当前位置： >>
广州土地利用
中山大学 硕士学位论文 广州市中心城区土地利用/覆盖格局研究 姓名：李楠 申请学位级别：硕士 专业：环境科学 指导教师：夏北成
摘要广州市中心城区土地利用／覆盖格局研究业：环境科学专硕士生：李楠 指导教师：夏北成教授捅要改革开放后，广州经历了一个持续、高速的发展时期，伴随着经济发展，城 市化水平不断提高，各种问题也逐渐显露出来，生态环境状况恶化，热岛现象等问题层出不穷。而城市化过程所伴生的大规模土地利用／覆盖变化已经成为一种典型的人为干扰生态系统过程。本文在利用遥感卫星获取城市土地利用／覆盖信 息的基础上，借助景观生态学原理和空间统计学原理，运用３ｓ技术，比较全面 和系统地探讨了广州市土地利用／覆盖格局特征，空间异质性特征以及空间扩展 分异规律。 （１）从ＬＵＣＣ（土地利用／覆盖变化）的概念出发，在明确了土地利用／覆盖 变化含义的基础上，引入了景观格局分析方法和３ｓ技术，为广州市土地利用／ 覆盖格局的研究提供基础。介绍了广州市区域自然地理背景，城市发展背景以及 本论文所使用的数据。从理论上建立了城市土地利用／覆盖格局研究系统框架， 并对当前土地利用／覆盖格局研究的各种理论和方法进行了概括总结，提出了城 市土地利用／覆盖格局研究的思路、相关理论、研究方法和研究流程，进一步明 确了广州市土地利用／覆盖格局研究的基本目的在于认识和理解城市土地利用／ 覆盖变化的基本特征和规律，进而为城市生态环境优化提供理论支持。 （２）综合遥感影像、测绘系统的矢量数据和现场调查数据等多源属性和空 间数据，利用空间统计学和地统计学方法和３ｓ技术从粒度效应、幅度效应进行 了系统分析。研究发现区域土地利用／覆盖格局随粒度增加而出现变化，在对研 究区土地利用／覆盖格局进行分析时，需视研究对象和目的的不同采用适合的研 究尺度和土地利用／覆盖格局指数。在应用空间统计学方法对广州市中心城区土 地利用／覆盖格局空间变异结构进行研究时发现广州市土地利用／覆盖格局多样性的空间格局随幅度变化而变化，并具有空间异质特征，空间异质性随尺度变化， 小尺度下空间异质性体现了更多的细节特征，尺度越大，空间变异的细节越被掩盖，空间差异的形成与广州市城市规划有密切关系。 （３）借鉴尺度方差理论，利用移动窗口技术，用Ｆｏｒｔｒａｎ编程计算广州四条 样带土地利用／覆盖多样性的梯度，定量分析了广州市城市化的空间格局，结果表明城市化的空间格局可以用梯度分析与景观指数定量，土地利用／覆盖格局沿 梯度表现出明显的“空间特征”。城市化的总体格局随着城市化程度而变化，土地利用／覆盖在组分上更多样化，在生态学上表现为破碎化。（４）对论文主要研究内容进行概括和总结，提出本研究的不足之处并对未来的研究方向和内容做出展望。关键词：广州；土地利用／覆盖；景观格局：３ｓ技术：空间变异ⅡＡｂｓｔｎｃｔＳｔｕｄｙ ｏｆ ｌａｎｄ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ ｐａｔｔｅｒｎｏｆ ＧｕａｎｇｚｈｏｕａｒｅａＭａｊｏｒ：ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＮａｍｅ：ＬＩＮａｎＳｃｉｅｎｃｅＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒ：Ｐｒｏｆ．ＸＩＡ ＢｅｉｃｈｅｎｇＡｂｓｔｒａｏｔＳｉｎｃｅ ｒｅｆｏｒｍ ａｎｄ ｏｐｅｎｉｎｇ－ｕｐ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ ｈａｄ ｃｏｍｅ ｔｈｒｏｕｇｈａｃｏｎｔｉｎｕａｎｃｅ ａｎｄ ｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｅｒｉｏｄ，ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｅｃｏｎｏｍｙ，ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｈａｄｂｅｅｎｉｍｐｒｏｖｅｄｒａｐｉｄｌｙ，ｍａｎｙｐｒｏｂｌｅｍｓａｌｓｏａｐｐｅａｒｅｄｇｒａｄｕａｌｌｙ，ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｍｅｒｇｅ ｉｎｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｄｅｔｅｒｉｏｒａｔｅｄ，ｏｔｈｅｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ，ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ，ｈｅａｔ ｉｓｌａｎｄｅｎｄｌｅｓｓｌｙ．Ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ ｈａｓ ａｋｅａｄｙ ｃｈａｎｇｅｏｎｅｂｅｃｏｍｅｏｎｅｏｆｔｈｅ ｍａｊｏｒｎｌａｎｎｅｒｓｆｏｒ ｈｕｍａｎ ｔｏｔｈｅＥａｒｔｈ ａｎｄｔｈｅｌａｎｄｕｓｅ／ｃｏｖｅｒｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ ｉｓ ａｌｓｏ ｔｕｒｎｉｎｇ ｉｎｔｏｔｙｐｉｃａｌｌｙ ｉｎｔｅｒａｃｔｌｏｎａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｈｕｍａｎ ａｎｄ ｔｈｅ Ｅａｒｔｈ．Ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓ，ｂａｓｅｄ ｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ，ｇｏｔｏｎｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆ ｕｒｂａｎ ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ，ｗｉｔｈｌａｎｄｓｃａｐｅｌａｎｄｅｃｏｌｏｇｙａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ，ｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｏｆ ｐａｔｔｅｒｎｓ， ｓｐａｔｉａｌ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙＧｕａｎｇｚｈｏｕ＇ｓｕｓｅ／ｃｏｖｅｒａｎｄｓｐａｔｉａｌｅｘｔｅｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ｗｉｔｈ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．（１）Ｂｅｇｉｎｎｉｎｇｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｃｏｎｔｅｎｔｓ ｏｆ ＬＵＣＣ，ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｍｅａｎｉｎｇ ｏｆｌａｎｄｕｓｅ，ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅ，ｔｈｉｓ ｔｈｅｓｉｓａｎｄ ｍａｄｅ ｉｔ ｐｏｓｓｍｌｅｔｏｉｍｐｏｒｔｅｄｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｇｉｏｎａｌｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ａｎａｌｙｓｉｓ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ’ｓ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｌａｎｄａｎｄ３Ｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ ｐａｔｔｅｒｎ．ＡｆｔｅｒｕｒｂａｎｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇＧｕａｎｇｚｈｏｕ’ｓａｓａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎ ｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅａｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ｉｔ ｂｕｉｌｔｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｌａｎｄｕｓｅ／ｃｏｖｅｒｓｔｕａｙ ｆｌｏｗｃｈａｒｔ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｕｒｂａｎ ｌａｎｄ ａｄｖａｎｃｅｄ．Ｉｔ ｉｓ ｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ ｔｈａｔｕｓｅ／ｃｏｖｅｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎｔｈｅｓｔｕｄｙ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ’ｓ ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒｐａｔｔｅｒｎｓ ｉｓｔｏ ｒｅａｌｉｚｅ ｔｈｅ ｂａｓｅ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｌａｗｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｌａｎｄｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ，ｔｈｅｒｅｂｙⅢ广州市中心城区土地利用履盖格局研究ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｅ ｕｒｂａｎ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ａｎｄ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅｏｒｙ ｆｏｒ ｉｔ．（２）Ｗｉｔｈｔｈｅ ｈｅｌｐ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ ｓｔａｔｉｓｔｉｃ，ｇｅｏｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ３Ｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ，ｔｈｅｇｒａｉｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｅｘｔｅｎｔ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｎｄｎｓｅ／ｃｏｖｅｒａｒｅｓｔｕｄｉｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ ｏｆｒｅｍｏｔｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄａｔａ，ｖｅｃｔｏｒ ｄａｔａ ｏｆ ｓｕｒｖｅｙａｎｄｏｔｈｅｒ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｄａｔａ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐａｔｔｅｒｎ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ ｃｈａｎｇｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎｇｒａｉｎ，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｕｄｙ ｓｃａｌｅｓ ａｎｄ ｐａｔｔｅｒｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｔｕｄｙ ｏｆｔｏｔｈｅｏｂｊｅｃｔ ａｎｄｐｕｒｐｏｓｅ ｗｈｅｎ ｌａｎｄＵＳｅｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｉｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｃｅｎｔｒａｌ ａｒｅａＧｕａｎｇｚｈｏｕ．Ｔｈｅ ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｃｈａｎｇｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅｃｈａｎｇｉｎｇｏｆ ｅｘｔｅｎｔｓｈａｖｅ ｓｐａｔｉａｌ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ，ｔｈｅｉｒ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎｓ ａｎｄ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ ｃｈａｎｇｅ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓａｍｐｌｉｎｇｅｘｔｅｎｔｓ．ｔｈｅｍｏｒｅｆｉｎｅ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｅｘｔｅｎｔｉｓ，ｔｈｅ ｍｏｒｅｄｅｔａｉｌｅｄｔｈｅａｌｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ ｉｓ．Ｕｒｂａｎ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎｓ．ａｎｄｐｌａｎｎｉｎｇ ｐｌａｙｓ（３）Ｗｉｔｈｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｃａｌｅｖａｒｉａｎｃｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｍｏｖｉｎｇｗｉｎｄｏｗ ｉｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ，ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒｄｉｖｅｒｓｉｔｙ’Ｓ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｏｆ ｆｏｕｒｔｒａｎｓｅｃｔｓＧｕａｎｇｚｈｏｕ ｗｉｔｈＦｏｒｔｒａｎ，ａｎｄｒａｔｉｏｎａｌｌｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎｏｆ Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ’Ｓ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｅｃｔ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｕｒｂａｎ ｗｉｔｈａａｎａｌｙｓｉｓ ｗｉｔｈ ｍｅｔｒｉｃｓ ｉｎ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｌｅｖｅｌｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓｐａｔｉａｌｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ ｃｏｕＭｂｅ ｒｅｌｉａｂｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ ｕｓｉｎｇ ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｍｅｔｒｉｃｓ ｔｈａｔｇｒａｄｉｅｎｔａｎａｌｙｓｉｓ ａｐｐｒｏａｃｈ，ａｎｄｌａｎｄｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ ｓｐａｔｉａｌ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｂｖｉｏｕｓｌｙｃｈａｎｇｅｓ ｗｉｔｈ ｇｒａｄｉｅｎｔ．Ｕｒｂａｎｉｚｅｄ ｐａｔｔｅｒｎ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｅｄ ｗｉｔｈｔｈｅｄｅｐｔｈ ｏｆ ｕｒｂａｎｉｚａｔｉｏｎｅｘｔｅｎｄ．ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ’ｓ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｍｏｒｅ ｆｒａｇｍｅｎｔｉｚｅｄ ｉｎ ｅｃｏｌｏｇｙ．（４）Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．ｒｅｓｕｈｓａｔｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄ ａｎｄｏｔｈｅｒ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｎｅｅｄｉｎｇ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｒｅＫｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ；ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ；ｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ；３Ｓ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ｓｐａｔｉａｌ ｖａｒｉａｔｉｏｎＩＶ第１章前言第１章前言１．１研究背景及立题意义从１９８６年美国发表开展全球变化研究战略报告以来，全球变化的研究已经 成为带动地球科学以及相关学科研究的学科前沿论题，一直受到学术界的高度关 注【１―１。有研究表明，地球系统是一个具有由物理、化学、生物和人类要素共同 组成为一个单一的自组织行为系统，而城市是人类生产、生活和文明成果最集中 的地域空间，是地球表层物质、能量和信息交换最活跃的场所。这个系统内容广 泛，不仅包括生产、消费、流通等空间现象和空问过程，也包括造成空间现象的 非空间过程【３１。当今世界，尤其是发展中国家，正经历着一场前所未有的城市化 浪潮。大规模的城市用地开发己经成为了人类活动改造自然环境的主要方式之一 ［４１，城市化所伴生的各种环境变化，从城市、区域乃至全球尺度上影响着地球表 层原始的自然想象和生态过程，城市化过程中人类活动的生态环境效应正成为世 界各国、各地区高度关注的紧迫性问题，而城市化过程归根结底又是一个土地利 用／覆盖变化（ＬＵＣＣ）的过程，过去１５０年来，土地覆盖变化所引起的向大气层排放的二氧化碳量，与工业发展过程中化石燃料使用的结果相割”。在人类改造地表的土地开发过程中，区域土地利用积累性的变化通过陆地自然生态系统和地表净第一性生产力的变化，影响了生物地球化学循环，改变了大气中的化学性质 与过程，进而对局地、区域乃至全球气候都产生了广泛而深刻的影响［６１。各国科 学家越来越感到人类活动对环境变化的影响，尤其人类的生存与发展对土地的开 发利用以及引起的土地覆盖变化被认为是全球环境变化的重要组成部分。在此背 景下，国际地圈一生物圈计划（ＩＧＢＰ）和全球环境变化中的人文领域计划（ＩＨＤＰ） 于１９９５年联合提出了“土地利用和土地覆盖变化”（Ｌａｎｄｕｓｅａｎｄｌａｎｄｃｏｖｅｒｃｈａｎｇｅ，Ｌｕｃｃ）研究计划，力图通过对人类驱动力一土地利用／覆盖一全球变化一环境反 馈间相互作用机制的认识，建立能够用来预测未来土地利用／覆盖变化，评价其 生态环境后果并提供决策支持的土地利用／覆盖模型。当前土地利用／覆盖变化研 究成为全球变化研究的热点课题，已有众多的研究成果陆续发表ｒ７，８１。在大量研 究的基础上，众多学者已经意识到，只有在现有研究的基础上通过理论和方法的重新综合，并寻求新的土地利用研究思路，才能充分反映土地利用变化的复杂性，认识和理解土地利用变化的机制和各种生态影响，从而能够取得研究突破Ｂ１０１。广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究土地利用，覆盖空间格局是地球表层系统最重要的景观标志，当前，随着对人 类活动在全球变化中作用机制的深入探讨，土地利用／覆盖变化研究正经历着从 “全球到区域”，“自然到人文”的转变，区域土地利用演变正在成为当前研究的 最新动向【“ｌ。从学科研究思路来看，土地利用格局演变研究以人类行为为视角， 从微观、中观和宏观的空间尺度上，探讨土地利用演变与生态学过程之间的联系 与互动，揭示人类活动对地表自然资源的作用与环境效应，为土地资源的可持续 利用提供科学依据：从研究理论与学科构成上来看，它融合了地理学、景观生态 学、非线性科学、社会学、经济学、生物学和空间信息科学等众多学科的理论和 方法，在遥感、地理信息系统和全球定位系统等技术的支持下，对地球表层土地 利用演变进行多角度、全方位的解译与剖析，充分满足了信息时代土地利用演变 研究的需要。土地利用格局、人地关系和土地利用动力学模型的理论和实践研究 表明，从格局、过程和机制有机综合的角度，探讨人地相互作用过程并建立土地利用动力学模型，可以为土地利用演变研究提供综合的研究方法和研究思科１２ｌ。目前，虽然在城市土地利用方面已经取得了相当的研究成果，但这些研究往 往多从单一的角度出发，缺乏对典型地区土地利用从格局、过程、机制到模型的 系统性和综合性研究，因而难以深入理解区域土地利用变化的内在动力机制，满 足区域人地协调发展的需要【４，１２＇”】。如何在传统研究的基础上，对研究理论和方 法进行整合，探索土地利用空间格局演变的复杂性、非线性特征，构建城市土地 利用研究的系统框架，己成为当前研究所需要解决的论题。 我国城市化虽然起步很晚，但特大城市地域扩展的速度很快，预计到２０２０ 年，沿海大城市城市化水平将达到６０％以上１１４ｌ。城市土地利用空间格局正处于 急剧的重组过程之中，大规模的城市扩展与大规模的内城更新改造齐头并进，与 此过程相伴而生的有限耕地资源减少而产生的粮食安全问题，农村人口向城市大 规模迁移带来的社会问题，城市扩展建设中的“大城市病”问题，以及可能的区 域和全球尺度的生态环境影响等问题，无疑会对中国的现代化进程产生各种难以 预料的复杂影响【１２】。虽然理论学界也曾借鉴前苏联和西方发达国家的城市土地 利用研究理论，但我们所面对的并不是同样的物质环境和文化背景，不仅技术条 件与经济基础大不一样，而且我国当前特大城市所面临的资源、环境、人口和空 间压力都远比西方国家为甚，城市空间格局演化的机制也有很大的不同，这些差２第１章前言异充分体现了具有中国特色的城市土地利用景观信息特征。因此，十分有必要从 人地系统互动的角度出发，依据格局、过程、机制和模拟这一研究思路，综合集 成，利用遥感和地理信息系统等技术方法，积极开展城市化过程中的土地利用空 间格局演变研究，尤其是进行特大城市的土地利用空间格局的多尺度研究。在准 确获取城市土地利用演变信息的基础上，探讨并揭示城市化过程中土地利用变化 格局特征、变化过程和驱动机制，建立城市土地利用空间格局变化动力学模型， 寻求城市内部人地关系系统的协调与均衡发展，从而最大限度地减少人类活动对 城市残留自然景观的各种生态影响与破坏，既可以从理论和方法上促进当前土地 利用／覆盖变化的重新综合研究，为不同尺度的人地系统关系研究提供典型案例， 也可以在实践上为当前中国的土地利用、城市建设和区域可持续发展提供有效决●策支持，无疑具有重要的科学意义和现实意义。 广州地处广东省东南部，珠江三角洲中心，范围为北纬２２。２６’－－２３。５６’，东 经１１２。５７?一１１４。３?，北回归线在市境中部偏北穿过，全市约三分之二的地区在北 回归线以南，全市面积为７４３４．４平方公里。广卅Ｉ是广东省省会，广东省政治、 经济、科技、教育和文化中心，濒临南海，毗邻港澳，是华南地区的交通通讯枢 纽和贸易口岸，地理位置优越，被称为祖国的“南大门”。作为中国社会主义建 设的前沿地区，建国以来，特别是１９７８年改革开放以来，广州经济和社会发展 的各个领域发生了历史性的大变革，综合实力显著增强，城市面貌日新月异，城 市经济发展迈入了更高台阶。改革开放以来的２０多年里，广州的人ＩＺｌ（特别是 外来人Ｅ１）、ＧＤＰ、第三产业比例和城市建成区面积有了大幅度的提高，从而出 现了以城市景观代替自然景观为主要特征的大规模的土地利用／覆盖格局变化。 在各种经济利益的驱动下，中心城区“摊大饼”式外延发展，以珠江前航道为轴 心形成了带状的空间结构，人口与产业过于集中在市区，导致中心城区压力过大， 交通拥挤，城市生活质量下降，城市内部土地利用／覆盖格局和功能越来越趋向 于单一化，这些都极大地改变着城市居民的生存环境。这种变化与包括政府政策、 经济发展、科技进步以及文化沿袭等在内的不同尺度上的人为干扰密切相关。与 中国沿海快速发展的其他大城市及西方发达国家的特大城市相比，广卅『城市土地 利用／覆盖变化，尤其是改革开放后２０年的土地利用／覆盖变化不仅具有特殊性， 而且也具有一定代表性，它充分体现了具有中国特色的城市空间演化特征。虽然３广州市中心城区土地利用／覆盖格局研究近几年来，政府及众多学者对广州城市的发展投入极大关注，但历史遗留的各种 “疑难杂症”，例如城中村等却远非表象中所展示的那么简单，许多问题仍深深 地根植于传统的观念、文化与格局中。因此，对广州城市土地利用／覆盖格局特 征、进程以及人类活动进行研究，不仅可以为政府决策、城市建设提供参考依据，也为在沿海地区城市化过程中开展城市土地利用／覆盖研究实践提供了一个良好平台，成为中国沿海特大城市土地利用／覆盖演变系统性研究的典型范例。１．２土地利用，覆盖变化（ＬＵＣＣ）研究进展土地利用／覆盖变化是目前全球变化研究的核心主题之一。土地利用是指人 类有目的地开发利用土地资源的一切活动，如农业用地、工业用地、交通用地、 居住用地等都是土地利用的概念；而土地覆盖则是指地表自然形成的或者人为引 起的覆盖状况，例如与各种用地相关的物质现状包括各类作物、森林、草地、房 屋、水泥及沥青路面等则为土地覆盖的概念【１５】。土地利用与土地覆盖既有密切 联系又有本质区别，土地利用变化是土地覆盖变化的原因，也是土地覆盖变化的 响应。土地利用和土地覆盖变化之间的相互作用是一个自然科学和社会科学的交 叉研究领域。由于土地利用变化对环境的影响主要是通过改变土地覆盖状况产生 的，因此人们常把土地利用变化与土地覆盖变化联系在一起【１６】。 １．１．１国际土地利用，覆盖变化（ＬＵＣＣ）研究进展 二十世纪九十年代以来，由于认识到土地利用，覆盖变化在全球变化于可持续 发展研究中的重要地位，也认识到全球变化与可持续发展研究涉及到自然与人文 的诸多领域，需要加强科学与社会科学的合作，在全球环境变化问题中，土地利 用／覆盖变化可以说是自然与人文过程交叉最为密切的问题【１７】，因而，作为一个 研究切入点，许多全球变化的研究者都将土地利用，覆盖变化作为重点研究内容 【１８】。１９９０年起，ＩＧＢＰ和ＩＨＤＰ积极筹划全球性综合研究计划，于１９９５年共同 拟定并发表了《土地利用／覆盖变化科学研究计划》，将其列为核心研究计划，并 在其制定的“土地利用，覆盖变化科学研究计划”中提出了三个研究重点：（１） 土地利用的变化机制。通过区域性个例的比较研究，分析影响土地使用者或管理 者改变土地利用和管理方式的自然和社会经济方面的主要驱动因子，建立区域性 的土地利用变化经验模型；（２）土地覆盖的变化机制。通过对比历史上的土地覆 盖状况和现阶段的土地覆盖状况，探讨土地覆盖变化最重要的影响因素及其影响４第１章前言机制。通过区域性个例的比较研究，分析影响和改变土地覆盖的自然和社会经济 方面的主要驱动因子，建立区域性的土地覆盖变化经验模型；（３）区域和全球模 型。土地利用和土地覆盖的相互影响也是一个重要的研究内容，土地利用是土地 覆盖变化最重要的影响因素，土地覆盖的变化反过来又作用于土地利用。通过遥 感方法得到的变化图，直接表现的是土地覆盖的变化，为了得到土地利用方式的 改变状况以分析内部变化机制，需要依赖于地面的调查和对社会经济背景的了解 ［１９１。这之后，一些参与全球变化研究的国际组织和国家纷纷启动了自己的土地 利用与土地覆盖变化研究计划。其中，联合国环境署（ＵＮＥＰ）于１９９４年启动 了“土地覆盖评价和模拟”（“：ＡＭ）项目；国际应用系统研究所（ＩＩＡＳＡ）于 １９９５年启动了“欧洲和北亚土地利用覆盖变化模拟”的三年期项目。美国全球 变化委员会（ＵＳＳＧＣＲ）将土地覆盖变化于气候变化、季节性和年际气候波动及 臭氧层耗损列为影响地球生命支撑系统的全球四大环境变化之一：美国国家研究 委员会（ＮＲＣ）的全球变化委员会提出了一个全球土地利用与土地覆被变化研究 框架；国际应用系统分析研究所（ＩＩＡＳＡ）于１９９５年启动了“欧洲和北亚土地 利用与土地覆被变化模型”项目，旨在分析１９００年到１９９０年间区域的土地利用 ／土地覆被变化的空问特征、时间动态和环境效应，并预测该区未来５０年土地利 用／土地覆被变化趋势，为制定相关对策服务；日本国立科学院全球环境研究中 心提出了“为全球环境保护的土地利用研究”（ＵＪ／ＧＥＣ）项目，１９９９年４月， ＬＵＣＣ又提出了《土地利用／覆盖变化项目执行计划草案》，继续推进国际上的 ＬＵＣＣ研究。南非和中非的ＬＵＣＣ区域性的研究将与现有的国际区域项目如ＵＳＡＩＤ Ｃｅｎｔｒａｌ ＡｆｒｉｃａＰｒｏｊｅｃｔｆｏｒ ｔｈｅＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（ＣＡＲＰＥ）和ＩＧＢＰ的ＬＵＣＣ―ＭＩＯＭＢＯ项目联合实施。与当地科学家和当地国家有关的研究建议将受 到重视。俄罗斯和前苏联国家在该地区ＬＵＣＣ的主要目的是利用ＮＡＳＡ以前进 行的数据集和研究，并且协调其它部门对北方森林感兴趣的研究活动，关注于林 火、森林管理和碳循环的调查研究受到重视。 １．１．２国内土地利用／覆盖变化（ＬＵＣＣ）研究进展 近二十年来，中国随着经济的快速发展，城市化进程的加速，使得中国的土 地利用与土地覆盖都发生了深刻变化，其对环境的影响也已跨出了国界，成为全 球变化研究的重要组成部分１１”。广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究在“九五”期间，中国对全球变化的研究项目中涉及了多项土地利用／覆盖 变化的项目，如国家自然科学基金重大项目“中国陆地农业生态系统与全球变化 相互作用机理的研究”中的“土地利用与土地覆盖变化及其对农业生态系统的影 响”子专题；国家重大基础研究预选项目“我国未来生存环境变化趋势预测研究”中的“中国东北陆地生态系统样带（ＮＥＣ＇ｒ）对全球变化响应和反馈的研究一ＮＥＣＴ样带的土地利用和土地覆盖的研究”。 中国国家自然科学基金委员会在“九五”和“十五”期间对土地利用／覆盖 变化给予了极大重视，对该方向研究给予资金支持。具体地，基金委在２００１年 项目指南指出“土地利用／覆被变化及其环境影响”是基金委组织实施的重大科 学研究计划“中国西部环境和生态科学研究计划”中优先研究的科学问题。 近年来，随着国际上有关土地利用变化研究大量开展，我国学者紧跟国际研 究动态，开展了一些对土地利用变化的监测与驱动力研究。主要研究领域包括： 利用遥感影像对土地利用变化的监测分析、土地利用变化研究数据库的构建、土 地利用变化驱动力研究以及土地利用变化建模等方面，己经完成了多项研究任务 并取得了不少成果，张新时等研究了中国陆地生态系统对全球变化响应的模式 【２０ｌ。史培军等对深圳市土地利用，覆盖格局和城市环境安全做了大量的研究１２１，２２Ｉ。 蔡运龙等研究了喀斯特山区土地利用变化的人类驱动机制∞一４１。马克明、傅伯 杰等对北京东灵山区景观格局影响进行了分析１２５１。王秀兰等利用ＧＩＳ对内蒙古 耕地时空变化进行了系统的研究ｆ２６１。刘纪远等深入的探讨了欧亚大陆桥土地利 用变化机制及其对全球碳循环的影响、与季风气候年际变化的关系和对ＥＮＳＯ 事件的响应特征１２７?２８１。朱会义等㈣人分析了环渤海地区土地利用变化的驱动力 因子。傅伯杰等ｐｏ，３１，３２】对黄土丘陵小流域地区土地利用对土壤的理化性质、空 间分异、对水土流失的影响等进行了大量细致而深入的研究工作。徐建华等【３３，３４】 对上海市土地利用结构与形态的分行、几何形态演变的信息熵与分维数进行了分 析。顾朝林利用７０年代、８０年代和９０年代３个时段的ＳＰＯＴ卫星数据和北京 市土地利用资料进行土地利用／覆盖研究，分析其变化机制【”】。王秀兰对土地利 用／覆盖变化研究中人口因素进行了分析（３６】。喻梅研究了７个大气环流模型 （ＧＦＤＬ．ＧＩＳＳ，ＯＳＵ．ＬＬＮＬ，ＭＰＩ，ＵＫＭＬ―ＵＫ和ＵＫＭＨ．ＵＫ）在Ｃ０２倍增条件下的输出结果，作为气候变化的情景模式（Ｓｃｅｎａｒｉｏ），基于现有的区域植被动态模６第１章前言型，研究中国植被的分布和净第一性生产力的变化［３７１。朴世龙利用 ＮＯＡＡ－ＡＶＨＲＲ数据对中国最近１８年（１９８２．１９９９）的植被覆盖的动态变化进行 了分析。结果表明：中国植被覆盖受气候波动的影响十分显著，并且这种变化的 区域性差异明显【３８】。 另外，我国于１９９４年先后启动了“支持黄河三角洲可持续发展优先项目”， “我国北方农牧交错带农牧生产力动力学研究”、“农业资源高效利用与管理技 术”等一系列研究项目，这些区域性的研究对大力发展我国的全球变化研究有着 重要意义。总之，国内对土地利用变化的研究正方兴未艾，针对人类活动而引起 的土地利用变化及其动力学机制的研究正在不断深入，并把土地利用变化列为 “中国全球变化研究方向”的重要研究内容之一。 １．１．３广州市土地利用／覆盖变化（Ｌｕｃｃ）研究进展 作为改革开放最前沿的广州及珠江三角洲地区，在最近二十年来由于经济建设的进步和城市化进程的不断推进，土地利用／覆盖格局发生了显著的变化，一些学者也对该地区从不同的角度进行了系统的研究。 张文忠等【３９１探讨了珠江三角洲土地利用变化与工业化和城市化的耦合关系。史培军等【加，４１】对深圳的土地覆盖格局及水土流失做了深入的分析，并提出当城市化水平较高时，各景观指数表征的土地覆盖格局的变化也进入一个相对平 稳的时期，城市生态安全建设成为城市建设中的重要任务。罗平等【４２１利用自动 细胞机对深圳进行了城市土地利用的扩展研究。闰小培［４３，４４１等利用Ｒｓ与ＧＩＳ系 统地研究了广州市城市交通干道对土地利用的影响作用和廊道效应机制，认为广 州大道对土地利用存在明显的空间吸引与空间分异效应。魏清泉等【４５】研究了广 州城市空间形态扩展中土地供应动力机制的作用。 总的看来，当前的研究积累和成果已经为开展广州城市土地利用／覆盖格局 研究奠定了一些基础。不过这些研究多是从某单一角度出发对单一研究对象如空 间结构等进行的定性分析，缺乏对广州城市土地利用／覆盖的系统性和综合性进 行研究，因此难以满足深入理解土地利用／覆盖格局特征，提供合理有效的城市 可持续发展决策支持的需要。具体的，目前广州城市土地利用空间格局研究的薄 弱点主要表现在：（１）与遥感、地理信息系统等空间分析技术的有效结合；（２） 土地利用／覆盖空间格局与空问尺度（空间分辨率）的有效联系；（３）土地利用／７广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究覆盖扩展机制。可见，在人地系统相互联系与互动的基础上，以格局、过程、机 制和模型研究为核心，综合集成，对广州城市土地利用格局与演变的空间信息进 行综合、系统的研究无疑是非常迫切和必要的。１．３景观格局分析方法研究进展“景观生态学”（１ａｎｄｓｃａｐｅ ｅｃｏｌｏｇｙ）一词首次由德国著名的生物地理学家 Ｃ．Ｔｒｏｌｌ于１９３９年提出，其目的是为了协调统一生物学和地理学这两个领域中科 学家的研究工作。该概念提出以来，研究者一直着重景观的三个特征，即景观的 结构、功能和变化【４６，４７＇４８，４９，５０１。而景观的结构（即组成单元的特征及其空间格 局）的研究是景观功能动态研究的基础口１１。因此，景观格局分析一直以来成为 景观生态学研究的核心内容之一【５２，５３?５ｔ ５５，５６１，它分析的主要内容是景观元素在 空间分布中的数量、位置、类型、形状、大小和方向，研究表明景观格局研究是 揭示区域生态状况及空间变异特征有效手段【５７ｌ。而景观生态学中的空间格局分 析方法有多种，他它们分别适应于不同的研究目的和数据类型，笼统地讲可分为 两大类：格局指数方法和空间统计方法。 １．３．１空间格局指数分析 八十年代初期开始，景观生态学家们在景观元素的基本特征参数的基础上， 提出了许多描述景观格局的参数，这些景观格局参数的提出，大大丰富了景观结 构描述和分析的途径，特别是在景观元素组合、空间分布形式和相互关系分析方 面，景观格局指数具有其它方法难以替代的直观和准确的优点，因此成为了大多 数学者进行景观结构描述的主要方法［４６，５８，５９，６０．６１１。 景观空间格局指数分析具有普遍意义，可以覆盖空间格局分析的主要研究内 容，其大部分指数被收集在由美国俄勒冈州立大学开发的著名景观格局分析的软 件系统ＦＲＡＧＳＴＡＴＳ３．３中，目前的应用十分广泛。这些指数包括：面积有关的 指数集、斑块密度和大小的指数集、边缘有关的指数集、核心面积有关的指数集、 最近邻体指数集、多样性指数，以及聚集和扩散的指数。这些指数分类代表了不 同尺度并多属于统计指数，它们对于空间格局的分析极为重要。景观空间格局指数分析，主要描述整个景观或第一类景观要素特征和多样性、镶嵌度、破碎化等景观异质性特征，用以比较不同景观结构、功能和过程的异同，定量地描述其景 观空间格局。第１章前言在不断用景观格局指标描述景观空间结构的研究中，景观格局指标库不断得 到完善，涌现了许多新指标【６２，６２，６４，吲，但新出现的指标基本上属于对现有指数 的完善和修正，未出现新的描述思路，并且研究者还不断探讨景观格局指标代表的实际意义，Ｋｕｉｐｅｒ Ｊ．分析了景观格局的三个指标（多样性、相邻度、连续性）及其代表的意义；常学；｝Ｌ１６６１用问隙度分析荒漠化地区景观格局，研究表明沙丘 的分布越集中，沙丘的间隙度指数越大，并且指出间隙度指标可准确地描述沙漠 在空间上地聚集程度；邬建国等【６７，６８１分析了空间粒度、幅度变化对景观格局分 析的影响，并指出一系列的尺度效应和不同景观指数的尺度效应关系可作为景观 格局分析时指数选择、分析结果的解释和进行空间尺度推绎的参考；傅伯杰等【６９Ｊ 探讨了不同比例尺条件下景观指数随粒度增加的变化特征，徐建华等ｍ ７１】对城 市景观空间自相关与自相似的尺度特征、景观格局尺度效应的空间统计规律，以 及景观多样性的空间尺度进行了研究，并指出空间自相关、景观多样性的空间变 异均具有较高的尺度依赖性，在景观生态学的研究中绝对不能忽略尺度对格局的影响【７２】。ＧｕｎｉｌｌａＡ Ｅ．［７３１分析了景观格局指标在植被类型变化中的意义。 １．３．２空间统计分析空间统计分析是在传统统计学基础上发展起来的新的分析方法，是一个地学 研究领域中被广泛应用的概念，不仅能够有效地揭示景观结构特征变量在空间上 的分布、变异和相关特征，而且可以将景观格局与生态过程联系起来，有效地解 释所观测到的某种格局对生态系统的功能与过程的影响，因此，成为景观生态研 究中常用的数学工具［７４，７５］。空间分析包含两个方面涵义，可以是“空间数据的分 析”，也可以是“数据的空间分析”。空间统计分析主要用来比较景观空间结构中 空间数据与统计分布概率的关系，如ＰＣＡ、ＤＣＡ、ＣＣＡ等排序分析以确定空间 相似性；相关、回归、波谱分析、空间自相关、克里金插值分析空间合作和邻聚 的关系；ＡＮＯＶＡ和ＭＡＮＯＶＡ等方差分析和半方差分析测试空间差异，利用分 维分析研究生态格局等。目前空间统计分析方法在景观生态学中的应用并不普 遍，在景观空间格局研究中更为少见。无论是空间相似性分析，景观斑块分布格 局分析，景观组分重要性排序，组分间相关以及空间差异显著性检验和方差分析， 在景观格局研究中都具有广泛的应用前景。空间统计分析的应用范围、应用技术 将日渐深入。空间分析是基于地理对象的位置和形态特征的空间数据分析，其目９广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究的在于提取和传输空间信息，主要由４个方面内容构成，即：空间位置分析、空 间分布分析、空间形态分析、空间关系分析。“斑块、廊道、基质”的景观模式 为景观空间分析提供了“空间语言”；遥感、地理信息系统在景观生态学中的应 用日趋广泛为景观空间分析提供了“空间手段”；“尺度、格局、过程”之间的相 互关系分析是当前景观生态学研究中重复率最高的主题词；“尺度”，“格局”上 深深地打着空间的烙印，影响并决定着各种基本的景观过程。这一切无一不说明 景观空间分析在景观生态学界的重要地位。景观空间分析贯穿着景观生态学发展 的整部历史，它对景观生态学来说并不是一个全新问题。很多景观生态学者在研 究景观空间格局、研究格局与过程相互关系、研究景观异质性及生态空间理论的 过程中就对景观空间分析进行过一定的探讨。一般可以把景观空间分析界定为 【５９】：以地理信息系统和遥感技术为基本手段，以景观生态学的基本原理为向导， 基于景观要素的空间位置和形态特征，反应景观格局与过程之间相互关系为基本 目的的景观要素的空间分析。它主要内容有３个部分，即：景观要素的空间形态 分析、景观要素的空间关系分析和景观要素的空间构型分析。景观空间分析虽源 于一般空间分析，但同时也丰富着空间分析的内容。目前比较常用的空间分析方 法主要有空间自相关分析，地统计学分析（包括变异函数分析和空间局部插值）、趋势面分析和分维分析畔瞎，这些方法各自都有一定的约束条件而且研究目的也不尽相同，在实践应用中要根据数据的结构和分析目的而有所选择。１．４３Ｓ技术在土地利用／覆盖变化（ＬＵＣＣ）研究中的应用“３Ｓ”技术，即遥感（Ｒｅｍｏｔｅ Ｓｅｎｓｉｎｇ）、地理信息系统（ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）和全球定位系统（ＧｌｏｂａｌＰｏｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）的简称，是目前对地观测中空问信息获取、存储管理、更新、分析和应用的三大支撑技术。 “３Ｓ”技术应用于土地利用动态监测具体工作中就是：ＲＳ用于实时地发现 地球表面的各种变化，为野外定位提供靶区；ＧＰＳ主要用于快速地提供靶区的准 确空间位置或作为独立的变化区域数据来源；ＧＩＳ则是对多种来源的数据进行综 合处理、集成管理。即ＲＳ发现变化，ＧＰＳ测量变化区域，ＧＩＳ统一管理数据并 辅助ＲＳ获取有关变化的信息。 随着经济的发展和环境意识的提高，人们对土地利用状况和土地利用变化信 息的需求越来越迫切；而随着土地动态监测写入土地法，我国土地利用动态监测１０第１章前言工作的逐步开展和经济实力的增强，各级政府及其土地管理部门都将拥有更多的 遥感图像并以此为信息源进行土地利用动态监测。如何才能以最少的投入最大限 度地确定土地变化区域的靶区是一个具有普遍性的问题。 运用“３ｓ”技术于土地利用动态监测，首先要做的工作是基于ＲＳ发现变化 区域，后应用ＧＰＳ技术快速进行野外实测（全部或样区），之后是对全部变化区 进行分类，完成土地利用现状图的变更及后续应用。 大体步骤为：首先将遥感多波段数据经一定组合和变换之后，就可使用软件（Ｅｒｄａｓ，Ｅｎｖｉ，ＰＣＩ，ＥＲｍａｐｐｅｒ，Ｃｏｒｅｌｄｒａｗ等），结合训练数据和当地的自然经济状况，进行目视解译和屏幕数字化。所得图像可直接或间接进入土地利用变化数 据库。然后通过叠加分析来发现土地利用／覆盖变化区域。在得到土地利用变化 区分布图后，一方面跟据整个研究区的变化，交通道路状况制定合理的ＧＰＳ野 外实测方案，安排最佳路线，把所有重点区、疑难区、训练样区作为实测重点， 得到的ＧＰＳ数据经处理后由地理信息系统（ＧＩＳ）进行统一的编辑、管理。另一 方面，进行遥感分类，方法主要由三种：基于像元光谱特征的自动分类方法；基 于地学知识系统改进的自动分类方法；遥感与地理信息系统一体化的信息提取方 法。最后将ＧＰＳ实测和有关解译得到的变化区土地利用现状图与原有的起始年 代土地利用现状图叠加，可得到新的数字的土地利用现状图，该图的属性表中保 留了变更区域、原土地利用类型、新土地利用类型、各类型土地面积等关键性属 性，由此又可计算出一系列很有价值的派生属性。将该图入库并相应更新内容， 如此便轻松完成土地利用图变更及数据库更新工作。同时就完成了动态土地利用 数据库建库工作，不同应用人员调用这一动态数据库中有关内容，采用不同的方 法和模型进行各种分析处理。１．４．１ＲＳ技术在土地利用与土地覆盖变化研究中的应用常规的土地资源调查方法，获取数据的周期长而且精度差，数据和图件的管 理、传输、分析手段落后，无法提供及时、准确、全方位的信息【７６１。土地利用 与土地覆盖变化研究要揭示变化的过程与机制，首先要具有能动态地反映变化过 程的信息及其处理方法遥感与ＧＩＳ技术便成为土地利用与土地覆盖变化研究技 术体系中的主要组成。 目前高空间分辨率的卫星遥感技术的发展为在人范围内进行高空问精度的１１广州市中心城区土地利用履盖格局研究土地覆盖变化的测量与制图、为在区域规模尺度上进行准确的土地覆盖变化的追 踪研究提供了方便。与遥感科学提供的算法研制和测试（来自ＮＡＳＡＴｅｒｒｅｓｔｒｉａｌＥｃｏｌｏｇｙ Ｐｒｏｇｒａｍ，ｔｈｅ ＥＯＳ Ｉｎｔｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｔｅａｍｓ）保持紧密协调。ＬＵＣＣ强调这些研究活动应该使用过去２０年获取的全球高分辨 率卫星数据集以研究土地覆盖和土地利用变化。特别关注于发展新技术以使用新 的和即将获取的遥感数据。ＮＡＳＡ ＬＣＬＵＣ关注于探索以下数据的潜在应用，如 高光谱数据（ＥＯＳ），多分辨率数据（ＭＯＤＩＳ，Ｌａｎｄｓａｔ７），雷达数据（ｖｃＬ），和 高分辨率数据（ＳＰＯＴ，Ｉｋｏｎｏｓ，Ｑｕｉｃｋ ｂｉｒｄ）。ＬＣＬＵＣ还关注于以下面向操作性应 用的技术研究：在区域尺度上的自动变化检测，改善的分类技术和数据服务，以 及改进记录土地覆盖和土地利用变化的技术。土地利用／覆盖及其变化的遥感分 类目前这已经在大多数土地利用与土地覆盖研究中得到了广泛的应用，但是，采 用遥感手段进行土地利用／覆盖变化的分类研究需要： （１）能客观地反映土地利用，覆盖变化的指标，主要是自然环境方面的指标； （２）所研究地区或相关地区土地利用，覆盖的参考资料，包括基础图件与数据等本底；（３）识别土地利用，覆盖及其变化的有效方法因此，仅靠遥感手段是不可能 完全解决土地利用／覆盖变化分类问题的，遥感技术必须与常规的案例研究与社会经济方法相结合。在遥感技术的应用过程中，有一点值得注意的是遥感技术必须与社会经济方 法相结合遥感专业人员通过遥感图像获取土地利用与土地覆盖变化的类型并通 过ＧＩＳ手段将其与自然的或人文景观特征相结合进行分析，而长期从事实地研 究的社会科学下作者一则善于进行行为、政策等方面的研究，通过建模分析人类 行为或决策与土地利用／覆盖变化的相互影响和作用这两方面的专业人员相互合 作，则会形成特殊的优势，这已经是目前土地利用与土地覆盖变化研究的趋势但 是不容忽略的是，尽管空间数据的应用与ＧＩＳ技术在社会科学领域越来越受到 青睐，与遥感手段相比，社会科学数据的空间属性不强，不容易与某个特定的区域相联系也就是说，社会经济方面的信息如人口、收入、产量、消费、贸易、人口迁移等，在土地利用与土地覆盖变化的研究中不可或缺，然而社会经济数据与 遥感数据的结合在时间频率与空间分辨率方面存在着较大的难度。１２第１章前言在区域尺度的土地利用与土地覆盖变换研究中，研究土地利用状况所选用的 遥感信息源以高空间分辨率的卫星数据Ｌａｎｄｓａｔ／ＭＳＳ和Ｌａｎｄｓａｔ／ＴＭ为主。研究 方法包括比较土地覆盖分类结果、多时相数据分类、图像差值／比值、植被指数、 主成分分析以及变化向量分析等，其中图像差值、主成分分析法或缨帽变换是最 常用的两种方法。Ｆｕｎｇ［７７ｌ在加拿大的滑铁卢地区进行了Ｌａｎｄｓａｔ／ＴＭ图像在土地 覆盖变化动态监测的评价研究，选择１９８５年８月和１９８６年７月的Ｌａｎｄｓａｔ／ＴＭ 数据进行，采用的方法是图像差值、主成分分析法和多时相缨帽变换，例如其中 缨帽变换的亮度变化分量用于监测建筑用地转变为居民地的情况。Ｒｉｌｅｙ［７８】等人 用ＭＳＳ图像进行了墨西哥Ｔｕｘｔｌａｓ地区１９８６．１９９４年土地覆盖变化的研究。 Ａｄａｍｓ［７９】等人对巴西的Ａｍａｚｏｎ盆地进行的土地覆盖变化研究采用１９８８年、１９８９ 年、１９９０年和１９９１年的ＴｉＭ数据进行。Ｌｅｎｎｅｙ［ｓｏ］等人应用１９８４年和１９９３年的 ＴＭ数据采用其ＮＤＶＩ特征进行埃及的农业土地监测，其对四种农用地进行划分。 美国地质调查局（ＵＳＧＳ）则利用Ｌａｎｄｓａｔ资料为美国国际发展机构（ＵＳＧＳ）编 制了南部非洲几个国家的土地利用强度图。美国利用陆地资源卫星数据开发了本 土４８个州的土地覆盖和利用数据库，这些资料将在以后的研究中起到很大的作用。１．４．２ＧＩＳ技术在ＬＵＣＣ研究中的应用ＧＩＳ在ＬＵＣＣ中的应用已经非常广泛。它的用途主要包括：分析ＬＵＣＣ空间 格局及其变化；确定不同环境和生物学特征在空间上的相关性；确定斑块大小、 形状、毗邻性和连接度；分析景观中能量、物质和生物流的方向和通量；景观变 量的图像输出以及与模拟模型结合在一起的使用。ＧＩＳ可从以下几个方面促进土 地利用／覆盖格局的理论和应用研究： （１）将零散的数据和图像资料（如各类图表一记录）加以综合并存贮在一 起，便于长期的、更有效的利用； （２）将各类地图（空间资料）和有关图中内容的文字和数字记录（特征资 料）通过计算机高效率地联系起来，从而使这两种形式的资料完善地融为一体； （３）为经常不断地、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的工具：（４）为空间格局分析和空间模型提供了一个有力又较容易操作的技术构架，广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究从而有利于生态学家采用一些数学和计算机方法上非常复杂的研究途径； （５）提高了某些土地利用／覆盖资料的质量，大大增加了对资料的存取速度 和分析能力，从而促进了景观生态学原理和方法在土地利用／覆盖、环境规划和 资源管理诸方面的实际应用。 景观生态学对ＧＩＳ的发展提出了新的要求，其中最为重要的一点就是，景 观生态学需要能够以等级方式处理一系列尺度上生态学数据的ＧＩＳ软件。具备 这种功能的ＧＩＳ应具有下列几个特点： （１）具有能够高效地储存和管理大尺度上生态系统资料的数据库结构； （２）能够方便地进行多尺度（如区域、景观、局部生态系统、样方）之间 的数据聚合（ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ）和解聚（ｄｉｓａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ） （３）能够帮助研究者准确、迅速地确定研究样地或具有某种生态特征地段的地理位置；（４）具有较完整的一套适用于景观生态学的空间统计分析方法： （５）具有迸一步改善的、对遥感信息的提取和处理的能力： （６）能够方便地为生态系统、景观和全球模型提供输入数据，确定空间参 数，并处理和输出模型结果。根据近年来ＧＩＳ技术迅速发展的情形，我们可以 期望这些要求会逐渐得到满足。 地理信息系统中的空间分析由应用统计的方法分析点、线和面的空间分布模 式逐渐过渡到空间决策过程和复杂空间系统的时空变化分析，在景观空间格局研 究中是极为重要的空间分析方法。其中，叠加分析是最常用的提取空间隐含信息 的手段之一，如视觉信息叠加、点与多边形叠加，线与多边形叠加、多边形的叠 加、栅格图层叠加等；对地理网络进行地理分析和模型化是地理信息系统中网络 分析功能的主要目的。此外还有空间查询与量算等基本分析功能，对景观斑块数、 斑块面积、斑块周长以及空间关系与属性信息处理发挥着重要作用。当今景观生 态学研究离不开地理信息系统的计算机制图手段。１．４．３ＧＰＳ技术在ＬＵＣＣ研究中的应用ＧＰＳ由于定位的高精度和应用的灵活性，目前已经成为土地调查中进行空间 定位的主要手段。在土地资源分布调查中，ＧＰＳ可以作为独立数据获取手段之一。 对于权属划拨引起的用地类型改变的情况，可以使用ＧＰＳ接收机在野外获取变１４第１章前言化区域的定位数据，在此基础上对土地资源数据库进行更新。由于权属划拨引起 的用地类型改变，并没有导致地块物理性质的变化，遥感图像上无法反映出来。１．５本文研究目标（１）研究广州中心城区土地利用／覆盖格局特征与扩展进程，探讨城市发展与土地利用，覆盖格局和生态学过程间的联系与互动。（２）探讨城市内部土地利用景观格局特征的空间尺度效应，分析不同空间 分辨率对景观格局的影响，为景观尺度的空间分辨率效应实践研究提供参考依 据。研究不同幅度下土地利用／覆盖格局的变化及不同幅度下土地利用／覆盖的空 间异质性。第２章研究区域与研究方法第２章研究区域与研究方法２．１研究区域概况２．１．１自然地理背景广州市位于中国大陆南方、广东省中部偏南，跨度为北纬２２。２６０－一２３。５６０ 东经１１２。５７｝１１４。０３口北回归线在市境中部偏北穿过，全市约三分之二的地区在北回归线以南。广州地跨珠江两岸，北接南岭余脉，南临南海，西江、北江、 东江在此汇流入海，南接中山、珠海、深圳与澳门、香港相通，东连东莞市和惠州市，北邻清远市，西接佛山市。辖越秀、东山、海珠、荔湾、天河、白云、黄 埔、芳村、番禺、花都１０个区和增城、从化２个县级市，全市国土面积７４３４．５０平方公里，约占全省总面积的４．２％，常住人口７１２．６０万。 广州市地处北回归线以南，属亚热带典型的海洋性季风气候，长年气候温和， 雨量充沛，可谓春秋相连，四季如春，年平均气温２１．８ ９Ｃ，年平均降雨量１６９４ 毫米，夏季偶有热带风暴。 广州地势东北部较高，西南部较低，九连山脉从东北入境，向西南延伸。东 北部黄茶园山（从化市境内）海拔１１３６米为本区最高峰，西部、南部为珠江冲 积平原，是珠江三角洲的腹地，地面标高在２０米到４０米之间。图２－１广州市地理位置Ｆｉｇ．２―１ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆＧｕａｎｇｚｈｏｕ１７广州市中心城区土地利用履盖格局研究２．１．２城市发展规划近年来，随着经济的快速增长和城市综合实力的显著增强，广州明显加大了城市建设的力度。从１９９８年秋开始，广州开始实旌城市建设管理“一年一小变”、“三年一中变”、“２０１０年实现一大变”的战略。“九五”时期（从１９９７至２００１年），全市城市建设投资总额达６１０亿元，相当于前８个五年计划 总和的３倍。现在广州已全面成功实现了“一年一小变”。“三年一中变”的目 标，城市面貌发生了广泛而深刻的变化。可以说，在短期内城市面貌发生如此巨大变化，不仅是广州城建史上的奇迹，就是在整个中国乃至全世界的城市建设史 上也不多见。１９８２年，广州被确定为国家历史文化名城后，１９８４年广州市总体规划中就 增加了”广州历史文化名城保护专项规划”的内容。在专项规划中，确定了广州名 城保护基本思路：保护白云山山脉、珠江水域，强调城市建设与自然景观的关系；保护文物古迹、历史景点，强调城市建设与人文景观的关系；保护传统轴线、城市格局，强调城市扩展与核心结构的关系；保护特色地段、传统区域，强调城市 改造与地方特色的关系。现阶段已编制完毕正在上报的《广州市历史文化名城保 护规划》进一步完善了１９８４年的专项规划，确定了广卅Ｉ历史文化名城保护的基 本模式，即城市空间环境保护规划模式，城市历史风貌区保护规划模式，城市历 史文物古迹、近代革命史迹保护模式和城市近代优秀建筑保护规划模式。其中城 市空间环境保护规划模式特别强调广州旧城与自然山水的依托关系，保护由南湖 乐园经白云山风景名胜区至越秀公园的白云山脉，通过越秀山峰上的中山纪念碑 将南北走势的白云山脉与旧城传统轴线连为一体；城市传统轴线南端的海珠广场 作为珠江两岸风景河段保护控制取得核心景点地位，城市传统轴线东西两侧规划 由解放路高架步行区和北京路商业步行区共同构成广州旧城空间结构的核心。珠 江两岸风景河段分别规划有西关大屋一荔湾风情保护控制区和新河浦独立宅院一 东湖秀色保护控制区域与珠江两岸风景河段呼应关联，强调广州城市格局的城市 传统轴线经海珠广场沿江南大道向南延伸，以及天河新城区中轴线的形成，体现 了广州城市格局保护与发展的统一性。广州市城市建设总体目标是：发展成为现 代化的国际大都市。所以研究广州市中心城区的土地利用／覆盖格局对广州城市 的规划及发展具有一定的参考价值。第２章研究区域与研究方法２．２数据源与数据采集本文的数据来源主要有三个方面： （１）遥感影像。本论文的主要数据都来源于遥感影像，２００２年ＳＰＯＴ影像 １幅。 ＳＰＯＴ卫星是欧空局于欧洲中部时间２００２年３月１日发射的商用卫星，发 射重量为８２００公斤，有效荷载重量为２０５０公斤，设计寿命５－－１０年，轨道高度 ８００公里，重复周期为３５天。本研究采用的ＳＰＯＴ遥感影像为２００２年１１月３ 日的数据，该天天气状况较好，遥感影像清晰，适合于本次研究。 （２）测绘系统的矢量数据，广州市土地利用图。 （３）现场调查数据。现场调查数据为ＧＰＳ定位，记录下的土地利用，覆盖 类型数据。２．３研究方法与技术路线在第一章提出立题意义与研究背景的基础上，分析了城市景观生态相关的研 究进展、存在的不足，并提出了要解决的科学问题和研究目标。本章将紧紧围绕 景观生态学的尺度、空间异质性等问题，分析其相关的理论基础，技术需求，从 而设计研究思路与研究框架。 土地利用空间格局是地球表层人地系统相互作用的典型表现形式，土地利用 变化过程十分复杂，仅靠土地利用变化本身的信息是不足于满足研究和认识需要 的。本文综合了环境科学理论、地理学理论、景观生态学理论、非线性科学等多 学科的理论和方法，对城市内部各种土地利用／覆盖要素的空间格局进行分析。 ２．３．１研究方法 在建立城市景观生态研究范式时采用实证研究方式，因此在方法上也有所突 破与创新。在方法和技术路线设计中利用遥感分析方法、景观生态学方法以及尺 度推绎方法等。 （１）应用遥感技术分析城市土地利用／覆盖空间变化 城市土地利用，覆盖内部组分高度复杂，要精确识别城市环境内部各个土地利 用／覆盖类型，必须要求较高分辨率的影像。而目前常用的陆地资源卫星Ｌａｎｄｓａｔ 卫星提供的３０ｍ分辨率的影像对于识别城市内部每一个建筑单体仍显粗糙。更 高空间分辨率的ＳＰＯＴ以及ＩＫＯＮＯＳ，Ｑｕｉｋｂｉｒｄ卫星影像的应用，使得利用遥感１９广州市中心城区土地利用／覆盖格局研究数据从不同空间尺度研究城市内部土地利用，覆盖类型变为现实。本文应用ＳＰＯＴ 遥感影像，应用遥感分析方法对广州市中心城区土地利用／覆盖类型进行划分。 （２）基于栅格数据结构的ＧＩＳ空间分析技术ＧＩＳ的基础功能是通过地理关系和运用空间数据结构对生态学数据进行贮存、获取和分析。栅格ＧＩＳ与数字卫星图像数据具有内在一致性。栅格结构在 景观生态学研究中具有如下有点优点： 第一它能表达连续型的数据，如海拔、地面温度、环境变量、生物量或一些 变量的空间过程。 第二，栅格数据由于范围、空间分辨率、量纲等容易统一，易于各层次的空 间分析功能实现，例如，ＧＩＳ中最常用的空间叠置模型（Ｓｐａｔｉａｌ Ｍｏｄｅｌｉｎｇ）、坡度、坡向的分析等就更趋向于使用栅格数据结构。 因此，本文建立以栅格计算为基础的空间分析框架，将ＲＳ、矢量等不同来 源的数据统－Ｎ栅格格式（Ａｒｅｉｎｆｏ的Ｇｒｉｄ）下，进行土地利用，覆盖格局的分析。 （３）景观格局计算方法 随着景观生态学理论研究的持续深入，景观指数分析方法被广泛应用于土地 利用和景观格局分析中，通过计算各种水平下的景观指数，可以得到不同时空尺 度下的土地利用景观格局特征，从而反映出土地利用格局的尺度依赖性和动态变 化。常用的景观格局指数计算公式及其代表特征列于表２－１。在景观格局的计算 方面，景观格局指数计算软件Ｆｒａｇｓｔａｔｓ可以解决大部分的问题，它从斑块水平、 类型水平以及景观水平三个层次对景观格局进行了定量的描述。本文在广州市土 地利用／覆盖格局分析时，首先采用景观指数计算方法，其次，由于景观格局空Ｏｖｅｒｌａｙ间异质性的存在，许多空间连续分布的景观因素，景观多样性，聚集度等空间特征往往无法用传统的统计分析方法来表达，这时空间统计学方法的优势便显现出 来，它可以描述上述提到的连续型景观变量在空间上的分布特征（如随机的、聚 集的或有规则的），确定这些空间景观变量间的自相关关系对格局的影响，应用 较多的空间分析方法有空间自相关分析、半变异函数分析等分析。本文引入空间 统计方法（全局与类型的空间自相关统计、半变异函数统计、间隙度分析），从 空间相互作用角度进一步探讨景观异质性的空间格局。同时城市系统人为干扰严 重，在形态上表现得较为破碎，在本文的研究中采用移动窗口技术，以Ｆｏｒｔｒａｎ第２章研究区域与研究方法编译器作为计算工具，对城市的空间变化做出连续性的评价。 （４）尺度推绎方法 各项研究表明，土地利用演变是不同尺度下各种自然和人为干扰因素相互作 用的过程，由此形成的景观格局也具有多尺度、等级结构的特征。尺度不同，景 观格局特征及其生态学过程也不同，进而导致景观空间异质性的差异。尺度是景 观生态学的一个重要概念，景观格局与过程都具有尺度依赖性。通过尺度推绎可 以分析景观格局与过程对尺度变化的响应，同时，尺度推绎也是ＧＩＳ栅格计算 中整合不同来源数据的一个重要途径。尺度推绎包括上推和下推两种途径：所谓 上推就是将小尺度上的观察、试验以及模拟结果外推到较大尺度过程；尺度下推 就是将较大尺度上的观测、模拟结果推绎至小尺度上的过程。关于尺度转化的技 术主要包括传统统计方法（ＲＡ，ＣＡＲＴ）；地统计方法（ｐｏｉｎｔ ｋｒｉｇｉｎｇ与ｐｏｉｎｔ ｃｏｋｒｉｇｉｎｇ）；小波方差与小波嫡等；二叉树变换等ｆ”ｌ。本文主要采用ＧＩＳ技术通 过空问重采样以及空间样方变换，进行尺度推绎。在尺度推绎中必须区分粒度推 绎与幅度推绎，粒度推绎是对最小分辨单元（Ｃｅｌｌ）的大小进行变换，二者在逻 辑上是相似的，但是在实际应用中差异较大。尺度推绎的合理性必须在实际的应 用中才能发现，本文通过上推分析景观统计指标以及景观异质性对尺度的响应。 在所有变量中投影方式都选择ＵＴＭ投影，ＷＧＳｌ９８４坐标系。广州市中心城区土地利用塌￡盖格局研究表２－１土地利用履盖景观格局指数Ｔａｂ．２?１ Ｉｎｄｉｃｅｓ ｏｆ ｌａｎｄｕｓｅ ｃｏｖｅｒｌａｎｄｓｃａｐｅ ｐａｔｔｅｒｎ ａｎａｌｙｓｉｓ第２章研究区域与研究方法需Ｍ袱ｏｒａｎ的』系数，；：差差！二！！堡：！垦：：！！荟荟％荟ｋ叫Ｊ２式中＾，ｘ』为景观要素ｘ在空间单元ｆ，，处的观测值，重薹萋磊萎蒌蒿蓁芸簇蓍嚣正、手端！鬟雾蓑勰嘉霍；为ｘ的平均值’～为相邻权重，ｎ为空间单元总数广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究２．３．２遥感影像处理 １．辐射校正： 大气对遥感图像辐射值的影像是多方面的，一方面来自地物目标的辐射能量 到达遥感器之前受到大气层的吸收、散射等衰减作用而降低，不同的大气状况， 辐射吸收的波段、强度不一：另一方面，大气散射、云层反射形成的天空光会和 地物目标的辐射能量一起进入遥感探测器，这部分能量称路径辐射（Ｖ－ｒａ，ｈ），导 致遥感辐射量失真，降低遥感图像质量，使图像对比度下降，犹如蒙上一层薄纱。 消除这些由大气引起的辐射量失真的处理过程称大气辐射校正。本次试验采用直 方图法进行图像的辐射校正。 当图像上有洁净且有一定深度和面积的水体或深暗地形阴影时，其直接反射 能量应为０或接近于０。这时卫星图像上的辐射量测值实际上代表了路径（即散 射）辐射能。因此可见光各波段图像直方图的低端灰度值不为０，使直方图产生 漂移值ａ见图２－１。波长越短，散射作用越强，ａ值越大。此ａ值就是应减去的 大气散射校正值。０图２－１辐射校正示意图Ｆｉｇ．２―１ Ｓｋｅｔｃｈ ｍａｐ ｏｆ ｒａｄｉａｔｅ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ２．几何精校正 几何校正就是将遥感影像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过 程，而将地图坐标系统赋予影像数据的过程，称为地理参考。由于所有地图投影 系统都遵从于一定的地图坐标系统，所以几何校正包含了地理参考过程【８２１。 首先要进行数据准备，包括待配准的一景ＳＰＯＴ影像和８幅１９５４年绘制的 包含整幅ＳＰＯＴ影像覆盖地区的地形图。本研究采用Ｅｒｄａｓ８．７进行多项式几何校 正模型，同时作投影变换（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｔｙｐｅ：ＵＴＭ；Ｓｐｈｅｒｏｉｄ Ｎａｍｅ：ＷＧＳｌ９８４；第２章研究区域与研究方法ＵＴＭ Ｚｏｎｅ：Ｎｏｒｔｈ ４９）。采集地面控制点：在设置好投影参数、多项式次数（３）等参数后，进入控 制点采集界面，开始从参考图像（地形图）上寻找输入影像（待配准的影像）上 明显地物点的同名点（控制点）。 本研究采集有效ＧＣＰ个数为１４８个，均匀分布于整幅影像中，最后总的Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｐｏｉｎｔ ＲＭＳＥｒｒｏｒ为０．３４个象元。最后进行影像重采样（Ｒｅｓａｍｐｌｃ ｔｈｅ Ｉｍａｇｅ），也就是依据校正影像象元值计 算生成一幅校正图像的过程。同时保存生成集合校正的模型及输入控制、参考控 制点，便于其他波段的图像校正。 ３．影像裁减 按照广州行政区划边界进行影像的裁减，首先利用ＡｒｃＩｎｆｏ绘制精确的边界 多边形（Ｐｏｌｙｇｏｎ），并且该多边形的投影应与校正后的遥感影像相同，然后栅格 化矢量边界，作为掩膜，裁减校正后的遥感影像。 ４．遥感信息增强处理 灰度线性拉伸：由于要从图像数据上直接监测变化，特别强调在增强局部灰 度反差时保持原灰度关系，运用直观而简单的线性拉伸方法就可达到增强效果。 设：Ａｌ、Ａ２为输入图像的嵌位控制值，一般情况下Ａｌ＞０、Ａ２＜２５５ Ｂｌ、Ｂ２为拉伸后图像最低、最高亮度值，Ｂ１＝０、Ｂ２＝２５５ 经灰度线性拉伸后，输入图像的亮度值Ａ１～Ａ２被拉伸为Ｂ１～Ｂ２范围，拉大 了输入图像的动态范围，从而反差得到增强，而保持了输入图像的线性关系。 ５．信息的提取 本次调查工作采用目视解译法，根据各地类的影像特征差异，建立解释标志， 从ＳＰＯＴ影像上直接或间接识别各种用地类型，主要的几种解译方法如下： （１）直接解译法：根据各种土地类型的光谱特征与ＴＭ图像色彩的对应关 系建立起各种用地类型的直接解译标志。然后，通过色彩、形态、影像纹理结构， 勾绘各种地类边界线，并确定用地类型。 （２）对比分析法：指对卫星图像不同波段、不同时相的图像进行对比分析， 以及与地面已知资料或实地进行对比。 （３）野外实地调查法：对于难以判定的各种地类及难以勾绘的图斑边界，广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究采用野外实地调查方法加以确定。 （４）逻辑推理法：对解译标志模糊不清、难度大的地类，根据所处的生态环境、影像拍摄的季节、经济情况、经营方式及各种容易忽视掉的细微特征汇总起来，根据他们的内在联系进行综合分析，逻辑推理，再确定其属性。 ６．土地利用类型的划分及其解译标志的建立 为了有效地获取地物类型，同时也便于从遥感影像上获取土地利用／覆盖信 息，需要建立统一规范地土地覆盖分类标准，且必须规范地物的解译标志。通过解译标志可将影像信息和地物的地表特征有效地联系起来，因此，一个分类系统 具有两个关键地组成部分，即一套分类规则和一套相应地解译标志。本研究采用基于中分辨率卫星影像地“国家级土地利用与覆被分类系统”。该分类系统主要采用两层结构，将土地利用与土地覆盖分为１一耕地、２一园地、３一林地、４一灌草地、５一绿地、６一城镇建设用地、７一水域、８一交通用 地等８个Ｉ级类，１６个ＩＩ级类。本研究只对Ｉ级分类进行研究。第２章研究区域与研究方法图２―２广州市十地利爿ｊ／覆盖分类图Ｆｉｇ．２－２ Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆＧｕａｎｇｚｈｏｕ’ｓ ｌａｎｄｕｓｅｌａｎｄｃｏｖｅｒ广州市中心城区土地利用／覆盖格局研究２．４技术路线及论文框架 笙二童堕宣． 城市土地利用履盖格局研究的背景、意义、目标和关键问题面豇甄而丽霾磊丽而区域、框架、方法和技术路线第二章研究区域与研究方法２００２年ＳＰＯＴ影像实地 考察 资料广州市中心城区 七地覆盖与景观格ＲＳ、Ｇ１Ｓ１２５ｍ、２５０ｍ、５００ｍ、１０００ｍ广州市中心城区 土地覆盖与景观格局四种不同幅度下土地利用履盖多样性的空间格局景观格局 粒度效应景观格局 幅度效应土地利用／覆盖多样性的空间异质性 对幅度变化的响应（半变异性）第三章广州市中心城区土地利用， 覆盖空间格局及尺度效应第四章土地利用，覆盖空间异质性研究第六章结论图２－３论文的基本组织结构Ｆｉｇ．２―３ Ｆｒａｍｅｗｏｒｋ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ第３章广州市中心城区土地利用，覆盖空问格局及尺度效应第３早－＇ｔ＂ｂ－ 广州市中心城区土地利用／覆盖空间格局及尺度效应土地利用是由各种斑块组成，斑块的空间分布构成格局。开展广州市城市土 地利用／覆盖格局的空间演变研究，首先需要了解土地利用格局的数量和空间特 征。因此，本章拟在景观生态学研究方法的指导下，利用遥感和ＧＩＳ技术，首 先对广州市中心城区土地利用／覆盖格局随采样粒度的变化特征进行研究，确立 广州市中心城区景观格局研究的适宜粒度范围；然后，对广州市中心城区土地利 用／覆盖格局随幅度的变化特征进行研究。通过空间格局特征的研究，为以后的 空间扩展模式奠定基础。３．１研究区域土地利用／覆盖格局粒度效应研究和演变特征研究具有相同的研究区域，主要 包括广州市１９８８年的中心８区行政区划范围，涵盖荔湾区、越秀区、东山区、 天河区、黄埔区、芳村区、海珠区、以及白云区的南部地区，总面积约７７４．５３ｋｍ２， 该区域是城市人口最密集的典型城市景观区，城市空间扩展快、人为干扰自然景 观最显著，土地利用／覆盖类型转换最剧烈的地区（图３．１）。图３－１土地利用，覆盖格局粒度效应、空间异质性研究区域Ｆｉｇ．３―１ Ｓｔｕｄｙａｒｅａｏｆ ｇｒａｉｎ ｅｆｆｅｃｔ ａｎｄ ｓｐａｔｉａｌ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｉｔｙ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ广州市中心城区土地利用／覆盖格局研究３．２空间格局指数３．２．１数据获取景观格局粒度、幅度效应研究和空间扩展机制研究采用２００２年ＳＰＯＴ－５遥 感影像（分辨率为５ｍ，北纬２３０１５’２０．３１”以南，珠江后行道以北地区），经辐射 校正、几何精校正、人工解译、数字化后生成土地利用／覆盖矢量图，提取出所 需的研究范围后经矢栅转换，形成不同栅格大小的栅格图。３．２．２分析指数景观指数的计算主要利用基于栅格数据结构的景观格局分析软件Ｆｒａｇｓｔａｔｓ， 针对研究区内土地利用／覆盖格局的形状指数、聚集，分布、多样性等方面进行计 算。相关景观指数的计算公式和含义见表２－１或Ｆｒａｇｓｔａｔｓ网站上的详细介绍。利 用Ｆｏｒｔｒａｎ编写程序计算另外两种较常用的指数，即空间自相关和间隙度指数，计算公式和含义如下： （１）空间自相关： 空间自相关分析的目的是确定某一变量是否在空间上相关，其相关程度如何。空间自相关系数常用来定量地描述事物在空间上的依赖关系。具体地说，空 间自相关系数是用来度量物理或生态学变量在空间上的分布特征及其对其邻域 的影响程度。如果某一变量的值随着测定距离的缩小而变得更相似，这～变量呈空间正相关；若所测值随距离的缩小而更为不同，则称之为空间负相关；若所测值不表现出任何空间依赖关系，那么，这一变量表现出空间不相关性或空间随机性。常用的自相关系数为Ｍｏｒａｎ’Ｓ Ｉ和Ｇｅａｒｙ’ｓ ｃ：，；：薹薹！！！！！生：！整：：兰砉砉～荟ｋ一；ｆ。。．，，。：！：鲎竺堕！ｚ耋耋～善仁，一；ｆ＠２，式中：工。和工』是变量石在相邻配对空间单元（或栅格细胞）的取值，ｘ是变量的第３章广州市中心城区土地利用／覆盖空问格局及尺度效应平均值，％是相邻权重（通常规定，若空间单元ｆ和，相邻，Ｗ口＝１，否则Ｗｉｉ＝０）， ｎ是空间单元总数。，系数的取值在一１和１之间：小于０表示负相关，等于０ 表示不相关，大于０表示正相关。ｃ系数的取值一般在Ｏ～２之间：大于１表示 负相关，等于１表示不相关，而小于１则表示正相关。 （２）间隙度指数：间隙度分析（Ｌａｎｃｕｎａｒｉｔｙ ａｎａｌｙｓｉｓ）是一种多尺度的，用来分析景观空间格局“质地”的方法【８３１。间隙度起源于分维几何学，最初被用来定量地确定固体 物质中空隙的几何结构和分布［８４，８８ｌ，是Ｍａｎｄｅｌｂｏｒｔ于１９８３年在《自然界分形几 何》一书中最早提出【州，１０年后由Ｐｌｏｔｎｉｃｋ等引入景观生态学中ｍｌ，间隙度在 这里可想象成是对景观质地中间隙特征和分布的一种度量。具有均匀间隙度的同 质景观其间隙度值较低，而具有许多大小差异显著间隙的异质景观的间隙度则较 高【８５】。与景观指数方法相比，间隙度分析有显著不同。它同时提供多尺度空间 信息，适合于检测景观的等级结构、自相似性、随机性以及聚集性等重要特征。 它的多尺度特征与半方差分析、谱分析、聚块样方方差分析和小波分析诸方法有 类似之处。间隙度分析在近些年来的应用表明，这一方法在景观格局以及空间过 程的研究中都有很大潜力［８６，８７，８８】。 间隙度直接受观测方格大小，景观中斑块的密度和形状的影响。该分析方法 是建立在格子图的基础上，不要求系统（研究对象）平稳假设，不受边界的影响 【８９１。具体步骤如下：在分析过程中将要研究斑块类型记为０，其它规定为背景类 型，记为１。组成景观的小格子边长为一个单位。然后将一个ｒＸ ｒ格单位（本文 选取２Ｘ２）的方格放在景观的左上角。在方格覆盖下的格子中，将所研究对象 占据格子的数量记做ｓ。然后将格子左右、上下移动，每次移动一格，这样我们 会得到一组随方格（边长等于２）移动而获得的数值，记做ｎ（ｓ，ｒ）。将景观中 可容纳边长为ｒ的方格总数记做Ｎ（ｒ），则有：Ⅳ（，）＝（＾ｆ一，一１）２（３．３）在（３．３）式中Ｍ为景观图的边界长度，将ｎ（ｓ，ｒ）的频率分布转为概率分布Ｑ（Ｓ，ｒ）：Ｑ８，ｒ）＝捌（３－４）广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究则Ｑ（Ｓ，ｒ）的均方差和方差分别为：ｚ（１）一∑观＠，ｒ）＝ｓ（，）（３－５） （３―６）ｚ（２）一∑ｓ２Ｑ０，，）＝ｓ；（ｒ）＋ｓ２（ｒ）Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ将间隙度定义为：协番＝鞘＋－协７，依据公式（３．３）～（３―７）求间隙度指数的过程，称为滑动格子法，类似于以后 的移动窗口法。在一组分析中，如果尺度相同（ｒ为常数）则间隙度越大，说明 研究的对象具有高的聚集度（Ｃｏｎｔａｇｉｏｎ），反之亦然。如果对同一景观用不同的 尺度（变换ｒ值）来观测，则可得到～组随尺度变化的景观间隙度指数，从而也 可分析尺度效应（Ｓｃａｌｅｅｆｆｅｃｔ）。３．２．３指数计算方法与流程 土地利用／覆盖格局指数计算流程见图３－２，粒度效应研究首先利用Ａｒｃｇｉｓ的Ｓｐａｔｉａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ模块将土地利用，覆盖类型矢量图转化为不同采样粒度下的Ｇｒｉｄ栅格数据，利用景观格局指数计算软件计算不同采样粒度下的土地利用／覆 盖格局指数的研究。 幅度效应研究首先以不同幅度的矩形，利用Ａｒｃｇｉｓ的ｃｌｉｐ工具将土地利用／ 覆盖类型矢量图裁成不同幅度的矢量图，再转化为Ｇｒｉｄ栅格数据，用Ｆｒａｇｓｔａｓ 计算景观格局指数。图３－２指数计算技术路线Ｆｉｇ．３―２ １℃ｃｈｎｏ―ｒｏｕｔｅ ｏｆ ｉｎｄｉｃｅｓ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ第３章广州市中心城区土地利用，覆盖空问格局及尺度效应３．３土地利用，覆盖格局粒度变化效应研究尺度问题是景观生态学研究的核心问题之一。从自然生态系统到社会一经济 一自然复合生态系统，生态学家所面临的研究对象异常复杂，尺度便成为解析这 些复杂系统的有效手段以及整合生态学知识和研究成果的核心轴线。深刻理解和 把握生态学尺度和尺度效应对于顺利开展生态系统评价与管理，生物多样性和自 然资源保护、利用与可持续管理等实践活动，保证其科学性和实效性都非常必要 和迫切。景观生态学中的空间尺度常用粒度和幅度来表达，粒度即通常所指的影 像数据和遥感资料的空间分辨率或像元大小，幅度就是研究对象在空间上的持续 范围，即研究区的总面积【５２】。不同的空间尺度下，土地利用，覆盖格局和过程均 会表现出不同的特征，即尺度效应１７１１。要想客观地反映土地利用／覆盖格局信息， 预测自然和人为因素对景观格局的影响，首先需了解土地利用／覆盖格局指数随 空问尺度的变化。因此，在进行广州中心城区土地利用／覆盖格局研究之前，先 来确立土地利用，覆盖格局研究的适合粒度。 ３．３．１粒度推绎方法 粒度上推：所谓粒度上推就是将精尺度上的观察、试验以及模拟结果外推到 较大尺度的过程，它是研究成果的“粗粒化”，如图３、３：圜暖图３―３粒度上推不例Ｆｉｇ．３－３ Ｅｘａｍｐｌｅ ｏｆ ｇｒａｉｎ ｅｘｔｅｎｄ目前粒度上推最常用的方法是空间聚合，就是按照“多数原则”（ｔｈｅｍａｊｏｒｉｔｙ ｒｕｌｅ），通过逐渐聚合相邻栅格细胞而实现的。具体的实现方法为，在Ａｒｃｉｎｆｏ的 Ｇｒｉｄ模块下，首先通过Ｂｌｏｃｋ函数，按照２×２、３×３、４×４等，将原始栅格聚 合成值相同的Ｂｌｏｃｋ，然后，对其重采样。常用的重采样方法包括最临近插值法、 双线性（Ｂｉｌｉｎｅａｒ）内插法以及三次立方卷积（Ｃｕｂｉｃ）法，最临近法是利用未知 栅格最近的栅格值决定输出值，常常用于不连续的分类数据，后二者主要用于连 续性数据，对于双线性采样，任一栅格值由原来距离它最近的４个栅格的距离加 权得到；而立方卷积的值则由距离它最近的１６个栅格的距离加权得到。后两种广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究重采样方法由于考虑了周围样本的影响，准确性显然高于第一种，所以本研究在 尺度上推中，对于不连续数据采用三次卷积插值。 ３．３．２斑块类型水平上的粒度效应 将目视解译的土地覆盖类型图矢量数据通过Ａｒｅｇｉｓ的Ｓｐａｔｉａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ模块转 换成Ｇｒｉｄ格式５ｍ分辨率的土地覆盖格局图，以５ｍ、１０ｍ、１５ｍ的分辨率逐渐聚合，得到５ｍ，１０ｍ，１５ｍ，２０ｍ，３０ｍ，４０ｍ，５０ｍ，６０ｍ，７０ｍ，８０ｍ，９０ｍ，１００ｍ，ｌｉｏｍ，１２０ｍ，１５０ｍ，１８０ｍ，２１０ｍ和２４０ｍ共１８个不同分辨率的土地 覆盖格局栅格图。利用Ｆｒａｇｓｔａｔｓ分别计算各种土地覆盖格局指数，Ｍｏｒａｎ’ｓ Ｉ指 数由Ｆｏｒｔｒａｎ编写计算机语言计算得出，结果如图３－４所示，不同指数的粒度效应具有明显的差异。自相关系数是用来度量物理或生态学变量在空间上的分布特征及其对其邻 域的影响程度。由图３－４可以看出，空间自相关各粒度水平下不同土地利用／覆 盖类型的Ｍｏｒａｎ＇ｓ Ｉ均大于０，即研究区域各景观类型的空间格局均存在一定的 正相关关系，但是随着粒度的增加，各土地利用，覆盖类型的空间自相关曲线均 呈下降的趋势，表明土地利用／覆盖类型在空问分布上的依赖性具有明显的尺度 特征。在粒度小时，土地利用／覆盖类型在邻近范围内变化往往表现出一定的相 似性，而当粒度逐渐增加时，由于斑块的逐渐聚合，相邻土地利用，覆盖类型的 差异逐渐增加，相似性减小，但是当粒度超过３０ｍ之后，曲线逐渐缓和，说明 ３０ｍ的粒度水平为土地利用，覆盖空间自相关对尺度响应的一个敏感尺度，也是 该土地利用／覆盖格局的本征尺度。 不同土地利用，覆盖类型的斑块密度对粒度变化的敏感程度因土地利用，覆盖 类型而异，园地、灌草地、林地和耕地随粒度变化反应不敏感，总量相对稳定， 表明这四种土地利用／覆盖类型均有一定数量的大斑块存在，在粒度增加的过程 中并没有出现被“吞噬”的现象。城市绿地和建设用地均是先保持在一定的水平， 然后在３０ｍ的粒度开始逐渐下降，说明该两种类型一般来说粒度小于３０ｍ，斑 块较小，通过多度原则进行粒度聚合，使得每平方公里的绿地斑块和建设用地斑 块数量逐渐减小。 斑块形状指数度量土地利用／覆盖斑块形状的复杂程度。各类型的斑块形状指 数和邻近度在研究中均表现出规律性的变化，呈不同程度的逐渐减小的趋势，说第３章广州市中心城区土地利用／覆盖空问格局及尺度效应＋耕地 ＋绿地＋园地 十林地 ＋灌草地 ＋水域图３．４类型水平上的土地利用，覆盖粒度效应一建设用地――交通用地Ｆｉｇ．３―４ Ｇｒａｉｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒ ｉｎ ｃｌａｓｓ ｌｅｖｅｌ明两者都具有粒度效应，是粒度敏感的景观指数。在重采样的过程中，随着粒度增加，斑块形状趋于简单化，大的斑块逐渐合并了小的斑块，形成相对分散的分 布格局，导致这三种指数降低。其中，斑块形状指数没有出现明显的粒度突变区广州市中心城区土地利用／覆盖格局研究间，斑块形状指数的趋势表明各斑块形状越来越趋近于正方形。而各类型的平均邻近度在３０ｍ处出现了转折，粒度效应十分明显，表明５－－３０ｍ粒度范围是平均邻近度随粒度变化的最敏感区间。 周长面积比表示土地利用／覆盖斑块的形状，指数越大表明形状越趋于狭长， 指数越小表明越趋于圆形。图３―４中，平均周长面积比，在５―３０ｍ粒度范围内， 变化较复杂，但是当粒度超过３０ｍ时各类型的曲线变化呈较平稳下降的趋势， 各类型斑块的形状逐渐趋于圆形和方形。 平均形状指数表示斑块的形状，取值接近１表明斑块越接近正方形。图３－４ 中，交通用地在５―３０ｍ粒度范围内呈急剧下降的趋势，形状从狭长形状逐渐趋于正方形，其它七种类型也均是逐渐下降但是降幅较小，基本都在１―２范围内逐渐减小，说明交通用地较为狭长，且随粒度的增大，大部分细小的交通用地都 被城镇用地、耕地等分布比较集中的土地利用／覆盖类型合并，而其它的例如停 车场以及主要公路等半径大于３０ｍ的交通用地则被保留了下来。分维数表明斑块的几何形状，是反映土地利用／覆盖格局总体特征的重要指标，１９６７年Ｍａｎｄｅｌｂｒｏｔ在（（Ｓｃｉｅｎｃｅ））上发表的“英国海岸线究竟有多长？”的 论文中首次系统提出分形与分维的概念，之后，分形理论便在许多学科的到了极 为广泛的应用【８６１，分维数的大小在１和２之问，分维数越高代表斑块周长最复 杂，通常最可能的上限为１．５。面积加权分维数计算结果随粒度的变化出现一定 的波动，反映出面积加权分维数在描述土地利用／覆盖格局时的不稳定性，建设 用地在２０ｍ－－５０ｍ处逐渐升高，表明随粒度增加建设用地逐渐合并了一些小的斑 块，合并后的建设用地形状趋于复杂，当粒度超过５０ｍ之后，分维数变化逐渐 平稳，表明当采样粒度大于５０ｍ时，建设用地的形状的变化己经不大。但是从 各类型的曲线可以看出３０ｍ的粒度依然是各类型的敏感区域。３．３．３景观镶嵌体水平上的粒度效应景观镶嵌体水平上的粒度效应如图３．５所示，由计算结果可知，Ｓｈａｎｎｏｎ多 样性指数没有表现出有规律的变化趋势，随粒度的增加波动很小。这是由于土地 利用，覆盖多样性取决于土地利用／覆盖中各斑块类型面积所占比例，在粒度增加 的过程中没有发生斑块类型丢失的现象，各斑块类型的面积有一定程度的波动， 但变化不大，从而造成土地利用／覆盖多样性未发生大的波动。这说明在中心城第３章广州市中心城区土地利用，覆盖空间格局及尺度效应区，Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数对粒度的变化不敏感，若土地利用／覆盖中各斑块类型 面积发生较大变化，那么多样性势必也将发生大的波动，多样性是粒度相关的景 观指数，但在本研究中对粒度的敏感程度较弱。 斑块密度、周长面积比在粒度增加的重采样过程中出现先升高、再下降的趋 势，峰值出现在３０ｍ左右的采样区域内，表明在景观水平下，这两种指数在３０ｍ 处仍是敏感区域。图３－５景观水平上的土地利用，覆盖粒度效应Ｆｉｇ．３―５ Ｇｒａｉｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｌａｎｄ ｕｓｅ／ｃｏｖｅｒｏｌｌｌａｎｄｓｃａｐｅ ｌｅｖｅｌ广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究景观形状指数、平均形状指数、聚集度、隔离度在粒度增加的重采样过程中 均呈现单调下降的趋势（图３．５），表明它们对粒度变化敏感。随着粒度增加面积 较小的斑块象元被周围大斑块所吞并，同种类型斑块象元之间的连接度下降，导 致同种类型斑块相对分散分布，聚集度降低，同时单位面积上的斑块数量也大大 减少，图３．５中均表现出这种变化趋势。对景观形状指数、平均形状指数、景观 聚集度、景观分离度变化趋势进行拟合后发现，平均形状指数和分离度指数随粒 度的变化更加复杂，其粒度效应更加明显，５―３０ｍ区间是单位面积上斑块数量 对粒度变化的最强烈响应区域，而景观形状指数和景观聚集度指数没有明显的粒度突变区间。对分维数、景观形状指数、平均形状指数和聚集度进行拟合（表３－１），拟合 结果表明这四种指数随粒度增加的规律均符合指数方程式，方程式表达为：Ｙ＝Ｙｏ＋爿１ｅ““１＋爿２ｅ。“２（Ｙ为景观指数，石为粒度）。表３－１景观指数随粒度变化的拟合结果Ｔａｂ．３－１Ｆｉｔ ｒｅｓｕｌｔｓｏｆｌａｎｄｓｃａｐｅｉｎｄｉｃｅｓｖａｒｉａｔｉｏｎｗｉｔｈｇｒａｉｎ ｃｈａｎｇｅ粒度研究表明，研究区内土地利用格局随粒度增加出现显著变化（图３―５）。 本研究所采用的各个景观格局指数中，斑块密度、景观形状指数、平均形状指数、 分维数、周长面积比、聚集度、隔离度等指数具有明显的粒度效应，它们随粒度 增加表现出规律性的变化趋势，其中景观形状指数、聚集度指数在粒度效应中没 有出现粒度突变区域，平均形状指数和分离度在５―３０ｍ范围内出现粒度突变效 应，斑块密度、面积加权分维数和平均周长面积比先逐渐升高，再出现下降的趋 势。景观多样性指数在这次研究中没有出现明显的粒度效应，随粒度变化波动不 大，对粒度变化的敏感程度较低，因此，该指数可以用来衡量研究区内所有尺度３８第３章广州市中心城区土地利用／覆盖空问格局及尺度效应下的土地利用格局特征，而其它几个粒度敏感景观指数在使用时，需要视具体的 研究对象确定粒度水平。３．４土地利用／覆盖格局幅度变化效应研究幅度推绎方法：关于推绎就是粒度不变研究范围发生改变，现有研究包括两 种方式，一是从中心向外推绎，二是从研究区域的一角向全部区域推绎，即研究 区域逐渐扩展。上述两种方式如图３－６所示。Ｎ＇ＷＮＥＮｒｗＮＥＮＷＮＥＮＷＮＥ。圜。团。固儡图３－６幅度推绎方法Ｆｉｇ．３?６ Ｅｘｔｅｎｔ ｅｘｔｅｎｄ ｍｅｔｈｏｄ３．４．１从中心向四周改变幅度对景观指数的影响 土地利用／覆盖格局特征不但随着空间分辨率的改变而变化。而且随着幅度的改变也会不同。按照上文介绍的幅度推绎的方式，如图３．７，进行幅度推绎时，研究范围适当向南扩大至番禺，主要按照从城市中心１１３。１９’５５．８６”、２３０７。４５．３７”， 以２ｋｍ的正方形边长为中心区域，然后按照ｌｋｍ的幅度逐渐扩大土地利用／覆盖 指数计算的范围，最大的一个幅度是２６ｋｍ。每个幅度内计算８个指标，结果如图３．８所示。广州市中心城区土地利用，覆盖格局研究图３－７幅度推绎范围Ｆｉｇ．３－７ Ｓｔｕｄｙａｒｅａｏｆ ｅｘｔｅｎｔ ｅｘｔｅｎｄ研究发现斑块密度、邻近度、聚集度、Ｓｈａｎｎｏｎ多样性指数等相互之间具有 一定的联系，描述每平方公里内斑块数量的斑块密度，在２－－６ｋｉｎ的幅度内逐渐 增加，然后逐渐减小，表明研}