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1、第23卷第3期第四纪研究Vol.23,No.32003年5月QUATERNARYSCIENCESMay,2003*景观指数的粒度变化效应赵文武傅伯杰陈利顶(中国科学院生态环境研究中心系统生态重点实验室,北京100085)摘要本文以延河流域的1250000和1500000土地利用图为对象,以景观格局分析程序Fragstats3.3为分析工具,探讨了不同比例尺条件下景观指数随粒度增加的变化特征。研究结果表明,随着粒度值由25m到400m的逐渐增加,除斑块丰富度外的景观指数均具有明显的尺度效应,其
2、中聚集度和集合度没有尺度转折点,其他指数具有明显或不明显的尺度转折点。对比分析1250000和1500000土地利用格局指数的计算结果可以发现:1)尺度转折点不是一个值,而是一个相对较小的区间;2)尺度转折点与研究图件的比例尺有关,比例尺越大,所发生的第一次尺度转折点的粒度就越小;3)第一尺度域是选择适宜粒度的较好取值范围。对延河流域1250000土地利用图进行景观指数计算的适宜粒度范围是70~90m,1500000土地利用图的适宜粒度范围是90~120m。主题词景观指数粒度尺度转折点尺度域景观指数作为分析景观格局特征的定量化
3、指数,在过去20余年的时间里得到了迅速[1~3][4]1)的发展,并出现了一些以景观指数计算为对象的景观格局分析程序。但是,已有的景观格局分析程序多需要栅格数据作为其数据源,在栅格单元(研究范围内最小的空间[5]单位,尺度意义上的粒度)基础上进行计算,这就造成了所谓的可塑性面积单元问题,[6]即计算结果随粒度定义的不同而发生变化。对于该问题的讨论,有关学者们虽然在研[7~9]究中发现了粒度大小随不同景观指数也发生相应变化,但是忽略了如何针对不同比例尺的矢量数据来选择适宜粒度的问题。而在国内景观格局分析的研究中,所研究的数据往往是不同比例尺的
4、矢量数据,所采用的方法多是依据景观指数的公式基于GIS(Geographicinformationsystem)和Excel等来计算;应用专门的景观格局分析程序进行计算景观指数的研究尚不多见,更缺少如何针对不同比例尺的矢量数据,选择适宜大小栅格的研究。为此,本项研究以陕北延河流域1250000和1500000土地利用图为对象,基于GIS和景观格局分析程序(Fragstats3.3),分析了不同比例尺条件下景观指数的粒度变化特征和尺度效应,以期寻找与比例尺相对应的景观格局分析粒度,从而为选择适宜粒度进行景观指数的计算和尺度转换提供理论依据。第
5、一作者简介:赵文武男26岁博士研究生生态学专业Email:sldream@263.net*国家自然科学基金重大研究计划项目(批准号:90102018)资助2003-01-06收稿,2003-02-18收修改稿1)吴志峰.珠江三角洲典型区景观生态研究.中国科学院地理科学与资源研究所博士论文.20013期赵文武等:景观指数的粒度变化效应3271资料与方法1.1数据来源延河流域地处陕北延安地区中部,位于3627~3758N,10841~11027E之间,属黄河中游河口镇龙门区间的一级支流。本
6、研究所用数据为延河流域1988年土地利用1)2)图(1500000)和1993年土地利用图(1250000),两数据均为TM数据解译所得。延河流域界线是基于1250000DEM数据,通过GIS的水文分析模块生成。由于一定比例尺的图件,其最小斑块面积和边界的复杂程度基本上一致;而景观指数的粒度效应本质上是由于随着粒度的变化、栅格数据对斑块的分割、融合和改变边界所致,因而在数据的选择上,时期的不同并不影响研究的结果。1.2研究方法基于GIS,将延河流域1250000和1500000土地利用图的矢量数据转为栅格数据。其中,土地利用类型用整
7、数编号,栅格单元的赋值采取优势类型法。栅格单元的大小是根[10]据土地利用动态遥感监测规程中规定的线状地物的图上最小宽度(0.2mm)设定。对于1250000和1500000土地利用图而言,图上最小宽度分别为50m和100m,为便于对比分析,将1250000和1500000土地利用图转换后的栅格单元大小均依次设定为25m、50m、75m、100m、125m、150m、175m、200m、225m、250m、275m、300m、325m、350m、375m和400m。景观指数值的计算是基于景观格局分析程序Fragstats3.3进行。
8、在Fragstats3.3中,景观指数包括斑块水平(patchlevel)、斑块类型水平(classlevel)和景观水平(landscapeleve
