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第 ３ ２ 卷 第 ９ 期 ２ ０ １ ９ 年 ９ 月 环 境 科 学 研 究 Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｖ ｏ ｌ . ３ ２ ꎬ Ｎ ｏ . ９ Ｓ ｅ ｐ . ꎬ ２ ０ １ ９ 收 稿 日 期 ２ ０ １ ８ ￣ ０ ８ ￣ ０ ９ 修 订 日 期 ２ ０ １ ８ ￣ １ １ ￣ ０ ９ 作 者 简 介 陈 晨 １ ９ ８ ８ ￣ ꎬ 女 ꎬ 天 津 人 ꎬ 工 程 师 ꎬ 硕 士 ꎬ 主 要 从 事 生 态 遥 感 与 景 观 规 划 研 究 ꎬ ｃ ｈ ｅ ｎ ｃ ｈ ｅ ｎ ｔ ａ ｅ ｓ ＠ １ ２ ６ . ｃ ｏ ｍ . ∗ 责 任 作 者 ꎬ 张 彦 １ ９ ８ ４ ￣ ꎬ 男 ꎬ 甘 肃 民 乐 人 ꎬ 高 级 工 程 师 ꎬ 博 士 ꎬ 主 要 从 事 水 污 染 防 治 与 生 态 修 复 研 究 ꎬ ｚ ｙ ｃ ｕ ｍ ｔ ０ ４ ＠ １ ６ ３ . ｃ ｏ ｍ 基 金 项 目 国 家 水 体 污 染 控 制 与 治 理 科 技 重 大 专 项 Ｎ ｏ . ２ ０ １ ５ Ｚ Ｘ ０ ７ ２ ０ ３ ￣ ０ １ １ ꎻ 天 津 市 应 用 基 础 与 前 沿 技 术 研 究 计 划 Ｎ ｏ . １ ５ Ｊ Ｃ Ｚ Ｄ Ｊ Ｃ ４ １ ０ ０ ０ ꎻ 天 津 市 环 境 保 护 科 学 研 究 院 自 主 创 新 基 金 暨 院 长 基 金 项 目 Ｎ ｏ . Ｙ Ｚ Ｊ Ｊ ￣ ２ ０ １ ６ ￣ ０ ０ １ Ｓ ｕ ｐ ｐ ｏ ｒ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ Ｍ ａ ｊ ｏ ｒ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｆ ｏ ｒ Ｗ ａ ｔ ｅ ｒ Ｐ ｏ ｌ ｌ ｕ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｃ ｏ ｎ ｔ ｒ ｏ ｌ ａ ｎ ｄ Ｔ ｒ ｅ ａ ｔ ｍ ｅ ｎ ｔ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ｏ . ２ ０ １ ５ Ｚ Ｘ ０ ７ ２ ０ ３ ￣ ０ １ １ ꎻ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍ ｏ ｆ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ Ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ｏ . １ ５ Ｊ Ｃ Ｚ Ｄ Ｊ Ｃ ４ １ ０ ０ ０ ꎻ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ Ｉ ｎ ｄ ｅ ｐ ｅ ｎ ｄ ｅ ｎ ｔ Ｉ ｎ ｎ ｏ ｖ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｆ ｕ ｎ ｄ ａ ｎ ｄ Ｄ ｅ ａ ｎ ′ ｓ Ｆ ｕ ｎ ｄ Ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｎ ｏ . Ｙ Ｚ Ｊ Ｊ ￣ ２ ０ １ ６ ￣ ０ ０ １ 独 流 减 河 流 域 绿 色 基 础 设 施 空 间 格 局 与 景 观 连 通 性 分 析 的 尺 度 效 应 陈 晨 １ ꎬ 徐 威 杰 １ ꎬ 张 彦 １ ∗ ꎬ 周 滨 １ ꎬ 柴 曼 １ ꎬ 刘 晗 ２ ꎬ 冯 宇 ３ １ . 天 津 市 环 境 保 护 科 学 研 究 院 ꎬ 天 津 ３ ０ ０ １ ９ １ ２ . 天 津 市 联 合 环 保 工 程 设 计 有 限 公 司 ꎬ 天 津 ３ ０ ０ １ ９ １ ３ . 中 国 环 境 科 学 研 究 院 ꎬ 北 京 １ ０ ０ ０ １ ２ 摘 要 尺 度 效 应 是 景 观 生 态 学 研 究 的 核 心 问 题 之 一 ꎬ 是 正 确 理 解 和 感 知 景 观 格 局 与 生 态 过 程 相 互 作 用 及 其 动 态 变 化 特 征 的 基 础 . 针 对 Ｇ Ｉ 绿 色 基 础 设 施 进 行 空 间 格 局 与 景 观 连 通 性 分 析 具 有 强 烈 的 尺 度 依 赖 性 的 问 题 ꎬ 以 天 津 市 独 流 减 河 流 域 为 例 ꎬ 利 用 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ １ ０ １ 、 Ｅ Ｎ Ｖ Ｉ ５ ３ 和 ｅ Ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ８ ９ 软 件 进 行 面 向 对 象 土 地 利 用 分 类 ꎬ 基 于 Ｍ Ｓ Ｐ Ａ 形 态 学 空 间 格 局 分 析 方 法 和 景 观 连 通 性 分 析 方 法 ꎬ 借 助 Ｇ ｕ ｉ ｄ ｏ ｓ Ｔ ｏ ｏ ｌ ｂ ｏ ｘ ２ ６ 和 Ｃ ｏ ｎ ｅ ｆ ｏ ｒ ２ ６ 软 件 ꎬ 通 过 设 置 不 同 的 粒 度 、 边 缘 宽 度 和 扩 散 距 离 ꎬ 对 ２ ０ １ ６ 年 研 究 区 Ｇ Ｉ 的 粒 度 效 应 、 边 缘 效 应 和 距 离 效 应 进 行 定 量 分 析 和 评 价 . 结 果 表 明 ① Ｍ Ｓ Ｐ 形 态 学 空 间 格 局 类 型 具 有 明 显 的 粒 度 效 应 和 边 缘 效 应 ꎬ 较 小 的 粒 度 和 边 缘 宽 度 会 得 到 更 为 详 细 的 空 间 格 局 信 息 . ② 粒 度 效 应 改 变 Ｇ Ｉ 像 元 的 空 间 分 布 ꎬ 会 导 致 Ｇ Ｉ 空 间 信 息 的 丢 失 或 增 加 ꎬ 直 接 影 响 Ｍ Ｓ Ｐ 类 型 的 空 间 配 置 和 量 化 关 系 ꎻ 而 边 缘 效 应 不 会 改 变 Ｇ Ｉ 像 元 的 空 间 分 布 ꎬ 使 得 Ｇ Ｉ 空 间 信 息 不 发 生 改 变 ꎬ 但 对 Ｍ Ｓ Ｐ 类 型 的 影 响 更 为 显 著 . ③ 景 观 连 通 性 与 扩 散 距 离 具 有 直 接 关 系 ꎬ 扩 散 距 离 越 大 ꎬ Ｇ Ｉ 核 心 区 景 观 连 通 性 越 高 ꎬ 当 扩 散 距 离 增 至 一 定 程 度 时 ꎬ 所 有 核 心 区 会 连 接 成 一 个 网 络 整 体 ꎬ 景 观 连 通 性 达 到 最 大 ꎬ 研 究 区 Ｇ Ｉ 核 心 区 的 扩 散 距 离 关 键 值 在 ２ ５ ４ ５ ｋ ｍ 之 间 . 研 究 显 示 ꎬ 独 流 减 河 流 域 Ｇ Ｉ 要 素 尺 度 效 应 明 显 但 机 理 不 同 ꎬ 基 于 Ｍ Ｓ Ｐ Ａ 和 景 观 连 通 性 分 析 方 法 能 够 更 加 直 观 地 反 映 各 景 观 类 型 和 网 络 组 分 的 空 间 变 化 特 征 和 数 值 变 化 规 律 . 关 键 词 绿 色 基 础 设 施 Ｇ Ｉ ꎻ 尺 度 效 应 ꎻ 形 态 学 空 间 格 局 分 析 Ｍ Ｓ Ｐ Ａ ꎻ 连 通 性 ꎻ 独 流 减 河 流 域 中 图 分 类 号 Ｘ ３ ２ １ 文 章 编 号 １ ０ ０ １ ￣ ６ ９ ２ ９ ２ ０ １ ９ ０ ９ ￣ １ ４ ６ ４ ￣ １ １ 文 献 标 志 码 Ａ Ｄ Ｏ Ｉ １ ０ １ ３ １ ９ ８ ∕ ｊ ｉ ｓ ｓ ｎ １ ０ ０ １ ￣ ６ ９ ２ ９ ２ ０ １ ８ １ １ １ ８ Ｓ ｃ ａ ｌ ｅ Ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ Ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ Ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ｄ Ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ Ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ Ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ Ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｉ ｎ Ｄ ｕ ｌ ｉ ｕ ｊ ｉ ａ ｎ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｂ ａ ｓ ｉ ｎ Ｃ Ｈ Ｅ Ｎ Ｃ ｈｅ ｎ １ ꎬ Ｘ Ｕ Ｗ ｅ ｉ ｊ ｉ ｅ １ ꎬ Ｚ Ｈ Ａ Ｎ Ｇ Ｙ ａ ｎ １ ∗ ꎬ Ｚ Ｈ Ｏ Ｕ Ｂ ｉ ｎ １ ꎬ Ｃ Ｈ Ａ Ｉ Ｍ ａ ｎ １ ꎬ Ｌ Ｉ Ｕ Ｈ ａ ｎ ２ ꎬ Ｆ Ｅ Ｎ Ｇ Ｙ ｕ ３ １ . Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ꎬ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ９ １ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ２ . Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ Ｃ ｏ . ꎬ Ｌ ｔ ｄ . ꎬ Ｔ ｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ３ ０ ０ １ ９ １ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ３ . Ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｓ ｅ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ａ ｃ ａ ｄ ｅ ｍ ｙ ｏ ｆ Ｅ ｎ ｖ ｉ ｒ ｏ ｎ ｍ ｅ ｎ ｔ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｓ ꎬ Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ １ ２ ꎬ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ａ ｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｉ ｓ ｏ ｎ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｏ ｒ ｅ ｉ ｓ ｓ ｕ ｅ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｐ ｅ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ꎬ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｓ ｔ ｈ ｅ ｂ ａ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｌ ｙ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｐ ｅ ｒ ｃ ｅ ｉ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ ｌ ａ ｎ ｄ ｓ ｃ ａ ｐ ｅ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｄ ｉ ｔ ｓ ｄ ｙ ｎ ａ ｍ ｉ ｃ ｃ ｈ ａ ｎ ｇ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ . 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Ｋ ｅ ｙ ｗ ｏ ｒ ｄ ｓ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｉ ｎ ｆ ｒ ａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ Ｇ Ｉ ꎻ ｓ ｃ ａ ｌ ｅ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ꎻ ｍ ｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ Ｍ Ｓ Ｐ Ａ ꎻ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｉ ｔ ｙ ꎻ Ｄ ｕ ｌ ｉ ｕ ｊ ｉ ａ ｎ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｂ ａ ｓ ｉ ｎＧ Ｉ ｇ ｒ ｅ ｅ ｎ ｉ ｎｆ ｒ ａ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ꎬ 绿 色 基 础 设 施 与 生 态 基 础 设 施 ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｉ ｎｆ ｒ ａ ｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ꎬ Ｅ Ｉ 概 念 相 近 ꎬ 起 源 于 人 居 环 境 、 生 态 保 护 和 绿 色 技 术 三 大 领 域 ꎬ 广 泛 包 括 湿 地 、 河 流 、 绿 地 等 绿 色 空 间 和 自 然 ￣ 人 工 复 合 生 态 系 统 [ １ ] . Ｇ Ｉ 作 为 自 然 生 命 支 持 系 统 [ ２ ￣ ４ ] ꎬ 为 社 会 可 持 续 发 展 、 生 态 环 境 维 护 和 生 物 多 样 性 保 护 提 供 重 要 的 空 间 载 体 和 保 障 ꎬ 具 有 重 要 的 生 态 服 务 价 值 [ ５ ] . 目 前 ꎬ 人 类 活 动 加 剧 ꎬ Ｇ Ｉ 破 碎 化 现 象 日 益 严 重 ꎬ 景 观 连 接 度 不 断 降 低 ꎬ 生 物 多 样 性 与 生 态 系 统 稳 定 性 受 到 严 重 威 胁 ꎬ 对 其 进 行 空 间 格 局 与 景 观 连 通 性 评 价 逐 渐 成 为 景 观 生 态 学 研 究 热 点 之 一 [ ６ ￣ １ ０ ] . 传 统 的 Ｇ Ｉ 要 素 识 别 和 空 间 格 局 与 景 观 连 通 性 分 析 主 要 基 于 Ｇ Ｉ Ｓ 技 术 和 景 观 格 局 指 数 方 法 ꎬ 通 常 按 照 “ 斑 块 ￣ 廊 道 ￣ 基 底 ” 模 式 分 别 进 行 分 析 [ １ １ ] ꎬ 但 景 观 格 局 指 数 具 有 明 显 局 限 性 ꎬ 如 只 能 提 供 单 一 数 值 ꎬ 缺 少 空 间 分 布 信 息 ꎬ 且 指 数 间 存 在 一 定 相 关 性 等 [ ５ ꎬ １ ２ ] . 近 年 来 ꎬ 一 种 偏 向 测 度 结 构 连 接 性 的 Ｍ Ｓ Ｐ Ａ ｍ ｏ ｒ ｐｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｐａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ꎬ 形 态 学 空 间 格 局 分 析 方 法 被 引 入 Ｇ Ｉ 景 观 格 局 分 析 中 [ １ ３ ] ꎬ 区 别 于 传 统 方 法 ꎬ 该 方 法 能 够 快 速 识 别 Ｇ Ｉ 要 素 ꎬ 并 实 现 Ｇ Ｉ 中 各 景 观 类 型 空 间 分 布 的 可 视 化 [ １ ４ ] . 景 观 连 通 性 是 指 景 观 组 成 元 素 在 空 间 结 构 上 的 联 系 [ １ ５ ] ꎬ 受 斑 块 间 距 离 和 排 列 格 局 的 影 响 [ ９ ] ꎬ 是 维 持 生 物 多 样 性 与 生 态 系 统 稳 定 性 的 重 要 因 素 之 一 [ ８ ] . 近 年 来 ꎬ 基 于 Ｃ ｏ ｎｅ ｆ ｏ ｒ 平 台 进 行 景 观 连 通 性 分 析 得 到 了 广 泛 应 用 ꎬ 该 平 台 以 图 形 结 构 为 基 础 ꎬ 量 化 生 境 斑 块 和 斑 块 间 连 接 对 维 持 或 改 善 景 观 连 通 性 的 重 要 性 ꎬ 能 够 有 效 评 估 生 境 斑 块 和 土 地 利 用 变 化 对 景 观 连 通 性 的 影 响 ꎬ 为 景 观 规 划 和 生 境 保 护 提 供 决 策 支 持 [ ５ ꎬ １ ６ ] . 现 阶 段 ꎬ 基 于 Ｍ ＳＰ Ａ 和 景 观 连 通 性 分 析 方 法 ꎬ 大 部 分 学 者 的 研 究 主 要 集 中 于 识 别 Ｇ Ｉ 要 素 及 重 要 生 态 网 络 的 空 间 结 构 [ １ ０ ꎬ １ ３ ] ꎬ 并 进 行 景 观 格 局 分 析 [ １ ４ ꎬ １ ７ ￣ ２ ０ ] . 如 Ｓａ ｕｒ ａ 等 [ ２ １ ] 确 定 了 西 班 牙 中 部 森 林 区 域 的 核 心 区 和 桥 接 区 ꎻ Ｗ ｉ ｃ ｋｈ ａ ｍ 等 [ ２ ２ ] 对 美 国 Ｇ Ｉ 及 重 要 生 态 网 络 的 时 空 变 化 进 行 了 动 态 监 测 和 统 计 分 析 ꎻ 吴 银 鹏 等 [ ４ ] 对 成 都 市 Ｇ Ｉ 网 络 结 构 进 行 了 定 量 分 析 . 景 观 格 局 和 生 态 过 程 之 间 的 相 互 作 用 具 有 强 烈 的 尺 度 依 赖 性 [ ９ ꎬ ２ ３ ￣ ２ ６ ] . 目 前 ꎬ 尺 度 效 应 的 研 究 大 部 分 只 针 对 景 观 格 局 指 数 ꎬ 仅 有 少 部 分 学 者 针 对 Ｍ Ｓ Ｐ Ａ 和 景 观 连 通 性 分 析 方 法 进 行 研 究 . 如 Ｏ ｓ ｔ ａ ｐ ｏ ｗ ｉ ｃ ｚ 等 [ １ ８ ] 分 析 了 Ｍ Ｓ Ｐ 类 型 对 粒 度 和 边 缘 宽 度 的 敏 感 性 ꎻ 于 亚 平 等 [ ５ ] 研 究 了 南 京 市 Ｇ Ｉ 景 观 格 局 分 析 的 尺 度 效 应 . 而 对 河 道 、 湿 地 、 湖 库 等 Ｇ Ｉ 要 素 更 为 精 细 的 中 尺 度 流 域 的 粒 度 、 边 缘 宽 度 和 扩 散 距 离 的 尺 度 效 应 研 究 更 为 鲜 见 . 尺 度 的 选 择 将 直 接 影 响 景 观 格 局 分 析 结 果 的 科 学 性 和 合 理 性 ꎬ 只 有 选 择 了 适 宜 的 研 究 尺 度 ꎬ 对 景 观 格 局 的 研 究 才 有 意 义 ꎬ 才 能 促 进 对 Ｇ Ｉ 要 素 景 观 结 构 、 生 态 功 能 和 动 态 过 程 的 理 解 与 感 知 [ ２ ７ ￣ ２ ８ ] . 该 研 究 以 天 津 市 南 部 独 流 减 河 流 域 为 研 究 区 域 ꎬ 利 用 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ １ ０ １ 、 Ｅ Ｎ Ｖ Ｉ ５ ３ 和 ｅ Ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ８ ９ 等 软 件 进 行 面 向 对 象 土 地 利 用 分 类 ꎬ 提 取 Ｇ Ｉ 空 间 分 布 ꎬ 基 于 Ｍ ＳＰ Ａ 和 景 观 连 通 性 分 析 方 法 ꎬ 借 助 Ｇ ｕ ｉ ｄ ｏ ｓ Ｔ ｏ ｏ ｌ ｂｏ ｘ ２ ６ 和 Ｃ ｏ ｎｅ ｆ ｏ ｒ ２ ６ 软 件 ꎬ 在 Ｍ ＳＰ Ａ 过 程 中 设 置 不 同 的 粒 度 和 边 缘 宽 度 ꎬ 在 景 观 连 通 性 分 析 中 设 置 不 同 的 扩 散 距 离 ꎬ 探 讨 粒 度 效 应 、 边 缘 效 应 和 距 离 效 应 对 独 流 减 河 流 域 ２０ １ ６ 年 Ｇ Ｉ 景 观 结 构 和 连 通 性 的 影 响 ꎬ 对 该 区 域 Ｇ Ｉ 空 间 格 局 和 连 通 性 分 析 的 尺 度 效 应 进 行 定 量 分 析 和 评 价 ꎬ 以 期 为 该 流 域 的 景 观 格 局 分 析 和 景 观 连 接 度 评 价 提 供 尺 度 选 择 上 的 参 考 . １ 研 究 区 概 况 与 数 据 预 处 理 １ １ 研 究 区 概 况 独 流 减 河 流 域 ３ ８ ° ３３ ′ ０６ ″ Ｎ ３９ ° １０ ′ ２ ８ ″ Ｎ 、 １ １６ ° ４１ ′ ２８ ″ Ｅ １ １７ ° ４２ ′ ５０ ″ Ｅ 以 独 流 减 河 干 流 为 基 础 ꎬ 连 接 了 北 大 港 湿 地 自 然 保 护 区 和 团 泊 鸟 类 自 然 保 护 区 ꎬ 是 天 津 市 南 部 地 区 贯 穿 东 西 的 生 态 屏 障 ꎬ 为 天 津 市 生 态 保 护 红 线 “ 三 区 一 带 多 点 ” 空 间 基 本 格 局 中 “ 三 区 ” 中 的 “ 南 部 团 泊 洼 ￣ 北 大 港 湿 地 区 ” 的 核 心 地 ５ ６ ４ １ 环 境 科 学 研 究 第 ３ ２ 卷 带 ꎬ 涉 及 津 南 区 、 西 青 区 、 静 海 区 以 及 部 分 滨 海 新 区 等 ４ 个 行 政 区 ꎬ 总 面 积 约 ３ ７３ ７ ｋ ｍ ２ ꎬ 总 人 口 约 ２ ６３ ３ １ ０ ４ 人 ꎬ 是 京 津 冀 协 同 发 展 的 重 要 组 成 部 分 . 独 流 减 河 流 域 地 势 平 坦 ꎬ 湿 地 资 源 丰 富 ꎬ 其 中 团 泊 鸟 类 自 然 保 护 区 和 北 大 港 湿 地 自 然 保 护 区 总 面 积 约 ５０ ５ １ ｋｍ ２ ꎬ 是 东 南 亚 候 鸟 迁 徙 的 重 要 “ 中 转 站 ” . 流 域 内 河 网 密 布 ꎬ 其 中 一 级 河 道 共 ６ 条 ꎬ 总 长 约 ２９ １ ３ ｋ ｍ ꎻ 二 级 河 道 共 １２ 条 ꎬ 总 长 约 ２ ５ ７ ６ ｋｍ . 流 域 内 除 团 泊 洼 和 北 大 港 ２ 座 大 型 水 库 之 外 ꎬ 还 包 括 ６ 座 中 小 型 水 库 ꎬ 水 库 水 域 总 面 积 超 过 ２ ００ ｋｍ ２ ꎬ 具 有 重 要 的 生 态 价 值 . １ ２ 数 据 来 源 与 预 处 理 该 研 究 选 取 ２０１ ６ 年 ９ 月 云 量 较 少 、 成 像 质 量 较 高 的 高 分 一 号 卫 星 遥 感 数 据 ꎬ 借 助 Ｅ Ｎ Ｖ Ｉ ５ ３ 和 Ａ ｒ ｃ Ｇ Ｉ Ｓ １ ０ １ 软 件 进 行 辐 射 定 标 、 大 气 校 正 、 几 何 校 正 、 影 像 融 合 和 裁 剪 等 预 处 理 ꎬ 空 间 分 辨 率 提 高 至 ２ ｍ ꎬ 基 于 多 尺 度 分 割 方 法 和 ｅ Ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ８ ９ 软 件 对 其 进 行 土 地 利 用 分 类 ꎬ 将 研 究 区 土 地 利 用 类 型 分 为 草 地 、 林 地 、 耕 地 、 河 渠 、 坑 塘 ∕ 水 库 、 建 设 用 地 和 未 利 用 地 等 ７ 类 见 图 １ ꎬ 总 体 分 类 精 度 达 ９１ ％ ꎬ Ｋ ａ ｐｐａ 系 数 为 ０ ８９３ ꎬ 具 有 较 高 的 分 类 精 度 . 然 后 ꎬ 提 取 草 地 、 林 地 、 河 渠 和 坑 塘 ∕ 水 库 等 ４ 种 景 观 类 型 ꎬ 将 其 作 为 Ｇ Ｉ 的 主 要 构 成 要 素 ꎬ 合 并 为 前 景 ｆ ｏ ｒ ｅ ｇ ｒ ｏ ｕｎｄ ꎬ 像 元 值 为 ２ ꎬ 其 余 景 观 类 型 合 并 为 背 景 ｂａ ｃ ｋｇ ｒ ｏ ｕｎ ｄ ꎬ 像 元 值 为 １ ꎬ 并 转 换 成 ｔ ｉ ｆ ｆ 格 式 的 栅 格 数 据 ꎬ 像 元 大 小 为 １ ５ ｍ １５ ｍ . 图 １ 独 流 减 河 流 域 土 地 利 用 现 状 Ｆ ｉ ｇ . １ Ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ｏ ｆ ｌ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｉ ｎ Ｄ ｕ ｌ ｉ ｕ ｊ ｉ ａ ｎ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｒ Ｂ ａ ｓ ｉ ｎ ２ 研 究 方 法 ２ １ Ｍ Ｓ Ｐ Ａ 方 法 Ｍ ＳＰ Ａ 是 Ｖ ｏ ｇ ｔ 等 在 前 人 研 究 的 基 础 上 提 出 的 一 种 图 像 处 理 方 法 ꎬ 它 将 森 林 、 湿 地 等 自 然 生 态 要 素 作 为 前 景 ꎬ 其 他 要 素 如 建 设 用 地 等 作 为 背 景 ꎬ 基 于 腐 蚀 、 膨 胀 、 开 运 算 和 闭 运 算 等 数 学 形 态 学 原 理 ꎬ 对 栅 格 图 像 的 空 间 格 局 进 行 度 量 、 识 别 和 分 割 [ ２ ９ ￣ ３ ０ ] ꎬ 得 到 更 加 精 细 且 互 不 重 叠 的 ７ 种 景 观 类 型 [ １ ４ ꎬ ３ １ ￣ ３ ３ ] ꎬ 分 别 为 核 心 区 ｃ ｏ ｒ ｅ 、 孤 岛 ｉ ｓ ｌ ｅ ｔ 、 孔 隙 ｐｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 、 边 缘 区 ｅ ｄｇ ｅ 、 环 道 ｌ ｏ ｏ ｐ 、 桥 接 ｂｒ ｉ ｄｇ ｅ 、 分 支 ｂ ｒ ａ ｎｃ ｈ ꎬ 每 种 景 观 类 型 具 有 不 同 的 生 态 含 义 见 表 １ . ２ ２ Ｇ Ｉ 空 间 格 局 粒 度 效 应 分 析 与 边 缘 效 应 分 析 粒 度 ｇ ｒ ａ ｉ ｎ 是 景 观 生 态 学 中 尺 度 ｓ ｃ ａ ｌ ｅ 的 重 要 表 达 方 式 之 一 ꎬ 在 栅 格 数 据 中 指 最 小 可 辨 识 单 元 的 面 积 ꎬ 即 像 元 的 大 小 [ ９ ] . 根 据 数 据 预 处 理 得 到 的 二 值 化 栅 格 文 件 ꎬ 基 于 Ｇ ｕ ｉ ｄ ｏ ｓ Ｔ ｏ ｏ ｌ ｂｏ ｘ ２ ６ 软 件 ꎬ 采 用 八 邻 域 分 析 方 法 ꎬ 边 缘 宽 度 ｅ ｄｇ ｅ ｗ ｉ ｄｔ ｈ 参 数 设 置 为 ８ ꎬ 对 应 地 理 空 间 宽 度 为 １２０ ｍ ꎬ 粒 度 大 小 分 别 为 １５ ｍ １ ５ ｍ 、 ３ ０ ｍ ３０ ｍ 、 ６０ ｍ ６０ ｍ 和 １ ２０ ｍ １ ２０ ｍ ꎬ 进 行 形 态 学 空 间 格 局 分 析 计 算 ꎬ 得 到 ７ 种 互 不 重 叠 的 形 态 学 空 间 类 型 见 表 １ ꎬ 进 而 对 研 究 区 Ｇ Ｉ 景 观 结 构 的 粒 度 效 应 进 行 定 量 分 析 . 采 用 相 同 方 法 ꎬ 使 用 粒 度 为 １５ ｍ １ ５ ｍ 的 栅 格 数 据 ꎬ 边 缘 宽 度 参 数 分 别 设 置 为 １ 、 ２ 、 ４ 、 ８ ꎬ 对 应 的 地 ６ ６ ４ １第 ９ 期 陈 晨 等 独 流 减 河 流 域 绿 色 基 础 设 施 空 间 格 局 与 景 观 连 通 性 分 析 的 尺 度 效 应 表 １ 形 态 学 空 间 格 局 类 型 定 义 与 生 态 含 义 [ ４ ￣ ５ ꎬ ３ １ ￣ ３ ３ ] Ｔ ａ ｂ ｌ ｅ １ Ｍ ｏ ｒ ｐ ｈ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｓ ｐ ａ ｔ ｉ ａ ｌ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｒ ｎ ｔ ｙ ｐ ｅ ｄ ｅ ｆ ｉ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｅ ｃ ｏ ｌ ｏ ｇ ｉ ｃ ａ ｌ ｍ ｅ ａ ｎ ｉ ｎ ｇ [ ４ ￣ ５ ꎬ ３ １ ￣ ３ ３ ] Ｍ Ｓ Ｐ 类 型 定 义 生 态 含 义 核 心 区 ｃ ｏ ｒ ｅ 指 大 量 前 景 像 元 的 内 部 聚 集 ꎬ 不 包 含 周 边 边 界 大 型 生 态 斑 块 ꎬ 是 高 覆 盖 植 被 或 丰 富 水 源 的 聚 集 中 心 ꎬ 可 作 为 多 种 生 态 过 程 的 “ 源 ” ꎬ 在 自 然 流 域 范 围 内 ꎬ 通 常 为 自 然 保 护 区 、 水 库 、 大 型 公 园 、 风 景 名 胜 区 等 ꎬ 对 生 物 物 种 来 说 具 有 潜 在 的 、 适 宜 的 、 完 整 的 生 境 孤 岛 ｉ ｓ ｌ ｅ ｔ 指 不 相 连 且 聚 集 数 量 少 而 不 能 作 为 核 心 区 的 前 景 像 元 集 合 相 对 孤 立 且 彼 此 之 间 连 接 度 较 低 的 小 斑 块 ꎬ 内 部 物 质 、 能 量 的 交 流 和 扩 散 的 机 会 较 少 孔 隙 ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ 指 前 景 空 间 内 部 边 缘 地 带 ꎬ 是 核 心 区 和 非 前 景 像 元 之 间 的 过 渡 区 域 是 阻 碍 核 心 区 中 物 种 运 动 的 外 围 边 线 ꎬ 受 到 人 类 活 动 或 者 自 然 条 件 的 影 响 表 现 出 植 被 退 化 的 核 心 类 边 缘 地 带 边 缘 区 ｅ ｄ ｇ ｅ 指 核 心 区 和 主 要 非 前 景 区 域 之 间 的 交 接 区 域 核 心 区 与 外 围 非 生 态 用 地 的 过 渡 地 带 ꎬ 保 护 核 心 区 的 生 态 过 程 和 自 然 演 替 ꎬ 减 少 外 界 景 观 人 为 干 扰 对 核 心 区 的 冲 击 ꎬ 具 有 边 缘 效 应 环 道 ｌ ｏ ｏ ｐ 指 连 接 同 一 处 核 心 区 的 狭 长 前 景 像 元 集 合 ꎬ 是 核 心 区 内 部 相 连 的 捷 径 是 核 心 区 斑 块 内 部 进 行 物 质 交 换 和 能 量 流 动 的 快 捷 通 道 ꎬ 同 样 具 有 廊 道 的 特 征 ꎬ 其 数 量 影 响 到 核 心 区 内 部 之 间 的 聚 集 程 度 桥 接 ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ 指 连 接 至 少 两 个 不 同 核 心 区 的 非 核 心 前 景 像 元 集 合 ꎬ 并 表 现 出 狭 长 的 廊 道 特 征 覆 盖 状 况 良 好 的 带 状 绿 地 ꎬ 如 大 型 绿 化 带
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