基于GIS和RS的石羊河流域景觀格局分析及景觀格局利用優(yōu)化研究.pdf

1、隨著景觀格局、功能和過(guò)程研究的深入，景觀利用及優(yōu)化作為生態(tài)環(huán)境治理的重點(diǎn)被越來(lái)越重視，但其理論和方法的研究仍然是景觀生態(tài)學(xué)研究的一個(gè)難點(diǎn)問(wèn)題。景觀格局連通度與景觀功能聯(lián)系程度息息相關(guān)，不論維持生態(tài)穩(wěn)定或促進(jìn)生態(tài)圈內(nèi)外部健康發(fā)展，都必須提升景觀結(jié)構(gòu)的空間聯(lián)系。石羊河流域地處河西走廊，是河西走廊三大干旱內(nèi)陸河流之一。由于特殊的自然地理?xiàng)l件和不合理的人類(lèi)活動(dòng)致使其下游地下水天然補(bǔ)給量減少、區(qū)域性地下水位下降、土地沙化、鹽漬化加重、植被退化等一

2、系列生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，出現(xiàn)了較為嚴(yán)重的生態(tài)危機(jī)，成為我國(guó)干旱區(qū)內(nèi)陸河流域生態(tài)退化的典型和社會(huì)各界廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。本研究立足于這一典型區(qū)域，在綜合分析評(píng)價(jià)石羊河流域自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件的基礎(chǔ)上，利用Landsat/TM、ETM影像為主要數(shù)據(jù)源，采用計(jì)算機(jī)監(jiān)督分類(lèi)和目視解譯相結(jié)合，解譯出4期景觀類(lèi)型，每期影像各14類(lèi)景觀要素。在GIS技術(shù)、數(shù)學(xué)模型及景觀生態(tài)學(xué)理論的支持下研究了石羊河流域景觀結(jié)構(gòu)特征、景觀格局特征和生態(tài)功能空間差異，在此基礎(chǔ)上

3、，以景觀流運(yùn)行受距離、阻力等因素影響作為出發(fā)點(diǎn)，依據(jù)累積耗費(fèi)距離理論，采用最小累積阻力表面(MARS)和耗費(fèi)表面(MCR)模型，借助表面擴(kuò)散技術(shù)，研究了石羊河流域景觀結(jié)構(gòu)緊密性和生態(tài)功能空間分布，進(jìn)而構(gòu)建源地、生態(tài)廊道和生態(tài)節(jié)點(diǎn)等景觀組分來(lái)加強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的空間聯(lián)系，最后提出本研究區(qū)域的景觀格局優(yōu)化方案。成果可為石羊河流域水資源合理開(kāi)發(fā)及生態(tài)環(huán)境規(guī)劃和重建提供科學(xué)依據(jù)，本文提出的格局優(yōu)化法在水平關(guān)聯(lián)的方向上為景觀規(guī)劃指出了一條生態(tài)學(xué)途徑，是

4、對(duì)傳統(tǒng)的以適宜性評(píng)價(jià)為主導(dǎo)的生態(tài)規(guī)劃方法的有益補(bǔ)充。
　　 研究結(jié)果表明：
　　 （1)從南部的祁連山地至最北部的荒漠區(qū)，主要景觀類(lèi)型的分布表現(xiàn)為：冰川與永久積雪寒漠水域沼澤草地林地耕地居民地河灘地鹽堿地裸土地裸巖沙地戈壁的順序。隨著海拔的降低，各類(lèi)景觀互相疊置，交叉分布，分布線從南到北逐漸模糊。
　　 （2)石羊河流域20年來(lái)在14類(lèi)景觀中，耕地景觀增加了1520.40km2，占流域總面積的3.65％，林地減少

5、了191.21km2，草地減少了1028.87km2，水域減少了71.65km2，居民地增加了27.40 km2，河灘地減少了78.24 km2，冰川與永久積雪減少了196.11km2，沙地增加了164.95 km2戈壁增加了75.35 km2，鹽堿地減少了316.83krri2，沼澤減少丁439.6lkm2，裸地增加了409.08 km2，裸巖增加了275.53 km2，寒漠增加了180.27 km2。
　　 （3)研究區(qū)景觀

6、類(lèi)型以耕地、草地、林地和沙漠為主導(dǎo)，其它斑塊如水域、居民地、冰川和沼澤等鑲嵌于其中。20年來(lái)，研究區(qū)景觀斑塊數(shù)目增加了141個(gè)，但平均斑塊大小減小0.04 km2，說(shuō)明景觀破碎度有所增加。核心斑塊面積平均減小0.07km2。說(shuō)明對(duì)流域起關(guān)鍵作用的景觀斑塊面積在減小。多樣性指數(shù)20年間增大0.03，均勻度指數(shù)增加0.01，說(shuō)明在景觀多樣性和均勻度分布方面有了改善和良性發(fā)展趨勢(shì)。與此同時(shí)，斑塊變異系數(shù)增大了1.31，邊緣密度減小了0.11，

7、核心區(qū)斑塊變異系數(shù)增大了1.03，核心區(qū)斑塊邊緣密度減少0.01。從整體上看，研究區(qū)各景觀類(lèi)型的利用向非均勻化方向發(fā)展，說(shuō)明區(qū)域內(nèi)各景觀類(lèi)型間的比例差異進(jìn)一步增加。
　　 （4)利用格局優(yōu)化法得出今后要重點(diǎn)調(diào)整和優(yōu)化的區(qū)位和景觀類(lèi)型：對(duì)耕地實(shí)施科學(xué)優(yōu)化和管理，采取嚴(yán)格限制策略，對(duì)居民地要減少零星分布區(qū)域，以減少其對(duì)生態(tài)能流通的間接阻礙和對(duì)生態(tài)源、生態(tài)核心區(qū)的破壞。在研究區(qū)民勤綠洲和武威綠洲之間，民勤北部荒漠和耕地之間、天祝草原和

8、武威、古浪縣居民點(diǎn)及工礦地之間、各綠地與源地、核心斑塊之間構(gòu)建生態(tài)廊道，寬度一般控制在200～300m，并結(jié)合流域下游治沙林、綠化帶等人工廊道分布和各城鎮(zhèn)居民區(qū)的擴(kuò)展特征，確定一定范圍的廊道緩沖區(qū)，以增強(qiáng)廊道的生態(tài)效應(yīng)。同時(shí)，減輕道路廊道和流域各支流廊道對(duì)源地景觀的切割和居民區(qū)對(duì)水域生態(tài)系統(tǒng)的沖擊。多條廊道交匯處和景觀緩沖帶相交處要減少人為活動(dòng)對(duì)核心區(qū)的干擾，提高景觀的物質(zhì)流的利用效率和營(yíng)養(yǎng)元素的循環(huán)效率。要將孤立的棲息地斑塊與大型景觀