（森林经理学专业论文）基于“3S”技术的三峡库区森林景观动态研究.pdf

景观生态学是现代生态学中内容最丰富、发展最快、影响最为广泛的学科之一，而 景观格局研究是景观生态学研究的重点。在景观结构与格局研究中，往往需要大量的基 础数据来全面描述景观组分的属性特征，并进行定量的空间分析。由于大多数生态学研 究所需要大范围、多时相的数据，而遥感技术因其可快速获取大量空间数据，并可将信 息定量提取，从而成为景观格局分析获得基础数据的主要手段，利用地理信息系统强大 的数据管理及空间分析功能，结合全球定位系统对遥感数据的补充，3 s 技术已经可以 越来越好的迎合景观格局研究的需要，成为景观生态学研究过程中必不可少的主要工具 之一。 本论文运用3 s 技术，结合景观生态学原理，以2 0 0 3 年全国森林资源规划设计调查 结果及三蛱库区( 重庆段) 各行政区域林相图为基础数据，建立三峡库区森林资源空间 数据库。通过对其森林资源特点的研究及相应景观指数的选择，对库区整体景观格局进 行定量研究，讨论三峡库区生态资源现状及森林景观格局特点，揭示其现存的问题及可 能的解决措施；并利用两期l a n d s a t 卫星影像，结合土地利用图等考察资料，在地理信 息系统强大的空间分析功能帮助下，着重对其下属县域进行景观格局动态变化典型分析， 并用空间统计方法求得各景观类型转移面积。研究大坝建成后被淹没最大县一一湖北省 秭归县在三峡工程上马前至近几年景观格局的主要变化情况。通过对其1 5 年间景观类 型的空间分布及其变化规律和其成因的研究，为三峡库区生态管理提供理论依据和科学 方法。为整个三峡库区景观的多样性保持、可持续发展、完善生态环境建设提供良好的 借鉴作用。 关键词三峡库区秭归3 s 技术景观格局f r a g s t a t s 动态变化 东北林业大学硕士学位论文 a b s t r a c t n er e s e a r c ho fl a n d s c a p ep a t t e r nh a sa l w a y sb e e nt h ek e y s t o n ei nl a n d s c a p ee c o l o g y s i n c et h er e m o t es e n s i n g ) c a no b t a i nl a r g es c a l ea n dm u l t i p l e - t i m ei m a g e s ，i th a sb e c o m e t h em a i nm e a n so fg e t t i n gb a s i cd a t af o rl a n d s c a p ep a t t e r na n a l y s i s w i 也t h ep o w e r f u l f u n c t i o n so f d a t am a n a g e m e n ta n ds p a t i a la n a l y s i sf o rg i s ，t h e3 st e c h n o l o g yc a nc a t e rt ot h e r e q u i r e m e n t sf o rl a n d s c a p ep a t t e r na n a l y s i sm u c hb e t t e rt h a nb e f o r ew h i l ec o m b i n i n gt h e r e i n f o r c ef i o mg p st or s a sar e s u l t i th a sb e c o m ea na b s o h i t e l yn e c e s s a r yt o o lf o rl a n d s c a p e e c o l o g ys t u d y t h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i rp r o j e c ti st h el a r g e s th y d r o p o w e rp r o j e c to i lt h es t o c k si nt h e w o r l d i ti sv i t a li m p o r t a n tt ok e 印t h el a n d s c a p ee n v i r o n m e n ti nag o o dc o n d i t i o ni no r d e rt o e n s u r et h ep r o j e c tn m si ne f f e c t t oe s t a b l i s ht h ef o r e s tr e u r c es p a t i a ld a t a b a g eo ft h et h r e e g o r g e sr e s e r v o i r , w eu s e dt h er e s u l to ft h en a t i o n a ls u r v e yo ff o r e s tr e s o u l c ep l a n n i n gd e s i g n ( 2 0 0 3 ) a n dt h es t o c km a p sa b o u tt h er e s e r v o i ra r e a , t o g e t h e rw i t ht h e3 st e c h n o l o g ya n dt h e l a n d s c a p ee c o l o g yp r i n c i p l e si nt h i st h e s i s t h ef o r e s tr e s o u r c ec h a r a c t e r i s t i c sw f f f es t u d i e dv i a t h eg i ss p a t i a la n a l y s i sa n ds t a t i s t i cf u n c t i o n s ，a n dt h ei n t e g r a t e df o r e s tl a n d s c a p ep a t t e r n s w e r ei n v e s t i g a t e dq u a n t i t a t i v e l ya c c o r d i n gt ot h ec o r r e s p o n d i n gi n d e x e s t h er e s u l t si n d i c a t e d t h a tt h ed i s t r i b u t i o no ft h ef o r e s tr e s o u r c ei sa s y m m e t r y t h ef o r e s td o m i n a t e sm a i n l yi nt h e m i d d l ea n dl o w e rr e a c h e so ft h ec h a n 商i a n gf i v e r , y e tt h ef o r e s tf r a g m e n t a t i o ni ss t i l lq u i t e i n t e n s i t y t h et y p i c a la n a l y s i so ft h el a n d s c a p ep a t t e r nd y n a m i cc h a n g e si nt h es u b c o t m t r i e so f t h r e eg o r g e sr e s e r v o i rw a sd o n ew i t ht h el a n d 啪m a p sa n dl a n d s a ts a t e l l i t ei m a g e si n d i f f e r e n tp e r i o d sa sw e l la st h eg i s a n dt h el a n d s c a p et y p ea r e at r a n s f e rm a t r i xw a gc a l e d a t e d b yt h ea p p l i c a t i o no ft h es p a t i a ls t a t i s t i c sm e t h o d s t h ea i mo f t h i sp a p e rw a gf o c u s e do nt h e p r i m a r yl a n d s c a p ep a t t e r nc h a n g e sa b o u tt h el a r g e s ta r e al o s tc o m 奶r z i g u ic o u n t y ( i - i u b e i p r o v i n c e ) d u et ot h ed a mb u i l ts i n c et h el a u n c ho ft h et h r e eg o r g e sp r o j e c t w i 也t h e i m p l e m e n to f as e r i e so f f o r e s t r y p o l i c i e sa n da c i e m i f i ep l a n n i n g , t h ef o r e s tr e s o u r c ec o n d i t i o n i nz i g u lh a sb e e ni m p r o v e dal o tc o m p a r e d 丽t h1 5 一y e a r sa g o 。t h o u g hi ti ss t i l li n a d e q u a t e a t t h es a m et i m e , t h el a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o nh a sp l a y e dd o w n 谢t l lb i g he c o l o g yd i v e r s i t y i t s s u c c e s s f u lr u l e sm a yo f f e rs o m et h e o r e t i c a lg i s ta n ds c i e n t i f i cm e t h o d sf o rt h ee c o l o g i c a l m a n a g e m e n ti nt h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i r , w h i c hi sb e n e f i c i a lf o rt h em a i n t e n a n c eo f d i v e r s i t y , t h es u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ta n dt h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n tc o n s t r u c t i o ni nt h i sa r e a k e y w o r d s t h et h r e eg o r g e sr e s e r v o i r f r a g s t a t s ，d y n a m i ec h a n g e n 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我 所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究 成果，也不包含为获得壅j e 煎些盔兰或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 阀 侮 签字日期： 一7 年占月落日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北林业大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权壅! 签 些盔堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 闷雁 签字日期：7 年石月艿日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 聊躲菇乞之 签字日期：力面车厂月厄厢 电话： 邮编： 1 绪论 1 1 引言 1 绪论 景观生态学是现代生态学中内容最丰富、发展最快、影响最为广泛的学科之一，它 代表了集多方位现代生态学理论和实践为一体的、突出格局过程尺度等级观点的一个 新生态学范式【1 1 目前对景观生态学的概念虽并没有一个统一的表述【1 日，但概而言之， 大体均指对景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的研究。景观生 态学强调空间格局、生态学过程与尺度之间的相互作用。由于景观生态学需要多尺度、 广幅度且多时相的研宄，并且涉及到复杂的人为与自然过程影响，采用常规方式进行调 查、分析，往往受到人力、物力和自然因素的制约。早在三十年代，景观生态学的创始人 t r o l l 就特别强调景观生态学应该是将航空摄影测量学、地理学和植被生态学集合在一起 的综合性研究【有关3 s 技术定义很多笔者最为认同的是以g i s ( 地理信息系统) 、 r s ( 遥感) 、g p s ( 全球定位系统) 为基础，将三种独立技术领域中的有关部分与其它技术 领域( 如网络技术，通讯技术等) 有机地构成一个整体而形成的一项综合技术【o j 。3 s 这项集成的技术。已在自然资源的开发利用、农业土地监测、城市规划、军事、交通运输、 工业布局、环境监测、国家海洋等许多领域得到广泛的应用，并受到世人的重视对于景 观生态学研究，热点和难点一般在于数据的获取和定量的空间分析。大多数生态学研究 所需要的大范围的多样性数据不可能都通过野外调查的方法得到，而遥感数据与技术可 以满足这些要求，它可以辨别种、群落的生理特征、预测种的空间分布、物种丰富度的 空间变化以及从区域到全球尺度的自然界和人类干扰的变化。遥感可以系统概要地提供 地表覆盖的实时信息，3 s 这些信息对生物多样性的研究是极为有益的而地理信息系 统作为完备的制图与空间分析工具，在迭加处理、邻区比较、网络分析、测量统计等强 大功能的支持下，可以很轻松的根据不同需求建立应用分析模型。遥感与地理信息系统 结合，更扩展了遥感在这一领域的应用潜力3 s 技术的相互融合，使其成为景观生态 学研究方法的根基与必要手段，使g i s 、r s 、g p s 与景观生态学之间更好的相互交融。 g p s 数据和g i s 数据可以显著地提高r s 识别地物的能力，而g p s 数据和r s 数据为 g i s 提供数据源。特别是r s 更是g i s 的重要信息源，它只有输入g i s ，才能发挥遥 感信息的最大作用。随着空间数据获取技术、空间分析技术和计算机网络技术的不断发 展，3 s 技术已经可以越来越好的迎合景观生态学的需要，成为景观生态学研究过程中 必不可少的主要工具之一 1 2 “3 s 技术与景观生态学 1 2 1 “3 s ”技术与景观格局研究 景观格局研究是景观生态学研究的重点。景观格局，一般指其空问格局，即大小和 l 东北林业大学硕士学位论文 形状各异的景观要素在空间上的排列和组合，包括景观组成单元的类型、数目及空间分 布与配置们。景观格局影响并决定着各种生态过程。景观空间格局分析是探讨景观格局 和生态过程相互关系的基础。在景观结构与格局研究中，往往需要大量的基础数据来全 面描述景观组分的属性特征并通过一系列景观指数进行定量分析来阐述其结构特征。 其中，遥感技术因其可快速获取大量空间数据，并可将信息定量提取，为研究奠定资料 基础，从而成为景观格局分析获得基础数据的主要手段；而地理信息系统将各类空间数 据与其他资料，如历史地形图中的文字和数字记录( 特征资料) 通过计算机高效地联系起 来，从而形成图形属性一体化的数据库结构，并提供一系列的空间分析和定量计算途径， 通过对各种景观格局指数的定量描述，确定其空间异质性和缀块性，方便生态学家进行 各种分析；同时，全球定位系统g p s 作为r s 数据的有效补充，可帮助g i s 及时采集、 更新和修正数据，从而保障了研究中调查取样的准确定位和空间数据的无缝拼接。 对景观空间格局及异质性的定量描述是分析景观结构、功能及异质性的基础嗍。景 观格局的变化可以通过各种景观指标来反映。目前比较常用的方法是使用f r a g s t a t s 景观 格局软件与a r c g i s 地理信息系统软件相结合，以定量计算的方式描述格局结构的各种 景观指数。国外方面，j e r r y 等以美国堪萨斯州为例，结合r s 和g i s 技术。运用 f r a g s t a t s 软件包进行景观格局指数计算，对其景观结构进行分析1 9 , 1 0 1 。国内许多研究 者也应用此种方式进行研究分析，并获得很好的结果【一7 1 。随着景观研究的深入，3 s 技术等地球信息科学的理论与方法也逐渐地与景观生态研究的相关领域密切地结合起来； 通过遥感技术编制相关资源环境专题图、并借助g i s 进行数据处理与分析，成为景观格 局分析的重要途径i l ” 虽然许多文献中都提供了大量的景观指数，而且多数景观指标的运用和计算都很方 便，但这些指标并非全部具有实际意义，都具有一定的局限性。李秀珍经研究后指出【1 9 1 ： 大部分指标所指示的格局特征往往是不全面的，即它们只对格局系列中个别因子的变化 敏感，而对另一些因子的变化反应迟钝。故在研究工作中，应进一步挖掘景观指数的适 用性。用景观指标解决实际问题时，应在了解其实际意义的基础上，结合生态学过程慎 重选择和解释。 1 2 2 “3 s ”技术与景观动态变化研究 景观动态是指景观在结构单元和功能方面随时间的变化，包括景观结构单元的组成 成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的物质、能量和生物在分布与运 动方面的差异【1 】由于遥感和全球定位系统均具有全天候、多时相、连续，三维观测的 特点，故在景观动态监测，景观动态变化分析中，常应用多时相遥感图像采集信息，通 过g p s 的精确定位，将不同时期的遥感数据或其他空间数据整合，在地理信息系统中 通过叠加分析等操作，为资源环境的研究提供由静态到动态过程反演的综合技术手段。 该方面国内在土地利用变化、物质迁移等方面的研究较多1 2 0 2 ，而在森林方面景观 动态变化方面的研究更是日趋成熟：王磊，倪键忠，刘茂松等根据南京紫金山1 9 7 5 、 2 l 绪论 1 9 8 8 、2 0 0 2 三个年度的森林二类调查资料，在a r c g i s 的支持下，对紫金山风景林保护 区景观格局动态进行了研究 2 2 1 。郭晋平，阳含熙，薛俊杰等应用地理信息系统技术，通 过景观要素优势度指数、景观多样性指数、景观斑块密度、景观边缘密度，景观镶嵌度 指数和景观聚集度指数等指标，对关帝山林区5 0 年代末以来的景观异质性及其动态特 征进行全面分析，并介绍了各指标的数据来源和计算方法，分析了各指标的实用性矧 于德永，郝占庆等利用两期遥感影像作为数据源，在g i s 支持下结合地面资料对长白山 典型林区森林资源景观格局及其变化进行研究嗍。 景观生态学动态变化研究的重点是对特定景观的动态变化历史过程、趋势及其控制 机制进行研究，揭示景观演化的历史过程及规律，阐明景观变化的基本控制因素和控制 机制，建立景观动态模型，预测景观动态变化趋势，为制定景观管理与控制技术途径提 供理论基础。由于地理信息系统具有良好的可扩展性和建模能力，可通过若干时间序列 的遥感数据及其他资料动态监测、分析，建立一定的相关模型。从而分析景观格局形成 过程，讨论其演化过程及形成机制，以达到拟合、预估、预警的目的。这是目前景观生 态学研究的一个重要课题，是当前研究热点之一，具有非常广阔的前景。近年来，利用 模型方法描述景观格局动态和功能变化特征，探索其内在的驱动机制，已成为国内外争 相采用的方法【2 5 l 。目前应用较多的景观模型包括随机景观模型f 2 6 | 2 7 】、邻域规则模型1 2 8 1 和 景观过程模型【1 1 ( 包括渗透模型、个体行为模型和空间生态系统模型) 3 类景观空间模型 2 9 1 而遥感与g i s 技术的发展，为更加完善、可行的空间模型的建立和应用提供了坚实 的技术基础 3 0 - 3 2 1 1 2 3 “3 s 技术与景观生态学应用 景观生态学应用研究是景观生态学研究的出发点和落脚点，是景观生态学体现面向 实践和面向问题特色的关键。主要包括景观生态保护、景观生态恢复、景观生态规划管 理、景观生态建设、景观动态监测和预警等1 3 3 3 。景观生态学可应用到很多领域，如国土 整治，资源开发、土地利用、旅游发展等。集中而言，可以分为景观生态管理与景观生 态设计两个相互联系又各有侧重的方面l 蚓。 景观生态管理方面，主要体现在各种与生态实践密切相关的景观规划工作中。如区 域国土整治与发展战略研究中的生态建设规划：区域生态环境变化的动态监测和预测预 报等若千方面。而景观评价是景观规划中的核心环节，也是形成合理景观规划方案的重 要基础。( 蕊由于其固有特点，在评价方面有着不可比拟的效率；遥感作为主要数据源， 加以其他资料的补充，便形成一套完整、合理的评价模式。例如l e e 曾在相关研究中提 出了一个在区域尺度将g i s 遥感手段结合，解决景观评价问题的具体方案嗍 k 则发 明了一种可以综合几种数据类型( 遥感数据为最重要的数据源之一) ，对大尺度、异质性 景观中森林组分进行评价的方法【3 6 , 3 7 1 。 除某些类型的土地利用优化设计外，景观生态设计基本上都要与具体的实践、应用 相关，作为整个工程设计的有机组成部分如付梅臣等就成功地以3 s 为主要技术手段， 3 东北林业大学硕士学位论文 应用景观生态学原理设计农田格局结构。对我国的农田景观规划设计起到借鉴和促进作 用p 8 】。3 s 技术作为景观生态学具体应用的技术手段，极大程度上提高了使用效率与准 确性，使用较少的物力财力，便可获得理想收益。 随着对景观生态学原理研究的逐步深入，其在环境影响评价、农业生态规划、城市 规划管理等诸多方面应用也日趋增多。以3 s 技术为手段将景观生态学理论应用到实际 具有以下几个优点：( 1 ) 将各类空间数据和历史资料通过计算机高效地联系起来，从而使这 些零散的、多时间序列形式的资料完善地融合在一起；( 2 ) 为不断地、长期地储存和更新 空间资料及其相关信息提供了一个有效工具；( 3 ) 处理数据速度快，操作过程简便易行，并 大大增加了对资料的存取速度和分析能力。( 4 ) 避免其他方式进行规划设计过程中可能存 在的弊端，在节省人力财力的同时，更加合理的配置资源，使物质能量的分配有所依据。 由上述内容可见，3 s 技术，尤其是g i s 、r s 技术在景观生态学研究中有着充分的 发展潜力和光明前景。作为数据的主要来源，随着大量卫星传感器对地观测的投入使用， 微波遥感、高广谱、多角度遥感信息的逐步丰富、信息提取技术手段的日新月异，遥感 技术源源不断的为景观生态学提供包括空间位置、植被类型、土地利用状况、土壤类型 等各种必要的基础数据资料。多种分辨率尺度的、实时更新的遥感数据，成为景观生态 学理论研究和实际应用中所必须的基本技术条件；而地理信息系统因其具有强大的空阅 数据显示、管理和分析功能，在景观格局分析和动态过程的模拟等方面具有重大意义； 再加上全球定位系统的补充，增加了遥感数据的准确性及可转换性。如果没有遥感技术 和地理信息系统等3 s 技术的应用与发展，景观生态学将难以有效地对大尺度的景观格 局、功能和过程开展研究。3 s 技术与景观生态学的结合已经引起越来越多相关研究人 员的关注。可以预见，以下四个方面，将是景观生态学家及地学研究者共同的奋斗方向。 ( 1 ) j j l l 快基础数据完善步伐，建立统一的基础数据标准及完善的共享机制。减少景观生态 学研究的数据采集量。( 2 ) 提高遥感数据分类精度、提升g p s 定位盼精度，加大定量遥 感在景观生态学中的应用，优化地理信息系统空间分析、建模的算法。( 3 ) 拓展g i s 、r s 等技术的使用范围，使新技术、新手段合理地为景观生态学服务。( 4 ) 增进景观生态学和 遥感、地理信息系统工作者的相互了解及密切配合，大力提高解决目前学科衔接方面一 些关键问题的能力，促进两个学科共同发展。 1 3 研究意义及实施方案 本文由国务院三峡办与国家林业局联合资助项i | ( s x 2 0 0 1 - 0 1 2 ) 资助，是科技部公益 性项目“三峡库区陆地生态系统综合评价与预警 ( 2 0 0 3 d i b 4 j 1 4 ) 项目的一部分三峡工程 是目前世界上在建的最大水利枢纽工程，也是治理和开发长江的关键性骨干工程。建成 后将会在防洪、发电、航运、旅游、供水灌溉等方面产生巨大的综合效益。对我国的经 济建设和社会发展有着重要意义。但同时应该看到，三峡库区也是长江干流中经济较落 后，生态恶化，污染严重的区域。在一个人类活动频繁、经济落后、生态脆弱而又进行 4 1 绪论 快速经济建设的区域，它可能引起的生态与环境问题引起了国内外的广泛关注保持良 好的生态环境不仅是发展库区经济、实现库区可持续发展的重要基础，也是关系到长江 中下游地区生态环境安全，尤其对保障三峡工程的厂区有效运行具有重要作用。三峡库 区森林生态系统能够提供多种有价值的生态服务功能，在涵养水源、防止水土流失、调 节小气候、改善环境、保护生物多样性、保护生态系统以及保护流域等方面都起着良好 的作用，然而，由于长期以来对环境资源不合理的开发利用，库区生态环境已经非常脆 弱，随着森林这些功能的退化甚至丧失将带来意想不到的危险和代价。这种退化既能引 起洪水、山崩之类的局部灾难，也会导致全球气候变化之类的广泛影响。三峡库区的生 态环境保护问题受到了普遍的重视。因此进行三峡库区景观生态格局的动态监测，为库 区生态环境改善和科学决策提供参考性数据，对社会，经济与资源的可持续发展具有重 要意义 ， 本论文以遥感和地理信息系统等3 s 技术为工具，基于2 0 0 3 年完成的全国森林资源 规划设计调查结果，通过对三峡库区森林资源现状及景观格局的分析，讨论三峡库区生 态资源现状及森林景观格局特点，揭示其现存的问题及可能的解决措施。并将湖北省秭 归县一一三峡水库建成后被淹没最大县作为一个典型进行分析，对比两期遥感影像，结 合森林调查数据，在地理信息系统强大的空间分析功能帮助下，研究该县在三峡工程上 马前至近几年的景观格局的主要变化情况，以及景观多样性变化对森林资源的影响对其 景观格局变化的生态影响，并试图分析其成因。文章通过选取一定指标对该县景观格局 进行定量评价，从而为整个库区景观时空变化研究提供方法借鉴。同时也为三峡库区生态 管理提供理论依据和科学方法。对整个三峡具有重要的指导及示范意义。 5 东北林业大学硕士学位论文 2 三峡库区( 重庆段) 森林现状分析 2 1 研究区域概况 2 1 1 地理位置 长江三峡库区是一个特定的区域概念，它泛指1 7 5 m 方案淹没范围涉及的2 5 个县 ( c a 、区) ，总面积为5 8 2 5 7 8 k i n 2 。本研究所包括的区域是位于重庆的三峡库区部分2 1 个县( 市、区) 。具体包括重庆市区的万州区、涪陵区、渝中区、大渡1 2 1 区、江北区、沙 坪坝区、九龙坡区、南岸区、渝北区、巴南区、长寿区；1 个县级市( 江津市) ；9 个县 ( 自治县) ( 丰都县、武隆县、忠县、开县、云阳县、奉节县、巫山县、巫溪县、石柱 士家族自治县。三峡库区湖北段包括四个县( 区) ：具体为巴东、秭归、兴山和夷陵。 圈2 - 1三硖库区位置及样地布局图 2 i 2 地形地貌 长江三峡水库库区跨越渝、鄂中低山峡谷和川东平行岭谷低山丘陵区，北靠大巴山， 南依云贵高原，处于我国地势第二阶梯东缘。总体地势西高东低。西段主要为侏罗系碎 屑岩组成的低山丘陵宽谷地形，山脉从奉节一带高程近1 0 9 0 m ，至长寿附近逐渐降至 3 0 0 5 0 0 m i 东段主要为震旦系至三叠系碳酸盐岩组成的川鄂山地，一般高程3 0 0 6 2 三峡库区( 重庆段) 森林现状分析 5 0 0 m 。 本区西半部分位于四川盆地东部丘陵低山区，地貌以丘陵为主兼有平坝和低山，丘 陵约占土地面积的2 3 ，低山则为一系列由东北向西南走向的条状山脉组成，属于川东 平行蛉谷地带，山岭海拔一般为8 0 0 1 0 0 0 m 。土壤以紫黄壤为主。其东半部分位于川 东鄂西山地，以山地丘陵为主，一般山体较高大，形成山地丘陵状地形，有“山原”之称。 海拔1 7 0 0 m 以上的土壤为黄棕壤和山地草甸土，8 0 0 1 7 0 0 m 的广大地区主要为山地黄 壤，在海拔8 0 0 m 以下则多为黄红壤。 库区内河谷平坝约占总面积的4 3 ，丘陵占2 1 7 ，山地占7 4 。 三峡库区海拔1 2 0 0 m 以下丘陵表层多为侏罗纪、自垩纪紫色砂岩、页岩和泥岩 红色砂页岩面积约占5 2 ，其它为花岗岩或石灰岩，是容易风化易受侵蚀的类型。 库区地貌主要有五个基本类型：( 1 ) 山原，在顶部分布有大面积起伏和缓的山地。主 要分布在奉节南部；( 2 ) 山地，相对高度大于2 0 0 m 的起伏地面。根据海拔高度又可分为 低山 0 。 生态意义：一个具有较小m p s 值的斑块类型比一个具有较大的m p s 值的斑块类型 更破碎，研究发现m p s 值的变化能反馈更丰富的景观生态信息，它是反映景观异质性 的关键。 ( 5 ) 平均斑块密度( p d ) p d = n a ( 2 5 ) 式中，p d 是每平方千米的斑块数。取值范围：p d 0 ，无上限。其中，n 是斑块数， a 是景观面积。 生态意义：与斑块数的生态意义相似，其值越大，破碎化程度越高，反之，破碎化 1 0 2 三峡库区( 重庆段) 森林现状分析 程度越低 ( 6 ) 边缘密度( e d ) e d c 擎哨( 2 - 6 ) 式中，e o c 是指研究景观范围内单位面积上异质景观要素斑块间的边缘长度。而景 观要素边缘密度( e d l ) 是指研究对象单位面积上某类景观要素斑块与其相邻异质斑块之 间的边缘长度 生态意义：边缘密度揭示了景观或类型被边界的分割程度，是景观破碎化程度的直 接反映。单位面积上的边缘长度值越大，景观被边界割裂的程度就越高，反之，景观保 存完好连通性高。 ( 7 ) 最大斑块指数( l p i ) l p i 掣( 1 0 0 ) ( 2 - 7 ) 式中，a i j 是斑块目的面积，a 是景观总面积。当每种景观类型中都只有一个斑块时， 最大斑块指数取最大值1 0 0 。当每种景观类型的最大斑块面积越小，它的值越趋近于 o 。 生态意义：该指数反映了最大斑块对整个景观类型或者景观的影响程度。取值范围： 0 e e 游( 1 2 3 6 7 ) - f 游( 1 2 2 5 1 ) 由下游至上游景观多样性的增加趋势，体 现了森林类型的转换、景观要素的增加。使得景观成分变得混杂，同时这些数据说明， 上游地区由于重庆市区影响，受采伐和垦殖活动等人类因素的干扰，森林景观的破碎化 程度较高，景观单元丰富，其信息含量和信息的不定性较大故森林景观多样性指数也 较高。景观均匀度也具有相同趋势：上游( o 6 6 5 0 ) 中游( o 5 9 4 7 ) - f 游( o 5 8 9 1 ) 同 2 6 ：|i眈o 2 三峡库区( 重庆段) 森林现状分析 时，s h e i 与优势度指标0 ) o m i m a c e ) 之间可以相互转换( 即e v 锄e s 铲1 - d o m i n a a e e ) ，即 s h e i 值较小时优势度一般较高，可以反映出景观受到一种或少数几种优势斑块类型所 支配：$ h e i 趋近于l 时优势度低，说明景观中没有明显的优势类型且各斑块类型在景 观中均匀分布