叶城县河谷绿洲空间景观格局特点分析

刘燕丽++杨青

摘 要：该文以叶城县河谷绿洲地区为研究区域，采用Google Earth 绘图软件勾画绿洲斑块现状矢量图，利用ArcGIS10.0的空间分析功能，对DEM数据进提取分析。研究结果表明，绿洲斑块的面积随海拔高程的升高而减小；随地形坡度的增大而减小；而研究区的景观破碎化程度随海拔、坡度的增加而增加。

关键词：叶城县 绿洲斑块 景观

中图分类号：TU984 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）03（c）-0205-04

绿洲是荒漠、半荒漠地区靠近河流或潜水而使天然灌水或人工灌水充盈、土壤肥沃、植被繁茂、适合于人居住，可供人类进行农牧业或工业化生产等社会经济活动的独特地理景观[1]。绿洲的演化受地球物理因素与人为因素影响，这些因素的任何变化都会引起绿洲的变化[2-4]。近些年来，对绿洲的空间格局研究成为一个新特点，地形因子作为对绿洲利用重要环境因子，直接影响地表物质迁移和能量转换，在一定程度上决定着绿洲利用方向和方式，因此进行绿洲利用类型随地形的变化的空间分布格局研究，掌握其分布规律，将有助于干旱区或半干旱区绿洲利用规划，农业结构调整，揭示人、地和环境之间的发展关系及人类活动和社会因素对自然生态的影响[5]。

该文以叶城县为例，运用GIS和RS技术研究绿洲的空间分布规律，分析廊道对叶城河谷绿洲景观破碎化所起作用，以景观破碎化指数中的斑块密度指数，廊道道密度等来作为指标，研究斑块数量和地形因子中的高程及坡度关系。

1 研究区概况

该文主要以新疆叶城为研究对象，叶城位于新疆维吾尔自治区西南部，属温带大陆性干旱气候，海拔平均在1500～3000 m。地处东经76°08′～78°31′，北纬35°28′～38°34′之间。而叶城河谷地区主要是属于昆仑山气候区，年均气温在5 ℃以下，山峰终年积雪，气候严寒，空气干燥，低压缺氧，风大雪多，天气多变。

2 数据来源和研究方法

2.1 数据来源

本研究使用数据主要包括：遥感影像、基础地理数据、DEM及其它统计数据。具体包括：

（1）遥感数据：本研究选取的影像为2011年Google earth遥感影像数据。

（2）基础地理数据：包括昆仑山河谷绿洲界线、面积、道路、居民点、耕地。

2.2 数据处理和研究方法

结合Google Earth软件绘出的绿洲斑状矢量图，利用arcgis10.0软件的转换工具，将研究区绿洲现状图和地形图转入 arcgis10.0中，运用3D分析工具将地形图转化为TIN数据结构，再生成GRID格式的DEM数据，然后利用GIS软件强大的空间分析功能从DEM数据中提取高程、坡度、绿洲利用面积、周长数据按照一定的分级标准进行分级（图1）。

高程和坡度分级是建立在高程、坡度与绿洲利用关系的基础上，以既要体现叶城河谷绿洲的地形特征，又要符合经济规律和自然规律为依据[6]。研究区海拔在1500 m到3000 m之间，以300 m为间隔，将高程划分为5个等级，分别是小于1800 m、1800～2100 m、2100～2400 m、2400～2700 m，大于2700 m。根据动力、重力学原理[7]及叶城南部河谷绿洲地区的实际地形特征，将坡度划分为：平地、缓平地、缓地、斜坡、缓斜坡、陡坡6级，它们的坡度范围分别是小于3 °、3～5 °、5～8 °、8～15 °、15～25 °，大于25 °。

3 研究区景观破碎化指数确定

景观破碎化指数主要反映景观中嵌块体分离程度。关于景观破碎化评价指标有许多计算方法，本文主要采用目前相对成熟的计算方法进行计算，以斑块密度指数和廊道密度指数来确定景观破碎化指数。

3.1 斑块密度指数

斑块密度指数为研究区内斑块个数与面积的比值， 即

式（1）中：PD表示斑块密度指数；∑ni 表示研究区景观斑块总数或某景观斑块类型的斑块数目，在本文是指绿洲斑块数目；A 表示研究区总面积或某景观斑块类型的面积。PD 值越大，表明破碎化程度愈高。

3.2 廊道密度指数

廊道景观在研究区单位面积的长度也是一种衡量景观破碎化程度的指数。廊道除了作为流的通道外，还是分割景观，造成景观破碎化程度加深的动因。廊道密度指数（CD）以单位面积中廊道长度计算，CD值愈大，景观破碎化程度愈高。

4 结果分析

4.1 数据统计结果

通过在ArcInfo矢量数据库中提取绿洲景观类型的面积和周长，坡度的相关信息，在Excel 软件下依据上述计算模型对景观破碎化指标进行计算，结果见表1和表2。

4.2 研究区景观总体特征

研究区经Arcinfo矢量数据库导出的绿洲斑块面积信息，累加约1420.57 hm2，总周长约为179296.86 m，绿洲斑块总量是340块，平均斑块周长约为1763.56。平均高程约为1922.65 m，斑块总数为340块，最大斑块面积约为9.46公顷约为166.79 m，周长约为19401.58 m。最小斑块面积约为0.024 hm2，周长约为32.93 m。

4.2.1 绿洲面积与海拔高程的关系

从研究区的绿洲斑块面积与高程图表及关系图（图2）可以看出绿洲的面积从总体上是随着海拔高程的增高而降低的趋势。在总体趋势上是呈现出随海拔高程的增高，人类在该地区进行生产生活所对绿洲利用的面积范围逐渐减小。而研究区景观破碎化指数中的两大指标斑块密度和廊道密度指数从表1中可以看出，随着海拔高程的增高，斑块密度逐渐增大，廊道密度指数也逐渐增大。图3是斑块密度和高程关系图。而这两个景观破碎化指数的指标说明研究区景观破碎化程度在随海拔增加而加大。endprint

4.2.2 绿洲利用和坡度的关系

坡度不仅影响土壤对水分的储存及下垫面对太阳能的吸收，同时也影响人类对绿洲土地的改造利用程度[8-9]。在数据处理过程中，通过对研究区DEM数据提取坡度，将坡度数据进行分级，最后将分级数据与绿洲数据进行统计，得出绿洲面积的与坡度关系表和土地利用面积随坡度变化关系图（如表2、图5、图6）。

研究表明，叶城县南部河谷绿洲的面积随坡度的增加而减少，绿洲大面积的分布在3°以下的平地，其次是在3～15 °的范围内，最后在大于25 °的范围内最少。这说明在坡度越陡的地区，绿洲的面积越少，反之坡度越平缓，绿洲面积越大。斑块密度从表2和图4斑块密度和坡度关系图中都可以看出，随着坡度的增大，斑块密度逐渐增大。而廊道密度指数在坡度变化上所表现出来增减情况的并不是那么的明显突出。

5 结语

（1）研究区域绿洲的空间分布特点是绿洲斑块面积随着海拔高度的增高而减小。当海拔高程小于1800 m时，研究区的绿洲斑块面积是最大的，约为953.92 hm2。当海拔升高，从高程1800到2100 m时，绿洲面积有所减少，大约为455.55 hm2。随海拔逐渐升高，研究区绿洲面积在逐渐减少。研究区整体都位于海拔1500 m以上，而绿洲斑块面积主要集中在海拔小于1800 m的范围内。

（2）绿洲的面积随地形坡度的增大而减小。研究区的绿洲面积在坡度在小于3 °的范围内，面积大约为1211.07 hm2。当坡度增大，在3 °到5 °的在坡度上范围内，绿洲的面积为128.67 hm2。坡度在5 °到8 °内时，绿洲面积为60.02 hm2。直到坡度大于25°，绿洲面积仅为0.58hm2。由此可以说明绿洲的面积随坡度增大而减少。而绿洲面积绝大部分分布在坡度较小的平缓地带上。

（3）景观破碎程度，从斑块密度上看，是随着海拔或坡度的增大而增大，当高程小于1800 m，坡度小于3 °时，研究区的斑块密度指数分别为0.12和0.19。是在所在研斑块密度究数据中最小的。当海拔增大，斑块密度也增大。当坡度增大时，斑块密度也在增大。在廊道密度指数上看，廊道密度随高程增加而增大，但随坡度增大，廊道密度所呈现的不是有规律的递增。

参考文献

[1] 赵成义，阎顺.绿洲及其高效持续发展[J].新疆环境保护，1993，16（4）：39243.

[2] 穆桂金，刘嘉麒.绿洲演变及其调控因素初析[J].第四纪地质，2000，20（6）： 539-547.

[3] 毛德华，夏军，黄友波.西北地区生态修复的若干基本问题探讨[J].水土保持学报，2003（1）：15-28.

[4] 王忠静，王海峰，雷志栋.干旱内陆河绿洲稳定性分析[J].水利学报，2002（5）：26-30.

[5] 李卓卿，许建初.云南省维西县塔城镇土地利用/地表覆盖及其空间格局变化研究[J].生态学杂志，2005，24（6）：623-624.

[6] 周万村.三峡库区土地自然坡度和高程对经济发展的影响[J].长江流域资源与境，2001，10（1）：15-21.

[7] 罗云云，李瑞雪，屈明.重庆石碗溪小流域坡度和高程和坡度对土地利用及经济发展的影响[J].山地学报， 2004，22（2）：254-258.

[8] Backhaus R，Braun G. Integeration of remotely sensed and Mcidel data to provide the spatial information basis for sustainable landuse[J].ActaAstronautica， 1998，42（9）：541-546.

[9] 庄大方.中国土地利用程度的区域分异模型研究[J].自然资源报，1997，12（2）：10-14.endprint

4.2.2 绿洲利用和坡度的关系

坡度不仅影响土壤对水分的储存及下垫面对太阳能的吸收，同时也影响人类对绿洲土地的改造利用程度[8-9]。在数据处理过程中，通过对研究区DEM数据提取坡度，将坡度数据进行分级，最后将分级数据与绿洲数据进行统计，得出绿洲面积的与坡度关系表和土地利用面积随坡度变化关系图（如表2、图5、图6）。

研究表明，叶城县南部河谷绿洲的面积随坡度的增加而减少，绿洲大面积的分布在3°以下的平地，其次是在3～15 °的范围内，最后在大于25 °的范围内最少。这说明在坡度越陡的地区，绿洲的面积越少，反之坡度越平缓，绿洲面积越大。斑块密度从表2和图4斑块密度和坡度关系图中都可以看出，随着坡度的增大，斑块密度逐渐增大。而廊道密度指数在坡度变化上所表现出来增减情况的并不是那么的明显突出。

5 结语

（1）研究区域绿洲的空间分布特点是绿洲斑块面积随着海拔高度的增高而减小。当海拔高程小于1800 m时，研究区的绿洲斑块面积是最大的，约为953.92 hm2。当海拔升高，从高程1800到2100 m时，绿洲面积有所减少，大约为455.55 hm2。随海拔逐渐升高，研究区绿洲面积在逐渐减少。研究区整体都位于海拔1500 m以上，而绿洲斑块面积主要集中在海拔小于1800 m的范围内。

（2）绿洲的面积随地形坡度的增大而减小。研究区的绿洲面积在坡度在小于3 °的范围内，面积大约为1211.07 hm2。当坡度增大，在3 °到5 °的在坡度上范围内，绿洲的面积为128.67 hm2。坡度在5 °到8 °内时，绿洲面积为60.02 hm2。直到坡度大于25°，绿洲面积仅为0.58hm2。由此可以说明绿洲的面积随坡度增大而减少。而绿洲面积绝大部分分布在坡度较小的平缓地带上。

（3）景观破碎程度，从斑块密度上看，是随着海拔或坡度的增大而增大，当高程小于1800 m，坡度小于3 °时，研究区的斑块密度指数分别为0.12和0.19。是在所在研斑块密度究数据中最小的。当海拔增大，斑块密度也增大。当坡度增大时，斑块密度也在增大。在廊道密度指数上看，廊道密度随高程增加而增大，但随坡度增大，廊道密度所呈现的不是有规律的递增。

参考文献

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[4] 王忠静，王海峰，雷志栋.干旱内陆河绿洲稳定性分析[J].水利学报，2002（5）：26-30.

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[6] 周万村.三峡库区土地自然坡度和高程对经济发展的影响[J].长江流域资源与境，2001，10（1）：15-21.

[7] 罗云云，李瑞雪，屈明.重庆石碗溪小流域坡度和高程和坡度对土地利用及经济发展的影响[J].山地学报， 2004，22（2）：254-258.

[8] Backhaus R，Braun G. Integeration of remotely sensed and Mcidel data to provide the spatial information basis for sustainable landuse[J].ActaAstronautica， 1998，42（9）：541-546.

[9] 庄大方.中国土地利用程度的区域分异模型研究[J].自然资源报，1997，12（2）：10-14.endprint

4.2.2 绿洲利用和坡度的关系

坡度不仅影响土壤对水分的储存及下垫面对太阳能的吸收，同时也影响人类对绿洲土地的改造利用程度[8-9]。在数据处理过程中，通过对研究区DEM数据提取坡度，将坡度数据进行分级，最后将分级数据与绿洲数据进行统计，得出绿洲面积的与坡度关系表和土地利用面积随坡度变化关系图（如表2、图5、图6）。

研究表明，叶城县南部河谷绿洲的面积随坡度的增加而减少，绿洲大面积的分布在3°以下的平地，其次是在3～15 °的范围内，最后在大于25 °的范围内最少。这说明在坡度越陡的地区，绿洲的面积越少，反之坡度越平缓，绿洲面积越大。斑块密度从表2和图4斑块密度和坡度关系图中都可以看出，随着坡度的增大，斑块密度逐渐增大。而廊道密度指数在坡度变化上所表现出来增减情况的并不是那么的明显突出。

5 结语

（1）研究区域绿洲的空间分布特点是绿洲斑块面积随着海拔高度的增高而减小。当海拔高程小于1800 m时，研究区的绿洲斑块面积是最大的，约为953.92 hm2。当海拔升高，从高程1800到2100 m时，绿洲面积有所减少，大约为455.55 hm2。随海拔逐渐升高，研究区绿洲面积在逐渐减少。研究区整体都位于海拔1500 m以上，而绿洲斑块面积主要集中在海拔小于1800 m的范围内。

（2）绿洲的面积随地形坡度的增大而减小。研究区的绿洲面积在坡度在小于3 °的范围内，面积大约为1211.07 hm2。当坡度增大，在3 °到5 °的在坡度上范围内，绿洲的面积为128.67 hm2。坡度在5 °到8 °内时，绿洲面积为60.02 hm2。直到坡度大于25°，绿洲面积仅为0.58hm2。由此可以说明绿洲的面积随坡度增大而减少。而绿洲面积绝大部分分布在坡度较小的平缓地带上。

（3）景观破碎程度，从斑块密度上看，是随着海拔或坡度的增大而增大，当高程小于1800 m，坡度小于3 °时，研究区的斑块密度指数分别为0.12和0.19。是在所在研斑块密度究数据中最小的。当海拔增大，斑块密度也增大。当坡度增大时，斑块密度也在增大。在廊道密度指数上看，廊道密度随高程增加而增大，但随坡度增大，廊道密度所呈现的不是有规律的递增。

参考文献

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[5] 李卓卿，许建初.云南省维西县塔城镇土地利用/地表覆盖及其空间格局变化研究[J].生态学杂志，2005，24（6）：623-624.

[6] 周万村.三峡库区土地自然坡度和高程对经济发展的影响[J].长江流域资源与境，2001，10（1）：15-21.

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[8] Backhaus R，Braun G. Integeration of remotely sensed and Mcidel data to provide the spatial information basis for sustainable landuse[J].ActaAstronautica， 1998，42（9）：541-546.

[9] 庄大方.中国土地利用程度的区域分异模型研究[J].自然资源报，1997，12（2）：10-14.endprint