【正文】 圖 33 是黑河流域 90 年代后期景觀圖。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。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。 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。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(guó)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。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。和北緯42176。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。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。00′～43176。30′～102176。相同的是，我們?cè)诰坝^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。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(duì)土地進(jìn)行分類制圖 [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]。整個(gè)技術(shù)思路見框圖 32。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(tái)和軟件之中。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]。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(shì)，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(guó)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(zhǎng)有蘆葦、狹葉香蒲、狗尾草、灰菜、田施花等。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。這些山地及其植被對(duì)形成徑流，調(diào)蓄河流水量，涵養(yǎng)水源有著重要作用。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(zhǎng)；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。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。流域中、下游地區(qū)屬灰棕荒漠土與灰漠土分布區(qū)。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(guó)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。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。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。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。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。黑河流域景觀分異十分鮮明，從南到北可劃分出南部祁連山地、中部河西走廊和北部阿拉善高平原三大地貌單元，并部分與巴丹吉林大沙漠和騰格里大沙漠接壤，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。東面以大黃山為界、西面以黑山為界分別與石羊河流域和疏勒河流域相鄰，南以托萊南山為分水嶺與疏勒河上游和大通河上游相鄰，北抵中蒙邊境。41′—42176。42′—102176。該指標(biāo)在景觀生態(tài)學(xué)和生態(tài)學(xué)中運(yùn)用十分廣泛，如 Graham 等 [72]曾用蔓延度指標(biāo)進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；Musick 和 Grover [73]用它來量測(cè)圖像的紋理等。一般來說，高蔓延度值說明景觀中的某種優(yōu)勢(shì)拼塊類型形成了良好的連接性；反之則表明景觀是具有多種要素的密集格局，景觀的破碎化程度較高。生態(tài)意義：CONTAG 指標(biāo)描述的是景觀里不同拼塊類型的團(tuán)聚程度或延展趨勢(shì)。理論上，CONTAG 值較小時(shí)表明景觀中存在許多小拼塊；趨于 100 時(shí)表明景觀中有連通度極高的優(yōu)勢(shì)拼塊類型存在。IJI 對(duì)那些受到某種自然條件嚴(yán)重制約的生態(tài)系統(tǒng)的分布特征反映顯著，如山區(qū)的各種生態(tài)系統(tǒng)嚴(yán)重受到垂直地帶性的作用，其分布多呈環(huán)狀，IJI 值一般較低；而干旱區(qū)中的許多過渡植被類型受制于水的分布與多寡，彼此鄰近，IJI 值一般較高。IJI 取值小時(shí)表明拼塊類型 i 僅與少數(shù)幾種其它類型相鄰接；IJI=100 表明各拼塊間比鄰的邊長(zhǎng)是均等的，即各拼塊間的比鄰概率是均等的。39。散布與并列指數(shù)（IJI），單位：百分比，范圍： 0IJI=100（214 ）)10()ln(]l()[(IJ139。生態(tài)意義：SHEI 與 SHDI 指數(shù)一樣也是我們比較不同景觀或同一景觀不同時(shí)期多樣性變化的一個(gè)有力手段。香農(nóng)均度指數(shù)（SHEI ），單位：無，范圍：0=SHEI=1（213 ）mPiiiln)(SHEI1???公式描述：SHEI 等于香農(nóng)多樣性指數(shù)除以給定景觀豐度下的最大可能多樣性（各拼塊類型均等分布） 。如在一個(gè)景觀系統(tǒng)中，土地利用越豐富，破碎化程度越高，其不定性的信息含量也越大，計(jì)算出的 SHDI 值也就越高。該指標(biāo)能反映景觀異質(zhì)性，特別對(duì)景觀中各拼塊類型非均衡分布狀況較為敏感，即強(qiáng)調(diào)稀有拼塊類型對(duì)信息的貢獻(xiàn)，這也是與其它多樣性指數(shù)不同之處。SHDI =0 表明整個(gè)景觀僅由一個(gè)拼塊組成；SHDI 增大，說明拼塊類型增加或各拼塊類型在景觀中呈均衡化趨勢(shì)分布。研究發(fā)現(xiàn)景觀豐度與物種豐度之間存在很好的正相關(guān) [69]，特別是對(duì)于那些生存需要多種生境條件的生物來說 PR 就顯得尤其重要 [70]。景觀豐度（PR），單位：無，范圍：PR=1（211）m?PR公式描述：PR 等于景觀中所有拼塊類型的總數(shù)。生態(tài)意義：MPI 能夠度量同類型拼塊間的鄰近程度以及景觀的破碎度，如MPI 值小，表明同類型拼塊間離散程度高或景觀破碎程度高；MPI 值大，表明同類型拼塊間鄰近度高，景觀連接性好。MPI=0 時(shí)說明在給定搜索半徑內(nèi)沒有相同類型的兩個(gè)拼塊出現(xiàn)。但景觀級(jí)別上的 MNN 在拼塊類型較少時(shí)應(yīng)慎用。一般來說 MNN 值大，反映出同類型拼塊間相隔距離遠(yuǎn)，分布較離散；反之，說明同類型拼塊間相距近，呈團(tuán)聚分布。Nhminji?公式描述：MNN 在拼塊級(jí)別上等于從拼塊 ij 到同類型的拼塊的最近距離之和除以具有最近距離的拼塊總數(shù)；MNN 在景觀級(jí)別上等于所有類型在拼塊級(jí)別上的 MNN 之和除以景觀中具有最近距離的拼塊總數(shù)。MNinjih??39。中國(guó)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》 15平均最近距離（MNN），單位：m，范圍：MNN0（29 ）39。一般來說，受人類活動(dòng)干擾小的自然景觀的分?jǐn)?shù)維值高，而受人類活動(dòng)影響大的人為景觀的分?jǐn)?shù)維值低。AWMPFD=1 代表形狀最簡(jiǎn)單的正方形或圓形，AWMPFD=2 代表周長(zhǎng)最復(fù)雜的拼塊類型，通常其值的可能上限為。如拼塊的形狀影響動(dòng)物的遷移、覓食等活動(dòng) [14，64] ，影響植物的種植與生產(chǎn)效率 [65]；對(duì)于自然拼塊或自然景觀的形狀分析還有另一個(gè)很顯著的生態(tài)意義，即常說的邊緣效應(yīng)。當(dāng) AWMSI=1 時(shí)說明所有的拼塊形狀為最簡(jiǎn)單的方形（采用矢量版本的公式時(shí)為圓形） ；當(dāng) AWMSI 值增大時(shí)說明拼塊形狀變得更復(fù)雜，更不規(guī)則。其中系數(shù) 是由柵格的基本形狀為正方形的定義確定的。研究發(fā)現(xiàn) MPS 值的變化能反饋更豐富的景觀生態(tài)信息，它是反映景觀異質(zhì)性的關(guān)鍵 [38]。拼塊平均大小（MPS），單位：ha ，范圍：MPS0（26 ）)10(MPSiinija?? )10(MPSNA?公式描述：MPS 在拼塊級(jí)別上等于某一拼塊類型的總面積除以該類型的拼塊數(shù)目；在景觀級(jí)別上等于景觀總面積除以各個(gè)類型的拼塊總數(shù)。生態(tài)意義：有助于確定景觀的模地或優(yōu)勢(shì)類型等。而且，NP 對(duì)景觀中各種干擾的蔓延程度有重要的影響 [63]，如某類拼塊數(shù)目多且比較分散時(shí)，則對(duì)某些干擾的蔓延（蟲災(zāi)、火災(zāi)等）有抑制作用。生態(tài)意義：NP 反映景觀的空間格局，經(jīng)常被用來描述整個(gè)景觀的異質(zhì)性，其值的大小與景觀的破碎度也有很好的正相關(guān)性，一般規(guī)律是 NP 大，破碎度高；NP 小，破碎度低。由于它計(jì)算的是某一拼塊類型占整個(gè)景觀的面積的相對(duì)比例，因而是幫助我們確定景觀中模地（Matrix）或優(yōu)勢(shì)景觀元素的依據(jù)之一；也是決定景觀中的生物多樣性、優(yōu)勢(shì)種和數(shù)量等生態(tài)系統(tǒng)指標(biāo)的重要因素。其值趨于 0 時(shí)，說明景觀中此拼塊類型變得十分稀少；其值等于 100 時(shí)，說明整個(gè)景觀只由一類拼塊組成。在自然保護(hù)區(qū)設(shè)計(jì)和景觀生態(tài)建設(shè)中，對(duì)于維護(hù)高數(shù)量的物種，維持稀有種、瀕危種以及生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定，保護(hù)區(qū)或景觀的面積是最重要的因素。景觀面積（TA），單位：ha，范圍：TA0（22 ）)10(TA?公式描述：TA 等于一個(gè)景觀的總面積，除以 10000 后轉(zhuǎn)化為公頃（ha） 。生態(tài)意義：CA 度量的是景觀的組分，也是計(jì)算其它指標(biāo)的基礎(chǔ)。符號(hào)i = 1, …, m：拼塊類型； j = 1, …, n：拼塊數(shù)目； k = 1, …, m：拼塊類型； s=1, …, n：給定距離內(nèi)的拼塊數(shù)目。我們知道組分和格局都能夠獨(dú)立和相互地影響并作用生態(tài)過程，因而了解這些指標(biāo)的內(nèi)涵是十分重要的，也是我們分析黑河流域景觀結(jié)構(gòu)的前提與基礎(chǔ)。由于整個(gè)流域尺度寬廣，并且缺少判據(jù)拼塊核心面積和邊緣帶寬的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，因而不適合計(jì)算邊緣指標(biāo)和核心面積指標(biāo)以及一部分鄰近度指標(biāo)；同時(shí)我們還排除了一部分相關(guān)性很高的指標(biāo)；最后從 FRAGSTATS 軟件中選取了能確保計(jì)算精度的22 個(gè)指標(biāo)，其中在拼塊類型級(jí)別上選用了 9 個(gè)指標(biāo)，它們是：拼塊類型面積、拼中國(guó)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》 11塊所占景觀面積的比例、拼塊個(gè)數(shù)、拼塊平均大小、面積加權(quán)的平均形狀因子、面積加權(quán)的平均拼塊分形指數(shù)、平均最近距離、平均鄰近指數(shù)、散布與并列指數(shù)；在景觀級(jí)別上選用了 13 個(gè)指標(biāo)，它們是：景觀面積、最大拼塊所占景觀面積的比例、拼塊個(gè)數(shù)、拼塊平均大小、面積加權(quán)的平均形狀因子、面積加權(quán)的平均拼塊分形指數(shù)、平均最近距離、平均鄰近指數(shù)、景觀豐度、香農(nóng)多樣性指數(shù)、香農(nóng)均度指數(shù)、散布與并列指數(shù)、蔓延度指數(shù)。由于許多指標(biāo)之間具有高度的相關(guān)性，只是側(cè)重面有不同，因而使用者在全面了解每個(gè)指標(biāo)所指征的生態(tài)意義及其所反映的景觀結(jié)構(gòu)側(cè)重面的前提下，可以依據(jù)各自研究的目標(biāo)和數(shù)據(jù)的來源與精度來選擇合適的指標(biāo)與尺度。FRAGSTATS 軟件功能強(qiáng)大，可以計(jì)算出 59 個(gè)景觀指標(biāo)（表 21） 。中國(guó)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》 8第 2 章 景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)計(jì)算方法第 1 節(jié) 景觀結(jié)構(gòu)分析軟件 FRAGSTATSFRAGSTATS[38]是由美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)森林科學(xué)系開發(fā)的一個(gè)景觀指標(biāo)計(jì)算軟件，它有兩種版本，矢量版本運(yùn)行在 ARC/INFO 環(huán)境中，接受 ARC/INFO 格式的矢量圖層；柵格版本可以接受 ARC/INFO、IDRISI 、ERDAS 等多種格式的格網(wǎng)數(shù)據(jù)。第五章分析黑河流域中游地區(qū)近二十年間景觀結(jié)構(gòu)變化趨勢(shì)，探討促成該地區(qū)景觀結(jié)構(gòu)變化的主要原因。第三章運(yùn)用 GIS 技術(shù)編制黑河流域 90 年代后期景觀圖和黑河流域中游地區(qū) 80 年代前期景觀圖，并在景觀圖基礎(chǔ)上對(duì)流域進(jìn)行