基于遥感测量的土地覆盖景观格局多尺度研究

摘要 ： 用景观格局指数来描述景观格局及结构特征 ， 建立格局与过程之间的联系， 是景观生态学最常用的定 量化研究方法 。 在 Ｒ 采用 Ｓ 对武汉东部城乡交错地带的土地覆 Ｓ与 Ｇ Ｉ Ｓ 技术支持下 ， Ｐ Ｏ Ｔ 遥感图 像 作 为 数 据 源 ， 利用因子分析方法对 ３ 盖景观进行计算 ， ７ 种常用的格局指数进行了选择并比 较 不 同 粒 度 上 的 差 异 。 结 果 表 明 绝 大多数景观格局指数都存在相关关系 ， 故用一组 不 相 互 独 立 的 景 观 指 数 描 述 景 观 格 局 则 不 具 有 说 服 力 。 通 过 因 子分析我们把景观格局指数简化为 ３ 个主要的公因子 ： 聚散性／多样性 指 标 ， 面积、 边缘指标和形状指标。这３大 但在每个尺度层次上都呈 现 相 似 的 特 点 ， 都能较好地表征 类指标的具体格局指数虽因粒度大小的变化有所改变 ， 反映城乡交错地带的 景 观 格 局 特 点 。 通 过 本 文 的 分 析 ， 我们认为， 针对不同的数据类型 研究区的土地覆盖特征 ， 和不同的研究区域有必要选择合适的景观格局指数来进行景观的空间格局分析 。 关键词 ： 景观格局指数 ； 因子分析 ； 多尺度 ： ／ ｄ ｏ ｉ １ ０． ３ ９ ６ ９ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ０－３ １ ７ ７． ２ ０ １ ２． ０ ３． ０ １ ５ ｊ （ ） 中图分类号 ： Ｔ Ｐ ７ ９ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ０－３ １ ７ ７ ２ ０ １ ２ １ ２ １－０ ０ ８ ７－０ ６
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（ ｈ ｅ Ｆ ｉ ｒ ｓ ｔ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｎ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｒ ａ ｉ ｌ ｗ ａ Ｘ ｉ Ａ ｎ７ １ ０ ０ ４ ３； ①Ｔ ｙ ｇ ｆ ｙ， ／ ａ ｃ ｕ ｌ ｔ ｏ Ｅ ａ ｒ ｔ ｈ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｏ Ｇ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｄ ｅ ａ ｒ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｒ Ｃ ｒ ｕ ｓ ｔ Ｄ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｓ ＆Ｄ ｅ ｅ Ｓ ａ ｃ ｅ ②Ｆ ｙ ｆ ｙ ｆ ｐ ｆ ｙ ｐ ｐ ） Ｅ ｘ ｌ ｏ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ＮＲ Ｓ Ｃ Ｃ， Ｗ ｕ ｈ ａ ｎ ４ ３ ０ ０ ７ ４ ｐ ｆ ： ： Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｉ ｔ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｍ ｏ ｓ ｔ ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｍ ｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ａ ｌ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｕ ａ ｎ ｔ ｉ ｔ ａ ｔ ｉ ｖ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｐ ｇ ｙ ｐ ｐ ｙ ｇ ｐ ｑ ｐ ， ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ｔ ｈ ｅ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｏ ａ ｓ ｓ ｏ ｃ ｉ ａ ｔ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｗ ｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ． Ｓ ｕ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｂ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｙ ， ， Ｒ Ｓ＆Ｇ Ｉ Ｓ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｕ ｒ ａ ｌ ｕ ｒ ｂ ａ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｚ ｏ ｎ ｅ ｉ ｎ ｅ ａ ｓ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｗｕ ｈ ａ ｎ ｉ ｓ ｃ ａ ｌ ｃ ｕ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｔ ａ ｋ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ Ｓ Ｐ Ｏ Ｔ ｉ ｍ ａ ｅ ｓ － － ｐ ｇ ｇ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｓ ｄ ａ ｔ ａ ｓ ｏ ｕ ｒ ｃ ｅ ． ３ ７ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｒ ｄ ｉ ｓ ｃ ｒ ｅ ａ ｎ ｃ ｉ ｅ ｓ ｗ ｉ ｔ ｈ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｚ ｅ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｍ ａ ｒ ｅ ｄ ｂ ｕ ｓ ｉ ｎ Ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｐ ｐ ｐ ｙ ｇ ， Ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ． Ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｍ ｏ ｓ ｔ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ｓ ｏ ｔ ｈ ａ ｔ ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｏ ｔ ｅ ｒ ｓ ｕ ａ ｓ ｉ ｖ ｅ ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｃ ｒ ｉ ｂ ｅ ａ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ｙ ｐ ｐ ｐ ｐ ， ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｂ ｕ ｓ ｉ ｎ ａ ｓ ｅ ｔ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｒ ｅ ｎ ｏ ｔ ｉ ｎ ｄ ｅ ｅ ｎ ｄ ｅ ｎ ｔ ． Ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｍ ａ ｉ ｎ ｃ ｏ ｍｍ ｏ ｎ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｐ ｙ ｇ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ： ， ， ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ａ ｒ ｅ ｓ ｉ ｍ ｌ ｉ ｆ ｉ ｅ ｄ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｎ ｔ ａ ｉ ｏ ｎ／ｄ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｅ ａ ａ ｎ ｄ ｅ ｄ ｅ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ｈ ａ ｅ ｐ ｙ ｇ ｙ ｇ ｐ ， ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ． Ａ ｌ ｔ ｈ ｏ ｕ ｈ ｓ ｅ ｃ ｉ ｆ ｉ ｃ ｉ ｎ ｄ ｉ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｔ ｈ ｒ ｅ ｅ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｖ ａ ｒ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｔ ｉ ｃ ｌ ｅ ｓ ｉ ｚ ｅ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｓ ｌ ａ ｓ ｉ ｍ ｉ ｌ ａ ｒ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｉ ｎ ｅ ａ ｃ ｈ ｇ ｐ ｙ ｇ ｐ ｙ ｐ ｙ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｌ ｅ ｖ ｅ ｌ ｉ ｎ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｚ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ａ ｎ ｄ ｒ ｅ ｆ ｌ ｅ ｃ ｔ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｆ ｅ ａ ｔ ｕ ｒ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｒ ｕ ｒ ａ ｌ ｕ ｒ － － ｇ ｙ ｇ ｐ ｐ ， ｂ ａ ｎ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｚ ｏ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｉ ｔ ｉ ｓ ｎ ｅ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｒ ｔ ｏ ｃ ｈ ｏ ｏ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ａ ｒ ｏ ｒ ｉ ａ ｔ ｅ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｆ ｏ ｒ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ｒ ｏ ｅ ｒ ｌ ． Ｉ ｎ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｐ ｐ ｙ ｙ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ｐ ， ｓ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｅ ｓ ａ ｃ ｃ ｏ ｒ ｄ ｉ ｎ ｔ ｏ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｅ ｓ ａ ｎ ｄ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｕ ｄ ａ ｒ ｅ ａ ｓ ． ｐ ｐ ｙ ｇ ｙ ｐ ｙ ： ； ； ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ Ｋ ｅ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｅ ｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｓ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ａ ｎ ａ ｌ ｓ ｉ ｓ ｍ ｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ － ｐ ｐ ｙ ｙ
— ８ ７ —
遥 感 信 息
２ ０ １ ２年
１ 引 言
景观生态学是研究景观单元的类型组成、 空间 它 配置及其与生态学 过 程 相 互 作 用 的 综 合 性 学 科 ， 强调空 间 格 局 、 生态学过程与尺度之间的相互作 用
［ １］
样性指标 ５ 大类 。
２． ２ 研究方法 因子分析方法可以通过少数几个因子描述多个
收稿日期： ２ ０ １ １－４－２ ７ 修 订 日 期 ： ２ ０ １ １－０ ５－２ ５ ， 作者简介： 刘 亚 林（ 男， 硕士， 研究方向为资源环境遥感。 １ ９ ８ ２～ ） ， 通讯作者： 张 志（ 男， 中 国 地 质 大 学（ 武 汉） 教授， 主要从事遥感技术方法与地学应用， 遥感信息模型研究。 １ ９ ６ ４～ ） ： Ｅ ａ ｉ ｌ ３ ｓ ｌ ａ ｂ ｕ ． ｅ ｄ ｕ ． ｃ ｎ －ｍ ＠ｃ ｇ
］ ８ 。 在本文中 ， 变量之间的协方差结构［ 我们利用因子
分析方法对景观指数进行分析 ， 探讨指数之间的相关
９］ 。在 此 基 础 上， 性关系 ， 减少因子分析的 数 量 ［ 我们
。 景观指数法 作 为 景 观 格 局 分 析 的 重 要 方 法 ，
可以用来定性定量 地 描 述 景 观 格 局 ， 建立景观结构 进行动态的研究 ， 更好地解释与 与过程之间的联系 ，
第２ ７卷 第３期 ２ ０ １ ２年６月
遥 感 信 息 Ｒ ＥＭＯ Ｔ Ｅ Ｓ Ｅ Ｎ Ｓ Ｉ ＮＧ Ｉ Ｎ Ｆ Ｏ ＲＭＡ Ｔ Ｉ ＯＮ
Ｖ ｏ ｌ ． １ ３， Ｎ ｏ ． ３ ， Ｊ ｕ ｎ ．２ ０ １ ２
基于遥感测量的土地覆盖景观格局多尺度研究
刘亚林 ① ， 张志 ②
（ 西安 ７ １ ０ ０ ４ ３； ① 中铁第一勘察设计院集团有限公司 ， ） 武汉 ） 地球科学学院／国家遥感中心地壳运动与深空探测部 ， 武汉 ４ ３ ０ ０ ７ ４ ② 中国［ 许多学者在用景观指数描
利用主成分分析方法选取独立性较强的格局指数进 行公因子的提取 ， 比较不同尺度层次上公因子的差 异， 并通过对样方区 的 聚 类 分 析 来 验 证 公 因 子 表 征 分析研究区土地覆盖的空间格局特点 。 景观的能力 ， 在进 行 因 子 分 析 时 ， 我们需要定义一定数量的 样方及变量才能进 行 分 析 计 算 ， 现有的一些研究以