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1、分分类类号号密密级级 UDC编编号号 中中 国国 科科 学学 院院 硕士学位研究生学位论文硕士学位研究生学位论文 黑河流域景观结构与景观变化研究黑河流域景观结构与景观变化研究 指指导导教教师师： ：程国栋程国栋 研究员研究员 中国科学院院士中国科学院院士 中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 申申请请学位学位级别级别理学硕士理学硕士学科学科专业专业名称名称 自然地理学自然地理学 （地理信息系统与遥感方向）（地理信息系统与遥感方向） 论论文提交日期文提交日期19991999 年年 1212 月月 1010 日日 论论文答文答辩辩日期日期20002000 年年 1
2、1 月月 日日 学位授予学位授予单单位位中国科学院寒区旱区环境与工程研究所中国科学院寒区旱区环境与工程研究所 答答辩辩委委员员会主席会主席 Analysis on the Landscape Structure and Change of the Heihe River Basin, Northwest China A dissertation submitted to Cold and Arid Regions Environment and Engineering Research Institute (CAREERI) Chinese Academy of Sciences (CAS)
3、For the degree of Master of Science Presented by Lu Ling Accepted on the recommendation of Professor Cheng Guodong Cold and Arid Regions Environment and Engineering Research Institute CAS January, 2000 致致 谢谢 光阴似箭，转眼间三年的硕士研究生学习阶段已接近尾声。在这三年中，我 最感幸运的是遇着了一位令人敬慕的好导师，他就是程国栋院士。导师知识渊博， 目光敏锐，因而能时刻把握学科发展的前沿，不
4、断为我们指点前进的方向；导师 治学严谨，一丝不苟，正是他的严格要求才使我们每一位学生都能在各自的研究 领域取得不断进步；特别是导师人格高尚，胸怀博大，几十年来扎根西北，将他 宝贵的青春和杰出的才华奉献给了这片贫瘠的土地，这些都将是我永远学习的榜 样和追求的人生境界。导师工作繁忙，但总不忘挤出时间来与学生们畅谈科学与 理想，教导我们做人的道理；他那充满信任与鼓励的目光，是我们每一位学生勤 奋学习，勇攀科学高峰的永恒动力，因为这目光会令无所事事或滞步不前的人感 到羞愧与汗颜。 本篇论文的完成，自始至终都倾注着导师大量的心血。论文的选题，提纲的 拟订直到具体的每一章每一节，都是在导师的悉心指导下完成
5、。导师多次对我说， 与遥感和地理信息系统相结合的生态学研究在西北干旱区这片广阔的土地上将大 有前途。导师的话将激励我在景观生态学与遥感领域更加勇于探索。 谨向导师致以崇高的敬意和诚挚的感谢！ 特别感谢肖洪浪老师、龚家栋老师和安黎哲博士，他们不但慷慨地为我提供 论文需要的各种数据和资料，还在具体工作中给予我耐心的指导。可以说，没有 他们的热心帮助，我的论文就不可能顺利完成。同时，我还要感谢徐中民、王根 绪、郭晓寅等师兄，他们给我提供大量的参考文献，教我研究方法，使我深受启 发，获益斐浅。 衷心感谢师母张幼芬女士，多年来她给予我在生活和学习上无微不至的关心 与照顾。同时，感谢教育处王正文老师三年来
6、对我的研究生学业的关心和帮助， 这些都是我能够按时完成各门学习课程并顺利毕业的重要保证。 最后，我还要衷心感谢我的每一位家人（包括我可爱的不满四岁的女儿李麓 含之） ，感谢他们三年来对我的学业自始至终的理解、支持和帮助，使我解除了 许多后顾之忧，顺利完成了这篇毕业论文。 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究I 黑河流域景观结构与景观变化研究黑河流域景观结构与景观变化研究 摘摘 要要 水是中国西北干旱区内陆河流域生态环境的主要控制因素，流域内经济需水， 生态需水和有限的水量三者之间的相互矛盾，构成了西北地区可持续发展的主要 制约因素。因此，以流域为单元开展研究是十分必要的。
7、同时，干旱区的生态环 境演变，也很好地反映在景观的变化上。黑河流域是典型的干旱区内陆河流域。 流域内包括不同的自然地理单元，山区水源带、绿洲带和戈壁荒漠带既是自成体 系的生态系统又互相联系，它们构成了一个完整的水-经济-生态复合系统。本论 文选取黑河流域为研究单元，采用景观生态学的理论和方法研究流域的生态环境 变化，将能为区域可持续发展提供重要的科学依据。 本论文使用 GIS 技术和景观结构分析软件 FRAGSTATS，以黑河流域 90 年 代后期 1：50 万土地利用图和黑河流域中游地区 80 年代前期 1：50 万土地类型 图为基础，进行流域景观制图，划分出六个景观地带；利用 FRAGST
8、ATS 在流域 尺度上计算了各景观地带的面积、拼块密度和大小、边缘、形状、最近距离、多 样性、蔓延度和散布等景观结构指标。同时，在地理信息系统支持下，建立黑河 流域中游地区近 20 年间景观元素转移矩阵并编制拼块类型转换图。分析结果表 明： 1流域内景观分异强烈，不同的景观地带都具有独特的景观结构特征：山区 的景观结构特征突出表现为连通性强，拼块形状复杂。绿洲荒漠区的景观结构 特征表现为，绿洲主要沿河流和渠道分布，是镶嵌在荒漠基质上的景观异质体。 绿洲是干旱区景观结构最复杂，类型最丰富，景观多样性最高的地区，但不同地 带的绿洲区其景观结构也有显著的差异。在走廊绿洲景观地带，以耕地为主的人 工绿
9、洲已成为最主要的景观元素之一；而黑河下游的弱水三角洲景观地带，景观 破碎度强，是一个极易受到干扰的地区。荒漠和绿洲的过渡地带的景观类型的共 同的结构特征是拼块破碎、呈团聚状分布，它们是荒漠生物多样性的体现，并对 阻滞沙漠化和土壤侵蚀有及其重要的作用，应特别注意保护。在极端干旱的北部 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究II 阿拉善高平原，裸露戈壁是景观模地，占据绝对优势，蔓延度极高，其它类型是 面积相对很小的异质镶嵌体。 2黑河流域中游地区的各类景观元素在近 20 年间尽管发生了十分复杂的结 构变化和相互转换，但整体景观仍保持荒漠化景观与绿洲景观强烈分异的鲜明格 局。人类
10、有目的性的干扰活动改变了干旱区有限的水资源的分布与分配，导致本 地区荒漠化过程和绿洲化过程的矛盾斗争激烈，而绿洲与荒漠的交错地带是这两 个过程强弱之势对立发展的最敏感部位。 3黑河流域中游地区是整个流域中受人类活动影响最强烈的地区，走廊绿洲 景观地带的香农多样性指数和香农均度指数的下降，充分证明人类对本地区景观 的管理和改造程度的不断加强。其结果一方面是显著提高了本地区的社会和经济 效益，另一方面也降低了本地区景观异质性以及生物生境的多样性，导致局部地 区生态环境效益的下降。 文章最后指出，GIS 技术和景观结构分析软件相结合是研究景观结构及其变 化的有效方法和工具，但需要注意三个问题：即在使
11、用 FRAGSTATS 的栅格版本 时，要特别注意尺度的影响；谨慎解释把流域景观作为一个封闭的系统处理时所 带来的误差；对数据源的选择与处理要有统一的标准。 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究III Analysis on the Landscape Structure and Change of the Heihe River Basin, Northwest China Abstract Water resource is the main factor to influence the development of ecosystems in the inland
12、 river basins of the arid regions, northwest China. The shortage of water resource and the contradiction of water resource allocation between economy and ecosystem has constituted a severe constraint to the sustainable development of these regions, so it is essential to take the basin scale as the s
13、tudy unit. In the meanwhile, landscape change can significantly reflects the evolution of eco-environment in arid regions. Therefore, the author selects the Heihe River Basin, which is a typical inland river basin in the arid region of northwest China and is composed of different ecosystems such as
14、mountain, oasis, desert, and gobi as the case study area, and uses the theory and method of landscape ecology to study the eco-environmental change in the basin. To study the landscape structure and change in the Heihe River Basin, firstly, GIS and a landscape structure analysis program, FRAGSTATS a
15、re combined to compile two landscape maps based on a 1:500,000 land use map of the whole basin in the later 90s and a 1:500,000 land type map of the middle part of the basin in the early 80s. Then, a total of six landscape zones are divided and various landscape metrics of each zone including area m
16、etrics, patch density and size metrics, edge metrics, shape metrics, nearest-neighbor metrics, diversity metrics, and contagion and interspersion metrics are calculated using FRAGSTATS. Lastly, GIS is used to calculate the transition matrix of landscape elements and a patch type transition map is co
17、mpiled. The results show that 1. The characteristics of landscape structure in the mountainous area of 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究IV the Heihe River Basin display a high connectivity and complex patch shapes. The characteristics of landscape structure of the oasis-desert area are that the oases, w
18、ith the most complex landscape structure, richest patch types, and highest diversity, are distributed along rivers and channels, and are heterogeneous mosaic of patches embedded in the matrix element, desert. The landscape structures of oases in different zones are varied greatly. In the Hexi Corrid
19、or Oasis Zone, the artificial oasis dominated by irrigated farmland are one of the most important landscape elements, whereas in the Ruoshui River Delta Zone, the patches are fragmented and the landscape is easily to be disturbed. In the transitional area between oasis and desert, the patch types, m
20、eadow, salinized meadow, salt desert, and marsh, are fragmented and clustered together. These kinds of patch types reflect the bio-diversity in the arid region and play an important role in resisting the desertification in the area, so they must be protected carefully. In the extremely arid area in
21、the Desert Zone of the Northern Alxa High Plain, the bare gobi is matrix with absolute dominance and very high contagion, while other types in the zone are only heterogeneous mosaics embedded in the matrix with very small percentage. 2. During the past 20 years, the landscape in the middle part of t
22、he Heihe River Basin has undertook a complex change of landscape structure and a apparent transition of landscape composition, but the landscape in a whole still displays a pattern of sharply contrast between oasis landscape and desert landscape. The human activities have significantly changed the d
23、istribution and allocation of the limited water resource in the basin, leading to an acute contradiction between desertification and oasisfication. Moreover, the transitional area between the farming and grazing zones is very sensitive to these processes. 3. The middle part of the Heihe River Basin
24、is influenced by human activities most strongly in the basin. The decrease of Shannons diversity index and evenness index manifests intensive management and reconstruction of landscape by human begins. This, on the one hand, improves the socioeconomic benefits of the basin, but on the other hand bri
25、ngs down the landscape heterogeneity and landscape diversity, leading to the decrease of 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究V eco-environmental benefits of some areas in the basin. The paper concludes that the combination of GIS and landscape analysis programs is very effective for studying landscape stru
26、cture and change. In the meanwhile, some problems should be given special considerations when the raster version of FRAGSTATS is used. One of the problems is scale. If the data scale and resolution is changed, the landscape metrics calculated from FRAGSTATS will change as well because the traditiona
27、l landscape metrics are very sensitive to scale. Another problem is that a river basin is a close system bordered by drainage divides whereas a landscape is an open system, so when we calculate the landscape metrics in a basin, we should be very careful in explaining the errors resulted by taking th
28、e landscape as a close system. The last problem is the errors resulted from data sources in different standards, therefore, the strictly co-registered remote sensing data come from the same sensor, and the same season should be used in future work. 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究VI ANALYSIS ON THE LAN
29、DSCAPE STRUCTURE AND CHANGE OF THE HEIHE RIVER BASIN, NORTHWEST CHINA 2 第第 1 章章 绪论绪论.1 第 1 节 论文选题的重要意义 1 1.1 景观生态学与区域可持续发展1 1.2 景观结构分析方法及其指标的发展综述2 1.3 景观结构国内外研究现状5 第 2 节 研究思路及论文结构 7 第第 2 章章 景观结构指标计算方法景观结构指标计算方法.8 第 1 节 景观结构分析软件 FRAGSTATS.8 第 2 节 论文使用的指标及其公式和生态意义 10 拼块类型面积（拼块类型面积（CA） ，单位：HA，范围：CA0.12
30、 景观面积（景观面积（TA） ，单位：HA，范围：TA0.12 拼块所占景观面积的比例（拼块所占景观面积的比例（%LAND） ，单位：百分比，范围： 0=113 最大拼块所占景观面积的比例（最大拼块所占景观面积的比例（LPI） ，单位：百分比，范围：0013 面积加权的平均形状因子（面积加权的平均形状因子（AWMSI） ，单位：无，范围：AWMSI=1.14 面积加权的平均拼块分形指数（面积加权的平均拼块分形指数（AWMPFD） ，单位：无，范围： 10.15 平均邻近指数（平均邻近指数（MPI） ，单位：无，范围：MPI=0.15 景观丰度（景观丰度（PR） ，单位：无，范围：PR=115
31、香农多样性指数（香农多样性指数（SHDI） ，单位：无，范围：SHDI=016 香农均度指数（香农均度指数（SHEI） ，单位：无，范围：00 （2-1） n j ij a 1 ) 10000 1 (CA 公式描述公式描述：CA 等于某一拼块类型中所有拼块的面积之和（m2） ，除以 10000 后转化为公顷（ha） ；即某拼块类型的总面积。 生态意义：生态意义：CA 度量的是景观的组分，也是计算其它指标的基础。它有很重 要的生态意义，其值的大小制约着以此类型拼块作为聚居地（Habitation）的物种 的丰度、数量、食物链及其次生种的繁殖等，如许多生物对其聚居地最小面积的 需求是其生存的条件之
32、一61；不同类型面积的大小能够反映出其间物种、能量和 养分等信息流的差异，一般来说，一个拼块中能量和矿物养分的总量与其面积成 正比18；为了理解和管理景观，我们往往需要了解拼块的面积大小，如所需要的 拼块最小面积和最佳面积是极其重要的两个数据。 景观面积（景观面积（TA），单位：ha，范围：TA0 （2-2）) 10000 1 (TAA 公式描述公式描述：TA 等于一个景观的总面积，除以 10000 后转化为公顷（ha） 。 生态意义：生态意义：TA 决定了景观的范围以及研究和分析的最大尺度，也是计算其 它指标的基础。在自然保护区设计和景观生态建设中，对于维护高数量的物种， 维持稀有种、濒危种
33、以及生态系统的稳定，保护区或景观的面积是最重要的因素。 拼块所占景观面积的比例（拼块所占景观面积的比例（%LAND），单位：百分比，范围：0=1 NP = n（2-4） 公式描述公式描述：NP 在类型级别上等于景观中某一拼块类型的拼块总个数；在景 观级别上等于景观中所有的拼块总数。 生态意义：生态意义：NP 反映景观的空间格局，经常被用来描述整个景观的异质性， 其值的大小与景观的破碎度也有很好的正相关性，一般规律是 NP 大，破碎度高； NP 小，破碎度低。NP 对许多生态过程都有影响，如可以决定景观中各种物种及 其次生种的空间分布特征；改变物种间相互作用和协同共生的稳定性62。而且， NP
34、对景观中各种干扰的蔓延程度有重要的影响63，如某类拼块数目多且比较分 散时，则对某些干扰的蔓延（虫灾、火灾等）有抑制作用。 最大拼块所占景观面积的比例（最大拼块所占景观面积的比例（LPI），单位：百分比，范围：00 （2-6）) 10000 1 (MPS 1 i i n i ij n a ) 10000 1 (MPS N A 公式描述公式描述：MPS 在拼块级别上等于某一拼块类型的总面积除以该类型的拼 块数目；在景观级别上等于景观总面积除以各个类型的拼块总数。 生态意义：生态意义：MPS 代表一种平均状况，在景观结构分析中反映两方面的意义： 景观中 MPS 值的分布区间对图像或地图的范围以及对
35、景观中最小拼块粒径的选 取有制约作用；另一方面 MPS 可以指征景观的破碎程度，如我们认为在景观级 别上一个具有较小 MPS 值的景观比一个具有较大 MPS 值的景观更破碎，同样在 拼块级别上，一个具有较小 MPS 值的拼块类型比一个具有较大 MPS 值的拼块类 型更破碎。研究发现 MPS 值的变化能反馈更丰富的景观生态信息，它是反映景 观异质性的关键38。 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究15 面积加权的平均形状因子（面积加权的平均形状因子（AWMSI），单位：无，范围：AWMSI=1 （2-7）)( 25 . 0 (AWMSI 1 1 i n j ij ij n
36、j ij ij a a a p m i ij n j ij ij A a a p 11 )( 25 . 0 (AWMSI 公式描述公式描述：AWMSI 在拼块级别上等于某拼块类型中各个拼块的周长与面积 比乘以各自的面积权重之后的和；在景观级别上等于各拼块类型的平均形状因子 乘以类型拼块面积占景观面积的权重之后的和。其中系数 0.25 是由栅格的基本形 状为正方形的定义确定的。公式表明面积大的拼块比面积小的拼块具有更大的权 重。当 AWMSI=1 时说明所有的拼块形状为最简单的方形（采用矢量版本的公式 时为圆形） ；当 AWMSI 值增大时说明拼块形状变得更复杂，更不规则。 生态意义：生态意义：
37、AWMSI 是度量景观空间格局复杂性的重要指标之一，并对许多 生态过程都有影响。如拼块的形状影响动物的迁移、觅食等活动14，64，影响植 物的种植与生产效率65；对于自然拼块或自然景观的形状分析还有另一个很显著 的生态意义，即常说的边缘效应。 面积加权的平均拼块分形指数（面积加权的平均拼块分形指数（AWMPFD），单位：无，范围： 10 （2-9） 1 i MNN i n j ij n h 11 MNN N h m i n j ij 公式描述公式描述：MNN 在拼块级别上等于从拼块 ij 到同类型的拼块的最近距离之 和除以具有最近距离的拼块总数；MNN 在景观级别上等于所有类型在拼块级别 上的
38、 MNN 之和除以景观中具有最近距离的拼块总数。 生态意义：生态意义：MNN 度量景观的空间格局。一般来说 MNN 值大，反映出同类 型拼块间相隔距离远，分布较离散；反之，说明同类型拼块间相距近，呈团聚分 布。另外，拼块间距离的远近对干扰很有影响，如距离近，相互间容易发生干扰； 而距离远，相互干扰就少。但景观级别上的 MNN 在拼块类型较少时应慎用。 平均邻近指数（平均邻近指数（MPI），单位：无，范围：MPI=0 （2-10） i n j n s ijs ijs n h a 11 2 i MPI N h a m i n j n s ijs ijs 111 2 MPI 公式描述公式描述：给定搜
39、索半径后，MPI 在拼块级别上等于拼块 ijs 的面积除以其 到同类型拼块的最近距离的平方之和除以此类型的拼块总数；MPI 在景观级别上 等于所有拼块的平均邻近指数。MPI=0 时说明在给定搜索半径内没有相同类型的 两个拼块出现。MPI 的上限是由搜索半径和拼块间最小距离决定的。 生态意义：生态意义：MPI 能够度量同类型拼块间的邻近程度以及景观的破碎度，如 MPI 值小，表明同类型拼块间离散程度高或景观破碎程度高；MPI 值大，表明同 类型拼块间邻近度高，景观连接性好。研究证明 MPI 对拼块间生物种迁徙或其 它生态过程进展的顺利程度都有十分重要的影响68。 景观丰度（景观丰度（PR），单位
40、：无，范围：PR=1 （2-11）mPR 公式描述公式描述：PR 等于景观中所有拼块类型的总数。 生态意义：生态意义：PR 是反映景观组分以及空间异质性的关键指标之一，并对许多 生态过程产生影响。研究发现景观丰度与物种丰度之间存在很好的正相关69，特 别是对于那些生存需要多种生境条件的生物来说 PR 就显得尤其重要70。 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究17 香农多样性指数（香农多样性指数（SHDI），单位：无，范围：SHDI=0 （2-12） m i ii PP 1 )ln(SHDI 公式描述公式描述：SHDI 在景观级别上等于各拼块类型的面积比乘以其值的自然对 数
41、之后的和的负值。SHDI=0 表明整个景观仅由一个拼块组成；SHDI 增大，说 明拼块类型增加或各拼块类型在景观中呈均衡化趋势分布。 生态意义：生态意义：SHDI 是一种基于信息理论的测量指数71，在生态学中应用很广 泛。该指标能反映景观异质性，特别对景观中各拼块类型非均衡分布状况较为敏 感，即强调稀有拼块类型对信息的贡献，这也是与其它多样性指数不同之处。在 比较和分析不同景观或同一景观不同时期的多样性与异质性变化时，SHDI 也是 一个敏感指标。如在一个景观系统中，土地利用越丰富，破碎化程度越高，其不 定性的信息含量也越大，计算出的 SHDI 值也就越高。景观生态学中的多样性与 生态学中的物
42、种多样性有紧密的联系，但并不是简单的正比关系，研究发现在一 景观中二者的关系一般呈正态分布68。 香农均度指数（香农均度指数（SHEI），单位：无，范围：0=SHEI=1 （2-13） m PP m i ii ln )ln( SHEI 1 公式描述公式描述：SHEI 等于香农多样性指数除以给定景观丰度下的最大可能多样 性（各拼块类型均等分布） 。SHEI=0 表明景观仅由一种拼块组成，无多样性； SHEI=1 表明各拼块类型均匀分布，有最大多样性。 生态意义：生态意义：SHEI 与 SHDI 指数一样也是我们比较不同景观或同一景观不同 时期多样性变化的一个有力手段。而且，SHEI 与优势度指标
43、（Dominance）之间 可以相互转换（即 evenness=1-dominance）,即 SHEI 值较小时优势度一般较高， 可以反映出景观受到一种或少数几种优势拼块类型所支配；SHEI 趋近 1 时优势 度低，说明景观中没有明显的优势类型且各拼块类型在景观中均匀分布。 散布与并列指数（散布与并列指数（IJI），单位：百分比，范围：0IJI=100 （2-14）)100( ) 1ln( )ln()( IJI 1 1 1 1 1 i m e e e e m k ik ik m k m k ik ik )100( ) 1( 2 1 ln )ln()( IJI 11 mm E e E e m i
44、 ik m ik ik 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究18 公式描述公式描述：IJI 在拼块类型级别上等于与某拼块类型 i 相邻的各拼块类型的邻 接边长除以拼块 i 的总边长再乘以该值的自然对数之后的和的负值，除以拼块类 型数减 1 的自然对数，最后乘以 100 是为了转化为百分比的形式；IJI 在景观级 别上计算各个拼块类型间的总体散布与并列状况。IJI 取值小时表明拼块类型 i 仅 与少数几种其它类型相邻接；IJI=100 表明各拼块间比邻的边长是均等的，即各 拼块间的比邻概率是均等的。 生态意义：生态意义：IJI 是描述景观空间格局最重要的指标之一。IJI 对
45、那些受到某种 自然条件严重制约的生态系统的分布特征反映显著，如山区的各种生态系统严重 受到垂直地带性的作用，其分布多呈环状，IJI 值一般较低；而干旱区中的许多 过渡植被类型受制于水的分布与多寡，彼此邻近，IJI 值一般较高。 蔓延度指数（蔓延度指数（CONTAG），单位：百分比，范围：0CONTAG=100 （2-15）)100( ln2 )ln()( 1 CONTAG 1 1 1 1 m g g P g g P m i m k ik ik i m k m k ik ik i 公式描述公式描述：CONTAG 等于景观中各拼块类型所占景观面积乘以各拼块类型 之间相邻的格网单元数目占总相邻的格网
46、单元数目的比例，乘以该值的自然对数 之后的各拼块类型之和，除以 2 倍的拼块类型总数的自然对数，其值加 1 后再转 化为百分比的形式。理论上，CONTAG 值较小时表明景观中存在许多小拼块； 趋于 100 时表明景观中有连通度极高的优势拼块类型存在。应该指出的是，该指 标只能运行在 FRAGSTATS 软件的栅格版本中。 生态意义：生态意义：CONTAG 指标描述的是景观里不同拼块类型的团聚程度或延展 趋势。由于该指标包含空间信息，是描述景观格局的最重要的指数之一。一般来 说，高蔓延度值说明景观中的某种优势拼块类型形成了良好的连接性；反之则表 明景观是具有多种要素的密集格局，景观的破碎化程度较
47、高。而且研究发现蔓延 度和优势度这两个指标的最大值出现在同一个景观样区36。该指标在景观生态学 和生态学中运用十分广泛，如 Graham 等 72曾用蔓延度指标进行生态风险评估； Musick 和 Grover 73用它来量测图像的纹理等。 中国科学院硕士研究生学位论文黑河流域景观结构与景观变化研究19 第第 3 章章 数据处理数据处理 第 1 节 黑河流域自然条件概况 黑河流域位于河西走廊中部，流域面积约 12.87 万平方公里，位于东经 96 4210200，北纬 37414242。东面以大黄山为界、西面以黑山 为界分别与石羊河流域和疏勒河流域相邻，南以托莱南山为分水岭与疏勒河上游 和大通
48、河上游相邻，北抵中蒙边境。行政上，辖青海、甘肃和内蒙三省区十一个 县、市，包括青海省海北州祁连县的一部分，甘肃省张掖地区的肃南县、民乐县、 山丹县、张掖市、临泽县、高台县，嘉峪关市，酒泉地区的酒泉市、金塔县，内 蒙古自治区阿拉善盟的额济纳旗的一部分。黑河流域景观分异十分鲜明，从南到 北可划分出南部祁连山地、中部河西走廊和北部阿拉善高平原三大地貌单元，并 部分与巴丹吉林大沙漠和腾格里大沙漠接壤，各单元具有独特的地质地貌、水文 气象和土壤植被条件。图 3-1 是黑河流域水系图。 南部祁连山地是流域的水源地，海拔高度从 2000m 到 5500m 以上，垂直地 带性明显。年平均降水量由山前低山丘陵的
49、 200mm 上升到高山带的 500mm 以上； 自然地带由山前到高山带，依次以草原化荒漠、干草原、森林草原、灌丛草甸、 高寒荒漠和永久寒冻带为特征。中部走廊平原夹持于南部祁连山与走廊北山之间， 年降水量从南部的 250mm 向北降低至 100mm 以下，海拔从 2000m 以上降至 1000m 左右。走廊北部平原多是干旱荒漠戈壁；源于南部山区的诸河出山后形成 了荒漠中的绿洲。北部阿拉善高平原，海拔 1000m 左右，气候极度干旱，年降水 量低于 50mm。分布着广袤的戈壁荒漠，绿洲面积很小，主要集中在金塔盆地和 黑河下游三角洲，前者为灌溉绿洲，后者大多为荒漠化的天然绿洲。 流域土壤可划分为 21 种土类，其中地带性土类 16 种，非地带性土 5