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基于监督分类的成都市绿地景观格局分析

2020-11-08李光辉

科学导报·学术 2020年82期

【摘  要】文章选择2017年的Landsat8 OLI数据,经对数据预处理后通过监督分类得出成都市土地利用分类图,根据分类结果进一步得出绿地景观分布图。运用景观生态学原理,选取了最大斑块面积、斑块平均面积、破碎化程度指数及整体绿地景观的多样性指数等指标,使用Fragstats软件得出了它们的数值,分别为5858.523 km2、35.98 ha、933.41 ind/hm2、0.77,然后进行绿地景观格局分析,得出结论并且提出建议。

【关键词】监督分类;景观空间格局;绿地景观;景观指数;Fragstats

【中图分类号】P901                  【文献标识码】A

引言

景观是指由一组以类似方式重复出现的、相互作用的生态系统所组成的异质性陆地区域[1]。景观格局是景观在空间结构分布上有规律的表现,是在不同尺度上各种生态过程作用的结果,其最终表现为景观的异质性。因此,景观空间格局研究一直是景观生态学家所关注的重点[2],通过景观格局的分析,对了解生态过程、自然状况和社会经济活动它们之间的关系具有重大意义[3-4]。

研究运用景观生态学原理,借助遥感和GIS技术,选取了最大斑块面积、斑块平均面积、破碎化程度指数及整体绿地景观的多样性指数等指标,对成都市绿地景观构成及空间格局进行研究,旨在分析成都市景观斑块构成及空间结构特征,为进一步提高绿化质量,更好满足绿化的环境需求提供必要的指导。

1研究区概况

成都市地处四川盆地西部,青藏高原东缘,东北与德阳市、东南与资阳市毗邻,南面与眉山市相连,西南与雅安市、西北与阿坝藏族羌族自治州接壤;地理位置介于东经102°54′~104°53′、北纬30°05′~31°26′之间。

2研究方法

2.1数据来源

研究主要使用Landsat8 OLI数据,Landsat8卫星是2013年2月11日发射升空,携带有载荷陆地成像仪。数据选择了2017年5-10月份之间的无云或少云数据。

2.2绿地景观空间格局分析指标

景观空间格局变化的定量分析可以从景观指数的变化上反映出来,景观指数高度浓缩了景观空间格局和景观动态信息,能够很好地了解景观空间格局的组成成分、空间配置和动态变化过程[5]。选择最大斑块面积、斑块平均面积及整体绿地景观的多样性指数进行成都市绿地景观空间格局分析,计算公式如下[6]:

2.2.1最大斑块面积

最大斑块面积为绿地种类中最大的斑块的面积,单位km2。

2.2.2斑块平均面积(MPS)

反映城市绿地斑块的大小,用来描述景观粒度,在一定意义上可以揭示景观的破碎化程度。斑块平均面积为绿地总面积与绿地斑块总数之比。单位:ha,范围:MPS>0。

2.2.3整体绿地景观的多样性指数

多样性指数是指景观元素或生态系统在结构、功能以及随时间变化方面的多样性,它反映了绿地景观类型的丰富度和复杂度。计算公式如下:

式中,H为多样性指数;Pi是景观类型i所占面积的比例;m为景观类型数目。H值越大,表示景观多样性越大。

2.3数据预处理及监督分类

2.3.1数据预处理

数据预处理包括几何校正、辐射定标大气校正、图像镶嵌、图像裁剪等。

2.3.2监督分类

对预处理后的数据进行去云去阴影处理,利用人机交互式目视解译,按照耕地、草地、林地、湿地、建设用地和裸地,选择训练样本,使用最大似然分类进行监督分类。

2.3.3土地利用分类

对监督分类的结果,分别进行Majority/Minority分析過滤细小斑块,土地利用分类按建设用地、林地、耕地、湿地、草地及裸地六类进行了分类。

3 结果与分析

3.1斑块数量及面积

使用遥感软件统计出研究工作区与绿地的的斑块总数及面积,统计如下,研究工作区斑块总数为39834个,绿地斑块总数为33584个;工作区面积为14,312.6352 km2,绿地总12,086.7606km2。统计出绿地各项(林地、草地、耕地及湿地)的斑块个数、面积及面积占比,显示如表。

3.2最大斑块面积

使用遥感软件统计出,最大斑块面积为林地的一个斑块,面积为5858.523 km2,在斑块整体连续性方面,相对而言,林地的整体连续性高于草地、湿地及耕地。

3.3斑块平均面积

通过Fragstats软件计算出成都市的斑块平均面积为35.98 ha。斑块的平均面积数值,体现出绿地斑块的大小偏小的较多,景观粒度比较丰满。

3.4整体绿地景观的多样性指数

运用Fragstats软件计算出成都市的整体绿地景观的多样性指数为0.77,景观的多样性指数的这个数值较大,说明成都市的景观多样性比较丰富多样。

4 结论与建议

4.1结论

(1)成都市斑块平均面积分析结果:成都市的斑块平均面积为35.98 ha。这个数值显示在绿地斑块的大小方面,斑块偏小的较多。从区域方面来看,成都市西北区域及西南区域为成都市所辖的几个县及县级市,这个区域的绿地斑块,斑块整体性、连贯性较强,斑块偏向于较大的斑块;成都市中部区域为成都市主城区及所辖区,这个区域的绿地斑块大小方面,斑块偏小细碎化较明显,说明绿地景观受人为干扰因素影响较大。成都市西北区域及西南区域为成都市所辖的几个县及县级市斑块的大小情况介于上面两个区域之间。

(2)成都市整体绿地景观的多样性指数分析结果显示:成都市2017年多样性指数值为0.77,从得出的数值来看,成都市所辖范围内的景观多样性还是比较丰富,体现了绿地景观类型的丰富度和复杂度。

4.2建议

为优化成都市绿地景观空间格局,提高城市绿地生态功能,文章提出如下建议:(1)通过绿地景观空间格局的分析,希望为成都市以后的绿地规划和建设方面提供些借鉴。成都市在以后绿地规划和建设中,除了对现有的绿地加强管理外,应该再进一步提高现有的绿地质量。

(2)结合整体绿地景观的多样性指数,加强各类斑块的连通性,可以考虑采取降低绿地景观斑块密度来增加城市绿地的景观生态功能。

参考文献:

[1]郭晋平,周志翔.景观生态学[M].北京:中国林业出版社,2007.

[2]颉耀文,袁春霞,史建尧.近15年甘肃民勤湖区景观格局动态变化分析[J].兰州大学学报:自然科学版,2008,44(1):11-16.

[3]冯异星,罗格平,周德成,等.近50 a土地利用变化对干旱区典型流域景观格局的影响[J].生态学报,2010,30(16):4295.

[4]邬建国.景观生态学——格局、过程、尺度与等级(第二版)[M].北京:高等教育出版社,2007.

[5]乌日汗,宋丽萍,温小荣,等.深圳特区城市绿地景观格局现状分析[J].南京林业大学学报,2008,32(3):79-82.

作者简介:

李光辉,男,研究生学历,地图学与地理信息系统专业毕业。主要研究方向:遥感地质。

基金项目:

国家自然科学基金资助项目(41901289);中国科学院青年创新促进会(2019130)。