基于ArcGIS的永安市森林景觀格局分析

陳其滸

(永安市林業(yè)局，福建 永安 366000)

1 引言

森林是一個復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，研究其結(jié)構(gòu)、功能及動態(tài)變化具有重要意義。景觀格局是大小、形狀各異的景觀要素在空間上的分布和組合，是環(huán)境因素與人類活動共同促動下的一種結(jié)果，能夠反映出一定社會形態(tài)下人類活動和經(jīng)濟發(fā)展的狀況[1，2]。森林景觀格局是類型、大小、形狀各異的森林景觀在空間上的分布和組合。森林景觀格局反映著各類森林景觀的布局特征，制約著各類森林景觀的動態(tài)變化過程。研究森林景觀格局對森林資源保護、可持續(xù)利用、生物多樣性保護、生態(tài)建設(shè)及防范水土流失等都具有重要意義。

本文運用ArcGIS軟件將永安市最新森林資源調(diào)查數(shù)據(jù)中地類、林種和優(yōu)勢樹種等小班因子進行編輯處理，獲得森林資源分布數(shù)據(jù)，作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；對森林景觀類型進行劃分，進而形成景觀類型體系；再運用景觀生態(tài)學(xué)的景觀指數(shù)法，選取景觀格局指數(shù)[3]，利用Fragstats4.2軟件對永安市森林景觀類型的分布格局進行分析，得出永安市森林景觀特征，為永安市的森林資源可持續(xù)經(jīng)營和管理提供參考依據(jù)。

2 研究區(qū)域概況

永安市位于福建省中部偏西，地理坐標為東經(jīng)116°56′～117°47′，北緯25°33′～26°12′，東與大田縣毗鄰，西與清流縣相接，南與龍巖市、漳平市連接，北與明溪縣、三元區(qū)接壤。東西寬85 km，南北長72 km，全市土地總面積2931 km2，約占全省面積的2.42%，年平均降水量1490～2060 mm，年平均氣溫14.3～19.2 ℃。地貌特征為“九山半水半分田”，森林覆蓋率達82.83%，林木蓄積量2597萬m3，是我國南方重點林區(qū)縣市。

3 研究方法

3.1 數(shù)據(jù)處理

收集2016年度永安市森林資源二類調(diào)查數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)格式為shapefile，通過ArcGIS軟件編輯二類調(diào)查數(shù)據(jù)，提取地類、林種、優(yōu)勢樹種等各小班屬性，獲得整個永安市的森林資源分布數(shù)據(jù)，作為森林景觀格局分析的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

3.2 森林景觀類型劃分

本文研究的森林景觀類型是依據(jù)《福建省地方森林資源監(jiān)測體系小班區(qū)劃調(diào)查技術(shù)規(guī)定》(2017年版)，結(jié)合永安市森林資源概況及林業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理現(xiàn)狀，兼顧森林景觀自身的結(jié)構(gòu)差異所提出的。依據(jù)森林資源分布數(shù)據(jù)，以各小班地類和優(yōu)勢樹種兩個因子為標準，對森林景觀類型進行劃分，形成景觀類型體系。

最終將永安市景觀劃分為8種類：①闊葉林景觀(闊葉樹純林、優(yōu)勢樹種為闊葉樹的闊葉混交林和針闊混交林)；②針葉林景觀(杉木、馬尾松純林，和優(yōu)勢樹種為杉木、馬尾松的針葉混交林)；③竹林景觀(毛竹、雜竹純林，和以竹類樹種占優(yōu)勢的混交林)；④果樹林景觀(李、橘、橙、柚等經(jīng)濟林)；⑤灌木林景觀(一般灌木林和除果樹林以外的特規(guī)灌木林、及部分食用油料林類(茶葉、油茶等))；⑥未成林造林地景觀(主要為人工造林未成林造林地、封育未成林地)；⑦無林地景觀(主要為跡地和宜林地);⑧非林地景觀(主要為建設(shè)用地、水域、未利用地，耕地等)。

根據(jù)以上景觀類型劃分體系，運用ArcGIS，提取相同景觀類型的小班，并將相鄰相同的景觀類型小班數(shù)據(jù)進行融合，進而得出永安市森林景觀分布圖(圖1)。

圖1 永安市森林景觀分布

3.3 景觀格局體系

景觀格局分析可采用景觀格局指數(shù)來進行描述[4]。通過景觀指數(shù)的分析，能夠反映景觀格局的信息，反映景觀結(jié)構(gòu)的組成和空間配置等多方面特征的簡單定量指標[5，6]。本文選擇了幾個相互獨立、相對全面地反映區(qū)域內(nèi)景觀格局的指數(shù)：斑塊類型面積、斑塊占景觀面積比例、斑塊個數(shù)、平均斑塊面積、最大斑塊指數(shù)、斑塊密度、邊緣密度、景觀形狀指數(shù)。再利用Fragstats4.2軟件對永安市森林景觀類型的分布格局數(shù)據(jù)進行分析。

4 結(jié)果與分析

由表1可知，永安市各類森林景觀面積共計293069.51 hm2，19355個斑塊。景觀類型面積：針葉林林地>闊葉林林地>竹林地>非林地>未成林造林地>果樹林林地>無林地>灌木林地。針葉林林地占永安市森林景觀30.99%，灌木林林地、無林地所占比例均不足1%。針葉林林地和闊葉林林地的平均斑塊面積遠大于其他，表明這兩種景觀類型集中連片，整體分布連續(xù)，破碎化程度較小。

表1 永安市森林景觀類型斑塊指數(shù)特征

由表2可知，非林地最大斑塊指數(shù)8.6，遠遠高于其他的景觀類型，表明非林地景觀由大斑塊占主導(dǎo)，受人類活動擴張影響。無林地、未成林造林地、果樹林林地、灌木林地景觀最大斑塊指數(shù)較小，均低于0.1，這些景觀幾乎沒有大的斑塊主導(dǎo)其格局。在斑塊密度上，灌木林林地最小，為0.06個/hm2，其次為無林地和未成林造林地，表明這類景觀其面積較小，且較分散。竹林地的斑塊密度最大(1.52個/hm2)，面積占總面積21.59%，擁有最大的斑塊數(shù)量(4460個)，表明竹林地相比其他景觀較為分散，破碎化程度較高。針葉林林地、闊葉林林地、竹林林地邊緣密度和景觀形狀指數(shù)較大，邊界形狀復(fù)雜，表明這些景觀類型受人為活動影響較為嚴重，空間結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

表2 永安市森林景觀類型斑塊指數(shù)特征

5 結(jié)論

永安市森林景觀類型豐富，有林地景觀為其主要的景觀類型，主導(dǎo)了區(qū)域內(nèi)整體森林景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)過程。其中，針葉林林地是區(qū)域內(nèi)面積最大的景觀類型。針葉林林地、闊葉林林地、竹林地景觀面積占整體總面積的80%以上，說明針葉林林地、闊葉林林地、竹林地景觀為永安市主要的森林景觀，在維持區(qū)域內(nèi)的森林景觀穩(wěn)定性和多樣性發(fā)揮了重要作用。闊葉林林地和針葉林林地平均斑塊面積較大，景觀連續(xù)性較其他類型好，分布相對連片聚集，破碎度較低。非林地景觀的最大斑塊指數(shù)最大，遠高于其他類型，表明受到人類活動的影響，其格局由少數(shù)大斑塊主導(dǎo)控制；果樹林地、灌木林地、未成林造林地和無林地因受人類采伐、種植等影響，由小斑塊控制其格局，斑塊面積相對較小，且較分散。竹林地擁有最大的斑塊數(shù)量和斑塊密度，受人類活動影響，較為分散、破碎化程度較高。受人類森林經(jīng)營及生產(chǎn)活動影響，針葉林林地、闊葉林林地、竹林林地邊緣密度和景觀形狀指數(shù)較大，邊界形狀復(fù)雜，景觀空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

區(qū)域內(nèi)的森林景觀分布格局特征分析，及時掌握區(qū)域內(nèi)森林景觀格局的動態(tài)變化，有利于制定區(qū)域森林資源經(jīng)營對策，對優(yōu)化調(diào)整永安區(qū)域內(nèi)的森林景觀結(jié)構(gòu)配置和分類經(jīng)營，對促進區(qū)域內(nèi)森林資源可持續(xù)經(jīng)營和區(qū)域經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的理論和實踐意義。