独流减河流域绿色基础设施空间格局与景观连通性分析的尺度效应.pdf

第３２卷第９期２０１９年９月环境科学研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＶｏｌ . ３２ ꎬ Ｎｏ . ９Ｓｅｐ . ꎬ ２０１９收稿日期２０１８￣０８￣０９修订日期２０１８￣１１￣０９作者简介陈晨１９８８￣ ꎬ 女 ꎬ 天津人 ꎬ 工程师 ꎬ 硕士 ꎬ 主要从事生态遥感与景观规划研究 ꎬ ｃｈｅｎｃｈｅｎｔａｅｓ＠１２６ . ｃｏｍ . ∗ 责任作者 ꎬ 张彦１９８４￣ ꎬ 男 ꎬ 甘肃民乐人 ꎬ 高级工程师 ꎬ 博士 ꎬ 主要从事水污染防治与生态修复研究 ꎬ ｚｙｃｕｍｔ０４＠１６３ . ｃｏｍ基金项目国家水体污染控制与治理科技重大专项Ｎｏ . ２０１５ＺＸ０７２０３￣０１１ ꎻ 天津市应用基础与前沿技术研究计划Ｎｏ . １５ＪＣＺＤＪＣ４１０００ ꎻ 天津市环境保护科学研究院自主创新基金暨院长基金项目Ｎｏ . ＹＺＪＪ￣２０１６￣００１ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙＭａｊｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＰｒｏｇｒａｍｆｏｒＷａｔｅｒＰｏｌｌｕｔｉｏｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＴｒｅａｔｍｅｎｔｏｆＣｈｉｎａＮｏ . ２０１５ＺＸ０７２０３￣０１１ ꎻ ＴｉａｎｊｉｎＲｅｓｅａｒｃｈＰｒｏｇｒａｍｏｆＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＦｏｕｎｄａｔｉｏｎａｎｄＡｄｖａｎｃｅｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ꎬ ＣｈｉｎａＮｏ . １５ＪＣＺＤＪＣ４１０００ ꎻ ＴｉａｎｊｉｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＩｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔＩｎｎｏｖａｔｉｏｎＦｕｎｄａｎｄＤｅａｎ ′ ｓＦｕｎｄＰｒｏｊｅｃｔ ꎬ ＣｈｉｎａＮｏ . ＹＺＪＪ￣２０１６￣００１独流减河流域绿色基础设施空间格局与景观连通性分析的尺度效应陈晨１ ꎬ 徐威杰１ ꎬ 张彦１ ∗ ꎬ 周滨１ ꎬ 柴曼１ ꎬ 刘晗２ ꎬ 冯宇３１ . 天津市环境保护科学研究院 ꎬ 天津３００１９１２ . 天津市联合环保工程设计有限公司 ꎬ 天津３００１９１３ . 中国环境科学研究院 ꎬ 北京１０００１２摘要尺度效应是景观生态学研究的核心问题之一 ꎬ 是正确理解和感知景观格局与生态过程相互作用及其动态变化特征的基础 . 针对ＧＩ绿色基础设施进行空间格局与景观连通性分析具有强烈的尺度依赖性的问题 ꎬ 以天津市独流减河流域为例 ꎬ 利用ＡｒｃＧＩＳ１０ 􀆰 １、ＥＮＶＩ５ 􀆰 ３和ｅＣｏｇｎｉｔｉｏｎ８ 􀆰 ９软件进行面向对象土地利用分类 ꎬ 基于ＭＳＰＡ形态学空间格局分析方法和景观连通性分析方法 ꎬ 借助ＧｕｉｄｏｓＴｏｏｌｂｏｘ２ 􀆰 ６和Ｃｏｎｅｆｏｒ２ 􀆰 ６软件 ꎬ 通过设置不同的粒度、边缘宽度和扩散距离 ꎬ 对２０１６年研究区ＧＩ的粒度效应、边缘效应和距离效应进行定量分析和评价 . 结果表明 ① ＭＳＰ形态学空间格局类型具有明显的粒度效应和边缘效应 ꎬ 较小的粒度和边缘宽度会得到更为详细的空间格局信息 . ② 粒度效应改变ＧＩ像元的空间分布 ꎬ 会导致ＧＩ空间信息的丢失或增加 ꎬ 直接影响ＭＳＰ类型的空间配置和量化关系 ꎻ 而边缘效应不会改变ＧＩ像元的空间分布 ꎬ 使得ＧＩ空间信息不发生改变 ꎬ 但对ＭＳＰ类型的影响更为显著 . ③ 景观连通性与扩散距离具有直接关系 ꎬ 扩散距离越大 ꎬ ＧＩ核心区景观连通性越高 ꎬ 当扩散距离增至一定程度时 ꎬ 所有核心区会连接成一个网络整体 ꎬ 景观连通性达到最大 ꎬ 研究区ＧＩ核心区的扩散距离关键值在２ 􀆰 ５４ 􀆰 ５ｋｍ之间 . 研究显示 ꎬ 独流减河流域ＧＩ要素尺度效应明显但机理不同 ꎬ 基于ＭＳＰＡ和景观连通性分析方法能够更加直观地反映各景观类型和网络组分的空间变化特征和数值变化规律 . 关键词绿色基础设施ＧＩ ꎻ 尺度效应 ꎻ 形态学空间格局分析ＭＳＰＡ ꎻ 连通性 ꎻ 独流减河流域中图分类号Ｘ３２１文章编号１００１￣６９２９２０１９０９￣１４６４￣１１文献标志码ＡＤＯＩ１０ 􀆰 １３１９８ ∕ ｊ 􀆰 ｉｓｓｎ 􀆰 １００１￣６９２９ 􀆰 ２０１８ 􀆰 １１ 􀆰 １８ＳｃａｌｅＥｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅＳｐａｔｉａｌＰａｔｔｅｒｎａｎｄＣｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙＡｎａｌｙｓｉｓｆｏｒｔｈｅＧｒｅｅｎＩｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｉｎＤｕｌｉｕｊｉａｎＲｉｖｅｒＢａｓｉｎＣＨＥＮＣｈｅｎ１ ꎬ ＸＵＷｅｉｊｉｅ１ ꎬ ＺＨＡＮＧＹａｎ１ ∗ ꎬ ＺＨＯＵＢｉｎ１ ꎬ ＣＨＡＩＭａｎ１ ꎬ ＬＩＵＨａｎ２ ꎬ ＦＥＮＧＹｕ３１ . ＴｉａｎｊｉｎＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ ꎬ Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９１ ꎬ Ｃｈｉｎａ２ . ＴｉａｎｊｉｎＵｎｉｔｅｄＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏ . ꎬ Ｌｔｄ . ꎬ Ｔｉａｎｊｉｎ３００１９１ ꎬ Ｃｈｉｎａ３ . ＣｈｉｎｅｓｅＲｅｓｅａｒｃｈＡｃａｄｅｍｙｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ ꎬ Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００１２ ꎬ ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＳｃａｌｅｅｆｆｅｃｔｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｃｏｒｅｉｓｓｕｅｓｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｅｃｏｌｏｇｙ ꎬ ｗｈｉｃｈｉｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｃｏｒｒｅｃｔｌｙｕｎｄｅｒｓｔａｎｄｉｎｇａｎｄｐｅｒｃｅｉｖｉｎｇｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｌａｎｄｓｃａｐｅｐａｔｔｅｒｎａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｉｔｓｄｙｎａｍｉｃｃｈａｎｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ . ＦｏｒｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｔｒｏｎｇｓｃａｌｅｄｅｐｅｎｄｅｎｃｅｉｎｔｈｅｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎｄｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｇｒｅｅｎｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＧＩ ꎬ ｌａｎｄ￣ｕｓｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＤｕｌｉｕｊｉａｎＲｉｖｅｒＢａｓｉｎｉｎＴｉａｎｊｉｎｗａｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｕｓｉｎｇＡｒｃＧＩＳ１０ 􀆰 １ ꎬ ＥＮＶＩ５ 􀆰 ３ａｎｄｅＣｏｇｎｉｔｉｏｎ８ 􀆰 ９ｓｏｆｔｗａｒｅ . ＴｈｅｎｔｈｅｍｅｔｈｏｄｓｏｆｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎａｌｙｓｉｓＭＳＰＡａｎｄｌａｎｄｓｃａｐｅｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｗｅｒｅｕｓｅｄ ꎬ ａｎｄｔｈｅＧｕｉｄｏｓＴｏｏｌｂｏｘ２ 􀆰 ６ａｎｄＣｏｎｅｆｏｒ２ 􀆰 ６ｗｅｒｅｕｓｅｄａｓｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｏｌｓ . Ｆｉｎａｌｌｙ ꎬ ｔｈｅｇｒａｉｎｅｆｆｅｃｔ ꎬ ｅｄｇｅｅｆｆｅｃｔａｎｄｄｉｓｔａｎｃｅｅｆｆｅｃｔｏｆＧＩｉｎ２０１６ｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｌｙａｎｄｅｖａｌｕａｔｅｄｂｙｓｅｔｔｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒａｉｎｓｉｚｅ ꎬ ｅｄｇｅｗｉｄｔｈａｎｄｄｉｆｆｕｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅ . Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ１ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎＭＳＰｔｙｐｅｓｈａｄｏｂｖｉｏｕｓｇｒａｉｎｅｆｆｅｃｔａｎｄｅｄｇｅｅｆｆｅｃｔ ꎬ ａｎｄｓｍａｌｌｅｒｇｒａｉｎｓｉｚｅａｎｄｅｄｇｅｗｉｄｔｈｗｏｕｌｄｏｂｔａｉｎｍｏｒｅｄｅｔａｉｌｅｄｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎ第９期陈晨等独流减河流域绿色基础设施空间格局与景观连通性分析的尺度效应ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ . ２ＴｈｅｇｒａｉｎｅｆｆｅｃｔｃｈａｎｇｅｄｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＧＩｐｉｘｅｌ ꎬ ｗｈｉｃｈｌｅａｄｔｏｔｈｅｌｏｓｓｏｒｉｎｃｒｅａｓｅｏｆＧＩｓｐａｃｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ꎬ ａｎｄｆｉｎａｌｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｔｈｅｓｐａｔｉａｌｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎａｎｄｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆＭＳＰｔｙｐｅｓｄｉｒｅｃｔｌｙ . Ｈｏｗｅｖｅｒ ꎬ ｔｈｅｅｄｇｅｅｆｆｅｃｔｄｉｄｎｏｔｃｈａｎｇｅｔｈｅｓｐａｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆＧＩｐｉｘｅｌ ꎬ ｂｕｔｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｎＭＳＰｔｙｐｅｓｗａｓｅｖｅｎｍｏｒｅｐｒｏｎｏｕｎｃｅｄ . ３Ｌａｎｄｓｃａｐｅｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｈａｄａｄｉｒｅｃｔｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｗｉｔｈｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅ . Ｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅｄｉｓｔａｎｃｅｗａｓｓｅｔ ꎬ ｔｈｅｈｉｇｈｅｒｔｈｅｌａｎｄｓｃａｐｅｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅＧＩｃｏｒｅａｒｅａｗａｓ . Ｗｈｅｎｔｈｅｄｉｆｆｕｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ ꎬ ａｌｌｃｏｒｅａｒｅａｓｗｏｕｌｄｂｅｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｔｏａｎｅｔｗｏｒｋａｓａｗｈｏｌｅａｎｄｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙｏｆｔｈｅｌａｎｄｓｃａｐｅｗｏｕｌｄｂｅａｃｈｉｅｖｅｄ . ＴｈｅｐｉｖｏｔａｌｄｉｆｆｕｓｉｏｎｄｉｓｔａｎｃｅｏｆｔｈｅＧＩｃｏｒｅａｒｅａｉｎｔｈｅｓｔｕｄｙａｒｅａｗａｓ２ 􀆰 ５￣４ 􀆰 ５ｋｍ . ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔｔｈｅｓｃａｌｅｅｆｆｅｃｔｏｆＧＩｅｌｅｍｅｎｔｓｉｎｔｈｅＤｕｌｉｕｊｉａｎＲｉｖｅｒＢａｓｉｎｉｓｏｂｖｉｏｕｓ ꎬ ｂｕｔｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｉｓｄｉｆｆｅｒｅｎｔ . ＭＳＰＡａｎｄｌａｎｄｓｃａｐｅｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｓｐａｔｉａｌｃｈａｎｇｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｃｈａｎｇｅｒｕｌｅｓｏｆｖａｒｉｏｕｓｌａｎｄｓｃａｐｅｔｙｐｅｓａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｍｏｒｅｉｎｔｕｉｔｉｖｅｌｙ . ＫｅｙｗｏｒｄｓｇｒｅｅｎｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅＧＩ ꎻ ｓｃａｌｅｅｆｆｅｃｔ ꎻ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎａｌｙｓｉｓＭＳＰＡ ꎻ ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ ꎻ ＤｕｌｉｕｊｉａｎＲｉｖｅｒＢａｓｉｎＧＩｇｒｅｅｎｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ꎬ 绿色基础设施与生态基础设施ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ꎬ ＥＩ概念相近 ꎬ 起源于人居环境、生态保护和绿色技术三大领域 ꎬ 广泛包括湿地、河流、绿地等绿色空间和自然￣人工复合生态系统 [ １ ] . ＧＩ作为自然生命支持系统 [ ２￣４ ] ꎬ 为社会可持续发展、生态环境维护和生物多样性保护提供重要的空间载体和保障 ꎬ 具有重要的生态服务价值 [ ５ ] . 目前 ꎬ 人类活动加剧 ꎬ ＧＩ破碎化现象日益严重 ꎬ 景观连接度不断降低 ꎬ 生物多样性与生态系统稳定性受到严重威胁 ꎬ 对其进行空间格局与景观连通性评价逐渐成为景观生态学研究热点之一 [ ６￣１０ ] . 传统的ＧＩ要素识别和空间格局与景观连通性分析主要基于ＧＩＳ技术和景观格局指数方法 ꎬ 通常按照 “ 斑块￣廊道￣基底 ” 模式分别进行分析 [ １１ ] ꎬ 但景观格局指数具有明显局限性 ꎬ 如只能提供单一数值 ꎬ 缺少空间分布信息 ꎬ 且指数间存在一定相关性等 [ ５ ꎬ １２ ] . 近年来 ꎬ 一种偏向测度结构连接性的ＭＳＰＡｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎａｎａｌｙｓｉｓ ꎬ 形态学空间格局分析方法被引入ＧＩ景观格局分析中 [ １３ ] ꎬ 区别于传统方法 ꎬ 该方法能够快速识别ＧＩ要素 ꎬ 并实现ＧＩ中各景观类型空间分布的可视化 [ １４ ] . 景观连通性是指景观组成元素在空间结构上的联系 [ １５ ] ꎬ 受斑块间距离和排列格局的影响 [ ９ ] ꎬ 是维持生物多样性与生态系统稳定性的重要因素之一 [ ８ ] . 近年来 ꎬ 基于Ｃｏｎｅｆｏｒ平台进行景观连通性分析得到了广泛应用 ꎬ 该平台以图形结构为基础 ꎬ 量化生境斑块和斑块间连接对维持或改善景观连通性的重要性 ꎬ 能够有效评估生境斑块和土地利用变化对景观连通性的影响 ꎬ 为景观规划和生境保护提供决策支持 [ ５ ꎬ １６ ] . 现阶段 ꎬ 基于ＭＳＰＡ和景观连通性分析方法 ꎬ 大部分学者的研究主要集中于识别ＧＩ要素及重要生态网络的空间结构 [ １０ ꎬ １３ ] ꎬ 并进行景观格局分析 [ １４ ꎬ １７￣２０ ] . 如Ｓａｕｒａ等 [ ２１ ] 确定了西班牙中部森林区域的核心区和桥接区 ꎻ Ｗｉｃｋｈａｍ等 [ ２２ ] 对美国ＧＩ及重要生态网络的时空变化进行了动态监测和统计分析 ꎻ 吴银鹏等 [ ４ ] 对成都市ＧＩ网络结构进行了定量分析 . 景观格局和生态过程之间的相互作用具有强烈的尺度依赖性 [ ９ ꎬ ２３￣２６ ] . 目前 ꎬ 尺度效应的研究大部分只针对景观格局指数 ꎬ 仅有少部分学者针对ＭＳＰＡ和景观连通性分析方法进行研究 . 如Ｏｓｔａｐｏｗｉｃｚ等 [ １８ ] 分析了ＭＳＰ类型对粒度和边缘宽度的敏感性 ꎻ 于亚平等 [ ５ ] 研究了南京市ＧＩ景观格局分析的尺度效应 . 而对河道、湿地、湖库等ＧＩ要素更为精细的中尺度流域的粒度、边缘宽度和扩散距离的尺度效应研究更为鲜见 . 尺度的选择将直接影响景观格局分析结果的科学性和合理性 ꎬ 只有选择了适宜的研究尺度 ꎬ 对景观格局的研究才有意义 ꎬ 才能促进对ＧＩ要素景观结构、生态功能和动态过程的理解与感知 [ ２７￣２８ ] . 该研究以天津市南部独流减河流域为研究区域 ꎬ 利用ＡｒｃＧＩＳ１０ 􀆰 １、ＥＮＶＩ５􀆰 ３和ｅＣｏｇｎｉｔｉｏｎ８ 􀆰 ９等软件进行面向对象土地利用分类 ꎬ 提取ＧＩ空间分布 ꎬ 基于ＭＳＰＡ和景观连通性分析方法 ꎬ 借助ＧｕｉｄｏｓＴｏｏｌｂｏｘ２ 􀆰 ６和Ｃｏｎｅｆｏｒ２ 􀆰 ６软件 ꎬ 在ＭＳＰＡ过程中设置不同的粒度和边缘宽度 ꎬ 在景观连通性分析中设置不同的扩散距离 ꎬ 探讨粒度效应、边缘效应和距离效应对独流减河流域２０１６年ＧＩ景观结构和连通性的影响 ꎬ 对该区域ＧＩ空间格局和连通性分析的尺度效应进行定量分析和评价 ꎬ 以期为该流域的景观格局分析和景观连接度评价提供尺度选择上的参考 . １研究区概况与数据预处理１ 􀆰 １研究区概况独流减河流域３８ ° ３３ ′ ０６ ″ Ｎ３９ ° １０ ′ ２８ ″ Ｎ、１１６ ° ４１ ′ ２８ ″ Ｅ１１７ ° ４２ ′ ５０ ″ Ｅ以独流减河干流为基础 ꎬ 连接了北大港湿地自然保护区和团泊鸟类自然保护区 ꎬ 是天津市南部地区贯穿东西的生态屏障 ꎬ 为天津市生态保护红线 “ 三区一带多点 ” 空间基本格局中 “ 三区 ” 中的 “ 南部团泊洼￣北大港湿地区 ” 的核心地５６４１环境科学研究第３２卷带 ꎬ 涉及津南区、西青区、静海区以及部分滨海新区等４个行政区 ꎬ 总面积约３７３７ｋｍ２ ꎬ 总人口约２６３ 􀆰 ３１０４人 ꎬ 是京津冀协同发展的重要组成部分 . 独流减河流域地势平坦 ꎬ 湿地资源丰富 ꎬ 其中团泊鸟类自然保护区和北大港湿地自然保护区总面积约５０５􀆰 １ｋｍ２ ꎬ 是东南亚候鸟迁徙的重要 “ 中转站 ” . 流域内河网密布 ꎬ 其中一级河道共６条 ꎬ 总长约２９１􀆰 ３ｋｍ ꎻ 二级河道共１２条 ꎬ 总长约２５７􀆰 ６ｋｍ . 流域内除团泊洼和北大港２座大型水库之外 ꎬ 还包括６座中小型水库 ꎬ 水库水域总面积超过２００ｋｍ２ ꎬ 具有重要的生态价值 . １􀆰 ２数据来源与预处理该研究选取２０１６年９月云量较少、成像质量较高的高分一号卫星遥感数据 ꎬ 借助ＥＮＶＩ５􀆰 ３和ＡｒｃＧＩＳ１０􀆰 １软件进行辐射定标、大气校正、几何校正、影像融合和裁剪等预处理 ꎬ 空间分辨率提高至２ｍ ꎬ 基于多尺度分割方法和ｅＣｏｇｎｉｔｉｏｎ８􀆰 ９软件对其进行土地利用分类 ꎬ 将研究区土地利用类型分为草地、林地、耕地、河渠、坑塘 ∕ 水库、建设用地和未利用地等７类见图１ ꎬ 总体分类精度达９１％ ꎬ Ｋａｐｐａ系数为０ 􀆰 ８９３ ꎬ 具有较高的分类精度 . 然后 ꎬ 提取草地、林地、河渠和坑塘 ∕ 水库等４种景观类型 ꎬ 将其作为ＧＩ的主要构成要素 ꎬ 合并为前景ｆｏｒｅｇｒｏｕｎｄ ꎬ 像元值为２ ꎬ 其余景观类型合并为背景ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ꎬ 像元值为１ ꎬ 并转换成ｔｉｆｆ格式的栅格数据 ꎬ 像元大小为１５ｍ１５ｍ . 图１独流减河流域土地利用现状Ｆｉｇ . １ＳｔａｔｕｓｏｆｌａｎｄｕｓｅｉｎＤｕｌｉｕｊｉａｎＲｉｖｅｒＢａｓｉｎ２研究方法２􀆰 １ＭＳＰＡ方法ＭＳＰＡ是Ｖｏｇｔ等在前人研究的基础上提出的一种图像处理方法 ꎬ 它将森林、湿地等自然生态要素作为前景 ꎬ 其他要素如建设用地等作为背景 ꎬ 基于腐蚀、膨胀、开运算和闭运算等数学形态学原理 ꎬ 对栅格图像的空间格局进行度量、识别和分割 [ ２９￣３０ ] ꎬ 得到更加精细且互不重叠的７种景观类型 [ １４ ꎬ ３１￣３３ ] ꎬ 分别为核心区ｃｏｒｅ、孤岛ｉｓｌｅｔ、孔隙ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ、边缘区ｅｄｇｅ、环道ｌｏｏｐ、桥接ｂｒｉｄｇｅ、分支ｂｒａｎｃｈ ꎬ 每种景观类型具有不同的生态含义见表１ . ２􀆰 ２ＧＩ空间格局粒度效应分析与边缘效应分析粒度ｇｒａｉｎ是景观生态学中尺度ｓｃａｌｅ的重要表达方式之一 ꎬ 在栅格数据中指最小可辨识单元的面积 ꎬ 即像元的大小 [ ９ ] . 根据数据预处理得到的二值化栅格文件 ꎬ 基于ＧｕｉｄｏｓＴｏｏｌｂｏｘ２􀆰 ６软件 ꎬ 采用八邻域分析方法 ꎬ 边缘宽度ｅｄｇｅｗｉｄｔｈ参数设置为８ ꎬ 对应地理空间宽度为１２０ｍ ꎬ 粒度大小分别为１５ｍ１５ｍ、３０ｍ３０ｍ、６０ｍ６０ｍ和１２０ｍ１２０ｍ ꎬ 进行形态学空间格局分析计算 ꎬ 得到７种互不重叠的形态学空间类型见表１ ꎬ 进而对研究区ＧＩ景观结构的粒度效应进行定量分析 . 采用相同方法 ꎬ 使用粒度为１５ｍ１５ｍ的栅格数据 ꎬ 边缘宽度参数分别设置为１、２、４、８ ꎬ 对应的地６６４１第９期陈晨等独流减河流域绿色基础设施空间格局与景观连通性分析的尺度效应表１形态学空间格局类型定义与生态含义 [ ４￣５ ꎬ ３１￣３３ ] Ｔａｂｌｅ１Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌｓｐａｔｉａｌｐａｔｔｅｒｎｔｙｐｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎａｎｄｅｃｏｌｏｇｉｃａｌｍｅａｎｉｎｇ [ ４￣５ ꎬ ３１￣３３ ] ＭＳＰ类型定义生态含义核心区ｃｏｒｅ指大量前景像元的内部聚集 ꎬ 不包含周边边界大型生态斑块 ꎬ 是高覆盖植被或丰富水源的聚集中心 ꎬ 可作为多种生态过程的 “ 源 ” ꎬ 在自然流域范围内 ꎬ 通常为自然保护区、水库、大型公园、风景名胜区等 ꎬ 对生物物种来说具有潜在的、适宜的、完整的生境孤岛ｉｓｌｅｔ指不相连且聚集数量少而不能作为核心区的前景像元集合相对孤立且彼此之间连接度较低的小斑块 ꎬ 内部物质、能量的交流和扩散的机会较少孔隙ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ指前景空间内部边缘地带 ꎬ 是核心区和非前景像元之间的过渡区域是阻碍核心区中物种运动的外围边线 ꎬ 受到人类活动或者自然条件的影响表现出植被退化的核心类边缘地带边缘区ｅｄｇｅ指核心区和主要非前景区域之间的交接区域核心区与外围非生态用地的过渡地带 ꎬ 保护核心区的生态过程和自然演替 ꎬ 减少外界景观人为干扰对核心区的冲击 ꎬ 具有边缘效应环道ｌｏｏｐ指连接同一处核心区的狭长前景像元集合 ꎬ 是核心区内部相连的捷径是核心区斑块内部进行物质交换和能量流动的快捷通道 ꎬ 同样具有廊道的特征 ꎬ 其数量影响到核心区内部之间的聚集程度桥接ｂｒｉｄｇｅ指连接至少两个不同核心区的非核心前景像元集合 ꎬ 并表现出狭长的廊道特征覆盖状况良好的带状绿地 ꎬ 如大型绿化带