梁燚++党超亚++张玲玲++史云飞
摘 要：基于2010年临沂市兰山区土地利用图，选择6个景观格局指数进行分析，研究不同的空间粒度对景观格局指数的影响，选取的粒度从30～300m。结果表明：（1）随空间粒度变化呈现出三种规律。（2）整个景观的第一适宜尺度域为30～150m，选取的适宜空间粒度为60m。（3）对6个景观格局指数进行拟合分析，其中5个景观格局指数的拟合效果较好，1个指数拟合的效果较差。
关键词：空间粒度 景观格局指数 临沂市兰山区
中图分类号：P901 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）10（c）-0022-03
空间尺度是景观生态学研究的重要的问题之一[1]。空间尺度通常使用空间幅度和空间粒度这两个概念来表述。空间幅度用来表示研究区域的范围的大小。空间粒度是在景观中最小的可以识别的单元所表示的面积、体积和特征长度，是最小的制图单元[2]。景观的功能、组成和结构都与景观的空间粒度有着紧密的关系，随着空间粒度的变化，景观格局指数也会发生相应的变化。
空间粒度效应对景观格局指数的影响很大，而景观生态学中研究景观格局指数又有利于深入研究景观格局的动态变化规律，因此本文以临沂市兰山区为例，研究该区域空间粒度变化对景观格局指数的影响，对于优化景观的布局和城乡居民的分布有重要意义。
1 研究区域与研究方法
1.1 研究区概况
临沂市兰山区位于山东省东南部，地处东经118°06′～118°20′，北纬35°03′～35°23′，总面积817.58 km2。兰山区有平原和丘陵两种地形类型，平原为主。境内有沂、沭、枋、涑等大小河流10余条，均属淮河流域之沂沭泗水系，流向自北而南或自西而东。水资源、矿产资源和生物资源都非常丰富。主要气候为温带季风气候，大陆性特点明显，四季分明，冬季寒冷，夏季炎热，雨量充沛，雨热同期。
1.2 数据来源与处理
采用2010年临沂市兰山区TM影像数据，在ENVI平台上进行遥感解译，获取临沂市兰山区土地利用类型数据，分辨率为34。土地利用类型的分类主要根据临沂市的具体情况，并结合《全国土地利用现状分类》国家标准确定了水体、居民建设地、未利用地、林地、水域和耕地6种类型。
1.3 粒度的选取
以2010年度临沂市兰山区的土地利用类型图为例，利用ArcMap软件的空间分析模块，将土地利用类型图通过重采样转换为不同的空间粒度，最小空间粒度为30m，空间粒度步长设为30m，分别得到10个不同的空间粒度，分别为30m、60m、90m、120m、150m、180m、210m、240m、270m、300m。
1.4 指数的选取与计算
在景观水平基础上选择了6个景观格局指数进行研究，分别是斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、最大斑块占景观面积比例（LPI）、景观形状指标（LSI）、蔓延度指标（CONTAG）、聚集度指数（AI）。各景观格局指数的意义见文献[3-5]。利用Fragstats3.3软件对所选取的6个景观格局指数进行计算并分析，得出其变化规律。
1.5 数学模型检验
利用WPS表格建立空间粒度与景观格局指数的一元线性回归方程模型，利用R检验其相关性。R2的取值范围在0～1之间，当R2越接近1时，拟合的效果越好，越接近0时，拟合的效果越不好。然后通过查表得到判定系数Ra2。比较R2和Ra2，当R2>Ra2的时候说明建立的方程有意义，反之则没意义。
2 研究结果与分析
2.1 数据成果图
根据临沂市兰山区的土地利用类型图，分析了在粒度变化范围内的6个景观格局指数，并且绘制了相应的景观格局指数随空间粒度变化的折线图，如图1所示（图1景观格局指数图依次为：斑块数量、斑块密度、最大斑块占景观面积比例、景观形状指标、蔓延度指标和聚集度指数）。
2.2 指标规律分析
由图1可知，随空间粒度的变化，不同的景观格局指数呈现出不同的规律。主要规律有3种：第一种是随着空间粒度的增加而下降，有明显转折点。如NP和PD随着空间粒度的增加逐渐减小，而且幅度较大，对空间粒度的敏感度较高，转折点在空间粒度为60m的地方。随着空间粒度的增大减小，对空间粒度较为敏感，存在明显转折点为60m。第二种是随着空间粒度的增加而下降，没有明显转折点。如CONTAG、AI和LSI。蔓延度较低，优势斑块的链接性一般。景观中存在多种要素聚集而且破碎程度高，随空间粒度的增大逐渐减小，不存在明显的转折点。聚集度随着空间粒度的增加逐渐减小，是因为随着空间粒度的增加，斑块的形状发生变化，较小的板块融合在一起。AI在减小时没有明显的转折点。LSI随着空间粒度的增加而减小，表明随着板块的融合，景观形状变得越来越简单，在随着空间粒度增加而下降的过程中没有明显的转折点。第三种是随着空间粒度的增加呈现不规律的波动，如LPI。最大斑块指数比较曲折，波动比较大且不规则，对空间粒度的变化比较敏感，有明显的转折点，转折点为60m、210m和240m。
2.3 适宜粒度分析
通过上述分析可知：当空间粒度发生变化时，景观格局指数也发生相应的改变，因此选取适宜的空间粒度是对景观格局数据进行正确分析的重要步骤。通过对景观指数的粒度效应进行分析，找出第一尺度域，再在第一尺度域中选取最佳粒度[7]是选取最佳粒度的有效途径。在进行粒度选取过程中应注意不能选取太大的粒度，因为粒度变大，斑块会进行融合，导致一些较小的景观无法显示；也不能选取的太小，太小会大大的增加分析的计算量。通过对临沂市兰山区的6个景观格局指数进行分析，转折点出现的第一尺度域為30～150m之间，适宜的粒度可选择60m。
2.4 曲线拟合分析
通过对景观指数的粒度效应图进行分析，景观格局指数与空间粒度的变化曲线成线性关系，如表1所示。endprint
通过查相关系数临界值表，当α=0.01时，Ra=0.760。由表1可以看出6个景观格局指数的拟合线性方程的R2超过了临界值Ra2（0.760）；而最大斑块占景观面积比例的拟合度为0.56896，小于临界值Ra2（0.760），可能是选取的粒度不合适或者指数本身无规律造成。
3 结论
3.1 结论
空间粒度的变化对景观格局指数确实存在着明显的影响，研究景观格局指数的空间粒度效应的意义也很重大。通过对临沂市兰山区6个景观格局指数进行分析可知。
第一，NP、PD、LSI、CONTAG和AI都随空间粒度的增加反而下降，但是NP和PD存在明显转折点，其他指数不存在明显转折点；LPI随空间粒度的增加呈现不规则的波动。
第二，景观格局指数空间粒度变化的第一尺度域为30～150m，适宜粒度为60m，与解译后的数据的分辨率较为接近。
第三，通过对景观格局指数与空间粒度的曲线拟合方程和相关系数临界值进行分析，可以得出NP、PD、LSI、CONTAG和AI这5个景观格局指数的拟合效果较好，证明了景观格局指数与空间粒度存在一定的关系。而LPI的拟合曲线数学模型的相关系数临界值都达不到标准，拟合效果较差。
3.2 讨论
景观格局指数对空间粒度的效应比较敏感，上述分析中选取6个景观格局指数，确定最佳粒度为60m，而其中部分指数对空间粒度的拟合效果不理想，主要原因有：空间粒度步长的选取；空间粒度的起始和终止粒度，景观格局指数的选取。在后期工作中可以进一步研究：如空間粒度的步长选取5m，10m，20m……等；起始空间粒度可以从10m开始；而景观格局指数可以选取的更多；根据上述几个条件进行反复实验，从而找出更加理想的变化规律，获取更为准确的适宜粒度。
参考文献
[1]朱开群.土地整理项目区景观粒度效应与景观格局分析[D].南京大学，2011.
[2]周兴东，于胜文.空间粒度变化对景观格局指数的影响-以徐州地区为例[J].测绘科学，2009，34（1）：105-110.
[3]申卫军，邬建国，林永标，等.空间粒度变化对景观格局分析的影响[J].生态学报，2003，23（12）：2506-2519.
[4]董跃宇，喻庆国，刘朝蓬，等.基于最佳空间粒度的碧塔海流域景观格局分析[J].西部林业科学，2013，42（3）：45-53.
[5]朱明，濮励杰，李建龙.遥感影像空间分辨率及粒度变化对城市景观格局分析的影响[J].生态学报，2008，28（6）： 2753-2763.endprint
