极不均衡。平均斑块面积为0.88 km2,平均斑块周长为6.30 km,说明景区斑块面积较小,斑块结构较为复杂。整个景观中林地和草地占绝对优势,分别占研究区总面积的46.33%和31.35%,是整个景观的基质,控制着整个景观的物流和能量流动。面积最小的景观类型为耕地及公交用地,分别占研究区总面积的0.04%和0.01%,这些特征与其自然保护区及旅游景区的属性相一致。

2.2 多样性

由多样性指标(H)可以看出,未利用土地(裸岩石砾地)的多样性指数最大,为 3.613,林地最小,为0.425。前者是由于研究区景观类型中未利用土地的斑块数量最多,斑块面积相对较小,较均匀地分布在高海拔区所致。林地多样性指数最小,主要是由于它在同海拔区、同类型植被呈大面积连续成片分布所致。整个研究区内景观多样性指数为1.233,与最大多样性指数相差较大,说明该区的景观多样性程度不高,景观中各类型斑块在空间上的分布比较均匀。

表2 九寨沟总体景观格局特征T able 2 Overall characteristics of landscape pattern of Jiuzhaigou Nature Reserve景观类型斑块数/个斑块总面积/km2斑块平均面积/km2斑块最小面积/km2斑块最大面积/km2斑块总周长/km斑块平均周长/km斑块最小周长/km斑块最大周长/km T1 158 338.66 2.14 0.002 5 319.62 1 519.85 9.62 0.193 2 1 264.83 T2 17 0.29 0.02 0.004 6 0.07 11.29 0.66 0.316 3 2.73 T3 45 46.59 1.04 0.011 4 17.55 475.20 10.56 0.542 5 135.72 T4 162 229.20 1.41 0.003 8 85.53 2 140.70 13.21 0.276 7 572.19 T5 68 3.21 0.05 0.000 5 1.11 67.22 0.99 0.096 8 10.48 T6 60 3.46 0.06 0.002 1 2.46 64.27 1.07 0.190 4 33.01 T7 4 0.07 0.02 0.007 1 0.04 2.46 0.61 0.361 4 0.77 T8 321 109.57 0.34 0.001 8 21.32 979.27 3.05 0.185 0 91.77合计 835 731.06 0.88 0.000 5 319.62 5 260.27 6.30 0.096 8 1 264.83

表3 九寨沟景观组分格局指数表T able 3 Indices of landscape elements