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本研究通过不同屏幕显示尺度控制解译,确定了1:75000的比例尺是本研究区TM影像目视解译最佳显示尺度,以此为依据,应用遥感和地理信息系统手段对1987、1995、2000、2005年四个时段的Landsat-TM影像进行土地利用分类解译并建立数据库,采用土地利用动态度、转移矩阵和质心分布、景观格局指数等分析方法,对地处祁连山北麓甘肃省民乐县山地-绿洲-荒漠系统的景观特征及其动态变化进行分析,揭示景观结构和土地利用/覆被在自然和人为因素驱动下的响应,总结景观组成及格局变化趋势。结果表明:
⑴用转移矩阵、土地利用动态度和质心移动方法分析景观组成变化,结果表明土地利用类型面积转移最明显的是农田与草地、农田与未利用土地、草地与未利用土地之间,即亚高山平原人工绿洲区是土地利用动态变化最复杂地区。从不同的时间段来看,1987~1995年农田、城乡及工矿用地、未利用土地大规模减少,林地、草地、水体大规模增加,绿洲化是这一时期的主流方向,生态系统向良性发展,各种主要景观类型质心北移;1995~2000年,这一时间段内的不同景观类型面积变化较上一时间段有逆转态势,农田、城乡工矿用地、未利用土地增加,林地、草地减少,大量草地被开垦,各种主要景观类型质心南移,前两个时期各种土地利用类型间数量转化明显;与前两个时间段相比,2000年以后各种景观类型质心移动距离和土地利用动态度都减小,景观类型间有从剧烈相互作用到稳定发展的趋势,但是各种景观的二级土地利用类型间相互转化幅度减小不明显,甚至成为引起景观变化的主要形式,各种景观类型间仍然隐藏着不稳定性,潜存景观发展的不确定性,此时的变化特点是林地、草地质量退化。
⑵用景观格局指数分析方法分析了民乐县景观格局数量破碎化、斑块形状破碎化、景观组份空间关系和景观多样性。静态景观格局特征受环境梯度变化和人为干扰区域性差异影响,空间上分异明显。南部山区林地、高山草地、高寒未利用土地及北部干旱未利用土地受人为干扰较弱,各种景观类型有很高的斑块完整性和空间连接性,景观结构简单;中部亚高山人工绿洲区人类活动集中分布,有大量人工引进斑块,原生草地植被严重破坏,又有滩地切割,景观结构破碎严重,景观组份空间关系复杂,具有较高空间异质性和复杂性。景观结构动态变化也主要体现在亚高山平原人工绿洲地区,虽然前期生态恢复使草地暂时数量破碎化减小、聚集性增加,但同时也增加了面积比重大、内部均一的平原旱地的破碎化,使景观结构总体破碎,景观组份空间分布趋向均匀;在研究时段中期草地被农田等其它类型重新分割,且农田纬向扩张连片,景观结构简化;在研究时段后期大量草地斑块退出农田内部,林地和未利用土地边缘的小斑块不断消失,各种景观类型空间分布更集中,到研究期末景观格局达到最简单。景观结构变化的结果是,景观异质性减小,景观类型和景观结构区域分异明显。
⑶景观变化驱动力分析及生态环境效应。主成分分析方法,提取出4个分量,占驱动因子的大部分信息,第一、三、四主成分主要由人文因子,第二主分量主要由自然因子构成,所以人文因子是短时期内引起景观变化的主要原因。人工绿洲代替天然绿洲是最主要的景观变化方式,对水土资源、生物资源和景观稳定造成负面影响。这一结果将导致生物多样性、水资源储量和分配、土壤性质、生态系统自然调节能力、景观稳定性下降。