【正文】 ..16香農(nóng)均度指數(shù)（SHEI） ，單位：無，范圍：0=SHEI=1 ..........................................16散布與并列指數(shù)（IJI） ，單位：百分比，范圍：0IJI=100 .....................................16蔓延度指數(shù)（CONTAG） ，單位：百分比，范圍： 0CONTAG=100 .................17第 3 章 數(shù)據(jù)處理 .........................................................................................................18第 1 節(jié) 黑河流域自然條件概況 ..................................................................................................18第 2 節(jié) 基于 GIS 技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法 ......................................................................................21第 3 節(jié) 景觀制圖 ..........................................................................................................................22 地圖投影和數(shù)據(jù)比例尺 ..............................................................................................................22 黑河流域 90 年代后期景觀圖編制 ............................................................................................23 黑河流域中游地區(qū) 80 年代前期景觀圖編制 ............................................................................25第 4 章 黑河流域景觀結(jié)構(gòu)分析 .................................................................................29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》 I第 1 節(jié) 黑河流域 90 年代后期景觀結(jié)構(gòu)分析 ............................................................................29 祁連山森林草地景觀地帶 ..........................................................................................................31 走廊綠洲景觀地帶 ......................................................................................................................32 走廊西北部沙漠戈壁景觀地帶 ..................................................................................................32 弱水三角洲景觀地帶 ..................................................................................................................33 古日乃湖盆沙漠化景觀地帶 ......................................................................................................34 北部阿拉善高平原荒漠戈壁景觀地帶 ......................................................................................35第 2 節(jié) 黑河流域中游地區(qū) 80 年代前期景觀結(jié)構(gòu)分析 ............................................................35第 5 章 黑河流域中游地區(qū)近二十年間景觀變化 .....................................................38第 1 節(jié) 景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)比較 ..........................................................................................................39 拼塊級(jí)別上的指標(biāo)比較 ..............................................................................................................39 景觀級(jí)別上的指標(biāo)比較 ..............................................................................................................41第 2 節(jié) 景觀類型轉(zhuǎn)換比較 ..........................................................................................................41 建立轉(zhuǎn)移矩陣和制作景觀拼塊類型轉(zhuǎn)換圖 ..............................................................................41 景觀類型轉(zhuǎn)換變化分析結(jié)果 ......................................................................................................45第 6 章 結(jié)論與討論 .....................................................................................................50第 1 節(jié) 結(jié)論 ..................................................................................................................................50第 2 節(jié) 方法討論 ..........................................................................................................................52 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》 0第 1 章 緒論第 1 節(jié) 論文選題的重要意義黑河流域是我國西北干旱區(qū)第二大內(nèi)陸河流域，發(fā)源于祁連山區(qū)，流經(jīng)青海、甘肅和內(nèi)蒙古三省區(qū)，流域總面積達(dá) 萬平方公里，土地資源豐富，光熱能源充足，水資源潛力也相當(dāng)可觀。流域中上游的廣大綠洲地區(qū)，多年來經(jīng)人類開墾利用，灌溉農(nóng)業(yè)發(fā)展迅速，農(nóng)產(chǎn)品豐富，已成為我國西北地區(qū)重要的商品糧基地。特別是位于流域下游的額濟(jì)納旗，由于受黑河入境流量銳減的影響，近年來生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重惡化，尾閭湖泊消失，植被成片死亡，草場迅速退化，土地沙漠化趨勢加劇，已引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[2]。因此，如何協(xié)調(diào)黑河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)黑河流域生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，已成為急需解決的重要科學(xué)問題?，F(xiàn)代生態(tài)學(xué)奠基人 E. P. Odum 在他的《基礎(chǔ)生態(tài)學(xué)》一書 [13]中指出，應(yīng)把景觀生態(tài)和土地合理布局利用作為解決經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)維護(hù)間幾乎是不可調(diào)和的根本性矛盾主要的可能出路。景觀生態(tài)學(xué)是一門研究空間格局對(duì)生態(tài)過程相互作用的新興交叉學(xué)科，它主要研究景觀的結(jié)構(gòu)、功能和變化 [8，12，1415] 。Turner 等認(rèn)為：為實(shí)現(xiàn)區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展，景觀是最適宜于進(jìn)行規(guī)劃和管理的空間尺度，因?yàn)榫坝^有比較明顯的邊界和共同的生態(tài)過程 [1718]。因而，景觀生態(tài)學(xué)是一門實(shí)用性很強(qiáng)的科學(xué)，它以研究人類社會(huì)同其生存空間的相互關(guān)系為主要內(nèi)容，可以為區(qū)域的生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供有力的科學(xué)依據(jù)，在研究可持續(xù)發(fā)展方面顯示出重大價(jià)值 [20]。這種區(qū)域上景觀類型與格局的變化，是干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境演變的具體表現(xiàn)，如何控制這種演變，并使自然生態(tài)系統(tǒng)與人類生態(tài)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)生物共生與可持續(xù)協(xié)調(diào)是干旱區(qū)可持續(xù)發(fā)展研究始終需要解決的問題 [1]。 景觀結(jié)構(gòu)分析方法及其指標(biāo)的發(fā)展綜述景觀結(jié)構(gòu)分析是景觀生態(tài)學(xué)基本理論研究的重要組成部分 [15]，也是景觀生態(tài)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》 2評(píng)價(jià)、規(guī)劃、管理及建設(shè)等應(yīng)用方向的基礎(chǔ)。景觀生態(tài)系統(tǒng)空間結(jié)構(gòu)在很大程度上控制其功能的特征及其發(fā)揮，影響著其中物質(zhì)、能量和信息各種流的過程及其形式[22，23] ，并對(duì)景觀的性質(zhì)、變化方向起著決定性作用。景觀生態(tài)學(xué)中的結(jié)構(gòu)分析方法是多種多樣的，其中特別重要的是空間格局分析。其它方法還有模擬法，滲透理論（Percolation Theory） 、波譜分析（ Spectral Analysis） 、分形分析和半變異矩分析（Semivariogram Analysis）等 [2434]。當(dāng)前遙感和地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用也成為景觀結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)分析的基本手段，它們與其它方法緊密結(jié)合以提供能充分反映景觀結(jié)構(gòu)特征和動(dòng)態(tài)變化的空間模型。景觀結(jié)構(gòu)分析常常需要運(yùn)用各種定量化的指標(biāo)來進(jìn)行景觀結(jié)構(gòu)描述與評(píng)價(jià)，構(gòu)建有關(guān)模型。景觀生態(tài)學(xué)本身有一套較成熟的景觀結(jié)構(gòu)測定、描述和統(tǒng)計(jì)的指標(biāo)體系，從定性分析向定量方法拓展取得了很大進(jìn)展 [17]，由此也產(chǎn)生了很多的景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo) [17，19，24，2536] 。其中，基于信息論的優(yōu)勢度指標(biāo)（Dominance）和蔓延度指標(biāo)（Contagion） ，基于分維幾何學(xué)的分?jǐn)?shù)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》 3維指標(biāo)（Fractal Dimension）是景觀生態(tài)學(xué)中運(yùn)用最廣泛的三個(gè)指標(biāo) [17，24，4042] 。Ritters 等人曾對(duì) 55 個(gè)景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)做過統(tǒng)計(jì)獨(dú)立性分析，他們認(rèn)為這 55 個(gè)指標(biāo)所包含的信息可以集中到 6 個(gè)指標(biāo)之中。美國環(huán)境保護(hù)局（EPA）依據(jù)許多景觀指標(biāo)的不同作用和地位把它們歸類成三類：即用于流域完整性的指標(biāo)，用于景觀穩(wěn)定性與彈性恢復(fù)的指標(biāo)和用于生物完整性與多樣性的指標(biāo)。近年來，遙感技術(shù)迅猛發(fā)展，為我們提供了多分辨率、多光譜、多角度、多時(shí)象和多平臺(tái)的各種影象數(shù)據(jù)來分析、監(jiān)測和管理環(huán)境變化，同時(shí)也要求我們從許多新領(lǐng)域和新方法上去改進(jìn)傳統(tǒng)景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)和發(fā)展新的景觀結(jié)構(gòu)指標(biāo)。Frohn 在這方面進(jìn)行了較為突出的研究工作，并在他所著的《Remote Sensing for Landscape Ecology: New Metric Indicators for Monitoring, Modeling, and Assessment of Ecosystems》 [36]一書中，發(fā)展了兩個(gè)新指標(biāo)：PPU（PatchPerUnit）和 SqP（Square Pixel） 。我國研究人員趙景柱對(duì)此進(jìn)行了有益的探索 [45]，并建立了兩種動(dòng)態(tài)指標(biāo)序列：一種是單向動(dòng)態(tài)指標(biāo)序列，用{I i(t)}(i=1，2，…，13) 表示，其中包括類斑均度、斑均度、類斑散度、斑散度、斑塊貼近度、斑塊形狀指標(biāo)、類斑豐度、斑豐度、帶豐度、帶斑比、邊緣強(qiáng)度、景觀網(wǎng)絡(luò)的連通度和環(huán)度指標(biāo)；另一種是總體動(dòng)態(tài)指標(biāo)序列{I(t)}，它可以從總體上體現(xiàn)景觀空間格局的自然演替規(guī)律和人類活動(dòng)開發(fā)規(guī)律。其中， X 是優(yōu)勢度指標(biāo)，Y 是蔓延度指標(biāo)，Z 是分?jǐn)?shù)維指標(biāo) [36，43] 。自 O’Neill 等將許多數(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)軟件包，如 SPANS、LSPA、HE 和 FRAGSTAS等 [7]。 景觀結(jié)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀在景觀結(jié)構(gòu)研究方面，一向以美國流派最為活躍與成熟。其在研究景觀結(jié)構(gòu)與功能方面有不少成功范例，如 Forman 按景觀元素的構(gòu)型和結(jié)構(gòu)特征劃分了四種基本景觀類型，它們是散置拼塊景觀、網(wǎng)絡(luò)景觀、交指狀景觀和棋盤格子景觀，并同時(shí)研究了決定這些空間結(jié)構(gòu)特征的因素與參數(shù)以及不同景觀結(jié)構(gòu)對(duì)其生態(tài)過程的影響 [14，19，47] 。隨著景觀結(jié)構(gòu)定量化方法取得新進(jìn)展，對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的變化研究成為國外學(xué)者又一個(gè)研究熱點(diǎn)。他們利用 1935 年到 1985 年共計(jì)五十年的該州景觀和資源情況的資料，對(duì)其景觀結(jié)構(gòu)變化的研究涉及土地利用變化、景觀空間格局、景觀多樣性以及模擬景觀結(jié)構(gòu)變化四個(gè)方面，同時(shí)還研究了該州土地利用變化的生態(tài)學(xué)影響和資源利用趨