1999—2024年黑河流域植被覆盖度时空变化和景观格局演变

doi:10.7522/j.issn.1000-694X.2025.00125

摘要/Abstract

摘要：

发展多尺度景观格局分析方法，可为干旱区内陆河流域生态管理与可持续发展提供科学依据。基于Landsat 5/8遥感数据，采用像元二分模型、一元线性回归模型、景观格局指数和重心迁移模型，系统分析了黑河流域植被覆盖度的时空变化特征。结果表明：（1）黑河流域植被覆盖度整体呈先增后减趋势，1999—2019年显著改善（极高覆盖度植被增速为612.2 km²·a^-1），但2019年后出现退化（极低覆盖度植被增速达1 172.3 km²·a^-1）；（2）高、中等覆盖度植被破碎化程度加剧（LSI>100，AI<60），而极高、极低覆盖度植被聚集度高（AI>80），反映了人类活动对过渡带的强烈干扰；（3）重心迁移表明东北部生态退化与西北部生态恢复并存，中游绿洲区景观异质性增强。

关键词: 植被覆盖度, 景观格局分析, 重心迁移模型

Abstract:

Based on Landsat 5/8 remote sensing data， this paper systematically analyzed the spatiotemporal variation characteristics of fractional vegetation cover （FVC） in the Heihe River Basin using pixel binary model， univariate linear regression model， landscape pattern index and center of gravity migration model. The results showed that：（1） The FVC in the Heihe River Basin showed an overall trend of first increase and then decrease， with significant improvement from 1999 to 2019 （the growth rate of extremely high coverage was 612.2 km²·a^-1）， but it degraded after 2019 （the growth rate of extremely low coverage reached 1 172.3 km²·a^-1）. （2） Landscape pattern analysis showed that the degree of fragmentation of high and medium coverage increased （LSI>100， AI<60）， while the aggregation of extremely high and extremely low coverage was high （AI>80）， reflecting the strong interference of human activities on the transition zone. （3） The center of gravity migration showed that ecological degradation in the northeast coexisted with ecological recovery in the northwest， and the landscape heterogeneity of the oasis area in the middle reaches was enhanced. This study developed a multi-scale landscape pattern analysis method， which can provide a scientific basis for ecological management and sustainable development of inland river basins in arid areas.

Key words: fraction vegetation coverage, landscape pattern analysis, center of gravity migration model

中图分类号:

Q948

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图/表 8

图1 研究区概况注：基于甘肃省标准地图在线服务系统标准地图（审图号：甘S（2024）9号）制作，底图边界无修改

Fig.1 Overview of the study area

表1 本研究选用的景观格局指数描述及计算方法

Table 1 Description and calculation methods of selected landscape pattern indices in the study

景观指数	描述	计算方法
斑块数目（NP）	某种斑块类型的数目，用来描述景观破碎度
斑块所占面积比例（PLAND）	各地类占总面积的比例，表征主要景观类型	$P L A N D = ∑ j = 1 n a i j A × 100 %$ ， $a i j$ 代表第 $i$ 类景观类型中第 $j$ 个斑块的面积，A为所有景观的总面积
香农多样性指数（SHDI）	反映不同景观类型的多样性和复杂性	$S H D I = - ∑ i = 1 m (p i l n p i)$ ， $p i$ 表示景观斑块类型 $i$ 所占的比率
景观形状指数（LSI）	描述景观斑块形状的特点	$L S I = ∑ k = 1 m e i k 4 A$ ，m表示斑块类型数， $e i k$ 表示类型 $i$ 与k之间相邻的总长度
聚合度指数（AI）	反映每一种景观类型斑块间的连通性	$A I = g i i m a x g i i × 100$ ， $g i i$ 表示相应景观类型的相似邻接斑块数量

表1 本研究选用的景观格局指数描述及计算方法

Table 1 Description and calculation methods of selected landscape pattern indices in the study

景观指数	描述	计算方法
斑块数目（NP）	某种斑块类型的数目，用来描述景观破碎度
斑块所占面积比例（PLAND）	各地类占总面积的比例，表征主要景观类型	$P L A N D = ∑ j = 1 n a i j A × 100 %$ ， $a i j$ 代表第 $i$ 类景观类型中第 $j$ 个斑块的面积，A为所有景观的总面积
香农多样性指数（SHDI）	反映不同景观类型的多样性和复杂性	$S H D I = - ∑ i = 1 m (p i l n p i)$ ， $p i$ 表示景观斑块类型 $i$ 所占的比率
景观形状指数（LSI）	描述景观斑块形状的特点	$L S I = ∑ k = 1 m e i k 4 A$ ，m表示斑块类型数， $e i k$ 表示类型 $i$ 与k之间相邻的总长度
聚合度指数（AI）	反映每一种景观类型斑块间的连通性	$A I = g i i m a x g i i × 100$ ， $g i i$ 表示相应景观类型的相似邻接斑块数量

图2 1999—2024年黑河流域植被覆盖度的时空分布变化

Fig.2 Changes in the spatial and temporal distribution of mean FVC in the Heihe River Basin during 1999—2024

图3 1999—2024年各等级植被覆盖度的面积占比及面积变化

Fig.3 The proportion and area change of each level of FVC from 1999 to 2024

图4 1999—2024年黑河流域植被覆盖度变化趋势空间分布

Fig.4 Spatial distribution of FVC change trends in the Heihe River Basin from 1999 to 2024

图5 1999—2024年黑河流域各等级覆盖度植被重心分布

Fig.5 Distribution of different FVC centroids of various levels in the Heihe River Basin from 1999 to 2024

图6 1999—2024年黑河流域各等级FVC的斑块数目、斑块所占面积比例、形状指数、聚合度指数变化

Fig.6 Changes in NP， PLAND， LSI， and AI of each level of FVC in the Heihe River Basin from 1999 to 2024

图7 1999—2024年黑河流域香农多样性指数空间分布

Fig.7 Spatial distribution of SHDI values in the Heihe River Basin from 1999 to 2024

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