【正文】 各單元具有獨(dú)特的地質(zhì)地貌、水文氣象和土壤植被條件。圖 31 是黑河流域水系圖。南部祁連山地是流域的水源地，海拔高度從 2022m 到 5500m 以上，垂直地帶性明顯。年平均降水量由山前低山丘陵的 200mm 上升到高山帶的 500mm 以上；自然地帶由山前到高山帶，依次以草原化荒漠、干草原、森林草原、灌叢草甸、高寒荒漠和永久寒凍帶為特征。中部走廊平原夾持于南部祁連山與走廊北山之間，年降水量從南部的 250mm 向北降低至 100mm 以下，海拔從 2022m 以上降至1000m 左右。走廊北部平原多是干旱荒漠戈壁；源于南部山區(qū)的諸河出山后形成了荒漠中的綠洲。北部阿拉善高平原，海拔 1000m 左右，氣候極度干旱，年降水量低于 50mm。分布著廣袤的戈壁荒漠，綠洲面積很小，主要集中在金塔盆地和黑河下游三角洲，前者為灌溉綠洲，后者大多為荒漠化的天然綠洲。流域土壤可劃分為 21 種土類，其中地帶性土類 16 種，非地帶性土 5 種。各類土壤的空間分布，受地形、氣候和植被影響，具明顯的垂直帶譜。祁連山地受山地氣候、地形和植被影響，為高山寒冷荒漠土壤系列、高山草甸土壤系列、山地草甸草原土壤系列、山地草原土壤系列和山地森林土壤系列形成分布區(qū)，主要中國科學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文——《黑河流域景觀結(jié)構(gòu)與景觀變化研究》 19土類有寒漠土、高山草甸土（寒凍氈土） 、高山灌叢草甸土（泥炭土型寒凍氈土） 、高山草原土（寒凍鈣土） 、亞高山草甸土（寒氈土） 、亞高山草原土（寒鈣土） 、灰褐土、山地黑鈣土、山地栗鈣土、山地灰鈣土等。其中，高山寒漠土主要分布于海拔 3800m 以上，分水嶺兩側(cè)或古冰川或冰磧臺地；高山草甸土，亞高山草甸土分布于海拔 3300—3800m 之間，林線以上寒漠土帶以下；大致在 3200—3400m的陰坡為灰褐土，陽坡為山地黑鈣土；2600—3200m 陰坡為灰褐土，陽坡為山地暗栗鈣土；海拔 2300—2600m 為山地栗鈣土海拔 1900—2300m 為山地灰鈣土。流域中、下游地區(qū)屬灰棕荒漠土與灰漠土分布區(qū)。除這些地帶性土類外，還有灌淤土（綠洲灌溉耕作土） 、鹽土、潮土（草甸土） 、潛育土（沼澤土）和風(fēng)沙土等非地帶性土壤。在下游額濟(jì)納旗境內(nèi)，以灰棕漠土為主要地帶性土壤，受水鹽運(yùn)移條件和氣候及植被影響，非地帶性分布硫酸鹽鹽化潮土、林灌草甸土及鹽化林灌草甸土、堿土、草甸鹽土、風(fēng)沙土及龜裂土等。因水熱條件的關(guān)系，在水平分布上自東南向西北，植被是逐漸荒漠化的，大體為森林、灌叢、草原及荒漠四個(gè)植被帶，垂直帶譜極其分明，東西山區(qū)略有差異。海拔 4000—4500m 為高山墊狀植被帶；3800— 4000m 為高山草甸植被帶；3200—3800m 為高山灌叢草甸帶，有高山柳（Salix oritrepha） 、鬼箭錦雞兒（Caragana jubata） 、金露梅（ Dasiphora fruticosa）等灌木林生長；山地森林草原帶一般分布在海拔 2800—3200m，但就分布部位而言，陰坡比陽坡要高出約200—300m。陰坡主要樹種為青海云杉（Picea crassiflora） ，陽坡有零星祁連圓柏（Sabina przewalskii）分布。這些山地及其植被對形成徑流，調(diào)蓄河流水量，涵養(yǎng)水源有著重要作用。海拔 2300—2800m 為山地干草原帶； 2022—2300m 為草原化荒漠帶，對山地徑流形成和匯集也有一定作用。流域中、下游地帶性植被為溫帶小灌木、半灌木荒漠植被，以藜科、疾藜科、麻黃科、菊科、禾本科、豆科為多見植物。受河流水源和人類活動(dòng)影響，中游山前沖積扇下部和河流沖積平原上分布有灌溉綠洲栽培農(nóng)作物和林木，呈現(xiàn)以人工植被為主的景觀。而在河流下游兩岸、三角洲上與沖積扇緣的湖盆洼地—帶，呈現(xiàn)荒漠天然綠洲景觀，代表性植物以戈壁成份占優(yōu)勢，如紅砂、瑣瑣、泡泡刺、霸王柴、膜果麻黃、松葉豬毛菜、合頭藜、短葉假木賊、蒙古沙拐棗等，其中瓣鱗花只分布于額濟(jì)納旗；河灘林和中國科學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文——《黑河流域景觀結(jié)構(gòu)與景觀變化研究》 20灌叢有胡楊、沙棗、檉柳及鹽濕草甸種芨芨草、野大麥、鹽生草等；在沼澤和樹旁生長有蘆葦、狹葉香蒲、狗尾草、灰菜、田施花等。圖 31. 黑河流域水系圖中國科學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文——《黑河流域景觀結(jié)構(gòu)與景觀變化研究》 21第 2 節(jié) 基于 GIS 技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法地理信息系統(tǒng)（GIS）是計(jì)算機(jī)硬件、軟件及規(guī)則組成的系統(tǒng)，它支持空間數(shù)據(jù)的獲取、管理、操作、分析、模擬及顯示，解決復(fù)雜的計(jì)劃及管理問題[74]。當(dāng)前，GIS 技術(shù)和遙感的應(yīng)用已成為景觀分析的基本手段[7]。在景觀生態(tài)研究中，GIS 不僅被用來采集、處理、存儲、管理和輸出景觀數(shù)據(jù)，特別是能與各種景觀分析軟件和地統(tǒng)計(jì)方法緊密結(jié)合來進(jìn)行景觀空間結(jié)構(gòu)的分析與描述、景觀時(shí)空變化動(dòng)態(tài)分析與模擬、景觀最優(yōu)化設(shè)計(jì)與管理，以及結(jié)合遙感技術(shù)進(jìn)行景觀信息的自動(dòng)采集、分類，進(jìn)行景觀圖及各類專題圖的繪制與輸出等[66，7585]。本論文從采集景觀數(shù)據(jù)開始到最終獲得滿足 FRAGSTATS 軟件運(yùn)行要求的文件格式的每一步操作，無一不是貫穿于 GIS 的各種平臺和軟件之中。如：在ARC/INFO 平臺上對兩個(gè)時(shí)期的土地利用圖數(shù)字化并進(jìn)行空間坐標(biāo)轉(zhuǎn)換和幾何糾正；在 [86]平臺上利用其多種擴(kuò)展模塊 Patch Analyst 和 Spatial Analyst等建立景觀類型的各種屬性數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行制圖綜合并輸出各時(shí)期景觀圖；在IDRISI[87]平臺上將景觀圖轉(zhuǎn)化為滿足 FRAGSTATS 要求的圖像文件格式從而計(jì)算出各種景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)結(jié)果，而且我們還運(yùn)用 IDRISI 下的交叉分析模塊對兩個(gè)時(shí)期的景觀圖進(jìn)行轉(zhuǎn)移矩陣分析，制作景觀類型轉(zhuǎn)換圖。整個(gè)技術(shù)思路見框圖 32。 遙 感土 地 利 用 圖 流 域 分 區(qū) DEM景 觀 圖 分 區(qū) 圖FRAGSTS軟 件 圖 斑 屬 性 和 幾 何 位 置計(jì) 算 全 流 域 和 各 分 區(qū) 的 景 觀 生 態(tài) 指 標(biāo) 尺 度 精 度黑 河 流 域 景 觀 結(jié) 構(gòu) 與 景 觀 變 化 研 究中國科學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文——《黑河流域景觀結(jié)構(gòu)與景觀變化研究》 22圖 32. 基于 GIS 技術(shù)的數(shù)據(jù)處理思路第 3 節(jié) 景觀制圖景觀生態(tài)圖是根據(jù)景觀生態(tài)分類的原則，綜合表現(xiàn)景觀生態(tài)各要素之間相互關(guān)系，并通過各類景觀生態(tài)單元的區(qū)域組合，反映其空間分布特征的一種專題地圖 [88]。蘇聯(lián)學(xué)者馬克耶夫在進(jìn)行景觀學(xué)研究時(shí)就曾指出，景觀圖是景觀研究的一種基礎(chǔ)，任何景觀研究都應(yīng)當(dāng)從它開始，同時(shí)也以它結(jié)束 [89]。因而說明了景觀圖作為進(jìn)行各種景觀生態(tài)分析與研究的前提和基礎(chǔ)，是必不可少的一項(xiàng)工作。景觀生態(tài)制圖實(shí)質(zhì)上是用景觀生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)對土地進(jìn)行分類制圖 [88]。制圖者依據(jù)研究區(qū)自然條件的不同以及調(diào)查方法和研究目的的差異，來制定不同的景觀分類原則和設(shè)計(jì)景觀制圖方法。相同的是，我們在景觀制圖過程中都須根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)原理，堅(jiān)持綜合性原則，發(fā)生統(tǒng)一原則和主導(dǎo)因素原則 [88]遙感技術(shù)的興起，使我們能夠迅速獲得各種時(shí)空尺度上的影像數(shù)據(jù)；這些海量數(shù)據(jù)與功能強(qiáng)大的 GIS 軟件緊密結(jié)合，可以快速制作出更為準(zhǔn)確、美觀和滿足不同景觀生態(tài)研究目的的各種景觀生態(tài)專題圖，從而使我們擺脫了野外調(diào)查這種繁重而粗糙的傳統(tǒng)方法來編制景觀生態(tài)圖，逐漸形成新的現(xiàn)代景觀制圖方法。 地圖投影和數(shù)據(jù)比例尺本研究區(qū)范圍取東經(jīng) 96176。30′～102176。30′，北緯 37176。00′～43176。00′之間。經(jīng)地圖投影后的直角坐標(biāo)范圍為橫坐標(biāo)200,000～250,000 米，縱坐標(biāo)3,900,000～4,500,000 米。投影橢球體采用 Krasovsky 橢球體，長、短半軸分別為6378245 和 米。為了保持黑河流域景觀結(jié)構(gòu)各元素的面積不變，地圖投影采用 Albers 等積圓錐投影，中央子午線取為東經(jīng) 100176。，兩條標(biāo)準(zhǔn)緯線分別確定為北緯 39176。和北緯42176。，坐標(biāo)原點(diǎn)為中央子午線與赤道的交點(diǎn)，不使用坐標(biāo)偏移。各幅黑河流域景觀圖的基礎(chǔ)性空間數(shù)據(jù)主要來源于兩幅不同時(shí)期的 1：50 萬黑河流域土地利用圖，數(shù)據(jù)源的原投影系統(tǒng)不盡相同，但都已經(jīng)轉(zhuǎn)換為本設(shè)計(jì)中定義的地圖投影。黑河流域各幅景觀圖均為柵格化的圖像并統(tǒng)一采用 1：50 萬為基本比例尺。研究區(qū)內(nèi)共計(jì) 960（行）1400（列）個(gè)網(wǎng)格，格網(wǎng)分辨率為 250250m，精度中國科學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文——《黑河流域景觀結(jié)構(gòu)與景觀變化研究》 23表 31. 黑河流域景觀拼塊類型景觀 景觀編碼寒漠 1高山草甸 2草原 3森林 4中山草甸 5荒漠草原 6旱耕地 7灌耕地 8居民地 9人工林地 10草甸 11荒漠 12沙漠 13裸露戈壁 14水域 15鹽化草甸 16鹽漠 17沼澤 18較高，以保證最小圖斑不丟失。景觀圖選用柵格圖像的原因：首先是為了滿足FRAGSTATS 柵格版本的文件格式需要；另一方面是為了便于在 IDRISI 下運(yùn)用交叉分析模塊進(jìn)行景觀變化研究。 黑河流域 90 年代后期景觀圖編制 GIS 制圖綜合肖洪浪等根據(jù) 1997 年 69 月 TM 影像和1：25 萬地形圖，在大量野外調(diào)研和實(shí)地考察的基礎(chǔ)上，編繪了黑河流域 1：50 萬土地利用圖 [90]，共劃分出 31 個(gè)土地型，66 個(gè)土地利用單元。該圖已數(shù)字化，存儲在黑河流域水資源信息系統(tǒng)中 [91]。黑河流域 90 年代后期景觀圖是在此圖的基礎(chǔ)上，利用 GIS 制圖綜合編制而成的。方法是首先在土地型的基礎(chǔ)上，擬定黑河流域景觀拼塊類型，共分出 18 種類型（表 31） ；然后，綜合考慮地貌、土地利用類型和單元、土壤以及土地單元中的植物建群種，將 66 種土地單元分別歸并到 18 種景觀拼塊類型（表 32） 。制圖綜合的具體操作過程是：在 GIS 軟件 中，給土地單元圖斑賦新的屬性，即拼塊類型；在 Patch Analysit 模塊下合并屬性一致的圖斑，根據(jù)新的屬性制圖，制作成流域景觀圖并運(yùn)行 Spatial Analysit 模塊將其轉(zhuǎn)換成 Grid 的柵格格式輸出。通過統(tǒng)計(jì)，原黑河流域土地利用圖共計(jì) 1346 個(gè)土地單元圖斑，制圖綜合后的新圖斑，即景觀拼塊共計(jì) 888 個(gè)。圖 33 是黑河流域 90 年代后期景觀圖。表 32. 黑河流域景觀拼塊類型分類體系綱 類 型 單元 景觀冰雪 冰川和永久積雪極高山 寒漠寒漠 墊狀蚤綴、墊狀駝絨藜、雪蓮、紫花針茅寒漠土極高山 寒漠草甸沼澤 苔草、三棱草、嵩草、沼針藺草甸沼澤土高山 高山草甸嵩草、苔草、萎陵菜、雜草類草甸土高山（含河谷） 高山草甸山 地 高 山草甸 嵩草、針茅、雜類草草甸土高山寬谷 高山草甸中國科學(xué)院碩士研究生學(xué)位論文——《黑河流域景觀結(jié)構(gòu)與景觀變化研究》 24山柳、金臘梅、苔草灌叢草甸土高山 高山草甸旱耕灌叢草甸土人工草地亞高山 旱耕地紫花針茅、扁穗冰草、苔草、多根蔥草原土高山 草原草原稀疏紫花針茅、嵩草、苔草、金臘梅草原石質(zhì)土高山地 草原森林 云杉、圓柏灰褐土森林中山 森林苔草、嵩草、雜類草河谷草甸土中山 中山草甸草甸旱耕草甸土河谷草甸中山地 旱耕地苔草、披堿草、針茅黑鈣土草甸草原中山 中山草甸冰草、針茅、禾草暗栗鈣土草甸草原中山 草原灌耕黑鈣土草甸草原中山地 灌耕地草甸草原旱耕黑鈣土草甸草原中山地 旱耕地針茅、冰草、芨芨栗鈣土草原中山 草原窄葉錦雞兒、克氏針茅栗鈣土灌叢草原中山 草原針茅、冷蒿、錦雞兒淡栗鈣土草原中山 草原針茅、合頭草棕鈣土荒漠草原中山 草原小針茅、珍珠、蒿屬灰鈣土荒漠草原中山 草原灌耕栗鈣土草原中山地 灌耕地草原旱耕栗鈣土草原中山地 旱耕地小針茅、合頭草、紅砂灰漠土草原荒漠中山 荒漠中 山荒漠 紅砂、合頭草灰棕漠土荒漠中山 荒漠荒漠草原 旱耕灰鈣土荒漠草原低山 旱耕地珍珠、麻黃、合頭草灰漠土草原化荒漠低山丘陵 荒漠紅砂、合頭草灰棕漠土荒漠低山丘陵 荒漠低山丘陵荒漠裸露灰棕漠土荒漠低山丘陵 裸露戈壁合頭草、珍珠、蒿類灰漠土草原化荒漠土質(zhì)平地 荒漠紅砂、泡泡刺、麻黃、紅柳灰棕漠土荒漠土質(zhì)平地 荒漠紅砂、尖葉鹽爪爪、紅柳鹽化灰棕漠土荒漠土質(zhì)平地 荒漠土質(zhì)平地荒漠裸露灰棕漠土荒漠土質(zhì)平地（含風(fēng)蝕殘丘） 裸露戈壁蘆葦、紅柳、胡楊草甸鹽土低平灘地鹽漠 鹽化草甸草甸胖姑娘、甘草、紅柳、蘆葦荒漠化草甸鹽土土質(zhì)平地鹽漠 鹽化草甸典型鹽漠 鹽爪爪、蘇枸杞、鹽穗木、紅柳典型鹽土低平灘地鹽漠 鹽漠鹽 漠礦質(zhì)鹽漠 裸露礦質(zhì)鹽土河湖灘地鹽漠（含干湖盆） 鹽漠固定沙丘 紅柳、梭梭、白刺風(fēng)沙土固定沙丘沙漠 沙漠梭梭、紅砂風(fēng)沙土半固定沙丘沙漠 沙漠半固定沙丘蒿類、胡楊、紅柳風(fēng)沙土半固定沙丘沙漠 沙漠流動(dòng)沙丘 裸露風(fēng)沙土流動(dòng)沙丘沙漠 沙漠沙 漠平沙地 裸露風(fēng)沙土平沙地沙漠 沙漠合頭草、珍珠灰漠土荒漠戈壁 荒漠紅砂、泡泡刺灰棕漠土荒漠戈壁 荒漠梭梭、紅砂灰棕漠土荒漠戈壁 荒漠紅砂、零星紅柳、零星胡楊灰棕漠土荒漠戈壁 荒漠荒 漠