基于无人机影像的自然-人工复合生态系统景观格局定量分析

doi:10.13466/j.cnki.lyzygl.2019.03.025

林业资源管理 ›› 2019, Vol. 0 ›› Issue (3): 151-156.doi: 10.13466/j.cnki.lyzygl.2019.03.025

基于无人机影像的自然-人工复合生态系统景观格局定量分析

邵蕊¹^,²(), 田建茹¹, 李伟娜¹^,², 徐琬莹¹^,², 左华¹()

1.青岛市环境保护科学研究院,山东青岛 266003
2.青岛市环境保护科学研究设计有限公司,山东青岛 266005

收稿日期:2019-03-18 修回日期:2019-05-20 出版日期:2019-06-28 发布日期:2020-09-25
通讯作者: 左华
作者简介:邵蕊(1986-),女,山东菏泽人,工程师,博士,主要从事生态系统服务功能评估研究。Email:shaorui_cas@foxmail.com
基金资助:
2018年青岛市哲学社会科学规划项目(QDSKL1801267);2018年青岛市哲学社会科学规划项目(QDSKL1801268)

Quantitative Analysis on Landscape Patterns of Natural-artificial Complex Ecosystem Based on UAV Image

SHAO Rui¹^,²(), TIAN Jianru¹, LI Weina¹^,², XU Wanying¹^,², ZUO Hua¹()

1. Qingdao Research Academy of Environmental Sciences,Qingdao 266003
2. Qingdao Research & Design Ltd.of Environmental Sciences,Qingdao 266005,China

Received:2019-03-18 Revised:2019-05-20 Online:2019-06-28 Published:2020-09-25
Contact: ZUO Hua

摘要/Abstract

摘要：

利用无人机技术,以自然保护区实验区自然-人工复合生态系统为例,获取高分辨率遥感影像,并通过人工目视解译提取不同景观类型单元,分析研究复合生态系统景观格局及镶嵌结构特征。结果表明,乔木林、茶园、住宅区、灌木林是研究区主要景观单元,其次是疏林地、道路、工矿用地等人工表面以及耕地和沟渠等半自然景观。不同景观单元镶嵌结构和稳定性差异较大,其中乔木林稳定性最好,疏林地、库塘、果园、耕地、裸土地、工矿用地和其他人工表面等景观单元稳定性较好,灌木林、荒草地、茶园和住宅区等景观单元稳定性一般,沟渠、绿地和裸岩石砾等景观单元稳定性较差。

关键词: 高分辨率影像, 自然保护区, 复合生态系统, 景观格局, 稳定性

Abstract:

In this study,high-resolution images were obtained based on UAV technology,and landscape types were extracted through artificial visual interpretation.Then,landscape patterns and the mosaic structure of the natural-artificial ecosystem were analyzed.The results showed that timber forests,tea plantations,residential areas and shrub forests were the dominant landscape units,followed by sparse woods,roads,industrial land,farmland and ditches.The mosaic structure and stability of different landscape units varied significantly.According to stability index,timber forests were the most stable landscape units in the study area,followed by sparse woods,reservoirs and ponds,fruit orchards,farmland,bare land,industrial land and other artificial landscapes.The stability of shrub forest,grassland,tea plantation,residential areas and roads were at a moderate level,whereas ditches,green land and bare rocks were relatively unstable.The results may provide scientific basis for the protection and management of nature reserves.

Key words: high resolution image, nature reserve, complex ecosystem, landscape pattern, stability

中图分类号:

邵蕊, 田建茹, 李伟娜, 徐琬莹, 左华. 基于无人机影像的自然-人工复合生态系统景观格局定量分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(3): 151-156.

SHAO Rui, TIAN Jianru, LI Weina, XU Wanying, ZUO Hua. Quantitative Analysis on Landscape Patterns of Natural-artificial Complex Ecosystem Based on UAV Image[J]. FOREST RESOURCES WANAGEMENT, 2019, 0(3): 151-156.

图/表 5

表1

图1

表2

表3

表4

参考文献 20

[1]	李士成, 李少伟, 希娜·吉, 等. 西藏自然保护区现状分析及其空间布局评估[J]. 生态学报, 2018,38(7):2557-2565.
[2]	Chen Youhua, Zhang J, Jiang Jianping, et al. Assessing the effectiveness of China's protected areas to conserve current and future amphibian diversity[J]. Diversity & Distributions, 2017,23(2):146-157.
[3]	Zhu Ping, Huang Lin, Xiao Tong, et al. Dynamic changes of habitats in China's typical nature reserves on spatial and temporal scales[J]. Journal of Geographical Sciences, 2018,28(06):778-790.
[4]	陈利顶, 刘雪华, 傅伯杰. 卧龙自然保护区大熊猫生境破碎化研究[J]. 生态学报, 1999,19(3):291-297.
[5]	郝云庆, 江洪, 王金锡, 等. 九寨沟保护区植被景观变化与生境破碎化研究[J]. 地理科学, 2009,29(6):886-892.
[6]	LIU Jianguo, Ouyang Zhiyun, Taylor W W, et al. A framework for evaluating the effects of human factors on wildlife habitat:the case of Giant Pandas[J]. Conservation Biology, 1999,13(6):1360-1370.
[7]	朱明, 濮励杰, 李建龙. 遥感影像空间分辨率及粒度变化对城市景观格局分析的影响[J]. 生态学报, 2008,28(6):2753-2763.
[8]	王仰麟. 景观生态分类的理论方法[J]. 应用生态学报, 1996,7(S1):121-126.
[9]	肖笃宁, 钟林生. 景观分类与评价的生态原则[J]. 应用生态学报, 1998,9(2):217-221.
[10]	Lioubimtseva E, Defourny P. GIS-based landscape classification and mapping of European Russia[J]. Landscape and Urban Planning, 1999,40:63-75.
[11]	Bastlan O. Landscape classification in Saxony[J]. Landscape and Urban Planning, 2000,50:145-155.
[12]	邬建国. 景观生态学——格局过程尺度与等级[M]. 2版.北京: 高等教育出版社, 2007.
[13]	井云清, 张飞, 陈丽华, 等. 艾比湖湿地土地利用/覆被-景观格和气候变化的生态环境效应研究[J]. 环境科学学报, 2017,37(9):3590-3601.
[14]	赵艳辉, 赵华, 徐嘉兴, 等. 基于分形维数的煤矿区景观格局特征——以徐州市沛北矿区为例[J]. 水土保持研究, 2017,24(2):336-340.
[15]	徐建华, 艾南山, 金炯, 等. 西北干旱区景观要素镶嵌结构的分形研究[J]. 干旱区研究, 2001,18(1):35-39.
[16]	谢花林, 李秀彬. 基于分形理论的土地利用空间行为特征——以江西东江源流域为例[J]. 资源科学, 2008,30(12):1866-1872.
[17]	王斌, 刘华, 张硕新, 等. 秦岭火地塘林区景观格局破碎度分析[J]. 中国农学通报, 2005,21(10):111-113.
[18]	赵同谦, 欧阳志云, 郑华, 等. 中国森林生态系统服务功能及其价值评价[J]. 自然资源学报, 2004,19(4):480-491.
[19]	赵芳, 卢涛. 道路扩展对青藏高原东缘土地利用及景观格局的影响[J]. 生态科学, 2017,36(4):146-151.
[20]	田超, 杨新兵, 刘阳. 边缘效应及其对森林生态系统影响的研究进展[J]. 应用生态学报, 2011,22(8):2184-2192.

景观单元	NP /个	PLAND /%	MPS /hm²	LPI /%	MNN /m
乔木林	60	53.2257	9.89	25.27	14.30
灌木林	128	6.3855	1.13	1.87	59.65
疏林地	11	4.8166	9.92	1.97	343.24
裸岩石砾	3	0.0195	0.15	0.01	602.57
荒草地	14	0.2654	0.43	0.07	323.66
库塘	90	0.8535	0.21	0.05	157.79
沟渠	39	1.3287	0.77	0.29	24.92
果园	26	0.4188	0.37	0.11	272.99
茶园	175	16.309	2.08	2.16	23.24
耕地	83	1.5404	0.41	0.47	104.83
裸土地	8	0.1944	0.55	0.12	975.79
绿地	102	1.1521	0.26	0.07	43.42
住宅区	263	6.5076	0.56	0.53	23.10
道路	14	3.0613	4.96	2.93	74.66
工矿用地	152	2.0089	0.30	0.15	81.27
其他人工表面	236	1.9126	0.18	0.10	64.19

景观单元	模型	相关系数 (r²)	样本数 (n)
乔木林	lnA(r)=1.8776P(r)-12.0965	0.9849	60
灌木林	lnA(r)=1.5783P(r)-10.0928	0.9406	128
疏林地	lnA(r)=1.783P(r)-11.0794	0.9188	11
裸岩石砾	lnA(r)=1.3325P(r)-9.05847	0.9970	3
荒草地	lnA(r)=1.555P(r)-10.0564	0.8858	14
库塘	lnA(r)=1.7784P(r)-11.0403	0.9754	90
沟渠	lnA(r)=1.4335P(r)-10.0754	0.8907	39
果园	lnA(r)=1.7094P(r)-11.0148	0.9412	26
茶园	lnA(r)=1.656P(r)-11.0021	0.9769	175
耕地	lnA(r)=1.6968P(r)-11.0369	0.9537	83
裸土地	lnA(r)=1.7952P(r)-11.0896	0.9603	8
绿地	lnA(r)=1.4004P(r)-10.0068	0.8783	102
住宅区	lnA(r)=1.6572P(r)-10.0975	0.9693	263
道路	lnA(r)=1.1326P(r)-9.5052	0.9749	14
工矿用地	lnA(r)=1.7093P(r)-11.0244	0.9369	152
其他人工表面	lnA(r)=1.7238P(r)-11.0443	0.9605	236

景观单元	分维值(D)	稳定性指数(S_k)
乔木林	1.0652	0.4348
灌木林	1.2672	0.2328
疏林地	1.1217	0.3783
裸岩石砾	1.5009	0.0009
荒草地	1.2862	0.2138
库塘	1.1246	0.3754
沟渠	1.3952	0.1048
果园	1.1700	0.3300
茶园	1.2077	0.2923
耕地	1.1787	0.3213
裸土地	1.1141	0.3859
绿地	1.4282	0.0718
住宅区	1.2069	0.2931
道路	1.7658	0.2658
工矿用地	1.1701	0.3299
其他人工表面	1.1602	0.3398

基于无人机影像的自然-人工复合生态系统景观格局定量分析

Quantitative Analysis on Landscape Patterns of Natural-artificial Complex Ecosystem Based on UAV Image

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景观类	景观亚类	景观单元
自然景观	森林	乔木林
		灌木林
		疏林地
	裸地	裸岩石砾
半自然景观	草地	荒草地
	水体	库塘(水库/池塘)
	水体	河渠
	农业	果园
		茶园
		耕地
	裸地	裸土地
	绿地	绿地(绿带/绿篱/社区绿地)
人工景观	人工表面	住宅区
		道路
		工矿用地
		其他人工表面(商服/公共设施等)

[1]	黄晓园, 叶远辉, 张卓亚, 王红崧, 陈雅琳. 基于MSPA普者黑自然保护区森林景观破碎化研究[J]. 林业资源管理, 2020, 0(3): 44-51.
[2]	王彦卷, 张佳瑜, 侯景伟. 基于地形分析的山区森林火灾监控点选址方法[J]. 林业资源管理, 2020, 0(2): 135-140.
[3]	王加国, 李苇洁, 张红军, 吴迪, 张建利, 贾真真. 贵州百里杜鹃景区植物群落多样性与稳定性研究[J]. 林业资源管理, 2020, 0(2): 120-125.
[4]	唐小平, 刘增力, 马炜. 我国自然保护地整合优化规则与路径研究[J]. 林业资源管理, 2020, 0(1): 1-10.
[5]	马炜, 刘增力, 应国伟, 唐小平. 自然保护区勘界立标要点分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(5): 7-11.
[6]	王鹏华, 范俊功, 陈向阳, 张侃, 林庆乾, 侯建华. 河北六里坪猕猴省级自然保护区鸟兽的调查分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(5): 157-165.
[7]	应宝根, 廖文海, 姚任图, 葛宏立. 基于数学期望的森林稳定性评价——以浙江省江山市为例[J]. 林业资源管理, 2019, 0(5): 145-149.
[8]	唐小平, 蒋亚芳, 刘增力, 陈君帜, 梁兵宽, 蔺琛. 中国自然保护地体系的顶层设计[J]. 林业资源管理, 2019, 0(3): 1-7.
[9]	郭继强, 潘洁. 南京市热岛效应与景观格局的动态研究[J]. 林业资源管理, 2019, 0(3): 139-146.
[10]	朱思雨, 刘善辉. 新疆卡拉麦里自然保护区野马放归区植物群落分类与排序[J]. 林业资源管理, 2019, 0(3): 80-85.
[11]	李向阳, 吴疆, 吴照柏. 基于GIS的琼海市景观格局优化分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(2): 147-151.
[12]	田书荣, 李子杰, 康祖杰, 廖庆义, 李迪强. 湖南壶瓶山国家级自然保护区范围与功能区调整及其影响研究[J]. 林业资源管理, 2019, 0(2): 21-29.
[13]	张金良, 孔雨光, 路洪春, 巩延苹, 张学强, 董德进. 山东杨树资源变化及原因分析[J]. 林业资源管理, 2019, 0(1): 19-24.
[14]	马骅, 王义飞, 宁宇, 武高洁, 郭菊兰, 谭月臣, 李春义, 林海晏. 若尔盖县高原湿地景观格局动态分析研究[J]. 林业资源管理, 2019, 0(1): 109-115.
[15]	韦海航, 郑芊卉, 庄家尧, 周春国. 竹山县土地利用景观格局动态变化分析[J]. 林业资源管理, 2018, 0(6): 76-83.