基于Fragstats的海南省东方市景观格局动态研究

郭晓妮，刘晓农，宋亚斌，宁晓斌

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

基于Fragstats的海南省东方市景观格局动态研究

郭晓妮，刘晓农，宋亚斌，宁晓斌

(国家林业局中南林业调查规划设计院，长沙 410014)

基于Fragstats对东方市2015年与2010年景观格局研究分析，得出以下结论： ① 红树林受到人为破坏日益严重，向宜林地和水域景观转化； ② 乔木林的占用和破坏较为严重，转换为建设用地、农用地和水域； ③ 宜林地受人为活动影响，转换为用地和乔木林。通过对东方市的景观格局变化研究分析，得出东方市的景观特征，为东方市区域社会经济、生态经济可持续发展提供指导。

Fragstats；景观格局；动态研究；东方市

生态环境是人类赖以生存的能源、森林和食物等资源的总称，是人类社会不断发展的基础，如土地、生物、气候、矿产以及水文等资源，与人类社会的可持续发展息息相关。在人类长时间生产生活和生存空间的扩展过程中，社会不断发展进步，技术日益先进，利用和改造自然资源的速度得以空前提升，生态环境遭受影响，出现严重问题，如温室效应等，导致生态环境的污染严重和毁灭性开发利用，由此引发大自然的报复，如台风级别记录不断刷新、荒漠化面积不断扩大等，严重威胁人类自身生存和发展[1-2]。随着“国际旅游岛”战略不断推进，东方市城镇化速度不断加快、旅游资源大规模开发，致使区域景观斑块破碎化程度加剧，各景观要素间流动的物种、基因、物质、能量以及其他信息流被阻隔，景观生态服务功能下降[3]。

1 研究区概况

东方市位于海南省西海岸，面积2256 km2，介于108°36′46″—109°07′19″E和18°43′08″—19°18′43″N之间，地势东高西低，由东南向西北倾斜，东部及南部为山地和丘陵，西北部为平原和台地，东南与乐东黎族苗族自治县接壤，西北隔昌化江与昌江县隔江相望，黎母山脉横亘东方市北部，西与越南隔北部湾相望。境内旧村岭山脉、后山岭山脉和毫肉岭山脉等是主要山脉，其中毫肉岭山脉是全市最高山脉，主峰高达1530 m。森林资源丰富，其中林地面积13.63万hm2，占土地面积的59.97%，非林地面积9.1万hm2，占土地面积的40.03%。全市林地面积中，有林地面积为13.23万hm2，占林地面积的97.03%，全市森林覆盖率58.19%[4]。

2 研究方法

2.1 数据来源与处理

选取2010年landsat7数据和2015年landsat8全波段遥感影像图进行解译，以2010年二调数据为基础参考数据，并参照配准的Google Earth遥感影像，将东方市景观类型初步划分成为乔木林、红树林、未成林造林地、苗圃地等。初步解译数据进行修正、合并和融合等操作，得出东方市7种景观类型，分别为乔木林、红树林、宜林地、农用地、建设用地、水域和其他用地[5-6]。

图1 东方市景观分布图

2.2 景观指数选择

景观指数主要包括3种，分别为斑块尺度(patch)、景观类型尺度(class)、景观尺度(landscape)，其定量说明景观特征和变化趋势。根据各景观指数表征意义相关性差异，本文景观指数主要选取景观类型尺度对森林景观特征进行分析。利用景观格局分析软件Fragstats计算各项指标，包括影响物种的分布和生产力水平的斑块面积指标；影响生物栖息地增减的斑块数量指标；描述斑块和景观复杂程度的平均形状指数与平均分维数；反映斑块动态的斑块大小变异系数、斑块面积标准差、边缘密度等[7-8]。

3 结果与分析

3.1 景观特征分析

景观要素构成不同景观，各景观要素组合特征受生态过程及景观格局影响，同时，景观构型对景观生态过程(如物质能量的流动、物种迁移扩散和定居格局等)也有重要影响。

由表1可知，2010年东方市景观类型特征，主要用斑块面积、斑块数量和面积百分比3个指标衡量。乔木林和农用地景观类型面积占东方市面积87.11%，是东方市主要的景观类型，其中乔木林是东方市的优势景观，农用地次之，红树林景观类型面积较小，面积仅占0.09%，但斑块数量最少，其他用地景观类型面积最小。由斑块面积和斑块数量对比分析可知，红树林斑块数量最少，但分布最集中，乔木林面积最大，且斑块数量最多，表明乔木林在区域内分布广泛。

2015年东方市景观类型分布特征，乔木林和农用地景观类型面积占东方市面积84.44%，是东方市主要景观，其中乔木林仍是优势景观类型，农用地次之，红树林景观类型面积最小，仅占东方市面积0.03%。由斑块面积和斑块数量对比分析可知，乔木林面积最大，但斑块数量较多，表明乔木林广泛分布于东方市境内。农用地景观类型面积较大，且斑块数量最多，表明区域内农用地分布较广泛。

表1 2010与2015年海南省东方市景观特征景观类型斑块面积/hm2斑块数量/个面积百分比/%201020152010201520102015乔木林119272 82110530 215204413452 5448 69红树林206 9274 991100 090 03农用地78467 3681144 911313527234 5735 75水域16896 4521769 1868411307 449 59宜林地3528 22760 2182717511 550 33建设用地8491 9211590 9953324873 745 11其他用地134 711127 90468450 060 50

3.2 景观异质性分析

由表2可知，2010年红树林斑块形状最不规则，周长迂回曲折程度相比其他景观类型最弱，且破碎化程度最低。乔木林斑块周长迂回曲折程度最高，斑块间面积大小差异显著，破碎化程度最高。其他景观类型的平均分维数和平均形状指数比较接近，表明景观类型的斑块形状脱离规则形状，不同景观类型之间斑块形状较一致；其他景观类型之间的斑块大小变异系数、斑块面积标准差和边缘密度的3个指标之间差异较大，表明不同景观类型之间斑块面积大小离散程度差异较显著。

2015年东方市7种景观类型中，红树林的斑块形状不规则程度最高，周长迂回曲折程度较高，斑块大小差异程度较弱，表明红树林分布较集中，破碎化程度较低。乔木林斑块形状最规则，周长迂回曲折程度低，但斑块面积大小差异程度最高，表明乔木林在区域内分布广泛，但景观破碎化程度较高。其他景观类型的平均形状指数和平均分维数值比较接近，但斑块大小变异系数、斑块面积标准差和边缘密度差别较大，表明其他景观类型的斑块形状皆不规则，周长迂回曲折，但不同景观类型之间斑块面积大小离散程度较显著。

表2 2010与2015年海南省东方市景观异质性景观类型平均形状指数平均分维数斑块大小变异系数斑块面积标准差边缘密度2010201520102015201020152010201520102015乔木林1 491 441 361 343968 754137 62909 621106 2731 7532 86红树林2 661 721 311 410 00262 020 0019 650 060 06农用地1 851 661 351 44919 801400 48549 69215 5630 7244 25水域1 591 671 351 351164 851338 72287 75257 907 1010 66宜林地1 441 401 341 46821 98765 9935 073 333 132 09建设用地1 601 681 331 431031 181361 03164 2963 436 5311 00其他用地1 461 431 351 41231 77228 256 793 050 151 77

3.3 景观格局动态分析

2010年至2015年之间，东方市红树林、农用地、乔木林等景观之间发生剧烈转移。

由表3和表4可知: 各景观之间转移概况：红树林主要转成水域和宜林地，其中红树林转移成宜林地面积最多，109.98 hm2，转移概率达53%，表明村民开荒种田等原因，红树林被破坏；建设用地主要转成乔木林和水域，但转移概率较小；农用地主要转移成为建设用地、其他用地、乔木林和水域，其中转化成为建设用地和乔木林较多，建设用地面积3122.97 hm2，转移概率达4%，表明东方市城镇化进程不断加快，对周边乔木林农用地水域等景观影响比较严重，同时国际旅游岛战略不断推进，逐步实施退耕还林等措施；乔木林主要转换为建设用地、农用地和水域，其中农用地转移面积最多，26394.26 hm2，转移概率高达22%，表明随着东方市城镇化不断加快，乔木林受到影响和破坏比较严重；宜林地主要转换成为农用地和乔木林，其中农用地转移面积1851.03 hm2，转移概率达52%；水域向其他景观转移不显著。

表3 2010—2015年海南省东方市景观面积转移矩阵hm2年度景观类型2015红树林建设用地农用地其他用地乔木林水域宜林地红树林56 880 725 9633 38109 98乔木林8 961121 2926394 26307 3990235 371000 58205 00农用地3122 9752763 79721 2318378 883121 67358 832010水域8 6090 660 3126 1516767 443 28宜林地9 15131 791851 0398 101186 59168 9682 60建设用地7195 05641 04655 83其他用地11 2944 470 8856 2321 310 53

表4 2010—2015年海南省东方市景观转移概率矩阵%年度景观类型2015红树林建设用地农用地其他用地乔木林水域宜林地红树林27 490 352 8816 1353 15乔木林0 010 9422 130 2675 650 840 17农用地3 9867 240 9223 423 980 462010水域0 050 540 1599 240 02宜林地0 263 7452 462 7833 634 792 34建设用地84 737 557 72其他用地8 3833 010 6541 7415 820 40

4 结论

随着东方市的经济社会的不断发展，生态环境面临严峻考验，本论文基于Fragstats对东方市2015年与2010年景观格局研究分析，得出以下结论：

1) 红树林受到人为破坏日益严重，2015年红树林面积由2010年206.92 hm2下降至74.99 hm2，斑块数量、斑块大小变异系数和斑块面积标准差大幅上升，向宜林地和水域转化。

2) 乔木林的占用和破坏较为严重，相比2010年面积减少近9000 hm2，斑块数量减少约1000块，破碎化程度日益严重，转换为建设用地、农用地和水域，平均形状指数和平均分维数指标值都下降。

3)宜林地受人为活动影响，宜林地面积相比2010年大幅减少，转换为用地和乔木林，但斑块数量、平均形状指数和平均分维数都有所增加。

通过对东方市的景观格局变化研究分析，得出东方市的景观特征，为区域的可持续发展提供指导。但仍存在一些问题：景观格局特征分析主要基于二维的定量分析，未充分考虑高程因子对景观指数及景观格局稳定性的影响，为提高景观格局特征和景观稳定性研究的准确性，应结合高程因子进行全面分析。

[1] 伍业钢,李哈滨.景观生态学的理论发展[C]//刘建国.当代生态学博论.北京:中国科学技术出版社,1992.

[2] 张秋菊,傅伯杰,陈利顶.关于景观格局演变研究的几个问题[J].地理科学，2003,23(3),264.

[3] 魏伟,赵军,王旭峰.石羊河流域土地利用类型景观异质性[J].生态学杂志, 2010, 29(4):760-765.

[5] 肖笃宁.景观生态学[M].北京:科学出版社, 2003 :33-59.

[6] 邬见过.景观生态学概念与理论[J].生态学杂志, 2000, 19(1):43-50.

[7] 张琳琳，孔繁花，尹海伟，等.基于景观空间指标与移动窗口的济南城市空间格局变化[J].生态学杂志, 2010, 29(8):1591-1598.

[8] 张玲玲,赵永华,殷莎,等.基于移动窗口法的岷江干旱河谷景观格局梯度分析[J].生态学报,2014, 34(12):3276-3284.

[9] Lv Y H，Chen L D，Fu B J. Analysis of the integrating approach on landscape pattern and ecological processes[J]. Progress in Geography，2007，26(3)：1-10.

[10] Cabral P. Markov processes in modeling land use and land cover changes in Sintra-Cascais，Portugal[J].Dyna-colombia，2009，76(158)：191-198.

[11] 么欣欣, 韩春兰,刘洪彬,等. 基于RS与GIS的沈阳市土地利用及景观格局变化[J]. 水土保持研究, 2014, 21(2)：162-165.

[12] 吕桐. 2000—2010年崇明土地利用及景观格局变化分析[D]. 南京：南京林业大学, 2013.

StudyontheLandscapePatternDynamicsBasedonFragstatsinDongfangCityofHainan

GUO Xiaoni，LIU Xiaonong，SONG Yabin，NING Xiaobin

(Central South Forest Inventory and Planning Institute of State Forestry Administration, Changsha 410014, Hunan,China)

Based on Fragstats of Dongfang city between 2015 and 2010 landscape pattern analysis, we got the following conclusions: ① the destruction of mangroves by human was getting more and more serious transforming tosutable landscape and waters; ② occupation and destruction of forest trees was serious, transforming to construction land, agricultural land and waters; ③ suitable land influenced by human activities, was converted to forest land. By Dongfang city landscape pattern change analysis, to provide guidance for the sustainable development for this city.

Fragstats;landscape pattern;dynamics；Dongfang city

2016 — 03 — 30

郭晓妮(1989-),女，助理工程师，主要从事林业监测方面的工作。

TP 75

B

1003 — 6075(2016)01 — 0030 — 04

10.16166/j.cnki.cn43 — 1095.2016.01.008