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【摘要】文章选择忻州市忻府区作为研究区，在遥感和GIS技术的支持下，通过基于遥感影像数据的景观格局数量化，对忻府区的景观格局现状进行了研究。将景观格局指数和梯度分析相结合可以全面地反映出忻府区景观格局与结构的现状，为今后城市生态管理提供了科学的依据和方法。
【关键词】景观格局；梯度分析；忻府区
一、研究地区与研究方法
1.研究区概况。忻府区位于山西省北中部，北纬38€?3′～38€?1′，东经112€?7′～112€?8′，东西49公里，南北41公里，总面积1987平方公里，东连定襄、西邻静乐、南靠阳曲、北依原平，地形西高东低，逐步倾斜，北、西、南三面环山，东部开阔平坦，为忻定盆地的主体部分。忻府区自然资源丰富，已探明的矿种近30种。主要有铁、锰、铜、金、铌、钽、铀、长石、石英、云母、蛭石、花岗岩、豆砂等。近年来，忻府区的经济一直保持平稳较快的发展。
2.研究方法。（1）数据来源。文章中选取的是忻府区2009年Landsat-TM遥感影像图作为信息源。利用忻州市1：50000的地形图为参考坐标，对遥感影像进行几何纠正，使像元误差不超过1个像元。运用聚类统计和去除分析，把小于最小面积的图斑归并到邻近图斑，得到分类结果图像，随后使用实地调查和人工交互解译的方法对遥感图像进行解译，得到遥感影像分类图，作为分析过程中所需各类信息的提取和计算基础。（2）景观分类。根据忻府区城市景观的特性，参照建设部1991年颁布的国家标准《城市用地与规划建设用地标准》（GBJ137-90）中的城市用地分类体系，考虑到研究区域的特点和资料获取的可能性，将忻府区内的城市景观类型划分如下：一是居住景观，主要指村庄、建制镇和城区的成片居民区；二是工业景观，主要指采矿用地；三是道路交通景观，主要包括各级公路、铁路和乡村道路等；四是绿地景观，包括各种生产防护绿地、有林地、园地、天然牧草地等绿地；五是农业景观，包括旱地、水浇地、果园、人工牧草地、设施农用地等农业用地；六是水体景观，主要指河流、坑塘、内陆滩涂、沟渠、水库等水面；七是其他景观，主要指裸地、荒地以及风景名胜用地等。 （3）样带的设立与景观指数选择。文章中为研究忻府区景观格局的城市化梯度特征，设立了经市中心的沿东西方向的一条样带来进行梯度分析。自西向东样带长45km，宽9km。在计算景观格局指数时，采用移动窗口的方法，移动步长为3km，这样样带就被划分为15个3km€?km的样方。
本研究主要利用FRAGSTATS3.3软件，根据本研究的需要，共选取了8个景观格局指数。在忻府区景观的总体特征描述中，选择了景观类型比例（PLAND）、斑块密度（PD）、平均斑块面积（MPS）、最大斑块指数（LPI）进行计算。在样带的梯度分析中又分以下两部分：类型水平的梯度分析选择了景观类型比例（PLAND）、斑块密度（PD）、景观形状指数（LSI）、平均斑块面积（MPS）；景观水平的梯度分析选择了斑块密度（PD）、面积一周长分维数（PAFRAC）、聚集度指数（CONTAG）、Shannon多样性指数（SHDI）。
二、结果与分析
1.忻府区城市景观的总体特征。由图2可知，从忻府区景观结构中各景观类型的比例来看，绿地景观的面积比例最大，主要分布在忻府区的西部地区，占整个景观类型的50.23％，由大片的有林地、灌木林地、天然牧草地等组成。农业景观所占的景观类型比例也很大为40.01％，分布在忻府区的东部。居住景观、水体景观所占比例分别6.49％、1.72％。工业景观和交通道路景观所占的比例最小，为0.31％和0.52％。可见忻府区依然是以第一产业为主，代表城市化进程的居住景观、工业景观和道路交通景观所占比例甚少。
从斑块密度来看，最大的是农业景观为25.63个/hm2，其次是居住景观22.35个/hm2、绿地景观18.53个/hm2和水体景观17.17个/hm2，接下来是道路交通景观7.35个/hm2、工业景观3.17个/hm2和其他景观3.68个/hm2。居住景观主要包括建制镇和农村居住用地，它的景观类型比例只有6.49％，但斑块密度却位居第二，可见其景观的破碎化程度较大。从景观分类图中也可清晰地看到众多的居住景观斑块镶嵌在绿地景观和农业景观两大基质之中。最大斑块指数是指斑块类型中最大斑块面积占总景观面积的百分数。忻府区农业景观和绿地景观LPI高达34.74和40.53，远远超过其他景观类型的最大斑块指数，可见研究区域有大片相连的农业和绿地景观。而其它景观类型的最大斑块指数都很小。平均斑块面积指数中较大的依然是绿地景观217.11hm2和农业景观156.14hm2，居住景观、其他景观、水体景观、工业景观、道路交通景观依次降低。从这一指数中也可以判断出农业景观和绿地景观的斑块聚集，其余景观斑块破碎化程度高。
图1 忻府区景观的总体特征
AG农业景观；GR绿地景观；FA工业景观；RE居住景观；TR道路交通景观；WA水体景观；OT其他。
2.类型水平的梯度分析。如图3所示，在景观类型比例中可以清晰地看到建成区的范围大概在33km～39km（样方11—13）之间的位置。样带自西向东，绿地景观逐渐减少，而农业景观却正好相反呈逐渐增加的趋势，在12样方呈“v”字型陡然降落，随后又逐渐上升。居住景观的峰值正好出现在第12样带，以建成区为中心向两边逐渐减少。工业景观主要集中在样带的东部，水体景观自西向东无明显的变化。
图2景观组分在样带上的变化
在斑块密度图中，绿地景观和农业景观的斑块密度最大，在样带中都大致呈“M”型。在样带的西部，农业景观大于绿地景观；在样带的东部，绿地景观大于农业景观。可见在样带的西部，农业景观的分布非常零散，这与西部山地丘陵地形相稳和。总体来看，西部斑块密度大小的排列依次是农业＞绿地＞居住＞水体。从第八个样方起我们划为样带的东部，8-10样方斑块密度大小的排列依次是绿地＞农业＞居住＞工业＞水体。在第12样方，居住景观呈“V”字型，这主要是因为在研究中将建成区列为整个一个斑块来分析。从平均斑块面积来看，绿地景观在样带中自西向东逐渐降低，这与斑块密度的涨幅趋势正好相反，可见绿地景观的破碎化程度逐渐增加。在靠近中心城区的过程中，斑块向着小而分散的趋势发展。农业景观正好相反，自西向东平均斑块面积逐渐增加，在第14个样方达到峰值。水体景观和工业景观的平均斑块面积一直处于较低的水平，可见其是零星地散布在其他景观之中。景观形状指数是对景观大小起调节作用的总边界或边界密度的标准量度，同时也是斑块聚合或离散程度的量度。当景观中只有一个正方形斑块时，LSI=1；当景观中斑块形状不规则或偏离正方形时，LSI值增大。样带中水体景观的斑块的几何形状最不规则，其余景观类型差异不大，变化趋势也较平缓。
3.景观水平的梯度分析。如图3所示，在景观水平上，斑块密度在样带上的梯度表现出和类型水平相似的规律，在样带中自西向东逐渐升高达到峰值又逐渐降低。
图3景观水平上的格局指数沿样带的变化
面积周长分维数揭示出景观中各个组分的边界褶皱程度。 该指数的应用条件是某类型景观斑块数量不少于10个，本研究所取样方符合该条件。分维数在第1样方中为1.27，随后逐渐增高，即斑块的形状趋于复杂。在第9样方中开始滑落，在12样方处跌入低谷，这是由于处于12样方的建成区格网化现象明显，城市斑块以规则的多边形人工景观为主。聚集度指数反映景观中不同斑块类型的非随机性或聚集程度。如果某景观有许多离散的小斑块组成，其聚集度的值较小；当景观中以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连接时，其聚集度的值较大。而多样性指数（SHDI）则是对景观中各类斑块复杂性和变异性的度量。如图4，聚集度指数和多样性指数都一直处于波动之中，且两者的变化趋势正好相反，前者增，则后者减，反之亦然。
总体来看，忻府区绿地景观、农业景观在景观类型比例、最大斑块指数和平均斑块面积中的比例明显高于其他景观类型。说明在忻府区的景观类型中，农业景观与绿地景观为优势景观。绿地景观主要分布在忻府区的西面，此处的地貌类型主要为山地和丘陵。农业景观分布在忻府区的东面，此处为忻定盆地的主体。居住景观整体破碎化程度很高，散布于绿地景观和农业景观之中。水体景观的斑块密度也较高，主要是忻府区境内云中河、白马河、牧马河和滹沱河以格网状穿插于其他景观类型之中。工业景观零星地分布在忻府区东面，比较有代表性的是东北部的南铺村、后淤泥村、前淤泥村、泉子沟村和南高村中的采矿区；中部的尹村和河拱村采矿区；靠近建成区的逯家庄采矿区；东面北胡村的采矿区。
从类型水平的梯度分析中，再一次验证了忻府区绿地景观和农业景观为优势景观。从景观类型比例、斑块密度、平均斑块面积三项指标中沿中心区（12样方）左右延伸可以看到一些沿城市中心的梯度变化，但不够明显，与典型的大都市样带梯度变化差距较大，可见忻府区的城市化水平较低，中心区并没有能够很好地发挥它的辐射作用。
参考文献
[1]邬建国．景观生态学——格局、过程、尺度与等级[M]．北京：高等教育出版社，2000
[2]李俊祥，王玉洁，沈晓虹，宋永昌．上海市城乡梯度景观格局分析[J]．生态学报．2004，24（9）：1973～1980
【关键词】景观格局；梯度分析；忻府区
一、研究地区与研究方法
1.研究区概况。忻府区位于山西省北中部，北纬38€?3′～38€?1′，东经112€?7′～112€?8′，东西49公里，南北41公里，总面积1987平方公里，东连定襄、西邻静乐、南靠阳曲、北依原平，地形西高东低，逐步倾斜，北、西、南三面环山，东部开阔平坦，为忻定盆地的主体部分。忻府区自然资源丰富，已探明的矿种近30种。主要有铁、锰、铜、金、铌、钽、铀、长石、石英、云母、蛭石、花岗岩、豆砂等。近年来，忻府区的经济一直保持平稳较快的发展。
2.研究方法。（1）数据来源。文章中选取的是忻府区2009年Landsat-TM遥感影像图作为信息源。利用忻州市1：50000的地形图为参考坐标，对遥感影像进行几何纠正，使像元误差不超过1个像元。运用聚类统计和去除分析，把小于最小面积的图斑归并到邻近图斑，得到分类结果图像，随后使用实地调查和人工交互解译的方法对遥感图像进行解译，得到遥感影像分类图，作为分析过程中所需各类信息的提取和计算基础。（2）景观分类。根据忻府区城市景观的特性，参照建设部1991年颁布的国家标准《城市用地与规划建设用地标准》（GBJ137-90）中的城市用地分类体系，考虑到研究区域的特点和资料获取的可能性，将忻府区内的城市景观类型划分如下：一是居住景观，主要指村庄、建制镇和城区的成片居民区；二是工业景观，主要指采矿用地；三是道路交通景观，主要包括各级公路、铁路和乡村道路等；四是绿地景观，包括各种生产防护绿地、有林地、园地、天然牧草地等绿地；五是农业景观，包括旱地、水浇地、果园、人工牧草地、设施农用地等农业用地；六是水体景观，主要指河流、坑塘、内陆滩涂、沟渠、水库等水面；七是其他景观，主要指裸地、荒地以及风景名胜用地等。 （3）样带的设立与景观指数选择。文章中为研究忻府区景观格局的城市化梯度特征，设立了经市中心的沿东西方向的一条样带来进行梯度分析。自西向东样带长45km，宽9km。在计算景观格局指数时，采用移动窗口的方法，移动步长为3km，这样样带就被划分为15个3km€?km的样方。
本研究主要利用FRAGSTATS3.3软件，根据本研究的需要，共选取了8个景观格局指数。在忻府区景观的总体特征描述中，选择了景观类型比例（PLAND）、斑块密度（PD）、平均斑块面积（MPS）、最大斑块指数（LPI）进行计算。在样带的梯度分析中又分以下两部分：类型水平的梯度分析选择了景观类型比例（PLAND）、斑块密度（PD）、景观形状指数（LSI）、平均斑块面积（MPS）；景观水平的梯度分析选择了斑块密度（PD）、面积一周长分维数（PAFRAC）、聚集度指数（CONTAG）、Shannon多样性指数（SHDI）。
二、结果与分析
1.忻府区城市景观的总体特征。由图2可知，从忻府区景观结构中各景观类型的比例来看，绿地景观的面积比例最大，主要分布在忻府区的西部地区，占整个景观类型的50.23％，由大片的有林地、灌木林地、天然牧草地等组成。农业景观所占的景观类型比例也很大为40.01％，分布在忻府区的东部。居住景观、水体景观所占比例分别6.49％、1.72％。工业景观和交通道路景观所占的比例最小，为0.31％和0.52％。可见忻府区依然是以第一产业为主，代表城市化进程的居住景观、工业景观和道路交通景观所占比例甚少。
从斑块密度来看，最大的是农业景观为25.63个/hm2，其次是居住景观22.35个/hm2、绿地景观18.53个/hm2和水体景观17.17个/hm2，接下来是道路交通景观7.35个/hm2、工业景观3.17个/hm2和其他景观3.68个/hm2。居住景观主要包括建制镇和农村居住用地，它的景观类型比例只有6.49％，但斑块密度却位居第二，可见其景观的破碎化程度较大。从景观分类图中也可清晰地看到众多的居住景观斑块镶嵌在绿地景观和农业景观两大基质之中。最大斑块指数是指斑块类型中最大斑块面积占总景观面积的百分数。忻府区农业景观和绿地景观LPI高达34.74和40.53，远远超过其他景观类型的最大斑块指数，可见研究区域有大片相连的农业和绿地景观。而其它景观类型的最大斑块指数都很小。平均斑块面积指数中较大的依然是绿地景观217.11hm2和农业景观156.14hm2，居住景观、其他景观、水体景观、工业景观、道路交通景观依次降低。从这一指数中也可以判断出农业景观和绿地景观的斑块聚集，其余景观斑块破碎化程度高。
图1 忻府区景观的总体特征
AG农业景观；GR绿地景观；FA工业景观；RE居住景观；TR道路交通景观；WA水体景观；OT其他。
2.类型水平的梯度分析。如图3所示，在景观类型比例中可以清晰地看到建成区的范围大概在33km～39km（样方11—13）之间的位置。样带自西向东，绿地景观逐渐减少，而农业景观却正好相反呈逐渐增加的趋势，在12样方呈“v”字型陡然降落，随后又逐渐上升。居住景观的峰值正好出现在第12样带，以建成区为中心向两边逐渐减少。工业景观主要集中在样带的东部，水体景观自西向东无明显的变化。
图2景观组分在样带上的变化
在斑块密度图中，绿地景观和农业景观的斑块密度最大，在样带中都大致呈“M”型。在样带的西部，农业景观大于绿地景观；在样带的东部，绿地景观大于农业景观。可见在样带的西部，农业景观的分布非常零散，这与西部山地丘陵地形相稳和。总体来看，西部斑块密度大小的排列依次是农业＞绿地＞居住＞水体。从第八个样方起我们划为样带的东部，8-10样方斑块密度大小的排列依次是绿地＞农业＞居住＞工业＞水体。在第12样方，居住景观呈“V”字型，这主要是因为在研究中将建成区列为整个一个斑块来分析。从平均斑块面积来看，绿地景观在样带中自西向东逐渐降低，这与斑块密度的涨幅趋势正好相反，可见绿地景观的破碎化程度逐渐增加。在靠近中心城区的过程中，斑块向着小而分散的趋势发展。农业景观正好相反，自西向东平均斑块面积逐渐增加，在第14个样方达到峰值。水体景观和工业景观的平均斑块面积一直处于较低的水平，可见其是零星地散布在其他景观之中。景观形状指数是对景观大小起调节作用的总边界或边界密度的标准量度，同时也是斑块聚合或离散程度的量度。当景观中只有一个正方形斑块时，LSI=1；当景观中斑块形状不规则或偏离正方形时，LSI值增大。样带中水体景观的斑块的几何形状最不规则，其余景观类型差异不大，变化趋势也较平缓。
3.景观水平的梯度分析。如图3所示，在景观水平上，斑块密度在样带上的梯度表现出和类型水平相似的规律，在样带中自西向东逐渐升高达到峰值又逐渐降低。
图3景观水平上的格局指数沿样带的变化
面积周长分维数揭示出景观中各个组分的边界褶皱程度。 该指数的应用条件是某类型景观斑块数量不少于10个，本研究所取样方符合该条件。分维数在第1样方中为1.27，随后逐渐增高，即斑块的形状趋于复杂。在第9样方中开始滑落，在12样方处跌入低谷，这是由于处于12样方的建成区格网化现象明显，城市斑块以规则的多边形人工景观为主。聚集度指数反映景观中不同斑块类型的非随机性或聚集程度。如果某景观有许多离散的小斑块组成，其聚集度的值较小；当景观中以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连接时，其聚集度的值较大。而多样性指数（SHDI）则是对景观中各类斑块复杂性和变异性的度量。如图4，聚集度指数和多样性指数都一直处于波动之中，且两者的变化趋势正好相反，前者增，则后者减，反之亦然。
总体来看，忻府区绿地景观、农业景观在景观类型比例、最大斑块指数和平均斑块面积中的比例明显高于其他景观类型。说明在忻府区的景观类型中，农业景观与绿地景观为优势景观。绿地景观主要分布在忻府区的西面，此处的地貌类型主要为山地和丘陵。农业景观分布在忻府区的东面，此处为忻定盆地的主体。居住景观整体破碎化程度很高，散布于绿地景观和农业景观之中。水体景观的斑块密度也较高，主要是忻府区境内云中河、白马河、牧马河和滹沱河以格网状穿插于其他景观类型之中。工业景观零星地分布在忻府区东面，比较有代表性的是东北部的南铺村、后淤泥村、前淤泥村、泉子沟村和南高村中的采矿区；中部的尹村和河拱村采矿区；靠近建成区的逯家庄采矿区；东面北胡村的采矿区。
从类型水平的梯度分析中，再一次验证了忻府区绿地景观和农业景观为优势景观。从景观类型比例、斑块密度、平均斑块面积三项指标中沿中心区（12样方）左右延伸可以看到一些沿城市中心的梯度变化，但不够明显，与典型的大都市样带梯度变化差距较大，可见忻府区的城市化水平较低，中心区并没有能够很好地发挥它的辐射作用。
参考文献
[1]邬建国．景观生态学——格局、过程、尺度与等级[M]．北京：高等教育出版社，2000
[2]李俊祥，王玉洁，沈晓虹，宋永昌．上海市城乡梯度景观格局分析[J]．生态学报．2004，24（9）：1973～1980