论文部分内容阅读
摘要： 自然资源的大力开发在推动区域经济发展的同时，对旅游地区自然环境及社会文化等产生了重要影响，国内外学者对这一问题的解决方案进行了大量的研究与思考。本文将景观格局研究数据的来源和分类方法、研究方法以及生态安全评价三个方面进行较为系统的综述，为张家界武陵源区之后的景观规划及环境保护提供参考。
关键词：武陵源区;景观格局;研究方法;驱动力;生态安全评价
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-9-043
景观格局与生态过程间的影响作用及其尺度效应是景观生态学研究的核心，且景观生态规划与生物多样性保护一直受景观生态学重点关注。而景观破碎化程度多用于衡量生物多样性的丰富度，尤其森林景观破碎化变化对物种遗传多样性的威胁很大，易导致局部种群的遗传多样性丧失。驱动力因子研究广泛应用于湿地、城市及森林景观等方面的景观格局动态研究，据其变化机制合理规划研究区域格局，提高土地利用率，加强生态环境保护。随着旅游开发力度的加大，张家界武陵源区中许多高空栈道以及服务设施的建造逐年增加，大多数峰林景观被植物所覆盖，景观完整性和观赏性减弱，今后景观生态规划和物种多样性保护难度日益渐增。因此，分析景观格局沿时空演变分布规律及影响驱动力的方法，以此为张家界武陵源区景观格局优化提供指导方向。
1影像获取与分类方法
1.1影像数据获取
景观格局分析要求被分析对象有着较宏观的时间与空间范围，目前大多数研究者是以遥感影像为基础开始研究，先进行数据获取和分类，再进行下一步的分析。遥感影像数据的来源主要是人造气象卫星、陆地卫星及海洋卫星等，随着科技的进步，成像分辨率越来越高，传感器也从单一的光谱传感器发展到多光谱、高光谱传感器，如今遥感技术已广泛应用于城市热环境分析、景观格局分析、景观生态规划以及环境监测等领域。
1.2影像分类的方法
原始影像预处理完后需进行图像分类才能进行下一步分析，常用的遥感影像分类方法包括：基于图像像素的分类、面向对象的分类和混合分类。王铭恺等采用多分类器集成方案中的随机森林模型进行基于像元的监督分类，对合肥市包河区进行景观格局变化分析[1]。而赵娜则使用面向对象分类的方法研究了迁安市耕地时空演变的规律[2]。
2景观格局变化研究方法
2.1土地利用变化研究
土地利用动态变化能直观地体现景观格局的演变机制，是进一步分析区域格局变化的基础。土地利用研究常从两个方面来分析，一是历年土地面积变化和占比分析，多用于观察历年各类型土地面积变动以及优势斑块是否改变，二是土地面积转移矩阵分析，常用于分析各种土地利用类型面积的转入和转出方向。阳柏苏探讨了张家界土地利用格局变化的驱动力[3]。郭少壮等利用秦岭地区 30年的土地利用数据研究了时空变化及其对人为干扰的响应[4]。代克志利用转移矩阵分析花溪河流域植被覆盖度、水上流失的变化情况[5]。
2.2景观格局指数研究
目前，国内外景观格局的动态研究主要采用3s技术与景观格局指数相结合的方法进行分析，而人为干扰程度结合景观格局变化进行定量分析已经成为景观生态学研究领域的热点，被广泛应用于农林业监测、生态保护和城市环境等领域。陈望雄等从景观结构变化、形状变化、异质性与多样性4个方面的景观格局指数对该区域进行森林景观格局分析[6]。孙永光等应用景观格局指数与GIS空间分析相结合，得出河口湿地人为干扰度的空间分布与景观复杂性和异质性的关系[7]。张家界武陵源区域景观格局研究范围多为小尺度，对其空间异质性及人为干扰研究比较少。
2.3 影响驱动力研究
驱动力因子一般分为自然因子和人文因子，通常利用景观格局指数结合经济社会指标及气候数据进行主成分分析、灰色关联度分析或者线性回归分析，探讨影响研究区景观格局变化的主要驱动力。刘梦竹等通过主成分分析法揭示了崇礼区20年间景观格局变动的主要驱动力[8]，而党元君利用Logistic回归分析研究了滔河流域土地利用变化的驱动力[9]。胡荣明等运用灰色关联法分析半干旱生态脆弱区的景观动态变化的影响因子及主要驱动力[10]。
2.4景观模型研究
景观模型在景观生态学领域的应用越来越广泛，可以在一定程度上完善景观格局动态演变的研究，同时能够依据往年的演变规律对未来某个时间区域景观结构的分布动态进行模拟或者对现在的景观格局及景观生态脆弱性情况进行景观评价。廖芳均等运用CA-Markov模型模拟预测了广东南岭国家级自然保护区2021年的景观格局[11]。
3 生态安全评价
生态安全评价指在生态学理论支撑的条件下，且在特定时空范围内对生态环境的优劣程度进行评判，评判该区域内生态环境对人类的影响程度，目前生态安全评价还没有确定统一的方法，但许多国内外学者都在积极地对该领域进行探索与尝试。徐烨等运用层次分析法确定指标权重对雄安市城市湿地生态健康进行评价[12]。
4 结语
近来，对于景观格局及动态的研究，国内外专家推出了景观生态学与数理统计相结合的方式，利用真实的数据和模型进行科学的景观规划，同时根据不同景观格局指数和研究区卫星影像及历史资料，进行影像处理和景观指数计算，分析研究区不同斑块变化、景观破碎度、景观聚散性、景观边缘状况及景观多样性等，观察时间更迭与空间格局的变化，判断出不同斑块景观类型之间的影响变化以及下一步演变的趋势，可以提前预防并作出相应的解决方案，能准确反映景观格局变化的影响因子及发展趋势，对于张家界国家武陵源区的生态保护和规划管理具有重要的意义。
参考文献
[1]王铭恺，汪天伟.基于随机森林模型的景观格局动态研究——以合肥市包河区为例[J].工业经济论坛，2018，05（02）：83-90.
[2]赵娜. 遷安市耕地时空格局及其生态效应研究[D].华北理工大学，2019.
[3]阳柏苏. 景区土地利用格局及生态系统服务功能研究[D].中南林业科技大学，2005.
[4]郭少壮，白红英，孟清，黄晓月，齐贵增.1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应[J].应用生态报，2018，29（12）：4080-4088
[5]代克志. 基于3S技术的花溪河流域景观格局变化及影响研究[D].贵州师范大学，2016.
[6]陈望雄，杨新荣，黎振强.基于3S技术的东洞庭湖区域森林景观格局分析[J].中国农学通报，2015，31（01）：1-9.
[7]熊平，彭重华.乡村景观生态规划及其研究方法[J].绿色科技，2017（07）：55-57.
[8]刘孟竹，张红娟，裴宏伟.基于主成分分析的崇礼区土地利用变化及驱动力分析[J].河北建筑工程学院学报，2020，38（02）：70-75.
[9]党元君. 滔河流域土地利用变化及驱动力分析[D].北京林业大学，2020.
[10]胡荣明，杜嵩，李朋飞，姚燕子，王睿哲，滕坤阳.基于移动窗口法的半干旱生态脆弱区景观破碎化及驱动力分析[J/OL].农业资源与环境学报：1-14[2021-03-17].
[11]廖芳均，赵东升.南岭国家级自然保护区森林景观格局变化与动态模拟[J].地理科学，2014，34（09）：1099-1107.
[12]徐烨，杨帆，颜昌宙.基于景观格局分析的雄安城市湿地生态健康评价[J].生态学报，2020，40（20）：7132-7142.
湖南农业大学 湖南 长沙 410128
关键词：武陵源区;景观格局;研究方法;驱动力;生态安全评价
中图分类号：G4 文献标识码：A 文章编号：（2021）-9-043
景观格局与生态过程间的影响作用及其尺度效应是景观生态学研究的核心，且景观生态规划与生物多样性保护一直受景观生态学重点关注。而景观破碎化程度多用于衡量生物多样性的丰富度，尤其森林景观破碎化变化对物种遗传多样性的威胁很大，易导致局部种群的遗传多样性丧失。驱动力因子研究广泛应用于湿地、城市及森林景观等方面的景观格局动态研究，据其变化机制合理规划研究区域格局，提高土地利用率，加强生态环境保护。随着旅游开发力度的加大，张家界武陵源区中许多高空栈道以及服务设施的建造逐年增加，大多数峰林景观被植物所覆盖，景观完整性和观赏性减弱，今后景观生态规划和物种多样性保护难度日益渐增。因此，分析景观格局沿时空演变分布规律及影响驱动力的方法，以此为张家界武陵源区景观格局优化提供指导方向。
1影像获取与分类方法
1.1影像数据获取
景观格局分析要求被分析对象有着较宏观的时间与空间范围，目前大多数研究者是以遥感影像为基础开始研究，先进行数据获取和分类，再进行下一步的分析。遥感影像数据的来源主要是人造气象卫星、陆地卫星及海洋卫星等，随着科技的进步，成像分辨率越来越高，传感器也从单一的光谱传感器发展到多光谱、高光谱传感器，如今遥感技术已广泛应用于城市热环境分析、景观格局分析、景观生态规划以及环境监测等领域。
1.2影像分类的方法
原始影像预处理完后需进行图像分类才能进行下一步分析，常用的遥感影像分类方法包括：基于图像像素的分类、面向对象的分类和混合分类。王铭恺等采用多分类器集成方案中的随机森林模型进行基于像元的监督分类，对合肥市包河区进行景观格局变化分析[1]。而赵娜则使用面向对象分类的方法研究了迁安市耕地时空演变的规律[2]。
2景观格局变化研究方法
2.1土地利用变化研究
土地利用动态变化能直观地体现景观格局的演变机制，是进一步分析区域格局变化的基础。土地利用研究常从两个方面来分析，一是历年土地面积变化和占比分析，多用于观察历年各类型土地面积变动以及优势斑块是否改变，二是土地面积转移矩阵分析，常用于分析各种土地利用类型面积的转入和转出方向。阳柏苏探讨了张家界土地利用格局变化的驱动力[3]。郭少壮等利用秦岭地区 30年的土地利用数据研究了时空变化及其对人为干扰的响应[4]。代克志利用转移矩阵分析花溪河流域植被覆盖度、水上流失的变化情况[5]。
2.2景观格局指数研究
目前，国内外景观格局的动态研究主要采用3s技术与景观格局指数相结合的方法进行分析，而人为干扰程度结合景观格局变化进行定量分析已经成为景观生态学研究领域的热点，被广泛应用于农林业监测、生态保护和城市环境等领域。陈望雄等从景观结构变化、形状变化、异质性与多样性4个方面的景观格局指数对该区域进行森林景观格局分析[6]。孙永光等应用景观格局指数与GIS空间分析相结合，得出河口湿地人为干扰度的空间分布与景观复杂性和异质性的关系[7]。张家界武陵源区域景观格局研究范围多为小尺度，对其空间异质性及人为干扰研究比较少。
2.3 影响驱动力研究
驱动力因子一般分为自然因子和人文因子，通常利用景观格局指数结合经济社会指标及气候数据进行主成分分析、灰色关联度分析或者线性回归分析，探讨影响研究区景观格局变化的主要驱动力。刘梦竹等通过主成分分析法揭示了崇礼区20年间景观格局变动的主要驱动力[8]，而党元君利用Logistic回归分析研究了滔河流域土地利用变化的驱动力[9]。胡荣明等运用灰色关联法分析半干旱生态脆弱区的景观动态变化的影响因子及主要驱动力[10]。
2.4景观模型研究
景观模型在景观生态学领域的应用越来越广泛，可以在一定程度上完善景观格局动态演变的研究，同时能够依据往年的演变规律对未来某个时间区域景观结构的分布动态进行模拟或者对现在的景观格局及景观生态脆弱性情况进行景观评价。廖芳均等运用CA-Markov模型模拟预测了广东南岭国家级自然保护区2021年的景观格局[11]。
3 生态安全评价
生态安全评价指在生态学理论支撑的条件下，且在特定时空范围内对生态环境的优劣程度进行评判，评判该区域内生态环境对人类的影响程度，目前生态安全评价还没有确定统一的方法，但许多国内外学者都在积极地对该领域进行探索与尝试。徐烨等运用层次分析法确定指标权重对雄安市城市湿地生态健康进行评价[12]。
4 结语
近来，对于景观格局及动态的研究，国内外专家推出了景观生态学与数理统计相结合的方式，利用真实的数据和模型进行科学的景观规划，同时根据不同景观格局指数和研究区卫星影像及历史资料，进行影像处理和景观指数计算，分析研究区不同斑块变化、景观破碎度、景观聚散性、景观边缘状况及景观多样性等，观察时间更迭与空间格局的变化，判断出不同斑块景观类型之间的影响变化以及下一步演变的趋势，可以提前预防并作出相应的解决方案，能准确反映景观格局变化的影响因子及发展趋势，对于张家界国家武陵源区的生态保护和规划管理具有重要的意义。
参考文献
[1]王铭恺，汪天伟.基于随机森林模型的景观格局动态研究——以合肥市包河区为例[J].工业经济论坛，2018，05（02）：83-90.
[2]赵娜. 遷安市耕地时空格局及其生态效应研究[D].华北理工大学，2019.
[3]阳柏苏. 景区土地利用格局及生态系统服务功能研究[D].中南林业科技大学，2005.
[4]郭少壮，白红英，孟清，黄晓月，齐贵增.1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应[J].应用生态报，2018，29（12）：4080-4088
[5]代克志. 基于3S技术的花溪河流域景观格局变化及影响研究[D].贵州师范大学，2016.
[6]陈望雄，杨新荣，黎振强.基于3S技术的东洞庭湖区域森林景观格局分析[J].中国农学通报，2015，31（01）：1-9.
[7]熊平，彭重华.乡村景观生态规划及其研究方法[J].绿色科技，2017（07）：55-57.
[8]刘孟竹，张红娟，裴宏伟.基于主成分分析的崇礼区土地利用变化及驱动力分析[J].河北建筑工程学院学报，2020，38（02）：70-75.
[9]党元君. 滔河流域土地利用变化及驱动力分析[D].北京林业大学，2020.
[10]胡荣明，杜嵩，李朋飞，姚燕子，王睿哲，滕坤阳.基于移动窗口法的半干旱生态脆弱区景观破碎化及驱动力分析[J/OL].农业资源与环境学报：1-14[2021-03-17].
[11]廖芳均，赵东升.南岭国家级自然保护区森林景观格局变化与动态模拟[J].地理科学，2014，34（09）：1099-1107.
[12]徐烨，杨帆，颜昌宙.基于景观格局分析的雄安城市湿地生态健康评价[J].生态学报，2020，40（20）：7132-7142.
湖南农业大学 湖南 长沙 410128