【文章內(nèi)容簡介】 的合理利用與間隙開發(fā)：城市是 “人 — 地”關(guān)系中人類活動(dòng)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的地方，由 于用地緊張，如何在有限的空間內(nèi)充分利用每一寸土地，來協(xié)調(diào)人與自然的關(guān)系，成為當(dāng)今城市生態(tài)學(xué)研究的熱門話題。在我國快速城市化的大潮中，城市化的影響越來越被研究人員所重視。首先以快速發(fā)展的城市典型 深圳市為例進(jìn)行了研究 。隨后以上海 、廣州、廈門 為研究對(duì)象的文章紛紛發(fā)表，并且研究范圍逐漸從東南經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)向西北等內(nèi)陸地區(qū)城市擴(kuò)展，而對(duì)小城鎮(zhèn)的研究也隨之出現(xiàn)且比例越來越大。一系列基于城市景觀格局研究的理論和方法也紛紛出現(xiàn)。城市景觀格局的研究，重點(diǎn)分析城市景觀格局的基本特征及對(duì)其生態(tài)系統(tǒng)過程和功能的影響 。其中 城市廊道、城市景觀面狀要素、對(duì)城市土地利用的生態(tài)效應(yīng)，城市格局演變對(duì)區(qū)域微氣候和水文過程的影響，如熱島效應(yīng)、城市濕地、城市非點(diǎn)源污染等有著特殊的研究。 我國作為農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)景觀格局研究的文獻(xiàn)很早就出現(xiàn)，農(nóng)業(yè)活動(dòng)對(duì)景觀格局的影響，農(nóng)業(yè)景觀格局演變及其生態(tài)效應(yīng)等方面都有卓有成效的研究。而近年來新農(nóng)村建設(shè)的加強(qiáng)，在傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)景觀的基礎(chǔ)上，村落景觀規(guī)劃成為景觀科學(xué)和景觀規(guī)劃研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。農(nóng)田景觀 、農(nóng)村居民點(diǎn)、鄉(xiāng)村聚落景觀的研究將成為未來研究的熱點(diǎn)方向。城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶作為城市建成區(qū)與廣大鄉(xiāng)村區(qū)相連接的部位 ，各種邊緣效應(yīng)明顯，功能互補(bǔ)強(qiáng)烈，對(duì)于這種新型地域單元的研究具有特殊意義。近年來一些文獻(xiàn)對(duì)于城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶的功能特征及城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶存在生態(tài)問題進(jìn)行了探討，從廊道建設(shè)、景觀斑塊建設(shè)入手探討了適合解決中國城鄉(xiāng)交錯(cuò)帶生態(tài)問題的措施。 研究內(nèi)容 、 方法 研究內(nèi)容 12 景觀格局 (1andscape paltern)的研究是景觀生態(tài)學(xué)研究的核心內(nèi)容和熱點(diǎn)問題之一。景觀是由斑塊、廊道和基質(zhì)組成的咖’。斑塊的類型、起源、形狀面積大小、空間格局和動(dòng)態(tài)是景觀的重要代表特征。斑塊的空間分布表示為景 觀格局，所以對(duì)景觀格局的研究大多從斑塊著手。景觀格局是景觀區(qū)域內(nèi)若干生物過程和非生物過程長期綜合作用的產(chǎn)物：同時(shí)景觀格局對(duì)各種生物過程或非生物過程有直接或聞接的影響。了解某一區(qū)域景觀格局的變化可以為該區(qū)域資源的合理管理利用提供科學(xué)依據(jù)。植被的景觀格局可以反映植被空間分布及其動(dòng)態(tài)受環(huán)境異質(zhì)性和干擾狀況綜合控制的基本特征。通過對(duì)景觀格局成因機(jī)制的分析，確定系統(tǒng)的生產(chǎn)力、穩(wěn)定性和生境質(zhì)量的控制因素，進(jìn)而有效地預(yù)測(cè)景觀的動(dòng)態(tài)，是確立景觀管理和設(shè)計(jì)目標(biāo)，制定景觀管理措施的基礎(chǔ)和依據(jù)。 研究方法 景觀格局的研究方法有很多，常用的有空間自相關(guān)分析 (spatial autocorrelation analysis)、波譜分析 (spectral analysis)、半變異矩分析(semi， varingram analysis)、趨勢(shì)面分析、聚塊樣方方差分析及分形分析等，它們?yōu)楦窬址治鎏峁┝烁喗莘奖愕臄?shù)學(xué)工具。最初的景觀格局分析方法來源于種群生態(tài)學(xué)中種群分布格局的研究，即根據(jù)種群密度的變化規(guī)律是否符合某種隨機(jī)變量的分布型來確定分布格局。它僅僅從概率的角度說明種群空間分布狀態(tài)，對(duì)種群的各種空間特 征，如空間結(jié)構(gòu)和利用空間的能力等的研究是不完善的。隨著數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，能夠較好地解決這些問題。地統(tǒng)計(jì)學(xué)是以區(qū)域化變量理論為基礎(chǔ)的空間統(tǒng)計(jì)，可以定量地定義生態(tài)格局研究的抽樣 和預(yù)測(cè)的“代表性”，尤其是空間局部估計(jì)和克立格法制圖，可以在格局分析中精確地描述所研究的變量在空間上的分布、形狀、大小、地理位置或相對(duì)位置。波譜分析研究系列數(shù)據(jù)的周期性，是揭示空間格局周期性規(guī)律的有效方法。聚塊樣方方差分析通過對(duì)不同大小的樣方進(jìn)行方差分析，以確定斑塊大小和空間格局的等級(jí)結(jié)構(gòu)。趨勢(shì)面分析通過擬合空『日 J 數(shù)據(jù)而建立空間 格局統(tǒng)計(jì)模型。景觀生態(tài)學(xué)利用分形分析將分維數(shù)作為一種指標(biāo)來描述景觀形狀的復(fù)雜性程度，分維變量的自相似性使我們可以選擇最佳觀察的尺度束研究某個(gè)生態(tài)過程，并推斷該過程在其它尺度上的變化規(guī)律。 13 對(duì)景觀格局的定量描述是分析景觀結(jié)構(gòu)、功能和過程的基礎(chǔ)。通過格局分析就可以把景觀的空間特征與時(shí)間過程聯(lián)系起來，從而能夠比較清楚地分析景觀的內(nèi)在規(guī)律性。國內(nèi)景觀格局的研究始于 20 世紀(jì) 80 年代末肖篤寧等人，當(dāng)時(shí)對(duì)景觀指數(shù)和圖形的操作主要采用傳統(tǒng)的計(jì)算方法和手工操作。近年來，隨著3S 技術(shù)及其相應(yīng)計(jì)算技術(shù)的興起，可以處理衛(wèi)星遙 感數(shù)字圖像數(shù)據(jù)、數(shù)字地面模型數(shù)據(jù)和從衛(wèi)片、航片或地圖等經(jīng)掃描得到的景觀生態(tài)數(shù)據(jù)以及實(shí)地采樣數(shù)據(jù)等更加復(fù)雜的數(shù)據(jù)?，F(xiàn)常用的景觀格局指數(shù)有平均斑塊面積 (mean patch size)、斑塊數(shù)量 (number ofpatch)、平均斑塊密度 (mean patch density)、連接度 (connectivity) 、 斑 塊 離 散 度 (interpatch distance) 、 綴 塊 性(patchiness)、鄰接指數(shù) (contiguity index)、斑塊周長 (perimeter)、邊緣對(duì)比度 (convexity inttex)、總邊緣長度 (total edge)、形狀指數(shù) (shape index)、分維數(shù) (fractaldimension)、修改分維數(shù) (modified fractal dimension)、Shannon 指數(shù) (Shannon index)、 Simpson 指數(shù) (Simpson index)、優(yōu)勢(shì)度(dominance)、景觀均勻度 (evfflaness)。近年來，有人將上述的這些指標(biāo)歸納為景觀多樣性的數(shù)量化特征。景觀多樣性是指景觀在結(jié)構(gòu)、功能和時(shí)間動(dòng)態(tài)上的多樣化和變異性，它揭示了景觀的復(fù)雜性，是對(duì)景 觀水平上生物組成多樣化程度的表征。景觀多樣性常被區(qū)分為景觀類型多樣性 (Landscape type diversity)、斑塊多樣性 (Patch diversity)和格局多樣性 (Pattern diversity) 三種。類型多樣性是景觀中類型的豐富度和復(fù)雜性，?？紤]景觀中不同的景觀類型的數(shù)目及其所占面積的比例，其測(cè)定指標(biāo)包括類型的多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)度、均勻度和豐富度等，事實(shí)上，上面介紹的景觀多樣性指數(shù)是景觀類型多樣性指數(shù)。斑塊多樣性是景觀中斑塊的數(shù)量、大小和形狀的多樣性和復(fù)雜性，測(cè)定指標(biāo)包括斑塊的數(shù)目、面 積、形狀、破碎度、分維數(shù)等。格局多樣性是景觀類型空間分布的多樣性及各類型之間以及斑塊間的空間與功能關(guān)系，測(cè)定指標(biāo)包括修改分維數(shù)、聚集度、連通性等。自從學(xué)者們將許多數(shù)量指標(biāo)引入景觀生態(tài)學(xué)以來，先后產(chǎn)生了幾個(gè)優(yōu)秀的計(jì)算機(jī)軟件包： SPANS、 HE、 LSPA、 FRAGSTAS 等，而尤其是 FRAGSTAS 的功能最強(qiáng)，它以 GIS的軟件為數(shù)據(jù)輸入平臺(tái)，能計(jì)算出 57個(gè)景觀指數(shù)。 14 第 2 章 合肥市景觀格局變化分析 研究區(qū)概況 合肥位于安徽省正中央， 長江 、 淮河 之間、巢湖之濱，襟江擁湖，沿海 腹地 、內(nèi)地前沿、具有承東啟西、 貫通 南北的重要 區(qū)位 優(yōu)勢(shì)，曾為 揚(yáng)州 、 合州 、南豫州 、 廬州 、德勝軍、 淮南 西路等治所，歷來是兵家必爭之地，有“江南唇齒，淮右襟喉”、“ 江南 之首， 中原 之喉”之稱，歷為江淮地區(qū)行政軍事首府。 合肥地處江淮丘陵，北起舜農(nóng)山，南至巢湖盆地周圍，大部分地域崗沖起伏，壟畈相間。總的地勢(shì)是中部高，南北低。江淮分水嶺橫貫中部（大別山余脈），自六安龍穴山進(jìn)入肥西牛尾巴山，向東延伸，經(jīng)大潛山、官亭、焦 婆、大柏店、將軍嶺，至長豐山土山、吳山和肥東縣中北部八斗嶺、廣興一帶高崗出境，進(jìn)入定遠(yuǎn)縣繼續(xù)向東延伸。自肥西小蜀山北三向廟，有江淮分水嶺南側(cè)的一個(gè)分支（古稱“龍干”）延伸向東，經(jīng)南三十里崗、大蜀山向市區(qū)延伸，形成合肥市區(qū)中間高、南北兩側(cè)低的局部地貌特征。江淮分水嶺以南為長江水系，流域面積 4316 平方公里，地勢(shì)由北向南（巢湖盆地周圍）傾斜，沿巢湖一帶形成沖積平原，地勢(shì)平坦，土地肥沃，圩畈綿延。江淮分水嶺以北為淮河水系，流域面積 2950 平方公里，地勢(shì)由南向北傾斜，大部分為海拔高程 30~50 米臺(tái)地，沿瓦埠湖、高塘 湖周圍有小塊狹長的沖積平原。 合肥屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候 地處中緯度地帶，位于江淮之間，全年氣溫冬寒夏熱，春秋溫和，屬于暖溫帶向亞熱帶的過渡帶氣候類型，為亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。年平均氣溫 度，降雨量近 1000 毫米，日照 2100 多個(gè)小時(shí)。合肥的氣候特點(diǎn)是：四季分明，氣候溫和、雨量適中、春溫多變、秋高氣爽、梅雨顯著、夏雨集中。春天：冷暖空氣活動(dòng)頻繁，常導(dǎo)致天氣時(shí)晴時(shí)雨，乍暖乍寒，復(fù)雜多變。夏季：季節(jié)最長，天氣炎熱，雨量集中，降水強(qiáng)度大，雨量主要集中在 56 月的梅雨季節(jié)。秋季：季節(jié)最短，氣溫下降快，晴 好天氣多。冬季 :天氣較寒冷，雨雪天氣少，晴朗天氣多。 合肥市氣候濕潤，水系發(fā)育分別源于江淮分水嶺兩側(cè)，或南流注長江，或北流入淮河。屬長江流域的河流主要有南淝河、店埠河、豐樂河、派河等；湖泊主要有巢湖。屬淮河流域水系的河流主要有東淝河、高塘河、莊墓河等；湖 15 泊主要有瓦埠湖、高塘湖。興修的有跨流域的淠杭灌溉河總干渠、滁河干渠、瓦東干渠等工程以及幾十座水庫和數(shù)千口塘壩。這些水流組成水網(wǎng)，為防洪、灌溉、供水、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游提供了有利條件。地面廣泛粘土覆蓋，丘陵崗地滲透性較差，地下水比較貧乏。 合肥土地資源類型多樣， 農(nóng)地面積 418 萬畝，占土地總面積的 %；水面 114 萬畝，占 %；林地 37萬畝，占 %；其他用地 521 萬畝，占 %。 合肥水資源較豐富，南有 巢湖 ，北有 瓦埠湖 、 高塘湖 ，東可由 滁河 提引長江水，西可引淠史杭總干渠水。市區(qū)西北部董鋪水庫，是合肥最大的水庫，面積 萬畝，庫容量 億立方米。此外，三縣一郊還有中小水庫 455 座。水利庫容 億立方米。全市多年平均徑流總量 21 億立方米，多年平均攔蓄量 億立方米 . 全市常住人口為 5702466 人，相比第五次 全國人口普查相，十年共增加1235082 人，增長率為 %，年平均增長率為 %。 軟硬件配置 軟件配置 操作系統(tǒng)： Windows XP 地理信息系統(tǒng)： ArcView3． 2 硬件配置 計(jì)算機(jī)配置為： Pentium(R)4 處理器， 512M 內(nèi)存。輸入設(shè)備為掃描儀： 輸出設(shè)備為打印機(jī)。 軟件介紹 ArcView GIS 是美國環(huán)境系統(tǒng)研究所公司 (Environment System Research Institute Ine．，簡稱 ESRI)開發(fā)的地理信息系統(tǒng) (Geographic Information System，簡稱 G1S)系列軟件中的一種，該軟件的主要功能有： (1)地圖顯示。以點(diǎn)、線、面、柵格為地理要素，用不同的符號(hào)顯示地圖，根據(jù)要素的屬性，分類表達(dá)。不同的專題信息可以一層層地組合在一起，地圖 16 可以任意放大、縮小、平移，還可以用圓餅圖、直方圖表達(dá)多重屬性在空間上的分布，可將屬性以文字方式注記到的圖上。 (2)屬性表查詢。對(duì)表狀數(shù)據(jù)的屬性進(jìn)行選擇、查找、排序、 統(tǒng)計(jì)匯總等操作，建立表與表的連接，以趨勢(shì)線、直方圖、圓餅圖等形式表達(dá)屬性數(shù)據(jù)地查詢結(jié)果。 (3)空間查詢。在地圖上選擇地理要素，同時(shí)顯示其對(duì)應(yīng)的屬性，也可在表中選擇記錄，在圖上顯示對(duì)應(yīng)的地理要素。除上述最基本的圖文互訪功能外，還可做一些比較復(fù)雜的空間查詢。 (4)打印輸出。將上述空問查詢、屬性查詢而得到的地圖、表格、統(tǒng)計(jì)圖組合起來，打印輸出。 ， (5)數(shù)據(jù)輸入與編輯?？砂?AreView 專用的空間數(shù)據(jù)格式 (Shape file)輸入、編輯地圖，也可對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的表狀數(shù)據(jù) (DBF 文件 )進(jìn)行編 輯，可將 ARC／ INFO、MapInfo、 AumCAD 的空間或圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成 Shape 文件。 (6)空間分析。 ArcView 有若干擴(kuò)展模塊：如柵格分析用的 SpatialAnalyst，網(wǎng)絡(luò)分析用的 NetworkAnalyst，三維地形生成、顯示用的 3DAnaly 或，等等。 AreView 的主要處理數(shù)據(jù)有矢量型空間數(shù)據(jù)、關(guān)系型 (表狀 )屬性數(shù)據(jù)、柵格型 空間數(shù)據(jù)、不規(guī)則三角網(wǎng)數(shù)據(jù)。 AreView 可直接使用的 Data Source 主要有： (1)ShapeFile。 Shape 文件是矢量圖形，除了查 詢，還可用 ArcView 編輯，也可和很多數(shù)據(jù)格式相互轉(zhuǎn)換。 Shape 文件沒有拓?fù)潢P(guān)系，內(nèi)部結(jié)構(gòu)簡單，顯示速度較快。 (2)ARC／ INFO， PC^RC， NFO的 Coverage。其點(diǎn)、線、面、組合面、結(jié)點(diǎn)、注記等要素及其屬性均可直接使用，但不能用 ArcView 編輯。加載 Coverage 時(shí)，所顯示的圖標(biāo)符號(hào)是立體狀的，需進(jìn)一步打開選擇，和 ShapeFile 不同。 (3)表狀屬性數(shù)據(jù)。 ArcView 默認(rèn)的表裝數(shù)據(jù)是 DBF 文件和 INFO 數(shù)據(jù)庫的1． able(表 )。也可通過要素屬性表 (DBF 文件， INFO 表 )和典型的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫連接 (如 Access， Oracle， SQL Server 等 )。 (4)ARC／ INFO 的柵格數(shù)據(jù) Grid 可用擴(kuò)展模塊 SpatialAnalyst 進(jìn)