1.甘肃省工业与民用建筑设计院有限公司 兰州 730000；
2.身份证号码：62292319950921xxxx 兰州 730070
摘要：以甘肃省临夏州和政县为研究区，通过对研究区的2009年土地利用现状数据重分类，运用最小阻力模型及景观格局来分析景观连通性程度。结果显示：研究区景观破碎度较高，景观连通性较差，但存在连通性改善可能性。研究区共有景观斑块4938处，但其中面积超过100公顷的巨型图斑数据上仅7处，因为行政区域的划分实际上仅有4处，占斑块总数一半以上（2492处）的斑块均为面积小于1公顷的小型斑块。整体上巨型斑块数量少，小型斑块分布零散不构成聚集，景观格局分析也得出同样结果。出现这种状况是由于城乡居民点沿河谷及沟谷分布对景观连通性造成了割裂。巨型景观斑块都分布在太子山山脉及其延伸山系上，因此零星分布的小型景观斑块成为了构建区域连通性廊道、提高区域景观连通性的重要对象。
关键词：最小阻力模型；景观连通性；景观格局；土地利用
1 研究区概况
和政县隶属于甘肃省临夏回族自治州，全县行政面积960平方公里。行政区划上和政县辖区共有5镇8乡和1个民族乡。根据土地利用现情况，研究区土地利用类型被分为19类及其他零散地类。和政县位于黄土高原与青藏高原交汇处，境内有五条纵横河流，河流水面地类面积占全县地类总面积的0.05%，县域内另有1.30%的其他水域分布。境内山多川少，加上主山脉太子山脉共有7条山系纵横交错，山系将县域划分出了多处河谷沟谷。城镇及农村居民点占全县总面积的7.35%，多沿河流公路分布于河谷沟谷地带，周边是大面积农用地旱地、水浇地、园地等面积占全县总面积的一半以上（54.81%）。和政县全县平均海拔较高，森林覆盖率百分之二十以上，植被覆盖率百分之八十以上，植被覆盖率高的森林多分布在南部及东部海拔较高山脉上，森林和草地面积分别为23.92%和1.03%。和政县域内分布有铁矿、铜矿、及少部分D级E级金矿，采矿用地面积占0.15%。另和政县内还有10.83%的自然保留地。
2 最小阻力模型概述及其应用原理
近年来最小阻力模型被广泛的应用在土地科学和景观生态学等方面的研究上，国内外均是有运用最小阻力模型分析景观连通性的案例，如Etherington 等人基于分形的景观模拟同时利用最小阻力模型测算景观连接度。证明了最小阻力模型虽然与欧氏距离具有高度的相关性，都是测算到源地距离，但是最小阻力距离模型比欧式距离模型更适合进行两个位置间的连通性分析，因为最小阻力模型考虑到了生态流在过程中的作用[6]。在国内也有乔富珍等人利用最小阻力模型测算连云港的景观连通性。以测算的连通性结果提出，在景观生态规划时，连通性应作为一个重要指标加以考量，并提出建议，为了提高景观的整体连通性，在构建生态廊道时要更加着重考虑生态景观数量的配置问题以及景观的空间位置布局。综上所述，在对景观连通性这一问题的研究中采用最小阻力模型，是目前普遍的一种连通性研究方法，且取得过一定的研究成果。运用最小阻力模型分析景观连通性不仅能有效分析研究区景观连通性状况，更能体现景观连通性在景观生态学和现实发展中的重要地位。
最小阻力模型又被称为最小累积阻力模型、有效距离模型、最小费用距离模型。其理论依据是：根据每个景观单元的影响程度大小对斑块间每个景观单元设置不同的阻力系数，然后计算源到目标单元之间的最小累积阻力。在本文中采用了将源图层和阻力面图层输入到ArcGIS软件的cost distance模块的方法来计算最小累积阻力值。阻力小的单元其连通性强。
最小阻力模型计算公式如下：
上式中，WMCR是最小累积阻力值；i是生态源地的数目；j是阻力面栅格的个数；Dij是以源地i 为中心到达空间栅格j点的欧氏距离；Rj是空间栅格对生态过程的阻力；f是某个待定的正相关函数。
3 景观格局分析
3.1 景观格局分析指数选取
景观是由许多形状各异的斑块组成的它具有高度的空间异质性。景观格局的研究方法主要采用景观指数来分析的方法。景观格局指数可以反映景观格局信息，经常被用来研究区域的结构组成和空间配置。目前用以测算景观格局指数的方法大多是采用Fragstats软件来测算景观格局指数，景观格局指数根据不同的层次可以分3类分别是斑块水平指数、斑块类型水平指数和景观水平指数。
本文将土地利用类型视为斑块类型，分析景观空间格局即就是分析土地利用空间格局。景观分析所使用的数据为前文中根据表1重分类后得到的新的土地类型图的栅格数据，重分类时将研究区的景观类型分为了森林、水域、草地、耕地、建成区、道路6种景观类型。采用景观格局分析软件Fragstats软件进行6类景观类型的相关景观指数的计算，并对研究区域各景观类型的空间分布特征进行分析。Fragstats软件计算结果输出的文件名有四个，分别是斑块尺度的patch、斑块类型尺度的class、景观尺度的land以及景观矩阵adj，在本文中主要用到了class尺度和land尺度的结果。
景观格局指数分析虽然应用广泛，但大部分指数都有其局限性，部分指数分析上存在冗余，因此结合研究区实际情况，在斑块类型水平上主要选取测量了斑块个数（NP）、斑块面积（CA）、斑块密度（PD）和平均斑块面积（MPS）四项指标。斑块个数（NP）是研究区中某一斑块类型的总个数。它反映景观的空间格局，其值的大小与景观的破碎化程度存在正相关关系。斑块面积是景观格局分析中重要的内容，是研巧其它景观指数的基础。斑块密度是景观中斑块数除以景观总面积，常用于不同大小景观间的比较。平均斑块面积是从平均水平上分析不同斑块类型的差异。
3.2 景观格局分析结果
结果表明建成区景观类型斑块个数最多超过8000，道路景观斑块个数最少未能超过50。斑块面积较大的景观类型为耕地和森林超过10000，水域和道路较小均小于1000。建成区斑块密度最大（14.40）道路和水域斑块密度最小，分别为0.04和0.15。
建成区在总体中占比大（斑块个数）且分布较为集中（斑块密度），但平均每部分建成区面积又不大（平均斑块面积），结合最小阻力模型，可认为分布较集中的建成区对生态流起到了很强的阻碍作用，阻断了研究区景观连通性。森林地类从结果分析应该是很容易形成景观廊道，但结合最小阻力模型发现，森林地类出现几处巨型斑块，但巨型斑块之间连通性受阻，不能形成有效的景观廊道。
分离化指数（SPLIT）可以用来表示斑块被细分为n个斑块时特定大小的斑块数目。集聚指数（AI）是以同类型斑块间公共边界的长度来计算。如果一个景观由许多离散的小斑块组成，集聚度值较小，如果一个景观由少数大斑块为组成或者斑块之间高度连接，集聚度值较大。综合分析这两个指标可以发现，较小的分离度和较大的集聚度反映出了研究区中斑块的规模和团聚性的增强。最大斑块指数（LPI）反映最大斑块占据整个景观面积的比例。较小的最大斑块指数和连通度说明研究区斑块的功能和廊道的功能均一定程度地减弱。出现这种现象的原因是在分析景观格局过程中并没有单独分析生态地类的指标，而是分析了整个研究区的总体指标，结合
最小阻力模型发现，尽管整个研究区团聚性较强，但生态景观地类的连通度低，总体景观连通性弱。多样性指标只有1.17是由于分析前对整个研究区土地利用类型进行了重分类，为方便计算合并了许多相似地类，这就大大降低了多样性。
4 结论
最小阻力模型通过计算累积阻力体现出研究区的景观连通性，其结果显示研究区景观连通性不高，景观破碎度较高。累积阻力值低于1000的斑块和累积阻力值高于5000的斑块占总面积的80%以上，累积阻力值位于1000-2000以及2000-4000范围的斑块仅分布于高阻力值与低阻力值斑块的过渡地带，累积阻力值位于4000-5000范围的斑块不仅出现在过渡地带还有少部分呈现线状分布于研究区南部。高阻力值斑块类型主要是建成区及耕地，受制于研究区的沟谷河谷地形，建成区及耕地都沿山脉及河流走向分布。低阻力值斑块主要是森林地类，全研究区共有森林地类图斑4938处，但其中面积超过100公顷的巨型图斑数据上仅7处，因为行政区域的划分实际上仅有4处，分布于研究区南部和西南部，结合卫星地图分析巨型景观图斑均位于山脉顶部。占森林地类斑块总数一半以上（2492处）的斑块均为面积小于1公顷的小型斑块，整体上看小型斑块分布零散不构成聚集，在阻力值最高的建成区范围内部仍然存在小型景观斑块。
景观格局分析是通过景观指数表征研究区的景观连通性，结果表明建成区景观类型斑块个数最多超过8000个，但斑块面积较小仅大于道路斑块，同时建成区斑块密度最大（14.40），这说明建成区斑块面积小但分布极为集中，平均面积小但总量大。斑块面积较大的景观类型为耕地和森林斑块面积均超过1公顷，以景观指数结果来看森林地类相比于建成区地类，面积大但集聚程度仅有建成区的三分之一。以森林地类为景观斑块可知研究区景观破碎连通性不高。
综合分析，最小阻力模型分析景观连通性最后结果可以以图像的方式直观体现，结合卫星地图可以明确研究区的生态孤岛分布具体位置，景观格局分析以景观指数大小表征结果，通过指数的大小对比以量化的方式体现景观斑块在总体中的优劣。两种方式分析均体现出研究区景观破碎度较高，景观连通性较差的结论。研究区南部及西南部为生态景观区，具有高生态服务价值连通性阻力低，生态孤岛多在研究区中部沿河谷沟谷分布连通性阻力高，但孤岛区域之间存在低阻力值的小型景观斑块，存在改善景观连通性的可能。
参考文献
[1]李谦,戴靓.基于最小阻力模型的土地整治中生态连通性变化及其优化研究[J].地理科学,2014,34(6):733-739.
[2]杜建国,叶观琼.近海海洋生态连通性研究进展[J].生态学报,2015,35(21):6923-6933.
[3]曲艺,栾晓峰.基于最小费用距离模型的东北虎核心栖息地确定与空缺分析[J].生态学杂志,2010,29(9):1866-1874.
论文作者:杨亚斌1,孔婕2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/24
标签：景观论文; 阻力论文; 连通性论文; 最小论文; 模型论文; 建成区论文; 格局论文; 《基层建设》2017年第17期论文;