基于景观格局分析的主体功能细分

景观作为土地及地上空间和物质所构成的综合体，镌刻着自然过程和人类活动的烙印，具有高度的综合性和明显的地域性。景观格局是大小、形状、属性不一的景观空间单元（斑块）在空间上的分布与组合规律，包括景观组成单元的类型、数目及空间分布与配置，是景观空间异质性的具体表现，也是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。不同的景观类型在维护生物多样性、完善景观结构、促进景观整体功能发挥等方面的作用不同，且对外界干扰的敏感性和反抗能力也存在差异。景观格局分析就是用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法，通过对景观格局的描述，可以更准确地了解区域生态系统现状。

从地表景观分布角度出发，以30M分辨率的遥感影像为基本依据，通过ENVI软件对研究区从景观上进行分类，按照景观类型将其分为水域、耕地、城镇和农村居民点、有林地、牧草地、未利用土地六类。从生态系统风险和人类活动适宜性两方面选取相关的景观指数，并结合乡镇界线，对宁夏限制开发生态区各乡镇生态系统风险、人类活动适宜度进行综合评价，结合列联表互斥矩阵法得到宁夏限制开发生态区主体功能细分方案二。

（一）数据来源及处理

以2011年30M分辨率的遥感影像为基础，运用ENVI4.0软件，根据TM影像的分类精度以及地物在TM影像上的影像特征，参照中国土地利用分类系统，并结合宁夏限制开发生态区土地利用实际情况，对景观分类类型做适当的调整与合并，得到本研究的分类系统（表4－11）。在此基础上，根据分类结果，运用ArcGIS软件建立属性表，利用Fragstats3.3（景观指数分析软件）求得所需的景观指数。

表4-11　宁夏限制开发生态区景观分类系统

将研究区景观类型分为水域、耕地、有林地、牧草地、城镇和农村居民点以及未利用土地六大类，按照此分类综合分析并通过比较研究，建立不同景观的解译标志，各景观类型及其含义见表4-12。在影像处理中通过RGB彩色合成来提取样本进行分类，图像所表示的景观类型见表4-12。

表4-12　在RGB5、4、3合成后各色彩表示的各景观类型及其影像特征

备注：通过Band5、4、3合成的RGB显示，可得到模拟的真彩色图像，容易通过目视解译出地物类

（二）生态系统风险评价

生态风险是生态系统及其组成部分所承受的风险，是在一定的区域内，不确定的事故或灾害对生态系统及其组成部分可能产生的影响。区域生态风险评价是从区域尺度上，对自然灾害、人类活动及环境污染对区域产生损害的可能性和损害程度进行评价，从而为区域风险管理提供理论和技术支持。生态系统风险评价一般选取两个研究视角，一是从风险的角度划分风险类型，二是从景观生态学的角度划分景观斑块。景观生态学强调空间格局及生态学过程与尺度之间的相互作用，并将人类活动与生态系统的结构和功能相整合。从景观生态学的视角切入，是按照景观生态学的均一性原则，将限制开发生态区内的耕地、水域、林地、草地、城镇和居民点等视为不同的景观斑块。由于不同的斑块在生物多样性维护、物种保护、生态系统结构和功能完善等方面的作用各异，各斑块对于某种环境扰动的相对耐受程度不一，因此从景观斑块的层面考虑，更能体现区域生态风险评价的综合性和系统性。

景观生态风险是指基于景观尺度的环境污染、人为活动及自然灾害等干扰源对生态系统的结构和功能造成不利影响的可能性与危害程度。评价的核心内容为确定干扰源对区域生态环境的作用效果，构建景观干扰度指数，评估景观要素抵抗外界干扰的能力，构建景观脆弱度指数，应用相关模型综合两者得到景观生态风险指数，评价区域景观生态风险水平。基于景观格局分析对限制开发生态区进行生态风险评价是利用景观干扰度指数和景观脆弱度指数，构建景观生态风险度，通过计算区域各类景观的生态风险度作为其生态风险水平。考虑到生态风险评价中风险源和风险受体在区域内的空间异质性，可选择乡镇为风险单元，每个风险单元的风险源和风险受体具有单元内的同质性和单元间的异质性。

利用景观干扰度指数和景观脆弱度指数构建景观生态风险度，通过计算各乡镇各类景观的生态风险度，以此作为其生态风险水平。具体步骤如下：运用Fragstats3.3软件（景观指数处理软件）分别解译出限制开发生态区的景观分类数据——景观破碎度指数Fi、景观分离度指数Si、景观优势度指数Ai以及散布与并列指数Ii，然后根据表4-13中的计算公式直接求出区域的生态风险指数，利用ArcGIS软件的空间分析功能（自然间隔）对区域风险指数进行等级划分：高生态系统风险区、较高生态系统风险区、中生态系统风险区、低生态风险区，根据划分结果绘出宁夏限制开发生态区生态风险评价图（图4-3）。

表4-13　各景观格局指数的含义及计算方法

备注：α、β、χ、δ表示各景观指数的权数（α+β+χ+δ=1）

（三）人类活动适宜度评价

由于人类活动对环境影响巨大，因此可借助景观格局的现状来反映其能够承载的人类活动强度。将区域适宜生产的景观面积占区域总面积的比重作为人类活动适宜强度指数，根据景观分类数据，以乡镇为空间单元，计算每一个乡镇的适宜性强度指数。根据相关文献并咨询专家，结合限制开发生态区实际情况，本研究用宜农地面积占区域总面积的比重作为人类活动适宜度指数。具体计算步骤如下：以乡镇为基本空间单元，通过景观分类数据，分别计算出研究区各个乡镇的适宜性强度指数，然后利用ArcGIS空间分析功能（自然间隔），以三级分类法（不适宜人类活动区、较适宜人类活动区、适宜人类活动区）对各乡镇适宜性强度指数进行分类，可得到限制开发生态区以乡镇为基本分析单元的人类活动适宜度评价图（图4-4）。

图4-3　宁夏限制开发生态区区域景观生态风险评价

（四）细分方案

在对各个乡镇生态系统风险评价和人类活动适宜度评价的基础上，采用列联表互斥的矩阵分类法，对限制开发生态区进行主体功能细分（表4-14）。

图4-4　宁夏限制开发生态区人类活动适宜性评价

表4-14　人类活动适宜度—生态系统风险评价矩阵

如表4-14所示，通过评价矩阵可将限制开发生态区划分为12种不同的组合，每种组合代表不同的含义。基于研究的需求，根据各种组合类型所代表的含义，对12种组合类型分别进行定义（表4-15），以此作为限制开发生态区主体功能细分的依据，可得到基于景观格局法的宁夏限制开发生态区主体功能细分方案二。

表4-15　基于景观格局法的限制开发生态区主体功能细分