2.1景观特征识别

 

 

参考《景观特征评估方法》（AnApproachtoLandscapeCharacterAssessment）、欧洲景观特征评估倡议（EuropeanLandscapeCharacterAssessmentInitiative）和国内外相关研究[18-19]，可以发现，不同研究尺度选取的要素不同。

 

国土及区域尺度，景观的异质性主要表现在自然方面，而在地方尺度，文化地域分异也在一定程度上影响景观特征的形成[20]。依据区域面积大小，可确定本研究尺度为区域尺度。该尺度多关注地形、气候、土地利用、土壤等自然要素[21]，针对山区这一相对独立且特殊的地域综合体，特征要素的选取还需要根据实际情况确定。





地形地貌作为景观地表形态差异的表现，是影响山区空间分异的核心因素[22]，应着重考虑。研究区植被以林草地为主，植被类型能表征区域景观的过程构成与空间构成差异[23]，并且间接反映土壤条件。此外，研究区河流分布广泛，土地覆盖类型能较好呈现水文、建筑物等特征，反映景观的人工干扰方式和强度。



因此，最终选取地形地貌、植被类型和土地覆盖类型3类特征要素（图3~6），并对各要素进行分级分类编码（表1）。

 

 

 

依据前人研究[24]、数据可行性分析和对比试验，采用500m×500m的空间精度，将研究区划分为97766个网格单元，对每个单元进行景观特征要素赋值。两步聚类法能够通过改进统计的方式实现对景观特征的完整性概述[25]，常被用在区域及地方尺度的景观特征识别中，识别结果可信度高。因此，利用SPSS软件两步聚类分析实现景观特征要素的组合分类，对比不同聚类结果的质量高低。最终确定30类为质量最优的LCTs（图7）。

 

 

聚类形成的LCTs分布位置零散，强调的是景观组分和配置的泛型特征，难以反映出景观的空间分布特征。从景观生态学角度看，景观基质效应[26]表明LCTs中面积较小的碎片斑块的结构特征很大程度上受到周围景观基质的影响，其形状特征与紧凑程度在区域尺度上与周边景观基质呈现出一致性与连续性，需要与其周边的景观基质协同管护。因此，为使结果更具实际应用价值，将碎片化的LCTs整合成具有连续性的LCAs。



基于此，本研究通过机器自动消除结合人工解译实现LCTs向LCAs的转化。利用ArcGIS的消除工具，通过与具有最大面积或最长公用边界的邻近面合并的方式，对面积数量级与周边差异较大的LCTs小斑块进行消除。再依据格式塔归档原理[27]，判读高精度影像，通过人工目视解译并结合田野调查结果调整区域边界。最终得到26种LCAs（图8），对每个特征单元进行关键特征的识别与命名。

 

2.2景观健康评价

 

2.2.1指标体系构建

 

压力-状态-响应（pressure-state-response,PSR）模型将生态环境受威胁程度、影响结果以及人类调控等指标进行整合从而形成体系[28]，已被广泛运用于健康评价相关研究中。由于研究区重要的地理位置和生态功能，本研究可被认定为针对生态空间的健康评价研究。引入PSR模型，围绕景观健康的核心问题，以LCAs作为评价单元，选取以下3个层面共7项指标构建景观健康评价指标体系（表2）。

 

1）压力层。研究区人地矛盾突出，土地垦殖、城市扩张等建设活动导致秦巴山区频发滑坡、崩塌等自然灾害，是造成研究区景观特征与健康不断改变的主要原因。此外，研究区耕地面积大，在＞25°坡度地区进行耕地开垦以及建设极易引发水土流失，导致景观健康降低。因此，选择建设用地占比、路网密度和＞25°坡耕建率这3项与区域景观健康呈负相关的因素作为压力指标。

 

2）状态层。景观状态认知不仅是深化的特征认知，也是有价值的判断从而指向更科学的评价阶段[29]，为监测景观变化提供途径。本研究以景观特征构成状态和格局状态两方面来反映区域景观状态的活力和组织结构。

 

构成状态是对景观特征信息的细化与量化。由于研究区90%以上的土地覆盖类型为林地，而在众多景观特征要素中，植被类型的改变是对于景观变化最敏感、最直观的表现，因此选择植被类型量化后的植被覆盖度作为构成状态指标。

 

格局状态主要用于分析LCTs的景观格局。LCTs在空间上的排列组合使得景观特征具有丰富的空间层级和生态效应[30]。LCTs的多样性是影响物种多样性的重要因素，LCTs的密度和连通性也决定了生物能否跨景观区域迁移从而维持自身的稳定性，因此，在Fragstats中计算LCTs的香农多样性指数（Shannon’sdiversityindex）和蔓延度指数（CONTAG）。

景观格局具有典型的空间依赖性，为了获得研究区景观异质性的最佳分析尺度[31]，使用移动窗口法[32]分别将窗口半径设置为1000、1500、2000、2500、3000m进行调试。综合分析结果，发现在窗口半径＞2500m后，香农多样性指数和蔓延度指数随半径变化的波动逐渐趋于平稳，表明2500m的移动窗口半径是分析鄂西北秦巴山区景观特征格局的最佳空间尺度。

 

3）响应层。响应层能够表征人类为了遏制景观环境恶化所做出的响应。人类实施的生态建设政策有利于减轻人类干扰对景观多样性造成的负面影响，缓解景观环境的退化，故将生态保护红线比例作为响应指标。

 

 

采用极差法对各项指标进行标准化处理。为了减少专家打分产生的主观偏差和数据质量问题产生的客观偏差[33]，将层次分析法与熵值法相结合进行组合权重的计算，最终获得指标权重。利用层次分析法将8份相关领域专家问卷结果建立判断矩阵，并通过一致性检验，获得各指标权重。熵值法依托数据本身的属性，通过指标的离散程度判定相应权重，计算式如下：式中：K为景观健康综合指数，m为指标数量，Wi为第i个因子的权重，Ri为标准化后的指标值。

 

 

目前景观健康评价及生态系统健康评价领域尚无统一的评价等级划分标准，因此，结合专家意见和数据间隔情况，将景观健康综合指数分为5个等级（表4），指数从低到高依次反映景观健康状况从劣至优的变化。

 

3结果与分析

 

各单元景观健康综合指数为0.40~0.75，平均景观健康综合指数为0.61。整体来看，鄂西北秦巴山区景观健康处于较健康等级，景观健康状况西部优于东部，西南部表现最佳（图9）。

 

结果表明，5个LCAs（A1~A5）处于不健康状态，面积约3484km2，占研究区总面积的14.4%，零散分布于竹山县和竹溪县北部、房县中部、保康县北部、远安县中部和南漳县东北部。10个LCAs（B1~B10）处于亚健康状态，面积约5521km2，占总面积的23.0%，主要集中在保康县，少量分布于竹溪县和神农架林区东部。7个LCAs（C1~C7）处于较健康状态，面积约5722km2，约占总面积的23.8%，零散分布于神农架林区、房县东南部、南漳县中南部和远安县西部，这些区域虽整体较为健康，但仍存在一些潜在的健康胁迫因素。

 

10个LCAs（D1~D10）处于健康状态，面积约5906km2，约占总面积的24.6%，主要集中在竹山县和房县北部，其余分散在南漳县北部、远安县东部以及保康县与神农架林区、保康县与房县交界处。6个LCAs（E1~E6）处于很健康状态，面积约3413km2，约占总面积的14.2%，集中分布在竹溪县、竹山县和房县南部以及神农架林区，包括湖北十八里长峡国家级自然保护区、神农架国家公园等区域。

 

对压力、状态、响应层的单因子评价结果进行分析，探讨影响景观健康的胁迫因子，总结出部分代表性景观特征区域所面临的风险。以问题为导向，参考《湖北省国土空间生态修复规划（2021—2035年）》等上位规划文件，结合区域自然资源和产业现状[34]，以“战略指导—问题诊断—重点优化”的思路，采取“一区一策”的分级分类管护模式，提出代表性分区的整治策略（表5）。

 

针对不健康和亚健康区域，应重点进行生态系统修复，严格落实“三线”政策，利用小流域治理、退耕还林还草等工程重建秦巴山区原始景观样貌。针对较健康区域，可采取“维持为主、修复为辅”的整治原则，适当采取人工干预，加快生态改良。对于健康和很健康的区域，若存在产业集中区，则以“保护与利用并行”的方式，适度发展特色、生态产业[36]；若涉及自然保护地，则严格按照“重点保护”的管护模式，生态保护红线内禁止任何形式的开发建设[37]，着重保护自然景观。

 

4结语

 

本研究进行了区域尺度下的景观健康评价探索，探讨了一种将景观特征识别结果作为健康评价对象的可能性，基于更宏观、更系统的视角为景观健康评价提供了一个新的评估框架，用于指导景观的科学经营和管护。运用该框架能够充分体现区域尺度景观的空间异质性与多样性，承载完整生态系统并支持相关生态过程，使得景观健康评价结果兼具空间特征属性、生态内核以及景观管护导向。

 

此外，目前国内外对于景观特征评价的研究多集中在价值评价、敏感性评价、质量评价等方面，对景观特征健康评价的研究较为缺乏，基于景观特征的健康评估也能作为景观特征评价体系的补充。当然，本研究尚存在不足之处。例如，如何减少特征区域划分过程中人为主观判断产生的误差，确定更为准确的边界等问题仍需探讨与解决。