河流景观格局时空演变.docx

河流景观格局时空演变《水土保持研究杂志》2014年第三期1研究区概况杂谷脑河流域属于青藏高原向四川盆地过渡的高山峡谷区地理坐标为北纬31°11′52″—31°55′7″东经102°35′36″—103°6′11″总面积为2179km2位于青藏高原东缘褶皱带最外缘部分处于岷江水系的一级支流杂谷脑河汇水区该河流域是藏、羌、回及汉族等多个民族聚集区85％以上的农村劳动力主要从事农牧业且土地利用方式主要以传统的林业和牧业为主但耕地多以坡耕地为主。气候以高原山地温带、寒温带季风气候为主冬季受西北寒流影响夏季受西南与东南湿热气候影响基本上常冬无夏春秋连季［15］平均气温低、地区差异大、冬冷夏凉、年较差小、日较差大年均降水量为500～600mm年蒸发量为1000～1500mm干湿季节交替明显典型植被是由云杉、冷杉、松等针叶树种所组成的纯林或者混交林为主。2研究方法2．1数据处理本研究以美国Landsat卫星1980年7月（MSS60m×60m）和2006年9月（TM30m×30m）两期遥感影像为主要数据源并以研究区域1∶10万地形图、部分植被分布图、水文地质图、部分土地利用数据、统计年鉴、部分土壤类型图及气象数据等为辅在ERDASIMAGE9．2的支持下以地形图为地理坐标参照利用二次多项式的方法完成遥感影像的几何校正并保证其校正精度在此基础上进行图像增强等一系列的处理结合杂谷脑河流域边界完成遥感图像的裁剪考虑研究区域遥感影像数据光谱信息和纹理特征参照该区域的林相图、森林二类调查数据和部分野外调查数据并根据实际土地利用现状建立其土地利用的训练样本进行监督分类和人机交互解译实现其景观分类并随机选取300多个样点进行精度评价经检验准确率分别达到82．3％和85．61％共分为7个一级和7个二级景观类型分别为：耕地、林地（针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林）、草地、水域、居民用地、未利用地（非植被景观）和灌木林地其中其二级土地利用主要根据植被类型来划分在ArcGIS9．3的支持下完成土地利用的拓扑、编码等处理并存储为栅格格式（gird）并与以后的景观指标计算。2．2景观格局指数景观指数不仅高度浓缩了景观格局信息而且能反映景观的结构组成和空间配置特征。因此参照其它相关的研究成果根据研究区自身的特点本文选取景观斑块数（NP）、边界密度（ED）、斑块分维数（FD）、景观分离度（S）、景观蔓延度（CONTAG）、景观多样性指数（SHDI）、优势度指数（DI）与均匀度指数（E）等景观格局指数定量分析研究区景观格局特征及变化其中各指标生态学意义与计算方法可见相关文献［16－17］。2．3主要土地利用类型空间模型土地覆盖重心迁移模型不仅可以很好地从空间上描述土地利用主要类型的时空演变过程［18－20］而且有助于掌握研究时段内土地利用／覆盖类型的空间变化特征及变化规律基于此本文在ArcGIS中通过计算Centroid其中各土地利用类型的重心坐标揭示其时空演变的驱动机制。第t年某种土地资源分布重心坐标（经纬度）计算方法为：3结果与分析3．1研究区域土地利用变化过程1980—2006年杂谷脑河流域土地利用变化发生了一定的变化（表1）主要表现为林地和未利用地面积减少林地的面积减少最多灌木林地、草地、耕地、居民地面积增加灌木林地的面积增加最多水域面积几乎没有发生变化增加量仅为0．01km2。近30a间林地面积减少了117．66km2面积比例由1980年的47．03％减少到2006年的41．63％年均减少率为20．76％主要归因于建国后尤其是时期大量森林被砍伐［21］尤其以处于群落演替后期的云杉、冷杉寒温性暗针叶林为主森林资源锐减林地大面积的减少区域环境质量下降。未利用地年平均减少0．05km2随着经济作物的推广和退耕还林政策的推行研究区域大量的荒山荒地被开发利用造成部分未利用地的面积减少；灌木林地面积增加了82．60km2年平均增加3．18km2草地年平均增长为1．36km2。灌木林地和草地的大量增加主要归因于在高海拔地区的亚高山云杉、冷杉林在受到强烈、频繁、大规模的人为干扰（采伐或开荒）时［22］由于该区域山体结构破坏、坡陡山险［14］生态环境相对恶劣森林更新缓慢亚高山针叶林通常会逆向演替退化为以林内植物为主的次生性亚高山落叶阔叶林或针阔混交林受到过度采伐、放牧等人为干扰的影响或水分条件差的地段就形成亚高山灌丛加上持续过度放牧、毁灌开垦和随意砍伐取薪柴等人类干扰活动灌木林地将退化为亚高山草甸［23］灌木林地和草地的增加主要由林地的退化所致表现为原始森林景观逐步向人为干扰景观演变。3．2景观格局特征变化分析3．2．1景观总体特征研究区域内各景观类型面