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摘要以哈尔滨松北湿地为研究对象，采用GIS和RS作为技术分析手段，对2004～2012年的TM影像数据进行解译、处理和分析，利用Fragstats3.3软件对矢量遥感图的分析计算得到景观多样性指数、景观均匀度指数、景观聚集度指数等景观格局指标，分析景观格局的动态变化，得出以下结论：①研究区景观多样性指数2004年为1.430 5，2012年上升至1.533 2，而研究区的湿地类型并没有发生变化，则表明各种湿地类型所占的比例差异减小，说明各斑块类型在景观中分布呈均衡化趋势增强。②景观均匀度指数由2004年的0.596 5上升到2012年的0.639 4。松北区均匀度指数说明该区均匀度指数较低，不同湿地资源类型分配程度更为均匀，比例结构差距减小。松北区均匀度指数说明该区均匀度指数较低，不同湿地资源类型分配程度更为均匀，比例结构差距减小。③2012年，在整个松北新区湿地景观中，人工湿地和自然湿地占总面积68.22%，构成松北新区湿地景观主体。通过对各种指标的分析得出，松北新区湿地景观格局的变化主要是人为驱动因子造成的。
关键词哈尔滨；湿地；景观格局；动态变化
中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）02-00493-04
Abstract Taking Songbei Wetland in Harbin as the research object， using GIS and RS as technical analysis method， the TM remote sensing data during 2004-2012 was interpreted， processed and analyzed. Fragstats3.3 software was used to get the landscape diversity index， landscape evenness index and contagion index， the dynamic changes of landscape pattern were analyzed. It was found that： the landscape diversity index of the study area was 1.430 5 in 2004， up to 1.533 2 in 2012， and the types of wetlands in the study area have no changes， it suggests that the difference of proportion of different types of wetlands decreases， and that each patch type distribution showed a trend of equalization enhancement in the landscape. Landscape evenness index is up from 0.596 5 in 2004 to 0.639 4 in 2012. This result shows that the evenness is low， different degree of wetland resource type distribution is more uniform， the gap of proportion structure is reduced. The evenness index of Songbei Region shows that the evenness index in this region is low， different degree of wetland resource type distribution is more uniform， the gap of proportion structure is reduced. In 2012， the artificial wetland and natural wetland accounted for 68.22% of the entire wetland landscape， occupies the control position and plays a predominant role in wetland landscape of Songbei Region. Through the analysis of various indicators， all of the changes of landscape pattern in Harbin are mainly caused by human driving factors.
Key words Harbin； Wetland； Landscape pattern； Dynamic changes
湿地是重要的自然资源，是自然界生物多样性的生态景观和人类重要的生存环境之一，与人类生存发展密切相关[1-3]。湿地的景观格局和湿地资源地理的分布和组分，与湿地生态系统抗干扰能力、恢复能力、稳定性和生物多样性有密切联系。因此，研究湿地景观格局随时间的变化过程，可以揭示湿地景观变化的规律和机制，为实现湿地资源的可持续利用提供理论依据[4-5]。
目前对哈尔滨湿地的研究主要集中在面积及类型的动态变化上，而对于景观空间格局演变的研究较少。笔者对湿地景观格局演变特征进行研究，旨在对揭示湿地演变原因，制定合理科学的湿地保护办法提供参考依据。
1研究区域概况
哈尔滨市湿地分江河两岸的河漫滩沼泽湿地和山间宽谷草甸沼泽湿地两种类型[6]。松北湿地位于松花江哈尔滨段的北岸，分为东区、中区和西区3个部分，与老城区隔江相望，规划总面积为88.0 km2，范围是西起哈尔滨市与肇东界，东至滨州铁路桥，北起改线前进堤，南至松花江北岸，与哈尔滨市区隔江相望 2研究方法和数据处理
2.1资料准备土地利用/土地覆盖变化研究的数据源主要包括遥感数据和非遥感数据两部分。遥感解译所选取的数据是LANDSAT卫星的TM影像数据，空间分辨率为30 m×30 m。由于研究区范围大，地形复杂，扫描时间不同，影像数据质量差异大，因此很难获取相同年份、相同时段的覆盖全区的遥感影像
2.2.1波段的选择。根据各波段的数据统计的特征及其合成后的目视效果，选择对绿色植被反应敏感的TM4、3、2波段进行RGB假彩色合成。TM4、3、2波段组合，合成的影像类似于彩色红外图像，有利于植物分类和水体的判别，图像上大田耕地呈红色，水田呈淡蓝色并具有明显的形状，居民点建设用地为青色、灰色，杂有其他地类色调等。合成后的影像地类之间的差别明显，有良好的目视效果。
2.2.2土地利用分类与目视判读。土地利用/土地覆盖类型遥感解译是一项复杂的系统工程，涉及的影响因素很多。虽然计算机自动分类技术发展迅速，但土地利用解译仍多采用目视判读的方法。由于目视解译能综合利用地物的色调或色彩、形状、大小、阴影、纹理、图案、位置和布局等影像特征知识以及有关地物的专家知识，并结合其他非遥感数据进行综合分析和逻辑推理，从而达到较高的专题信息分类的精度，尤其在提取具有较强纹理特征结构的地物时更是如此[3-4]。
2.3景观格局指标的选择国内对湿地景观格局变化的研究始于20世纪90年代，主要采用景观格局空间分布特征指数（景观多样性指数、优势度指数、均匀度指数及斑块分维数）和景观异质性指数（聚集度以及破碎化指数：景观破碎化指数、廊道密度指数、斑块密度指数、景观斑块破碎化指数、景观斑块形状破碎化指数）等10余种指标来研究湿地景观格局的变化[7-11]。
基于研究目的和松北区湿地景观特征，选取了能确保计算精度的10个指标，其中在斑块类型级别上选用了8个指标：斑块个数、斑块分维数、斑块密度、斑块占景观总面积的比例、最大斑块指数、平均斑块面积、景观形状指数、景观聚集度指数；在景观级别上选用了两个指标，它们是景观多样性指数、景观均匀度指数[12-16]。在斑块和景观级别上，有些指标是度量景观组分的，有些是度量景观空间格局的。
3.2.1斑块类型级别上景观格局指数变化分析。不同湿地类型PLAND变化图62004～2012年不同湿地类型PAFRAC变化图72004～2012年不同湿地类型PD变化图82004～2012不同湿地类型LPI变化图92004～2012不同湿地类型LSI变化图102004～2012不同湿地类型COHESION变化图11湿地景观多样性、均匀度指数斑块密度增加，斑块分维数减少0.022 0，最大斑块指数由0.956 3增加到2.152 7，景观形状指数增加，聚集度增加0.807%。2004～2012年，农村居民用地斑块个数增加2，斑块占景观总面积的比例增加，斑块密度增加，斑块分维数增加0.018 7，最大斑块指数由0.343 4增加到0.497 7，景观形状指数增加，聚集度增加0.361%。2004～2012年，交通建设用地斑块个数增加6，斑块占景观总面积的比例大幅增加，斑块密度增加，最大斑块指数由0.423 8增加到0.929 8，景观形状指数增加，聚集度增加1.018%。2004～2012年，沼泽地斑块个数减少1，斑块占景观总面积的比例减少，斑块密度减少，最大斑块指数无明显变化，景观形状指数增加，聚集度增加了0.001 2。
3.2.2景观级别景观格局指数变化分析。
（1）景观多样性指数。研究区景观多样性指数2004年为1.430 5，2012年上升至1.533 2，而研究区的湿地类型并没有发生变化，则表明各种湿地类型所占的比例差异减小，说明各斑块类型在景观中分布呈均衡化趋势增强。
（2）景观均匀度指数。景观均匀度指数由2004年的0.596 5上升到2012年的0.639 4。松北区均匀度指数说明该区均匀度指数较低，不同湿地资源类型分配程度更为均匀，比例结构悬殊减小。其中2012年在整个松北新区湿地景观中人工湿地和自然湿地占总面积68.22%，占居控制地位并构成松北新区湿地景观主体。
4结论
（1）松北湿地的分布面积无显著变化。2012年湿地面积为90.99 km2，湿地面积较2004年下降0.2 km2，占松北新区总面积的比例为12.28%，其中天然湿地面积为75.15 km2，人工湿地面积为15.84 km2，湿地占总面积的68.22%左右。由此可见，自2004年松北新区建区以来，湿地的保护工作开展较好，湿地保持良好，并没有太大变化。
（2）通过GIS软件及ERDAS软件对松北区遥感图进行矢量化分析，得出2004、2009和2012年松北新区土地类型分类图及面积变化分析，并通过Fragstats 3.3软件对矢量遥感图的分析计算得到景观多样性指数、景观均匀度指数、景观聚集度指数等景观格局指标。景观多样性指数上升，而研究区的湿地类型并没有发生变化，表明各种湿地类型所占比例差异减小，说明各斑块类型在景观中分布均衡化趋势增强。景观均匀度指数有所上升，说明该区均匀度指数较低，不同湿地资源类型分配程度更为均匀，比例结构差距减小。
（3）通过对松北新区遥感图的矢量化及分析可知，自2004年松北新区建区以来，湿地的保护工作开展较好，湿地保持良好，并没有太大变化。通过对2004年及2012年各种指标的分析得出，松北新区湿地景观格局的变化主要是人为驱动因子造成的。
参考文献
[1] 周德民，宫辉力，胡金铭，等.中国湿地卫星遥感的应用研究[J].遥感技术与应用，2006，21（6）：577-583.
[2] 肖飞，杜耕，凌峰，等.长江中游四湖流域湖泊变迁与湖区土壤空间格局的关联分析[J].湿地科学，2012，10（1）：8-14. [3] 周德民，宫辉力，胡金铭，等.三江平原淡水湿地生态系统景观格局特征研究：以洪河湿地自然保护区为例[J].自然资源学报，2007，22（1）：86-96.
[4] 牛明香，赵庚星，李尊英.南四湖湿地遥感信息分区分层提取研究[J].地理与地理信息科学，2004，20（2）：45-48.
[5] 张金屯，邱扬，郑凤英.景观格局的数量研究方法[J].山地学报，2000，18（4）：346-352.
[6] 陈万峰.哈尔滨松花江北岸洪泛湿地景观生态价值及利用原则[J].北方环境，2003， 29（12）：31-33.
[7] 汪爱华.RS和GIS 支持下的三江平原沼泽湿地动态变化研究[J].地理科学，2002，22（5）：636-640.
[8] 张国坤，邓伟，宋开山，等.新开河流域土地利用格局变化及其生态学意义[J].生态学报，2006，26（9）：3027-3029.
[9] 刘红玉，李玉凤，曹晓，等. 我国湿地景观研究现状、存在的问题与发展方向[J]. 地理学报，2009，64（11）：1394-1401.
[10] Semlitsch R D.Critical elements for biologically based recoveryplans of a quanticbreeding amphibian[J].Conservation Biology，2002，16（3）：619-629.
[11] 宋开山，刘殿伟，王宗明，等.1954 年以来三江平原土地利用变化及驱动力[J].地理学报，2008，63（1）：93-104.
[12] 刘恩峰，侯伟，崔莉，等.南四湖湿地景观格局变化及原因分析[J].湿地科学，2009，44（3）：261-265.
[13] 李加林，赵寒冰，曹云刚，等.辽河三角洲湿地景观空间格局变化分析[J].城市环境与城市生态，2006，19（2）：5-7.
[14] 赵锐锋，周华荣，肖笃宁，等.塔里木河中下游地区湿地景观格局变化[J].生态学报，2006，26（10）：3470-3478.
[15] 郑彩红，曾从盛，陈志强，等.闽江河口区湿地景观格局演变研究[J].湿地科学，2006，4（1）：29-35.
[16] 崔保山，刘兴土.黄河三角洲湿地生态特征变化及可持续利用对策研究[J].地理科学，2001，21（3）：250-256.
关键词哈尔滨；湿地；景观格局；动态变化
中图分类号S181.3文献标识码A文章编号0517-6611（2014）02-00493-04
Abstract Taking Songbei Wetland in Harbin as the research object， using GIS and RS as technical analysis method， the TM remote sensing data during 2004-2012 was interpreted， processed and analyzed. Fragstats3.3 software was used to get the landscape diversity index， landscape evenness index and contagion index， the dynamic changes of landscape pattern were analyzed. It was found that： the landscape diversity index of the study area was 1.430 5 in 2004， up to 1.533 2 in 2012， and the types of wetlands in the study area have no changes， it suggests that the difference of proportion of different types of wetlands decreases， and that each patch type distribution showed a trend of equalization enhancement in the landscape. Landscape evenness index is up from 0.596 5 in 2004 to 0.639 4 in 2012. This result shows that the evenness is low， different degree of wetland resource type distribution is more uniform， the gap of proportion structure is reduced. The evenness index of Songbei Region shows that the evenness index in this region is low， different degree of wetland resource type distribution is more uniform， the gap of proportion structure is reduced. In 2012， the artificial wetland and natural wetland accounted for 68.22% of the entire wetland landscape， occupies the control position and plays a predominant role in wetland landscape of Songbei Region. Through the analysis of various indicators， all of the changes of landscape pattern in Harbin are mainly caused by human driving factors.
Key words Harbin； Wetland； Landscape pattern； Dynamic changes
湿地是重要的自然资源，是自然界生物多样性的生态景观和人类重要的生存环境之一，与人类生存发展密切相关[1-3]。湿地的景观格局和湿地资源地理的分布和组分，与湿地生态系统抗干扰能力、恢复能力、稳定性和生物多样性有密切联系。因此，研究湿地景观格局随时间的变化过程，可以揭示湿地景观变化的规律和机制，为实现湿地资源的可持续利用提供理论依据[4-5]。
目前对哈尔滨湿地的研究主要集中在面积及类型的动态变化上，而对于景观空间格局演变的研究较少。笔者对湿地景观格局演变特征进行研究，旨在对揭示湿地演变原因，制定合理科学的湿地保护办法提供参考依据。
1研究区域概况
哈尔滨市湿地分江河两岸的河漫滩沼泽湿地和山间宽谷草甸沼泽湿地两种类型[6]。松北湿地位于松花江哈尔滨段的北岸，分为东区、中区和西区3个部分，与老城区隔江相望，规划总面积为88.0 km2，范围是西起哈尔滨市与肇东界，东至滨州铁路桥，北起改线前进堤，南至松花江北岸，与哈尔滨市区隔江相望 2研究方法和数据处理
2.1资料准备土地利用/土地覆盖变化研究的数据源主要包括遥感数据和非遥感数据两部分。遥感解译所选取的数据是LANDSAT卫星的TM影像数据，空间分辨率为30 m×30 m。由于研究区范围大，地形复杂，扫描时间不同，影像数据质量差异大，因此很难获取相同年份、相同时段的覆盖全区的遥感影像
2.2.1波段的选择。根据各波段的数据统计的特征及其合成后的目视效果，选择对绿色植被反应敏感的TM4、3、2波段进行RGB假彩色合成。TM4、3、2波段组合，合成的影像类似于彩色红外图像，有利于植物分类和水体的判别，图像上大田耕地呈红色，水田呈淡蓝色并具有明显的形状，居民点建设用地为青色、灰色，杂有其他地类色调等。合成后的影像地类之间的差别明显，有良好的目视效果。
2.2.2土地利用分类与目视判读。土地利用/土地覆盖类型遥感解译是一项复杂的系统工程，涉及的影响因素很多。虽然计算机自动分类技术发展迅速，但土地利用解译仍多采用目视判读的方法。由于目视解译能综合利用地物的色调或色彩、形状、大小、阴影、纹理、图案、位置和布局等影像特征知识以及有关地物的专家知识，并结合其他非遥感数据进行综合分析和逻辑推理，从而达到较高的专题信息分类的精度，尤其在提取具有较强纹理特征结构的地物时更是如此[3-4]。
2.3景观格局指标的选择国内对湿地景观格局变化的研究始于20世纪90年代，主要采用景观格局空间分布特征指数（景观多样性指数、优势度指数、均匀度指数及斑块分维数）和景观异质性指数（聚集度以及破碎化指数：景观破碎化指数、廊道密度指数、斑块密度指数、景观斑块破碎化指数、景观斑块形状破碎化指数）等10余种指标来研究湿地景观格局的变化[7-11]。
基于研究目的和松北区湿地景观特征，选取了能确保计算精度的10个指标，其中在斑块类型级别上选用了8个指标：斑块个数、斑块分维数、斑块密度、斑块占景观总面积的比例、最大斑块指数、平均斑块面积、景观形状指数、景观聚集度指数；在景观级别上选用了两个指标，它们是景观多样性指数、景观均匀度指数[12-16]。在斑块和景观级别上，有些指标是度量景观组分的，有些是度量景观空间格局的。
3.2.1斑块类型级别上景观格局指数变化分析。不同湿地类型PLAND变化图62004～2012年不同湿地类型PAFRAC变化图72004～2012年不同湿地类型PD变化图82004～2012不同湿地类型LPI变化图92004～2012不同湿地类型LSI变化图102004～2012不同湿地类型COHESION变化图11湿地景观多样性、均匀度指数斑块密度增加，斑块分维数减少0.022 0，最大斑块指数由0.956 3增加到2.152 7，景观形状指数增加，聚集度增加0.807%。2004～2012年，农村居民用地斑块个数增加2，斑块占景观总面积的比例增加，斑块密度增加，斑块分维数增加0.018 7，最大斑块指数由0.343 4增加到0.497 7，景观形状指数增加，聚集度增加0.361%。2004～2012年，交通建设用地斑块个数增加6，斑块占景观总面积的比例大幅增加，斑块密度增加，最大斑块指数由0.423 8增加到0.929 8，景观形状指数增加，聚集度增加1.018%。2004～2012年，沼泽地斑块个数减少1，斑块占景观总面积的比例减少，斑块密度减少，最大斑块指数无明显变化，景观形状指数增加，聚集度增加了0.001 2。
3.2.2景观级别景观格局指数变化分析。
（1）景观多样性指数。研究区景观多样性指数2004年为1.430 5，2012年上升至1.533 2，而研究区的湿地类型并没有发生变化，则表明各种湿地类型所占的比例差异减小，说明各斑块类型在景观中分布呈均衡化趋势增强。
（2）景观均匀度指数。景观均匀度指数由2004年的0.596 5上升到2012年的0.639 4。松北区均匀度指数说明该区均匀度指数较低，不同湿地资源类型分配程度更为均匀，比例结构悬殊减小。其中2012年在整个松北新区湿地景观中人工湿地和自然湿地占总面积68.22%，占居控制地位并构成松北新区湿地景观主体。
4结论
（1）松北湿地的分布面积无显著变化。2012年湿地面积为90.99 km2，湿地面积较2004年下降0.2 km2，占松北新区总面积的比例为12.28%，其中天然湿地面积为75.15 km2，人工湿地面积为15.84 km2，湿地占总面积的68.22%左右。由此可见，自2004年松北新区建区以来，湿地的保护工作开展较好，湿地保持良好，并没有太大变化。
（2）通过GIS软件及ERDAS软件对松北区遥感图进行矢量化分析，得出2004、2009和2012年松北新区土地类型分类图及面积变化分析，并通过Fragstats 3.3软件对矢量遥感图的分析计算得到景观多样性指数、景观均匀度指数、景观聚集度指数等景观格局指标。景观多样性指数上升，而研究区的湿地类型并没有发生变化，表明各种湿地类型所占比例差异减小，说明各斑块类型在景观中分布均衡化趋势增强。景观均匀度指数有所上升，说明该区均匀度指数较低，不同湿地资源类型分配程度更为均匀，比例结构差距减小。
（3）通过对松北新区遥感图的矢量化及分析可知，自2004年松北新区建区以来，湿地的保护工作开展较好，湿地保持良好，并没有太大变化。通过对2004年及2012年各种指标的分析得出，松北新区湿地景观格局的变化主要是人为驱动因子造成的。
参考文献
[1] 周德民，宫辉力，胡金铭，等.中国湿地卫星遥感的应用研究[J].遥感技术与应用，2006，21（6）：577-583.
[2] 肖飞，杜耕，凌峰，等.长江中游四湖流域湖泊变迁与湖区土壤空间格局的关联分析[J].湿地科学，2012，10（1）：8-14. [3] 周德民，宫辉力，胡金铭，等.三江平原淡水湿地生态系统景观格局特征研究：以洪河湿地自然保护区为例[J].自然资源学报，2007，22（1）：86-96.
[4] 牛明香，赵庚星，李尊英.南四湖湿地遥感信息分区分层提取研究[J].地理与地理信息科学，2004，20（2）：45-48.
[5] 张金屯，邱扬，郑凤英.景观格局的数量研究方法[J].山地学报，2000，18（4）：346-352.
[6] 陈万峰.哈尔滨松花江北岸洪泛湿地景观生态价值及利用原则[J].北方环境，2003， 29（12）：31-33.
[7] 汪爱华.RS和GIS 支持下的三江平原沼泽湿地动态变化研究[J].地理科学，2002，22（5）：636-640.
[8] 张国坤，邓伟，宋开山，等.新开河流域土地利用格局变化及其生态学意义[J].生态学报，2006，26（9）：3027-3029.
[9] 刘红玉，李玉凤，曹晓，等. 我国湿地景观研究现状、存在的问题与发展方向[J]. 地理学报，2009，64（11）：1394-1401.
[10] Semlitsch R D.Critical elements for biologically based recoveryplans of a quanticbreeding amphibian[J].Conservation Biology，2002，16（3）：619-629.
[11] 宋开山，刘殿伟，王宗明，等.1954 年以来三江平原土地利用变化及驱动力[J].地理学报，2008，63（1）：93-104.
[12] 刘恩峰，侯伟，崔莉，等.南四湖湿地景观格局变化及原因分析[J].湿地科学，2009，44（3）：261-265.
[13] 李加林，赵寒冰，曹云刚，等.辽河三角洲湿地景观空间格局变化分析[J].城市环境与城市生态，2006，19（2）：5-7.
[14] 赵锐锋，周华荣，肖笃宁，等.塔里木河中下游地区湿地景观格局变化[J].生态学报，2006，26（10）：3470-3478.
[15] 郑彩红，曾从盛，陈志强，等.闽江河口区湿地景观格局演变研究[J].湿地科学，2006，4（1）：29-35.
[16] 崔保山，刘兴土.黄河三角洲湿地生态特征变化及可持续利用对策研究[J].地理科学，2001，21（3）：250-256.