基于分形理论的黄土丘陵区土地利用研究_以延安市宝塔区为例

基于分形理论的黄土丘陵区土地利用研究_以延安市宝塔区为例

基于分形理论的黄土丘陵区土地利用研究

———以延安市宝塔区为例

田义超，任志远

（陕西师范大学旅游与环境学院，西安710062）

摘要：在GIS 和分形理论的指导下，将延安市宝塔区的土地利用类型进行了分类，得到研究区的土地利用分类图，并在分类的基础上，对宝塔区的各种土地利用类型进行分形维数的分析。计算结果表明：（1）宝塔区的土地利用类型的景观风貌是以林地为基质，以草地、园地、居工、未利用地为斑块镶嵌结构，并且以水体和道路为线状廊道的景观结构模式。（2）宝塔区各种土地利用类型的分维数从大到小的顺序依次为：水体、

道路、草地、林地、耕地、园地、未利用地，居工；而稳定性指数从大到小排列顺序为：水体、道路、居工、未利用地、园地、耕地、林地，草地。（3）宝塔区土地利用的各种景观指数在空间上的分布规律很大程度上受到人为活动的影响与干扰，如植树造林、退耕还林、封山育林等因素。

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键

词：分形理论；分维数；稳定性；景观指数；延安市；宝塔区

中图分类号：F127．41

文献标志码：A

文章编号：1003-2363（2011）06-0121-05

收稿日期：2011－07－10；修回日期：2011－10－15

基金项目：国家自然科学基金项目（41071057、

41001388）；教育部人文社会科学重点研究基地2009年度重大研究项目（2009JJD770025）

作者简介：田义超（1986－），男，陕西西安市人，工程师，在读

硕士，主要从事资源环境遥感与GIS 的相关研究，（E-mail ）iany-ichao1314@yeah．net 。

0引言

土地利用与土地覆盖变化（LUCC ）是全球变化研究

中最显著的方面，它既受自然因素的制约，又受社会、经济、技术、政治等人文因素的影响，同时，LUCC 的集成作用又反过来影响着全球环境及人类社会的发展，因而成为全球变化研究中的热点之一

［1］

，它主要研究不同植被

覆被与利用方式下土地资源的数量与质量随时间的演变，以及这种变化对生态环境的影响与反馈。土地覆盖变化不仅带来了地表结构的巨大变化，而且影响景观中的物质循环和能量流动，对区域生物多样性和重要的生态过程影响深刻

［2－3］

。目前，国内对于土地利用与土地

覆被变化（LUCC ）的研究和报告已经相当多，主要涉及的领域包括：利用遥感影像对土地利用/土地覆被变化的监测分析、土地利用/土地覆被研究的数据库构建、土地利用/土地覆被对农业生态系统及全球变化的影响、土地利用/土地覆被驱动力研究以及土地利用/土地覆被建模等方面

［4］

，其中，大部分研究土地利用/土地覆被

的方法主要集中在土地覆被转换，而忽略了由土地利用强度以及土地利用稳定性所引起的土地覆被变化。近十几年来，我国有部分学者针对各自的问题定量化地表示了土地利用强度，他们通常采用不同的层次系统和不

同量纲的数据来刻画土地利用强度。周青、黄贤金、濮励杰等

［5］

在运用主成分分析法选择农地利用变化影响

因素的基础上，构建了区域农业土地利用变化强度的驱动模型，但是此驱动模型对于各方面的数据指标量需求很大，并且对于计算的方法的选择要求也很高；闫永涛、冯长春

［6］

借助GIS 分析工具，运用定性分析与定量分析

相结合的方法，剖析北京市城市土地利用强度的空间结构形态，

此方法所做出来的土地利用强度空间结构，远远比理论模型所预测的结果复杂，而且表现出鲜明的个性特征；丁忠义、郝晋珉、李涛等

［7］

为了衡量土地利用强

度将土地利用强度的概念模型和数学模型从二维拓展到了多维，然而此方法实现起来比较复杂。这些学者的研究方法大部分集中在遥感方法、GIS 方法、模型方法以及数理统计方法等方面，但是应用分形理论研究土地利用/土地覆被变化强度的成果不太多，谢花林，李秀彬

［8］

运用分形理论对江西东江源流域的土地利用变化强度进行了分析，然而此研究区域主要集中在亚热带丘陵山区湿润季风气候，而对于干旱半干旱地区，尤其是对黄土高原地区的研究几乎没有，黄土高原是我国乃至全球水土流失最严重的地区

［9－10］

，由于较强的人类活动，该

区自然植被早已为人工植被所代替，人类驱动下的土地利用/土地覆被变化直接影响着该区水土流失的形成和演变，同时对区域生态环境和全球变化产生深远影响

［11］

，所以应用分形理论对黄土高原的丘陵沟壑区的土

地利用变化强度进行研究就显得尤为重要。

分形是指局部与总体具有某种相似性，或者说在不同尺度上看起来基本相似的形状，即具有自相似性

［12］

。

它是由美国学者曼德尔布罗特（B．B．Mandelbrot ）在20世纪70年代创立的。该理论的基本思想是：分形研究

第30卷第6期2011年12月地域研究与开发

AREAL RESEARCH AND DEVELOPMENT Vol．30No．6Dec．2011

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