Page 149 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 曹丽慧等：1980—202 年永定河流域景观格局动态变化及驱动力分析 · 145 ·
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产业产值、第二产业产值、第三产业产值，所有数据 表 1 景观指数的选取及作用
分析均按永定河流域行政边界进行统计。气象数据 Table 1 Selection and function of landscape index
与经济社会数据时间序列 为 1980—201 年。 景观指数 在景观中的作用
8
1.2.2 土地利用动态变化分析 斑块数量（NP） 反映斑块数量多少，NP增多景观破碎度升高，反
之降低
1.2.2.1 土地利用面积转移矩阵 斑块平均面积 反映某一类型斑块平均面积，MPS增大，
土地利用数量变化研究包括土地利用变化的幅 （MPS） 斑块破碎度降低
反映最大斑块占景观面积比例，LPI大则景观破
度和速度，了解不同用地类型的变化特征，能从宏观 最大斑块指数（LPI） 碎度降低，反之升高
角度有效预测变化趋势 [22] 。土地利用转移矩阵可以 相似临近百分比 反映斑块类型在景观中的比例，若斑块类型达到
（PLADJ） 最大程度散布，PLADJ最小
定量地表明不同土地利用类型之间的转化情况，揭 面积加权分维数 反映斑块形状的复杂性，FRAC_AM越靠近1，形
示不同土地利用类型间的转移速率 [23] 。转移矩阵表 (FRAC_AM) 状愈简单；越靠近2，形状愈复杂
斑块结合度指数 反映景观类型自然连接性，当斑块类型
示区域土地利用的转移结构、方向等特征，反映研究 （COHESION） 分布聚集，COHESION增加
区从研究期始至研究期末时段内，景观实际状态下 蔓延度指数 反映不同斑块间聚集和延展程度，高蔓延度表明
（CONTAG） 景观类型连接性较好
的转变过程，从而揭示景观格局在某时间段内动态 反映各斑块类型间总体散布与并列情况，IJI增
[24]
变化的具体过程 。转移矩阵的表达形式为： 散布并列指数（IJI） 大，表明斑块分布趋向均匀，彼此临近
 ···  反映景观要素和景观要素所占比例变化，
s 11 s 1n 香农多样性指数
 .  SHDI增大，表明景观系统中土地利用越丰富，

S i j =  . .    （1） （SHDI）

 .
. 

 .   破碎化程度越高
s n1 ··· s nn 香农均匀度指数 SHEI趋近1，表明景观中没有优势类型，斑块
式中：S 为研究初期和末期土地利用状态； 为土地 （SHEI） 分布均匀，有最大多样性
j
n
i
利用类型数量；向 量 S 、…、S 为不同土地利用类
n
11 1 合反映整体景观水平破碎度。
型转移面积，反映不同时期景观结构与其来源构成。 1.2.2.4 主成分分析法
1.2.2.2 土地利用变化速率 依 据 SPSS 软件对选取的景观格局驱动因素做
（1）单一土地利用动态度
主成分分析，根据方差贡献率大 于 80 % 确定主成分
单一土地利用动态度（K）表示研究区在一定时
个数，来探索永定河流域的景观格局变化驱动力。
间范围内某种土地利用的面积变化情况 [25] ，其表达
式为： 2 结果与分析
1
U b −U a
K = × ×100% （2） 2.1 土地利用动态变化特征
U a T
式中：U 、U 分别为研究期初和研究期末土地利用 2.1.1 土地利用数量变化分析
b
a
0
的面积； 为研究时长。 永定河流 域 1980—202 年土地利用面积及占
T
0
（2）综合土地利用动态度 比如 表 2 所示。 近 4 年永定河流域土地利用以耕
综合土地利用动态度（LC）表示研究区在一定时 地、林地、草地为主，2020年，耕地、林地、草地面积
2
[26]
间范围内整体景观的变化情况 ，其表达式为： 分别 为 20 488.65、10 619.04、12 109.27 km ，占比分
n 别 为 42.31%、21.93%、25.01%。1980—202 年耕地
∑ 0
∆LU i−j 面积变化最大，表现为持续减少，共减 少 1 376.38
1
i=1
LC = × ×100% （3） km ；其次为草地，面积占比 约 26%，1980—202 年
2
2LU T 0
式中：△LU j 为Ｔ时段 内 i 类型土地转 为 j 类型土 呈现先增加后减少的趋势，共减 少 463.42 km ；林地
2
i−
地的面积；L 为土地利用类型总面积。 面积占比约 为 20%，1980—202 年呈现先减少后增
U
0
1.2.2.3 景观指数分析法 加的趋势，共增 加 372.29 km ；随着城市化进程的加
2
使 用 Fragstats 4. 软件计算景观格局指数，在类 快，城乡、工矿、居民等建设用地面积明显增加，
2
型 水 平 上 选 择 斑 块 数 量 （NP ） 、 斑 块 平 均 面积 1980—202 年共增加 了 1 609.98 km 。 近 4 年土地
2
0
0
(MPS)、 最 大 斑 块 指 数 (LPI) 、 相 似 临 近 百 分 比 利用空间变化如 图 2 所示，建设用地增加较明显。
（PLADJ）、面积加权分维 数 (FRAC_AM)、斑块结合 2.1.2 土地利用矩阵转移特征
度指数（COHESION） 个指数，综合反映各景观类型 1980—202 年永定河流域土地利用转移矩阵见
6
0
斑块变化状况；在景观水平上选择 LPI 、蔓延度指数 表 3。1980—199 年、1995—201 年、2010—2020
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（CONTAG）、散布并列指数（IJI）、香农多样性指数 年土地利用转化空间分布如 图 3 所示。研究区用地
（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI） 个指数（ 表 1），综 类型转变主要为耕地、草地面积减少和建设用地、
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