上海市城市土地利用景观的空间尺度效应
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［ !， 5， !! ， !2 ］ 重要性 1 景观格局与过程的发生、 时空分布、 ［ !， !! 4 !" ， !2 ， "% ］ 相互耦合等都具有尺度依赖性 1 只有在
连续的尺度序列上对景观格局进行考察和研究， 才
［ 5， !" ］ 能把握其内在的演变规律 1 但由于科学认知水
平、 财力、 时间和精力等条件的限制， 很多研究只能 在离散的或单一尺度上进行1 因此， 对于景观生态学 研究来说， 尺度大小的选择和尺度推绎 （ 转换） 是一
应 用 生 态 学 报# "%%5 年 !" 月# 第 !6 卷# 第 !" 期# # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # # G><EDID \K?ME@T KP 8NNT<DJ BOKTKLR，]DO1 "%%5 ， 67 （ !" ） ： "6"54"6$2
的结论往往以偏概全
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空间尺度一般分为粒度和幅度% 对于空间数据 或图像资 料 而 言， 粒度对应于最大分辨率或像元 （ ’()*+） 大 小； 幅度指研究对象在空间上的持续范 围， 研究区域的总面积决定该项研究的空间幅 度
［ $# ］
% 尺度包括本征尺度和非本征尺度% 本征尺度
［ "， #$ ］
是指自然本质存在的， 隐匿于自然实体单元、 格局和 过程中的真实尺度 ； 非本征尺度是人为附加的、 ， 即本文所讨论的观测尺 自然界并不存在的尺度
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［Fra Baidu bibliotek"］
度 （ 粒度） 和操作尺度 （ 幅度） % 国际上对景观格局空 间尺度以及推绎研究的焦点主要是非城市景观系 统
［ $# ］
； 在国内， 有关尺度推绎的研究大多集中在理
［ "， $" ， #$ ］ 论探讨和定性描述方面 ， 而利用 ,-. 空间分
析方法， 按照粒度与幅度两种范式对城市景观系统 空间尺度推绎的实证研究还很少% 为此， 本文研究了 上海市景观格局与过程在不同粒度和幅度上的变化 特征， 旨在揭示景观格局对尺度变化的响应规律， 为 特定区域和环境下景观生态学研究的合适尺度的确 定提供科学依据% !" 研究地区与研究方法 !# $" 研究区概况 上海是目前中国最大的城市之一% #/ 世纪 "/ 年代以前， 由于城市建成区面积较小， 城市功能分区 不合理， 城市内部居住、 工业、 商业混杂， 而且高度密 集于黄浦江西岸狭小的区域% #/ 世纪 "/ 年代以来， 随着浦东的开发、 开放， 伴随着大规模的旧城改造和 城市基础设施建设， 上海城市面貌发生了翻天覆地 的变化， 城市景观从原来南京路的单中心格局向五 角场、 徐家汇、 陆家嘴等多中心转变% #/// 年以后， 随着上海市城市化速度加快， 建成区面积迅速扩大， 城市景观格局也发生了根本性改变% !# !" 土地利用景观类型划分与数据处理 城市景观主要为人造景观类型， 破碎度较大， 自 然生态功能严重受损% 与人类干扰较弱的其它景观 类型相比， 城市景观更强调其经济和文化功能
［ !， $# ， $0 ］ 海城市景观格局进行定量描述 %
能科学地揭示研究对象的本质% 尺度选择过大， 往往 导致大量细节被忽略， 使研究成为 “ 有偏” 估计； 尺 度选 择 过 小， 就 会 陷 入 局 部， 容易忽略了总体规 律
［ "］
% 无视尺度转换限制， 随意进行尺度转换， 得到
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应G 用G 生G 态G 学G 报G G G G G G G
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［ !， "， #$ ］ 个不可或缺的重要环节 % 尺度选择不当， 就不
景观， 主要指城市居民的住宅小区和成片居民点； #） 工业景观， 主要指各类工矿企业、 仓储及其附属 1） 道路景观， 主要包括各级公路、 铁路、 广场 设施； 及停车场等； !） 商业文化景观， 主要包括商业、 文 化、 教育、 医疗等服务设施； 2） 在建景观， 主要指城 市建设过程中正在 建 设 或 待 建 工 地 等； 3） 绿地景 观， 包括各类公共绿地、 公园以及各种生产防护绿地 和林带等； &） 农业景观， 主要指城市边缘区， 包括尚 未开发的耕地、 林地、 园地等农业用地； 0） 水体 景 观， 主要指河流及水塘等% 以 #//# 年 & 月的 .456 遥感影像 （ 融合后的空 间分辨率为 2 7） 为数据源， 形成各类景观斑块镶嵌 的矢量数据% !# %" 景观格局表征方法的选取 景观格局特征常见的表征方法包括景观格局指 数和空间统计方法% 在参考有关文献的基础上， 结合 本区特点， 选用如下景观指数和空间统计指标对上
上海市城市土地利用景观的空间尺度效应 !
徐丽华 # 岳文泽
上海 "%%%’" ）
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# 曹# 宇
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（ ! 浙江林学院，浙江临安 $!!$%% ；" 浙江大学土地管理系，杭州 $!%%"& ；$ 上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室，
摘# 要# 在 () 与 *+) 技术支持下， 基于 "%%" 年上海市 , - 分辨率的 )./0 遥感影像和上海 城市土地利用的景观类型， 定量分析了几种常用景观格局指数随尺度的变化规律1 结果表明： 上海市土地利用景观格局指数对粒度和幅度变化都很敏感， 景观格局具有明显的尺度依赖 性， 不同指数对尺度的响应特征不同； 2% - 分辨率是上海城市土地利用景观的本征观测尺度， 小于这个尺度范围往往表现出随机性特征； "2 3- 的幅度是一个特征操作尺度， 与上海市建成 区与非建成区边界的范围相吻合， 说明对于上海城市景观而言， 距离城市中心 !" 3- 的幅度 可能是一个本征的操作尺度； 上海市城市结构的复杂性和城市空间扩展的不对称性， 说明上 海城市景观格局的本征操作尺度并不是一个规则的形状， "2 3- 的正方形范围仅是一个近似 的操作尺度1 关键词# 尺度# 景观格局# 上海市 （ "%%5 ） !"4"6"54%6# 中图分类号# 7!2$# 文献标识码# 8 文章编号# !%%!4&$$"
9)4 :+-0’：IO@TD；T@EJIO@ND N@QQDME；)>@EL>@< G<QR1 6; 引; ; 言 随着景观生态学研究的不断深入， 越来越多的 研究者开始关注尺度效应及其对景观格局与过程的
（ "2,!%!"%%2 ） 、 中国博士后科学基金项目 !浙江省教育厅科技项目 （ "%%’%$&!%$& ） 和上海市城市化生态过程与生态恢复重点实验室开 放基金资助项目1 !!通讯作者1 B=-@<T：VFR?D[ FZ?1 DJ?1 OE "%%5=%!=%2 收稿， "%%5=!%=%’ 接受1
［ 0， $& ］ 分形 几 何 体 % 其斑块形态的分形结构模型如 ［ 1］ 下 ：
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式中： ! （ "） 为该景观斑块的面积 （ 7# ） ； % （ "） 为周长 （ 7） ； ’ 为常数； $ 为分维数% 如果分维数在某一尺 度范围上不变， 就表明该景观的形态结构在这一尺 度上具有自相似性% $ 的大小表示了景观形态的复 杂性， 其理论值范围为 $ D # ， 值越大就表示该景观 形态越复杂， $ 越接近 $E 2 ， 表示该景观类型处于越 不稳定的状态% !） 聚集度指数 （ C5F6@, ） % 聚集度指数指景观 中不同类型成分的团聚程度% 其明确地考虑了斑块 类型之间的相邻关系， 能够反映景观组分的空间配
［ $0 ］
$） 平均斑块面积 （ 84. ） % 平均斑块面积是衡量
［ $# ］ ， 为景观中所有斑块 斑块大小和差异情况的指标
的总面积除以斑块总数% #） 多样性指数 （ .9:-） % 多样性指数是对景观的
［ $3 ］ 丰富程度和复杂程度的反映 % 其中最常用的多样
性指数为 .;<==>= 多样性指数% 1） 周长?面积分维数 （ 4@AB@C ） % 分形的重要特 征是自相似性与复杂性% 分维数是描述分形结构的 特征指标% 有关研究已经证明， 景观镶嵌体是典型的
连续的尺度序列上对景观格局进行考察和研究， 才
［ 5， !" ］ 能把握其内在的演变规律 1 但由于科学认知水
平、 财力、 时间和精力等条件的限制， 很多研究只能 在离散的或单一尺度上进行1 因此， 对于景观生态学 研究来说， 尺度大小的选择和尺度推绎 （ 转换） 是一
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的结论往往以偏概全
%
空间尺度一般分为粒度和幅度% 对于空间数据 或图像资 料 而 言， 粒度对应于最大分辨率或像元 （ ’()*+） 大 小； 幅度指研究对象在空间上的持续范 围， 研究区域的总面积决定该项研究的空间幅 度
［ $# ］
% 尺度包括本征尺度和非本征尺度% 本征尺度
［ "， #$ ］
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式中： ! （ "） 为该景观斑块的面积 （ 7# ） ； % （ "） 为周长 （ 7） ； ’ 为常数； $ 为分维数% 如果分维数在某一尺 度范围上不变， 就表明该景观的形态结构在这一尺 度上具有自相似性% $ 的大小表示了景观形态的复 杂性， 其理论值范围为 $ D # ， 值越大就表示该景观 形态越复杂， $ 越接近 $E 2 ， 表示该景观类型处于越 不稳定的状态% !） 聚集度指数 （ C5F6@, ） % 聚集度指数指景观 中不同类型成分的团聚程度% 其明确地考虑了斑块 类型之间的相邻关系， 能够反映景观组分的空间配
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［ $3 ］ 丰富程度和复杂程度的反映 % 其中最常用的多样
性指数为 .;<==>= 多样性指数% 1） 周长?面积分维数 （ 4@AB@C ） % 分形的重要特 征是自相似性与复杂性% 分维数是描述分形结构的 特征指标% 有关研究已经证明， 景观镶嵌体是典型的