Ứng dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu đánh giá tổng hợp sinh thái cảnh quan miền núi

Ứng dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu đánh giá tổng hợp Sinh thái Cảnh quan miền núi Trường hợp nghiên cứu ứng dụng tại huyện Sa Pa, tỉnh Lào Cai, Việt Nam Nghiên cứu sinh：KIỀU QUỐC

分类号： 密 级：

中国地质大学 博士学位论文

二○一四年五月

学校代码：10491 博士生学号：LBYG20100001

中国地质大学 博士学位论文

基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究

——以越南老街省沙巴县为例

博 士 生：桥国立（KIEU QUOC LAP）

学科专业：地图制图学与地理信息工程 研究方向：地理信息系统

指导教师：吴信才 教授、 刘修国 教授

二○一四年五月

A Dissertation Submitted to China University of Geosciences for Doctoral Degree

Study on Mountainous Landscape Ecology

Assessment Based on GIS

A Case Study in Sapa district, Laocai province, Vietnam

Ph.D Candidate：KIEU QUOC LAP Major: Cartography and Geographic Information Engineering Study Orientation: Geographic Information System

Supervisor：Prof Wu Xincai and Prof Liu Xiuguo

China University of Geosciences Wuhan 430074 P R China

作者简介

桥国立（Kieu Quoc Lap），男，越南国籍，1982 年 08 月生，越南老街省 宝胜县人。2005 年毕业于越南河内师范大学，获地理学学士学位；2008 年毕业 于越南河内师范大学自然地理学专业，获工学硕士学位，同年来太原科学大学 当教师，从事的主要研究方向为景观生态学、地图学与地理信息系统。

2010 年 09 月来中国学习了一年汉语，然后在中国地质大学（武汉）开始攻 读地图制图学与地理信息工程专业博士研究生。在博士研究生学习期间，共完

成 12 门课程的学习，累计学分 29.5 分。同时也在这段时间作者有六篇科学论 文已被录用，具体如下：

1 Kieu Quoc Lap, Wu Xincai, Nguyen Tien Thanh Entropy problem simulation in Landscape Ecology assessment based on GIS: A case study of landscape conservation value assessment in Sapa district, Laocai province, Vietnam Applied Mechanics and Materials, Vols 295-298 (2013): 23732377 (2012 年可持续能源与环境工程国际学术会议，EI 检索)

2 Kieu Quoc Lap, Nguyen Tien Thanh 基于 GIS 和 AHP-GDM 在土地适宜性评价中的应用—以越南老街省为例 地理与地理信息科学，2013，（29）：4850.（核心检索）

3 Kieu Quoc Lap, Do Thi Van Huong Application of GIS in assessment the ecological adaptation of amomum armaticum in bio-climatic conditions of Laocai province Journal of Science and Technology, Thai Nguyen University of Vietnam, 2012, 93(05): 2933 (在越南发表)

4 Kieu Quoc Lap, Nguyen Tien Thanh Applying GIS technique to create Land mapping unit for Agricultural land assessement of Sapa - Taphin area in Laocai province Vietnam Journal of Geographical Sciences, 2013, 12(04): 6872.(在越南发表)

5 Kieu Quoc Lap, 吴信才，刘修国，Nguyen Thi Thu Thuy 基于 GIS 技术的森林景观保存值评价研究中的熵模型模拟 地理与地理信息科学，2014，（30）：3436（核心检索）

6 Nguyen Tien Thanh, Liu Xiuguo, Wang Hongping, Kieu Quoc Lap, Dang Thai Son Ore Volume Measurement Based on 3D Laser Scanning Technique: a Case Study Advanced

Materials Research, Vols 610-613 (2013): 37083714.（EI 检索）

本文以 GIS 为主要研究方法，针对山地景观生态进行分析与评价。本文总结了景观生态学的研究现状，初步应用山地景观生态的理论基础及研究方法。在生态学理论、可持续发展理论、系统理论和越南的热带季风生态理论的基础上，结合 GIS 空间分析方法以及包括遥感图像处理法、统计数据收集和文献查阅法、野外调查法、农村快速评估法、定量分析法在内的多种技术手段进行数据的收集处理和分析。基于上述研究，本文已采用了一些GIS 模型在山地景观生态综合评价中的应用，如在作物生态适宜性评价中 ALES-GIS 模型、在山地土地适宜性评价中 GIS 和 AHP-GDM 耦合模型。

本研究取得以下主要结论和成果:

1.建立了沙巴县山地景观生态综合评价研究的服务 GIS 数据库。利用所收集的数据（卫星遥感影像、地形和土地利用现状的纸质图、行政区划空间数据、有关的统计年鉴数据及文档数据等）建立了 GIS 数据库，包括空间数据库和非空间数据库。该数据库是沙巴县山地景观生态分析评价与规划的基础，具有重要的作用。在山地景观生态评价分析过程中，本研究主要采用地理信息系统的空间分析软件，如 Arcview 3.3 、ArcGIS 10.1、Mapinfo 10.0 以及遥感影像处理软件 Envi 4.6、Erdas Imagine 9.0。

2.根据上述 GIS 数据库，针对沙巴县山地景观生态格局进行分析，并建立了一系列山地景观图。首先，通过沙巴县山地景观生态格局的单因子，深入分析山地景观的垂直格局构成地形、地貌、土壤、气候和植被的五种主导自然要素。对每个要素进行了分析、分级并在地图上可视地显示。在此基础上利用 GIS 空间叠加功能，将各景观单因子图叠加生成

综合景观生态图和山地景观分区图。分析结果表明沙巴县山地景观生态是非常复杂多样的，全县共可分为 3 个景观生态组、87 个不同的景观类和 280 个不同的景观斑块。

3.针对山地农林业景观生态，本文对景观适宜性进行评价。在评价过程中，主要集中在三个内容：第一，森林景观生态保存值评价，应用熵模型，基于 GIS 技术对森林景观指数进行模拟，并确定森林景观保护的边界。第二，对一些主要农作物的景观生态适宜性评价。采用 ALES-GIS 评价模型，选择果树、经济作物和药用作物三个农作物组对沙巴县景观生态条件进行生态适宜性评价，评价结果以适宜性评价图的形式体现。第三，基于 GIS 和AHP-GDM 模型的区域稳定土地适宜性评价，在专家提出的参考意见下对林地、果园用地、工业原料用地、药材用地 4 种土地景观进行适宜性的分类。

4.提出了沙巴县山地农林业景观生态规划方案。在沙巴县山地景观生态分析评价的结果与农林业发展现状的基础上，以可持续发展观点为主，确定了四个景观生态功能区，包括生态保护区、生态缓冲区、生产与生态恢复区及生态农业区；同时提出了农作物的发展规划优先的空间、森林发展优先的空间和生态保存优先的空间。

通过研究的成果和内容可知本文有以下创新点：

1.在越南老街省沙巴县，运用 GIS 技术进行景观生态综合评价研究，初步提出山地景观生态评价研究理论框架、概念及内涵。

2.提出了山地景观生态分类与评价指标体系：沙巴县山地景观生态分类指标体系包括景观组、景观类型、景观斑块和景观小区。针对沙巴县农林业景观生态特点，以可持续为理论基础，建立一些作物生态适宜性评价指标。

3.建立了基于 GIS 技术的农林业景观生态功能分区编制技术体系，提出了沙巴县山地农林业景观生态规划方案。

关键词：GIS 技术； 山地景观； 景观生态格局； 生态适宜性评价； 沙巴县

Study on Mountainous Landscape Ecology

Assessment Based on GIS

A Case Study in Sapa district, Laocai province, Vietnam

Ph.D Candidate：KIEU QUOC LAP Supervisor：Prof Wu Xincai and Prof Liu Xiuguo

ABSTRACT

Geographic Information System (GIS) has become a very effective application that is being applied in many different fields including landscape ecology research The research area of this thesis is Sapa district which is the highest mountainous region in Vietnam This region possesses particular geographic features that containing mainly high mountains In other hand, the complex divided mountains lead to variously other natural conditions like climate, soil, vegetation systems, etc These natural conditions could give strong advantages to develop its economy especially in developing agriculture, forestry and tourism But this district could not use up effectively its resources Thereby, Sapa district is still the poorest district in Vietnam In order to meet objectives of sustainable development, we need more thorough researches to estimate its natural conditions, and put forward proposals to plan this territory suitably

In this thesis, GIS is used as a mainstream approach to analyze and assess the ecological structure of mountainous region landscape This thesis sums up the research on landscape ecology,

by initially building a theoretical basis and research methods for mountainous landscape ecology Furthermore, this application uses other theories in fields of ecology, sustainable development, systems and the tropical monsoon nature of Vietnam Research methods that supported this thesis include: fieldwork, remote sensing image processing, collecting statistical data, rural rapid assessment and quantitative analysis In particular, the thesis has established and successfully applied a number of integrated GIS models, such as ALES-GIS model for adapting assessment of plant ecology, AHP-GIS model for adapting assessment mountainous land, DEM model for analyzing terrain elevation, etc

This study has made important results and achievements as followings:

1 The GIS database system was built to adquately serve research and integrated assessment

of mountainous region landscape ecological such as in Sapa district From the data collected such

as satellite remote sensing images, paper topographic maps, land use map, administrative map, statistical yearbooks data, related texts and documents, etc… GIS data platform was built, including spatial data and attribute data This is an important database for spatial structure

analysis, assessment and planning of mountainous landscape use in Sapa district

2 Based on the GIS database, this thesis analyzed structure of mountainous landscape ecology and established system of landscape map for Sapa district Firstly, landscape ecological structure analysis was conducted according to form factor, which analyzed five natural elements forming vertical structure of the landscape These five natural elements were topography, geomorphology, soils, climate and vegetation Each of these factors were analyzed, decentralized and were shown on the visualization of map Under the help of overlay functions in GIS space, the composition maps were overlayed to form landscape ecological map and landscape ecological zoning map The analytical results show a differentiation complex of mountainous landscape in

Sa Pa, whole territory was divided into 3 groups of landscape, 20 areas of landscape, 87 types of landscape and 280 patches of landscape

3 Focusing on agricultural and forest landscape of mountainous region, the study conducted level of adaptive landscape ecology assessment The assessment process mainly focused on three contents: The first was conservation value assessment of the forest landscape and Entropy mathematic model was applied, indicators of forest landscape was simulated to determine conservation boundary of the forest landscape based on GIS technology; The second assessment conducted level of adaptive landscape ecology for some agricultural crops, application ALES-GIS integration model in assessing ecological adaptation for 3 groups of agricultural crops The assessment results have identified the specific level of adaptation and shown to be clear boundaries on adaptive assessment maps; The third, sustainable land assessment, application GIS and AHP-GDM model consult the experts, assessment results were categorized for the 4 types of sustainable land landscape including forest land, land for fruit crops, land for industrial crops and land for medicinal plants

4 This thesis recommends using rational planning of agricultural and forestry landscapes in Sapa district The basis for the proposed planning scheme is based on the results of analysis, landscape assessment, and the current state of agriculture and forestry development in Sapa district Take the perspective of sustainable development as a key, thesis has identified four zones of landscape function, which include: ecological protection zone, ecological buffer zone, ecological restoration zone and agro-ecological zone Simultaneously proposed space planning development of agricultural crops, space priority forest development and space ecology conservation

Keywords: GIS, mountainous landscape, landscape structure, adaptive ecological assessment, Sapa district

Ứng dụng công nghệ GIS trong nghiên cứu

đánh giá tổng hợp Sinh thái Cảnh quan miền núi (Trường hợp nghiên cứu ứng dụng tại huyện Sa Pa,

tỉnh Lào Cai, Việt Nam)

Nghiên cứu sinh：KIỀU QUỐC LẬP Hướng dẫn khoa học：GS.TS NGÔ TÍN TÀI và GS.TS LƯU TU QUỐC

Luận án được thực hiện tại: Trường đại học địa chất Trung Quốc

TÓM TẮT

Hệ thống thông tin địa lí (GIS) đang trở thành một phương pháp ứng dụng rất có hiệu quả, nó đang được áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau, trong đó có nghiên cứu sinh thái cảnh quan học Luận án lựa chọn huyện Sa Pa của tỉnh Lào Cai là địa điểm nghiên cứu Sa

Pa là một huyện miền núi cao nhất của Việt Nam, đây cũng là một khu vực địa lí tự nhiên rất đặc thù, địa hình chủ yếu là núi cao bị chia cắt phức tạp, dẫn đến các điều kiện tự nhiên khác (khí hậu, đất đai, thảm thực vật) bị phân hóa đa dạng Điều kiện tự nhiên là một thế mạnh lớn giúp huyện Sa Pa phát triển kinh tế, đặc biệt là phát triển ngành nông lâm và du lịch Tuy nhiên, do khai thác nguồn tài nguyên chưa có hiệu quả nên Sa Pa vẫn là một trong những huyện miền núi nghèo của Việt Nam Để đáp ứng mục tiêu phát triển bền vững cần phải có những nghiên cứu, đánh giá các điều kiện tự nhiên nhằm đưa ra những định hướng quy hoạch lãnh thổ một cách hợp lí

Trong luận án này tác giả sử dụng GIS như là một phương pháp chủ đạo để phân tích đánh giá cấu trúc sinh thái cảnh quan miền núi Luận án đã tổng kết các nghiên cứu về sinh thái cảnh quan của các tác giả đi trước, bước đầu xây dựng cơ sở lí luận và phương pháp nghiên cứu đánh giá sinh thái cảnh quan miền núi Trong đó, ứng dụng các lí luận về sinh thái học, lí luận về phát triển bền vững, lí luận hệ thống và lí luận về tính chất nhiệt đới gió mùa của Việt Nam Các phương pháp nghiên cứu bổ trợ bao gồm: phương pháp điều tra thực địa, phương pháp xử lí ảnh viễn thám, phương pháp thu thập dữ liệu thống kê, phương pháp đánh giá nhanh nông thôn và phương pháp phân tích định lượng Đặc biệt luận án đã thành lập và ứng dụng thành công một số mô hình tích hợp GIS như mô hình ALES-GIS trong đánh giá thích nghi sinh thái cây trồng, mô hình AHP-GIS trong đánh giá thích nghi đất đai miền núi, mô hình số hóa độ cao DEM trong phân tích địa hình địa mạo

Trong quá trình nghiên cứu, luận án đã đạt được một số kết quả chủ yếu sau:

1 Xây dựng được hệ thống cơ sở dữ liệu GIS phục vụ nghiên cứu đánh giá tổng hợp cảnh quan sinh thái miền núi huyện Sa Pa Từ những cơ sở dữ liệu thu thập của ảnh vệ tinh viễn thám, các bản đồ giấy về địa hình, hiện trạng sử dụng đất, bản đồ hành chính, các dữ liệu niên giám thống kê và các tài liệu văn bản liên quan,… luận án tiến hành xây dựng kho dữ liệu GIS, bao gồm các dữ liệu không gian và các dữ liệu thuộc tính Đây chính là cơ sở dữ liệu quan trọng phục vụ phân tích cấu trúc không gian, đánh giá và quy hoạch sử dụng cảnh quan miền núi huyện Sa Pa

2 Dựa vào cơ sở dữ liệu GIS, luận án tiến hành phân tích cấu trúc sinh thái cảnh quan miền núi huyện Sa Pa và thành lập hệ thống các bản đồ sinh thái cảnh quan Trước tiên, cấu trúc sinh thái cảnh quan huyện Sa Pa được tiến hành phân tích theo các yếu tố đơn, trong đó đi sâu vào phân tích 5 yếu tố chính của tự nhiên hình thành lên cấu trúc đứng của cảnh quan là địa hình, địa mạo, thổ nhưỡng, khí hậu và thảm thực vật Mỗi một yếu tố được tiến hành phân tích, phân cấp và được thể hiện trên các bản đồ trực quan Dưới sự trợ giúp của chức năng chồng xếp không gian trong GIS, các bản đồ thành phần được chồng xếp tạo thành bản đồ sinh thái cảnh quan tổng hợp và bản đồ phân vùng cảnh quan Kết quả phân tích thể hiện sự phân hóa phức tạp của cảnh quan miền núi huyện Sa Pa, toàn huyện phân thành 3 nhóm cảnh quan, 20 tiểu vùng cảnh quan, 87 loại hình cảnh quan và 280 khoanh vi cảnh quan khác nhau

3 Lấy cảnh quan nông lâm nghiệp miền núi là đối tượng nghiên cứu chủ đạo, luận án tiến hành đánh giá mức độ thích nghi sinh thái cảnh quan nông lâm nghiệp huyện Sa Pa Trong quá trình đánh giá, tập trung chủ yếu vào 3 nội dung: Một là, đánh giá giá trị bảo tồn của cảnh quan rừng, mô hình toán Entropy được ứng dụng, các chỉ số cảnh quan rừng được

mô phỏng trên nền công nghệ GIS để xác định ranh giới bảo tồn cảnh quan rừng; Hai là, đánh giá mức độ thích nghi sinh thái cảnh quan đối với một số cây trồng nông nghiệp chủ đạo, ứng dụng mô hình tích hợp ALES-GIS trong đánh giá thích nghi sinh thái với 3 nhóm cây trồng, kết quả xác định được các mức độ thích nghi cụ thể và có ranh giới rõ ràng trên bản đồ đánh giá thích nghi; Ba là, đánh giá thích nghi bền vững đất đai, ứng dụng mô hình GIS và AHP-GDM có sự tham khảo ý kiến các chuyên gia, kết quả đánh giá đã phân hạng thích nghi bền vững đối với 4 loại cảnh quan đất là đất lâm nghiệp, đất trồng cây ăn quả, đất trồng cây công nghiệp và đất trồng cây dược liệu

4 Luận án đề xuất các kiến nghị quy hoạch sử dụng hợp lí cảnh quan nông lâm nghiệp miền núi huyện Sa Pa Cơ sở để đề xuất các phương án quy hoạch là dựa vào kết quả phân tích, đánh giá cảnh quan và hiện trạng phát triển nông lâm nghiệp của huyện Sa Pa, lấy quan điểm phát triển bền vững làm chủ, đề tài đã xác định được 4 vùng chức năng cảnh quan, bao gồm: vùng bảo vệ sinh thái, vùng đệm sinh thái, vùng phục hồi sinh thái và vùng nông nghiệp sinh thái; đồng thời kiến nghị không gian quy hoạch phát triển các cây trồng nông nghiệp, không gian ưu tiên phát triển rừng và không gian bảo tồn sinh thái

Từ khóa: kỹ thuật GIS, cảnh quan miền núi, cấu trúc cảnh quan, đánh giá thich nghi sinh thái, huyện Sa Pa

目 录

第一章 绪论 1

§1.1 选题依据及研究意义 1

1.1.1 选题根据 1

1.1.2 研究的目标与意义 2

§1.2 国内外研究现状及存在问题 2

1.2.1 景观生态的研究现状 2

1.2.2 GIS 在景观生态中的应用研究现状 5

1.2.3 存在问题 7

§1.3 研究范围与内容 7

1.3.1 研究范围 7

1.3.2 研究内容 8

§1.4 论文结构 8

第二章 山地景观生态评价研究理论基础及其研究方法 9

§2.1 山地景观生态的有关概念 9

2.1.1 景观与景观生态学 9

2.1.2 山地景观生态的主要概念 10

§2.2 山地景观生态研究理论基础 11

2.2.1 热带季风山地景观生态理论 11

2.2.2 可持续发展理论 14

2.2.3 系统论 14

§2.3 GIS 模型在山地景观生态评价分析中的应用 15

2.3.1 DEM 模型在山地景观生态要素分析中的应用 15

2.3.2 基于 ALES-GIS 耦合模型的作物生态适宜性评价方法 16

2.3.3 基于 AHP-GDM 和 GIS 耦合模型的土地适宜性评价方法 16

§2.4 研究方法与技术路线 17

2.4.1 研究方法 17

2.4.2 研究技术路线 18

§2.5 本章小结 18

第三章 沙巴县山地景观生态格局的形成因素特点分析 20

§3.1 地理位置及自然条件造成沙巴县景观的垂直格局 20

3.1.1 研究区的地理位置 20

3.1.2 研究区的自然条件 21

§3.2 人口及社会经济条件 27

3.2.1 人口与民族 27

3.2.2 经济活动与自然资源开采 28

§3.3 森林恢复生态演替对沙坝县山地景观稳定性影响分析 30

3.3.1 自然森林恢复生态演替 30

3.3.2 人工森林恢复生态演替 32

§3.4 本章小结 33

第四章 基于 GIS 的沙巴县山地景观生态格局分析 34

§4.1 GIS 数据库建立及空间分析方法 34

4.1.1 数据来源与 GIS 数据库建立 34

4.1.2 空间分析方法 35

§4.2 基于 GIS 的沙巴县山地景观生态单因子分析 37

4.2.1 地形地貌要素分析及地图制图 38

4.2.2 土壤要素分析及地图制图 41

4.2.3 气候要素分析及地图制图 46

4.2.4 植被要素分析及地图制图 48

§4.3 基于 GIS 的沙巴县山地景观生态空间格局分析 51

4.3.1 沙巴县山地景观生态分类 51

4.3.2 沙巴县山地景观生态分区 58

§4.4 本章小结 63

第五章 基于 GIS 的沙巴县山地景观生态评价 64

§5.1 基于 GIS 的沙巴县森林景观生态保存值评价 64

5.1.1 熵模型在森林景观生态评价中的应用 64

5.1.2 沙巴县森林景观评价中的熵模型解决结果 66

5.1.3 基于 GIS 的沙巴县森林景观保存值模拟 68

§5.2 对一些典型农作物的沙巴县景观生态适宜性评价 70

5.2.1 ALES-GIS 模型在作物生态适宜性评价中的应用 70

5.2.2 评价的农作物组选择及其生态指标阈值确定 71

5.2.3 对一些典型农作物的沙巴县景观生态适宜性评价结果 81

§5.3 沙巴县土地利用适宜性评价 84

5.3.1 评价方法及模型的创建 84

5.3.2 评价要素分级及权重值确定 86

5.3.3 稳定土地利用适宜性评价结果 88

§5.4 本章小结 90

第六章 沙巴县山地农林业景观生态规划 91

§6.1 沙巴县山地农林业景观生态规划的基础 91

6.1.1 沙巴县农林业发展现状及土地利用现状 91

6.1.2 农林业景观的潜力面积 93

6.1.3 农林结合的经济发展功能 94

§6.2 沙巴县农林业景观生态功能分区 95

6.2.1 生态保护区 96

6.2.2 生态缓冲区 96

6.2.3 生产与生态恢复区 97

6.2.4 生态农业区 97

§6.3 沙巴县山地农林业景观生态发展空间建议 98

6.3.1 农作物发展优先的空间 98

6.3.2 森林发展优先的空间 99

6.3.3 保存优先的空间 100

§6.4 本章小结 100

第七章 结论与展望 101

§7.1 结论 101

7.1.1 取得的主要成果 101

7.1.2 创新点 102

7.1.3 缺点与不足 102

§7.2 展望 103

致谢 104

参考文献 105

附录 115

6 Hoàng Liên Sơn 黄连山 Hoang Lien Son

8 Tả Giang Phình 大江坪 Ta Giang Phin

28 Sèo Tí Mỷ 小地泉 Seo Ti Min

。1939 年 Carl.Troll 首先提出景观生态学，并于 20 世纪 60 年代末至 70 年代初期形成一门独立的生态学的分支学科，主要研究与景观结构、功能以及变化有关的生态学原理及其应用，解决人类面临的生态问题。景观生态学作为一门交叉学科，当前的相关研究十分活跃。它的产生和发展，给传统生态学和地理学带来了许多新的思想，其研究途径和成果为资源开发和环境生态保护提供了新的科学方法和决策依据。景观生态学研究不仅开拓了生态学中的新领域，并且对农业、林业、环境保护、园林等各个部门，均有重要的意义。

当今，地理信息系统（Geographic Information System-简称 GIS）技术的应用已经渗透到各行各业，无论在理论研究还是具体的应用研究上，GIS 技术都取得了巨大的进步。GIS 是以地理空间数据库为基础，在计算机软硬件的支持下，对空间相关数据进行采集、管理、操作、分析、模拟和显示，并采用地理模型分析方法，同时提供多种空间和动态的

。由于有许多优越的功能，GIS 已经逐步成为一个有效的工具应用于多种研究，特别是需要进行信息管理、数据存储和叠加以及空间分析的领域，例如自然条件评价研究、环境影响评估、城市管理、制造预报图等。对景观生态学评价分析规划而言，GIS 技术在很大程度上改变了景观生态学的研究方式，也逐渐成为景观生态学的重要研究手段之一。因此，本文使用 GIS 技术进行山地景观生态评价分析的研究。

越南是东南亚地区的一个国家，自然条件复杂多样。越南属热带季风气候，土壤肥沃，动植物种类繁多，矿产资源丰富。但是与世界相比，越南仍然是一个贫穷的国家，经济落后，尤其是自然资源的开发和利用并不合理，缺少可持续性。为了满足可持续发展的策略，需要对越南境内多个区域指定详细的规划政策，因此相关的具体研究是必不可少的。本人是一个越南人，对上述问题，本文以越南老街省沙巴县为实验研究地点，进行山地景观生态评价的研究。沙巴（Sa Pa）县位于 1600m 海拔的半山腰，是越南西北部的老街省海拔最高的山地县，该县所处的黄莲山，最高峰潘西邦峰海拔 3134m，被誉为印度支那的“屋脊”[3]

。沙巴地区是一个非常特殊的自然地理区域，该地区地形复杂，气候多异，植被类型纷繁，土母质多变，然而自然资源储量丰富，土壤肥沃，对农林业的发展是十分有利的。由于该地区经济落后，自然资源开发利用的效率不高，土地利用系数低。因此，针对区域

2 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 山地景观生态进行分析评价是必要的，有利于引导合理和可持续资源使用规划。

1.1.2 研究的目标与意义

景观生态分析与评价的研究目的是在复杂的斑块镶嵌的景观中发现有潜在意义的规律性，以确定产生空间格局的因子和机制，对于自然资源的管理、生态环境的优化、生物多样性保护等都具有重要的意义(Greig，1996)[4]

。景观生态分析与评价就是进行景观生态状况评价，为景观生态规划、管理及建设提供基础。通过分析区域景观生态特征，以及对它们进行判断、综合与评价，可以设计出与区域自然条件相协调的生产方式和生态结构，提出生态系统管理的途径与措施。

选题研究具体目标是在县级范围的空间水平上，以 GIS 技术为主要手段，以沙巴县山地景观生态状况为研究对象，进行处理和分析，并制做出一系列景观生态因素地图和山地景观生态地图，从而对森林景观保存值、景观生态的适宜性对农林业的影响进行评价。同时，探讨人类活动与景观格局的相互关系及其对生物多样性保护的意义，从而为土地利用规划和管理、自然资源的保护与可持续利用提供必要的决策参考。

运用 GIS 技术的原理与方法，对山地景观生态综合评价进行研究，具有非常重要的理论意义。本文不仅总结景观生态理论基础与研究方法，而且在研究过程中建立了一些新的研究模型，提高了山地景观生态研究的效率。研究的结果有全面性和客观性，对未来的应用研究具有巨大的意义。

实际上，这是第一次在越南的县级行政范围上进行山地景观生态综合评价分析研究。GIS 方法的应用，不仅可以对沙巴县山地景观生态格局特点进行明显的分类，对景观生态分类的单元进行评价，同时可以将分类和分析结果可视化表示，从而具有重要的意义。在评价过程中，作者特别重视时间推移引起的景观变化，即针对景观生态的动态评价，考察景观的过去、景观的现在和预测未来的发展。这项研究的结果将为管理专家高效开采和利用自然资源的决策提供了科学依据。鉴于该地区对自然资源开发和利用缺乏科学的评价和稳定的政策，该研究对越南山区（以沙巴县为例）的经济社会发展战略具有重要意义。

§1.2 国内外研究现状及存在问题

1.2.1 景观生态的研究现状

1.2.1.1 世界上景观生态的研究现状

景观生态学是地理学与生态学之间的一门交叉学科，也是新兴的学科。1939 年著名的德国地理植物学家特罗尔（Carl.Troll）是首先学家提出“景观生态学”(Landscape Ecology)术语[5]

。根据坦斯利（Tansley）的生态系统理论和采用航空像片研究东非土地利用，特罗尔认为景观生态是一门综合学科，与很多学科相关。之后，在“植物群落和景观生态学”会议他提出了景观生态定义，标志着景观生态学研究在欧洲的兴起。二战后，中欧成为景观生态学研究的主要地区，德国、荷兰、捷克成为三大研究中心。1968 年 Rintelen理论与应用植物社会学私立研究所所长 Tuxen 主持召开了首届国际景观生态学研讨会。

1972 年荷兰成立了荷兰景观生态学会。欧洲的景观生态学研究起源于土地利用评价与规划

2014.5 中国地质大学博士学位论文 3 并逐渐扩展到资源开发与管理、生物多样性保护等领域，在理论上强调景观的多功能性、综合整体性、景观与文化的协同，并提出了整体性景观生态学的概念框架。

从 1980 年 到 1990 年 是 景 观 生 态 学 研 究 热 潮 时 期 ， 国 际 景 观 生 态 学 协 会

（Internationnal Association of Landscape Ecology—IALE）的诞生，标志着北美景观生态学派的形成。IALE 成立以来，景观生态学的国际学术交流与合作异常活跃，有关景观生态学的专著、文献等出版物大量涌现。各国专家开始将景观生态学理论与自然保护工作相结合进行研究。在此期间出版的工作对景观生态学的理论奠定了基础，有代表性的学者如： Forman、Godron、Narch、Lieberman、Naveh、Haber、Risser、Zorreveld、等。1981

年 R.T.T.Forman 和 M.Godron[6]

提出了景观形态概念斑块（patch）、走廊（corridor）、基质（matrix）。1982 年 Naveh 发表景观生态学理论、系统方法和第一次研究人类对景观生态的影响。然后 Tjallingli 和 De Vee 出版《Landscape Ecology Perspective》[7]

，在书上他们提及景观的垂直结构，包括天然地理成分（地质、地貌、气候、土壤、植被）及其对人类的影响。1984 年，Z.Narch 和 A.S.Lieberman 出版的《Landscape ecology: theory and application》[8]

，是第一本景观生态学专著。1986 年 Richard T T Forman 和 Michel Godron 出版《Landscape Ecology》[9]

教材，标志景观生态学发展进入了一个全新阶段。

从 20 世纪 90 年代中期以来是世界景观生态的强大发展阶段，IALE 分会在欧洲如德国、捷克、斯洛伐克、瑞士相继建立，并发展了东亚、南美和非洲景观生态的研究中心。捷克是传统的景观生态研究中心，在综合景观生态评价规划中有许多积极影响的。针对全国规模土地利用，1988 年 M.Ruzichka 和 M.Miklas 提出了 Landep 方法[10]

，这方法采用国土优化模型应用于土地适宜评价。在斯洛伐克，生态景观应用研究侧重于环境影响评价，并继续发展 Landep 方法在资源管理与国土规划（Agenda 21 议程， Ruzicka，2000）。在俄罗斯，景观生态研究面向地理学，包括景观的结构功能研究、景观中的要素之间定量关系（A.V Khoroshev）和景观动态（Ixatrenko，Nikolaiev，Zhuchkova）。在挪威和芬兰考古遗产管理与景观生态之间的结合很发达，以历史地图建设为文化遗产景观保护价值评价（Domaas

和 Timberlid, 2003）[11]

。此外，在此期间也有理论性研究阐明景观生态的研究理论基础

及 其 研 究 方 法 。 其 中 多 位 不 得 不 提 的 学 者 包 括 I.S.Zoneveld 、 R.T.T.Forman 、M.C.Farina 、M.L.Soriano 等。1990 年 I.S.Zoneveld 出版《Quantitative methods in landscape ecology》[12]

，这本专著提出了定量方法在景观生态的评价，这标志着一个具有高精确度的新方法的提出。1998 年在景观生态学报 M.C.Farina 发表了《Principles and methods in landscape ecology》[13]

这文章提及了景观生态学的原理和方法，其中首次提出了生态承载力原理和现场调查专家判断法。

美洲景观生态学相对欧洲而言发展较晚，但是其在创造景观生态学的基本理论框架上，已经取得许多成就，并逐渐形成了自己的特色。一些代表性的学家如: Monica G.Turner、R.V.O’Neill、 R.H.Gardner、E.A.H.Smithwick、E.H.Stanley、A.S.Lieberman、等[14-17]

。在北美的景观生态学研究的内容往往侧重于：空间格局对生态过程的影响、景观动态、阈值和非线性因素、规划管理和景观恢复[18]

。景观生态学研究在加拿大有规划者、土地管理者，地理学家与生态学家之间的密切合作。同时，美国景观生态发展注重于空间定量化、文化景观研究、扩大生态学的概念和方法。2005 年 M.G.Turner[19]

使用统计模型对之前北美发表的相关论文进行了总结，结果表明景观生态学的发展趋势越来越强，并预测在北美的一些未来景观生态研究方向，包括：空间异质性理论发展和建模、空间结构对生态系统功

4 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 能的影响、空间结构对种关系的影响、基因技术结合、应用 3S( GIS 、RS 和 GPS)技术与统计模型。南美区域的景观生态研究发展相对晚，重点研究领域针对农林业生态系统的保护性和城市景观发展、景观生态规划应用、物种和生态系统结构保护。2005 年 11 月南美洲景观生态国际会议第一次在阿根廷举行，会议已得到巴西、哥伦比亚、委内瑞拉、智利、玻利维亚许多科学家的支持和合作，这是对于南美洲景观生态学研究领域的国际合作而言具有积极的意义。

最近年来，除了欧洲和美洲两个主要的研究区域以外，景观生态研究工作在其他区域如在在非洲、大洋洲（澳大利亚）、东亚（中国，日本）蓬勃发展，上述地区关于理论基础、方法的研究获得了越来越高的认知度和广泛的应用。在非洲，研究方向侧重于景观的结构和功能、复杂热带景观分析以及由于资源开采活动引起的生态后果预测，大多数研究项目都是非洲的管理家与发展国家的研究伙伴之间的合作预案。在东亚研究活动也很活跃,并取得诸多成绩。比较有重要的意义的事件是第 8 届国际景观生态学大会在中国举行（2011 年），这标志着亚洲景观研究的一个新的发展阶段。

1.2.1.2 在中国景观生态的研究现状

中国的景观生态学研究相比西欧和北美而言起步较晚，相关学者于 20 世纪 80 年代初开始进行相关研究，这些初步的研究仅仅是对国外学者的研究成果和理论基础的概述。1984年在地理学报上黄锡畴等发表了《长白山高山苦原的景观生态分忻》，这是国内景观生态学研究方面的第一篇论文。之后，一系列的学者如林超、张雪峰、傅伯杰、陈昌笃、景贵和、李哈滨、金维根、肖笃宁等研究人员都以景观生态学为主要研究方向，这些学者也为中国景观生态的建立起到了开拓奠基的作用。

在 20 世纪 80 年代，一批优秀的景观生态学的专业书籍和论文被翻译成中文。1983 年，林超在《地理译报》上发表了两篇译文，一篇是 C.Troll 的《Landscape Ecology——景观生态学》，一篇是 E.Naphthol 的《Landscape Ecology Development Stage——景观生态学发展阶段》。1989 年肖笃宁主持翻译了 R.T.T.Forman 和 M Godron 的《Landscape Ecology

——景观生态学》一书。这些译文初步给予国内作者提供了研究方向和基础理论与方法。 在中国，景观生态的研究从 20 世纪 90 年代迅速发展，大量论文书籍出现，研究工作也卓有成效，研究结果也得到许多成就，充分展示了发展前景。一些代表性的研究如：肖

一文，该文是中国学者参照北美学派的研究方法而开展的景观格局研究的典范著作。随后，景贵和出版了《吉林省中西部沙化土地景观生态建设》[21]

论文集。伍业钢和李哈滨的研究侧重于理论基础和

和《景观生态学的数量研究方法》[23]

2014.5 中国地质大学博士学位论文 5 生态系统保护、恢复与管理、城市规划与设计。其中，突出两个主要的问题，第一问题是景观格局、过程与尺度的进展特征，第二问题是景观评价、规划和模拟的进展特征。各代

。

1.2.1.3 在越南景观生态的研究现状

越南的景观生态研究发展较晚，取得的成就仍然是有限的。在 1992 年之前，大部分研究工作基于俄罗斯的当代景观理论学派，主要包括“自然地理区划”、“地理景观”、“景观研究”、“景观设施”、“景观分区”、“景观分析”、“景观评估”等[51]

。期间最显著的事件是越南景观生态分会诞生（1992 年），该分会的诞生有助于越南景观生态研究的发展和跟国际景观生态学协会科学信息的交流。第一届研讨会的报告对越南景观生态学发展定向有重要的意义，其研究方法论定向，确定景观生态结构因素的作用，并发展应用的景观生态学。在专业期刊上，虽然越南的景观生态作品数量不多，但内容相当多样，并做到了理论与实践并重。1996 年在《生态学报》上范广英发表了《景观生态结构略图》[52]

，其中他指定生态经济模型一定包括天然、社会、生产三个分系，并以景观为基础单元。这种观点已

世村提出了一系列景观生态学理论的个人意见[53]

，主要为景观生态的模型在自然资源管理和环境规划研究中的应用[54]

。阮文荣的一些作品是主要涉及景观学与生态学的发展导致景观生态的融合方面的研究[55]

。2002 年武自立出版了《越南北方景观分区》[56]

一书，这是在越南的第一本提出景观分类指标体系的专业书籍。

近年来，为了服务经济发展和环境保护，越南国内的应用研究项目多集中在生态系结

、发展果木在中游区景观（范广疃，2008 年）[58]

、发展长期工业树在西源区景观（范广英，

2010 年）[59]

等。许多研究已应用在环保领域，如：范黄海的《景观生态的评价与环保的问题》（2009 年）[60]

，张光河的《沿海区湿地规划》（2011 年）[61]

，阮安盛的《基于生态学理论在越南西源区可持续发展评价中的应用》（2012 年）[62]

。 根据越南景观生态学研究的统计结果，本文认为：虽然各方向研究相对丰富，但大多是基于基础调查研究服务自然资源合理利用的目的，因而缺乏高度专业化研究的工作；研究只集中在广袤的领土，还没有专注于小比例；景观分析评价的指标体系不清楚，无章可循；少数项目采用综合评估方法，但人为因素的作用未提及；尤其是研究方法的局限性，主要还采用传统的研究方法，侧重于定性，景观评价中尚未引进新的研究方法，特别是遥感和地理信息系统的技术。

1.2.2 GIS 在景观生态中的应用研究现状

1.2.2.1 GIS 在世界上景观生态中的应用研究现状

世界上把 GIS 技术应用于景观生态评价分析中的研究起步较早。从 20 世纪 60 年代，已经有初步的将 GIS 应用在天然地理因素分析的相关研究，并制作景观分类图[63]

。到今天，可

以说 GIS 技术逐渐成为景观生态研究的特征方法之一。其在景观生态学的应用包括：景观生态的分类、数据分析应用、生态系空间模拟、景观规划与管理等。西欧和北美两个研究地区，特别是美国、加拿大、法国、德国、荷兰等国，将 GIS 技术应用在景观生态学并取得了显著的成效。

6 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 目前世界上有一些代表性的研究项目，如：美国学者 Mario 和 Wohl（1994）在哥伦比

亚用 GIS 进行景观生态灾害和风险评估[64]

。利用 GIS 对麦德林地区地质灾害各因素，如地质构造、气候、地形、地貌单元及其形成作用、土地利用和水文条件等进行了分析和归纳，进而把每一种因素细分为不同范畴等级，借助于 GIS 软件(GRASS)的空间信息存储、缓冲区分析、DEM 模型及叠加分析等功能，对有关滑坡、洪水和河岸侵蚀等灾害倾向地区进行了灾害分析。McGarigal 和 Marks（1995）应用 FRAGSTATS 软件进行景观结构的分析量化，在分析工具的帮助下将景观的结构单元具体分类，同时绘制出区分斑块与基质结构的边界，

并在 2002 年，继续使用 FRAGSTATS 软件建立景观空间结构分类地图系统[65]

。R.C Frohn

（1998）利用 GIS 技术进行土地生态分类[66]

。他采用交互信息分析 ( Mutual Information Analysis) 尤其是空间熵技术( Spatial Entropy Technique)对萨克拉门托南部的景观进行了生态单元的准确划分。E.Peccol 等（2004）[67]

以 GIS 技术为工具，评估农业活动对景

重叠信息层可以看到农业景观的空间结构的变化。

此外，仍然有许多其他典型的研究，例如在日本 Bunkei Matsushita 等人利用在时间上连续的高质量 GIS 数据研究了 1979 年至 1996 年间 Kusumigaura 湖盆的景观结构的变化特征,并利用 Fragsta 计算了其景观指数[68]

。M.G Turner（2005）也已经应用 GIS 在北美景观生态分析评价的应用[69]

，他采用 ArcView 软件分析“过去-现在-将来”的景观。S Steiniger 和 G.J Hay（2009）将 GIS 技术应用在生态系统的评价分析[70]

等。还有许多别的学者把 GIS 技术在景观生态学研究中的应用，如:M.C Davise、J Marion、O Bastian、

G Richard、J A Wiens 、R Brian、A.C Millington 、Y.C Weng 等[71-80]

。

1.2.2.2 GIS 在中国景观生态中的应用研究现状

近年来，中国注重发展 GIS 技术，许多新的软件如 MapGIS、GeoStar、SuperMap、TWGIS相继问世并取得了广泛的应用。特别是在景观生态学研究领域，GIS 技术的应用带来了新的研究方向。虽然中国在 20 世纪 70 年代，GIS 技术才开始应用在景观生态学研究，但已经取得了许多成就。通过文献查阅，可以看到在中国 GIS 在景观生态学中的应用主要集中于四个问题：辅助景观生态类别分类，景观制图及生态因子指数统计，景观动态信息提取和景观规划管理。

关于 GIS 技术应用于景观生态类别分类方面，有一些代表性的研究项目如：黄俊芳、王让会等（2004）[81]

借助于 ARCVIEW 的相关功能对已做过监督分类的影像进行手工校对、修改和细分。并在 ARC/ INFO 平台上、进一步建立多边形拓扑关系、生成多边形属性表。杨克磊、张建芳、杨晓帆等（2008）[82]

运用 GIS 技术对南湖生态示范区的景观类型进行分

类, 将南湖生态示范区划分为密林景观、疏林浅草景观、湖面景观、休闲娱乐景观、农田景观、自然生态恢复区、文化景观和其他用地等 8 种类型。田劲松、过家春、刘琳等（2011）

[83]

通过 MapGIS6.7 数字化成图软件对图形属性进行了分析和统计。

一般的 GIS 都能提供强大的制图功能，所以许多研究人员将 GIS 应用在景观制图。例如，黄方(2003)[84]

在 GIS 软件 ArcInfo 的 Grid 模块支持下, 用 MakeStack 命令把 GRID 格式的土地利用 P 覆被、土地沙化和碱化程度、地貌类型、土壤肥力和干燥度量化分级图变换为一个综合图。徐明德、李静、彭静等(2010)[85]

通过 GIS 软件制作获得了土地垦殖率分布图、人口图等各分布图。特别是，在 GIS 提供相应功能的辅助下，可以对生态因子指数进行统计。马荣华（2001）[86]

等用遥感图像处理软件和地理信息系统基础软件提取有关的

2014.5 中国地质大学博士学位论文 7 生态因子，然后计算每项生态因子的评价指数。熊鹰（2005）[87]

基于 GIS 的湖南省生态环境综合评价研究的生态环境指数的计算、分级和综合评价等级图的生成都是在 ArcView 软件中完成的。

景观生态的动态研究是一个景观生态学重要的任务。中国的生态学者已经将 GIS 应用

等采用 GIS 和 RS 进行湿地环境动态监测与分析。之后，叶延琼[89]

基于遥感影像和 GIS 技术、结合景观斑块特征分析、景观形状评价对岷江上游流域的景观格局动态进行了分析。扎龙湿地景观研究的时候，龚文峰、袁力、范文义[90]

（2010）主要使用 1995 年、2000 年和 2005

年 Landsat TM 遥感影像和 GIS 分析手段，他们提出了研究区域景观结构模型、景观要素的时空演变分析、景观组分变化和转移过程,并定性分析景观动态变化特征和驱动机制。

基于 GIS 的景观生态规划管理的研究，同样也引起了很多中国学者的关注。各研究项目一般侧重于运用 GIS 技术建立生态系统管理的模型，生态环境规划评价，提出景观规划管理方案等。2009 年，赵筱青[91]

等采用 GIS 技术针对土地资源空间格局分析，然后提出了土地资源优化管理的模型。2010 年，周媛[92]

等基于 GIS 的卧龙湖湿地生态规划根据景观生态学的原理和方法，分析了卧龙湖湿地的生态环境现状。之外，还有王鹏、陈能汪、张潇尹、徐庆勇、王军、邱扬、杨磊、赵莹、田亚平[93-96]

起步阶段，研究基础薄弱，技术手段相对落后，研究深度和广度不够。特别是关于基于GIS的山地景观生态分析评价研究还没有相关研究项目。

8 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5

②.农林业的生态适宜程度的评价研究方面只选择评价主导对象，主要包括针对森林景观生态保存值评价、对一些典型作物的生态适宜性评价、以及土地利用适宜性评价。

③.以景观类型为基本单元，本文提出建议经济发展和环境保护的优化空间。

1.3.2 研究内容

山地景观生态研究的主要内容是通过理论基础和研究方法，对山地景观生态特征进行综合评价分析，提出山地景观利用管理的最优化方案。具体来说，本文包括下述内容：

（1）总结山地景观生态理论基础，并选择研究方法：景观生态理论基础与原理包括：生态学理论、可持续发展理论、系统理论、越南的热带季风生态理论等。本文以 GIS 为基础手段，使用了一些相关的研究模型，如：数字高程模型、ALES-GIS 模型、AHP-GIS 模型。

（2）研究区山地景观生态格局分类：使用 GIS 技术进行景观格局分析，即根据景观要素的组成结构以及功能待点，划分景观生态类型。以及景观成分图制图与分析（地形地貌图、气候图、土壤图、植被图）和山地景观生态图制图与分析。

（3）研究区山地景观生态综合评价：根据景观生态类型，对各种开发方式（农业、林业）的适用性进行评价，进而对山地景观生态进行综合评价。

（4）研究区的农林业景观生态规划：根据沙巴县景观生态分析评价的结果，针对农林业景观生态可持续规划，进行农林业景观生态功能区划分，同时提出农林业景观生态发展空间建议。

§1.4 论文结构

为完成上述研究内容，本文将从以下七章展开论述，各章节内容安排如下：

第一章：绪论。主要介绍基于 GIS 区域景观生态研究的背景和现状，以及存在的问题，进而提出本文的研究内容和研究范围。

第二章：山地景观生态评价分析研究理论基础及其研究方法。主要研究基于 GIS 区域山地景观生态的理论思考、方法讨论和技术流程。

第三章：沙巴县山地景观生态格局的形成因素特点分析。集中在自然因素、天然干扰与人为因素对山地景观生态格局的影响。

第四章：基于 GIS 的沙巴县山地景观生态格局分析。在 GIS 技术支持下，对景观生态单因子进行分析，将 5 个单图层进行叠加从而制作景观生态图，最后进行分析和分组并制作景观功能分区图。

第五章：基于 GIS 的沙巴县山地景观生态评价。本章主要涉及森林景观生态保存值评价，对某些作物的生态适宜性评价，以及土地利用适宜性评价。

第六章：沙巴县山地农林业景观生态规划。本章主要根据沙巴县景观生态分析评价的

结果进行农林业景观生态功能区划分，提出沙巴县山地农林业景观生态发展空间建议。

第七章：结论与展望。总结全文的创新点和研究中的不足之处，并展望未来的发展方向。

。后来他给出了更明确的补充：同一景观的形成必须有统一的地质背景、统一的空间、统一的气候。之后 N.A.Xolsev（1970）同样提出了景观概念，他认为景观是一个地理区域的整体或“自然综合体”，有一个统一的构造规律，包括地质、地形、土地、气候、动植物等自然成分。

1986 年，R.Forman 和 M.Godron 认为一个景观一定有四个特征，包括：生态系统的聚合；各生态系统之间的物质能量流动和相互影响；具有一定的气候和地貌特点；与一定的干扰状况的聚合相对应[9]

。之后，Zonneveld 也提出景观的概念，他认为景观是地球表面空间的一部分，是由岩石、水、空气、植物、动物以及人类活动所形成的系统的复合体，并通过其外貌构成一个可识别的实体[12]

。 然而到今天关于景观概念仍然存在不同的意见。基本上，景观的概念可有三种理解。

林学科的对象。第二种是地理学上的意义，景观作为地球表面气候、地形、地貌、土壤、生物各种成分的综合体，类似于生物群落或生态系统概念。第三种是生态学上的理解，景观指空间上相邻、功能上相关、发生上有一定特点的生态系统的聚合。本研究中，景观就是指就是景观地理学和景观生态学。

许多学者提出了关于景观生态学的定义，每个定义都有单独的理论基础。其中一些典型的定义，如：R.Forman（1986）认为“景观生态学是景观要素之间的空间关系、或生态

。Turner

（1987）强调空间尺度和生态的影响，这种类型的生态系统空间,他认为生态景观是特殊生态空间类型[98]

。Pickett 和 Cadenasso（1995）提出了景观生态研究的过程是景观结构对

。I.C.Wieber (2005)在加

10 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 拿大景观会议的报告上提出景观生态概念，他指明景观生态学是植物和动物系统与地理环境之间的一般关系，并它构成了一个地壳的生态结构[100]

。之后，肖笃宁等（2010）认为“景

。 由此，可以说景观生态学是地理学和生态学交叉的产物，它主要研究景观系统的相互作用、空间组织和相互关系。景观生态学也是一门涉及自然和社会科学的综合学科，它以景观为研究对象，从整体综合观点研究其结构(景观格局)、功能(生态过程)、发生演变规律(景

。 2.1.2 山地景观生态的主要概念

在山地景观生态研究的过程中需要掌握一些相关的概念，如：山地景观结构，山地景观功能，山地景观评价，山地景观规划，等。

（1）山地景观结构（Mountainous landscape structure）：是山地景观生态要素之间的空间关系，它主要指生态系统的大小、形状、数量、类型及构形相关的能量、物质和物种的分布，并由物质和能量的交换。山地景观结构的研究包括三个方面：垂直结构，卧式结构（空间结构）和动态结构（时间结构）。

根据 X.V.Kalecnik 的观点，山地景观结构包含以下三个特点：第一个特点是具有山地景观生态的要素之间的相互联系和相互作用；第二个特点是存在形态单位的一种组合；第三个特点是在时间和空间上山地景观生态的结构不断改变，景观的组成变化将影响整个山地景观结构[102]

。 跟景观生态一样，山地景观生态包括 4 个基本功能：①.生产功能：指有机化合物的合成，光合作用与呼吸作用的过程，同时产生新的个体以保持和发展物种的个体数量；②.自调节功能：是景观单元对环境变化的反应，以维持平衡状态；③.信息功能：是信号景观的发展与形成过程报告，包括天然资源、经济和社会的信息来源；④.恢复与保护自然功能。

（3）山地景观生态评价（Mountainous landscape ecological evaluation）：是指根据特定的程序，按照景观生态学的有关原理，对山地景观生态的现状及可能利用方案、生态功能进行综合评价的过程，主要是对山地景观功能的综合认识，与以往诸如土地评价、环境评价等有重要的区别，以往的评价基本上是对生态系统甚至以下水平进行评价，注重景观嵌块的性质，而忽视景观过程，至少不把景观过程作为景观生态评价的主要依据。山地景观生态评价是对景观进行科学规划与科学管理之前必需进行的前期工作。

区域山地景观生态评价的对象是人类活动干扰或外界环境胁迫下的山地区生态环境系统，评价内容是对山地区生态环境系统的不稳定性以及生态环境对人类活动和外界干扰可能的响应进行分析和预测，评价目的是为了研究山地景观生态格局的成因机制及其变化规律，从而提出合理的资源利用方式和生态保护与生态恢复的措施，以实现资源环境与社会经济的协调发展[103]

。

（4）山地景观生态规划（Mountainous landscape ecological planning）：是应用

2014.5 中国地质大学博士学位论文 11 景观生态学原理及其他相关学科的知识，通过研究山地景观格局与生态过程以及人类活动与景观的相互作用，在景观生态分析、综合及评价的基础上，提出景观最优利用方案和对

。

山地景观生态规划的内容涵涉及景观生态学、生态经济学、人类生态学、地理学、社会政策法律等相关学科的知识，具有高度的综合性。它建立在充分理解景观与自然环境的特性、生态过程及其与人类活动的关系基础之上。其目的是协调景观内部结构和生态过程及人与自然的关系，正确处理生产与生态、资源开发与保护、经济发展与环境质量的关系，进而改善景观生态系统的整体功能，达到人与自然的和谐。规划强调立足于当地自然资源与社会经济条件的潜力，形成区域生态环境功能及社会经济功能的互补与协调，同时考虑区域乃至全球的环境，而不是建立封闭的山地景观生态系统。

§2.2 山地景观生态研究理论基础

景观生态学是一门综合科学，涉及自然、社会和经济各个方面。因此，在山地景观生态综合评价研究过程中，需要运用多学科理论与原理来支撑和指导。山地景观生态主要使用生态学和地理学的理论基础，其中主要包括生态学理论、可持续发展理论、系统理论、生态承载力理论、生态系统服务功能理论等。同时，笔者将在传统热带季风山地景观生态理论的基础上进行拓展，并将其应用到越南境内。

（2）山地景观生态的研究对象

根据自然的等级系统理论，景观生态科学家将景观等级单元作为生态学研究过程中空间分化的对象。因此，可以肯定山地景观生态学的空间对象是山地区域综合体或山地地总体（Mountainous geocomplex）。具体而言，在山地区领土分化与地理学和生态学的研究领域内，各西欧的科学家多选择土地（Land）和景观（Landscape）作为景观生态研究的对象。与此同时，在涉及到地理生物的研究中，许多北美景观生态研究的项目以生境（Biotope）与景观生态系统（Landscape ecosystem）为研究的对象。

12 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 根据景观生态学研究方法理论，本文使用景观单元（Landscape unit）作为山地景观生态的对象。自然分化本身成为景观单元是自然的客观存在，差异在于研究人员把重点放在景观的人文性和生态性，把生物成分放在后果的位置，把湿热成分放在发生的位置。因此，在山地景观生态格局中以景观类型为分类单元，以景观生态的小区为分区单元。

C 以上，且四季分明。在北方由于东北季风的影响所以热带性被改变，在南方有严重的干旱季节特点。因此，虽然植物群物种组成非常丰富多样，但在越南原始地带的植被类型由热湿气候的影响而多形成常绿阔叶林类型[105]

。此外，由于季风机制的影响，越南的热带季风性质随时间的改变呈现出鲜明的区别，这对动植物的繁衍和生存存在着巨大的影响。这个性质在沙巴县这种自然条件跟各农林业、旅游活动有紧密相关的地区体现得更为明显。在越南的景观生态明显分化的前提下，为了建立山地景观生态格局的模型并将其应用在研究区域，本文补充以下三个方面：

第一，本文认为生物群落是景观中复杂系统的相互作用的指示要素，所以山地景观生态结构模型必须反映生物群落的特殊性质，其中包括各发生生态的因素，如：地质、地形、气候、水文、土壤。因此，在山地景观生态结构的模型中，将生态因素也作为景观生态的单元（或立地单元，即复杂的无机元素）,每个生态类型将对应相同的植被类型和人文形态。这也是人文生态系统的结构模型，相当于 Egler 的总体生态系统（Overall Ecosystem，1964）模型和范光英的生态经济系统（Ecological Economic System，1996）模型[106]

。 第二，与其他地区相比，越南的热带季风山地景观生态具有其特殊性。在越南热带季风森林植被中找不到群合单元，这跟温带的植被不一样。为了解决越南的群落生态的问题，本文拟采用群落发生生态的理论（Thai V.T，1976）[105]

进行研究。一般情况下，以森林植被的不同形态类型作为群落生态形状特征指标，具体到沙巴县的高山地区，由于农业活动的影响，同时需要注重农业群落的形成。

第三，在越南山地景观生态结构中的自然景观非常丰富多样，它是地带性规律与非地带性规律的综合影响的结果。特别是，研究区域隶属黄连山山脉，是越南海拔最高的区域，季风环流与地形的相互作用促成了研究区全部自然特点的形成。为了阐明沙巴区的景观生态结构的复杂分化，本文引用了季风环流与地形的相互作用理论（Pham Q.A，1996）[106]

。 按照发生生态的理论，本文提出了沙巴县山地景观生态形成各因素之间的关系模型

（图 2-1），该模型可表示景观生态格局中各元素之间的相互作用结果。其中人为的作用既是人文景观创造的因素，也是生态经济模型创造的因素。各大气候、植物区系的因素将形成大型的生态景观结构。季风环流与地形的相互作用将形成类景观和亚类景观的结构。通过生态演替将形成景观的分类单元和形态特点。

14 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 2.2.2 可持续发展理论

如今，随着经济的强劲发展,人类正面临着一系列生态环境的问题，如环境污染问题、人口的迅速增加、气候变化、生态平衡破坏等。为了解决这些问题，需要有一个连贯的发展战略，提供长期和稳定的。换句话说，需要有一个可持续发展战略。

1987 年，Gro Harlem Brundtland（联合国国际环境和发展委员会主席）在《我们共同的未来》报告中，第一次提出了“可持续发展”概念，其中她强调：“可持续发展是指

。之后，1991 年在国际自然保护会议、联合国环境规划署和世界野生生物基金会共同发表了《保护地球—可持续生存战略》(Caring for the Earth: A strategy for sustainable living)的报告。这报告提出的可持续发展定义为：“在生存于不超出维持生态系统涵容能力的情况下，提高人类的生活质量”。1994 年在《中国 21 世纪议程》也认为：主要是在保持经济快速增长的同时，依靠科技进步，不断改善发展质量，控制环境污染，改善生态环境，保持可持续发展的资源基础等[108]

。 从可持续发展理论概念中可看出，可持续性包括生态可持续性、经济可持续性和社会可持续性三个部分构成。生态可持续性（Ecological sustainability）指发展不超过生态系统的承载；有效地利用资源，尤其资源不能再生；保护生物多样性和敏感的生态系统；控制和减少废弃物对环境的影响。经济可持续性（Economic sustainability）指在经济发展过程中，不仅注重经济数量的增长，而且还必须注重降低能源成本和其他资源，发展清

洁 技 术 ， 改 变 需 求 对 环 境 损 害 ， 积 极 扶 贫 ， 减 少 贫 困 。 社 会 可 持 续 性 （ Social sustainability）指注意人口稳定问题，保护文化的多样性，关注性别平等的需要和利益，注意农村发展以减少对城市的移民压力。

对于山地景观生态学，可持续发展是需要达到的重要目标。本文所针对的地区，经济条件非常困难，经济以农林业为主和自给自足的性质，经济活动依赖于自然条件，因此可持续发展尤为重要。研究区的自然资源较丰富多样，但开采方法不合理，缺可持续性。此外，在这主要是少数民族，人口分布不均。因此，在沙巴县山地景观生态评价过程中本人非常注重可持续发展理论。在评价过程中选用标准必须确保三个方面的可持续发展：生态方面，选择会长期、稳定影响农作物的生态标准作为影响因素；在经济方面，有高经济效率，带来长远利益的评价对象；在社会方面，关注山地景观生态中人的作用。

2.2.3 系统论

在自然中，所有的事情现象都是相互的辩证关系，形成一个连贯和完整总体，它被称为一个系统。系统一词，来源于古希腊语，是由部分构成整体的意思。它还有许多不同的解释，如：“系统是诸元素及其顺常行为的给定集合”，“系统是有组织的和被组织化的全

体 ” ， “ 系 统 是 有 联 系 的 物 质 和 过 程 的 集 合 ” 等[109]

。 1932 年 奥 地 利 生 物 学 家L.V.Bertalanffy 在“抗体系统论”研究中提出了系统论的思想。其中，系统论是研究系统的一般模式，结构和规律的学问，它研究各种系统的共同特征，用数学方法定量地描述其功能，寻求并确立适用于一切系统的原理、原则和数学模型，是具有逻辑和数学性质的一门科

学[110]

。系统论也认为在系统中一定包括整体性、开放性、等级结构性、动态平衡性等。这些

。

2014.5 中国地质大学博士学位论文 15 系统论被应用在许多不同的科学，它被看作是为解决科学问题的重要理论基础。在景观生态研究中系统论具有巨大的意义。本文以系统论为指导，从而解释生态系统的组成元素之间的关系，解释景观的构成要素之间的关系，并将系统论应用在景观规划管理中。系统论在沙巴县山地景观生态综合评价研究中的应用，具有以下几个特征：

①.山地景观生态的整体性和复杂性：系统论的突出特点之一是整体性。系统论认为，系统的规律存在于全部要素的相互联系之中。以沙巴区景观生态为例，我们可看出：沙巴县山地景观生态格局是一个统一的整体；山地景观生态的组分（地形、气候、水文、土壤、植被）有十分密切的关系，只要一个成分改变就是整个整体被改变。同时整体性在景观生态不是孤立存在的，而它表明复杂性，复杂于景观结构、复杂于物种组成、复杂于各成分之间的关系等。

②.开放性：山地景观生态系统是一个开放的系统，它与区域外部环境不断交换资源、信息。各景观系统总是受外围因素的影响，收到来自其他系统的物质流、能量流，与反之的交换。尤其是人类的活动对山地景观生态系统的开放性有巨大的影响。人类又是内部的结构因素，又是景观的外部因素。

③.动态性：动态性是山地景观生态的突出特征之一，这也是一个系统论的特点。山地景观生态系统的各因素会随时间和空间的变化而变化，例如，气候、土壤、动植物和人等因素都具有明显的动态性特征。

因此，对沙巴县进行景观生态评价时，不仅要考虑各种影响因素的组合，还要研究各种要素之间的相互关系，评价它们在有关的统一的系统。在应用地理信息系统技术进行分析评价的过程中，应注意景观的开放性和动态性，确保评价指标体系层次分明。

§2.3 GIS 模型在山地景观生态评价分析中的应用

在沙巴县山地景观生态评价分析的过程中，本文已采用一些 GIS 模型和 GIS 耦合模型。其中，GIS 模型主要应用于山地景观要素分析，数字高程模型应用于地形图分析与制图中，ALES-GIS 耦合模型应用于生态适宜性的评价中，基于 AHP-GIS 耦合模型应用于区域土地适宜性的评价。这些模型是非常高效的评价分析工具，是对山地景观生态学进行评价分析的一种新思路。

2.3.1 DEM 模型在山地景观生态要素分析中的应用

在地理学和景观生态学中的存在一个关于“景观环境稳定性”的概念，即指景观要素对各种具体现象的稳定性水平的影响，如洪水和土壤侵蚀(A.V.Shisenko, 1987)[111]

。在本研究中，我们使用两种常用研究的方法计算土壤侵蚀的景观环境稳定性，即利用 Wischmeier

和 Smith 的通用土壤流失方程（Revised universal soil loss equation,简称 RUSLE，Colville（1999） [112]

16 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 侵蚀因子；K 为土壤可蚀性因子；L 为坡长因子； S 为坡度因子；C 为作物管理因子；P 为治理措施因子。

将通用土壤流失方程作为景观环境稳定性的因子（EHI），根据（公式 2-1）计算，实际土壤流失量与 EHI 成正比。因此，EHI 的值越高景观环境稳定性越低。

其中，据 Wischmeier 的经验公式，因子 R=Σ 1.735×10*[1.5*lg(Pi/P)－0.8188]，

Pi 表示各月平均降雨量(mm)，P 表示年平均降雨量(mm)；由于 L 和 S 因子经常影响土壤流失，因此，称 LS 为地形因子，以示其综合效应。在 GIS 支持下，应用 Flow Direction 算

法和 DEM 模型，确定地形的斜率与流动方向；因子 K 紧密依赖于土壤的机械组成，它的计算公式为颗粒的直径。在研究区，由于耕作方式主要是梯田，所以因子 P 仅用计算对农业土地部分的侵蚀因子。在天然植被下,因子 P 的值设为 1。

数字高程模型（DEM 模型）是用一组有序数值阵列形式表示地面高程的一种实体地面模型。DEM 模型由地面规则格网点的高程值构成的矩阵，形成栅格结构数据集。在本研究中，使用 DEM 模型对地形地貌进行分析，基本地形因子的计算包括坡度计算、坡向计算、粗糙度计算，复杂地形分析如高度、坡度、地形特征提取、地形水文分析等。

2.3.2 基于 ALES-GIS 耦合模型的作物生态适宜性评价方法

ALES (Automated Land Evaluation System)指自动化的土地评价系统，它是一种计算机程序，1986 年在康奈尔大学开发的。根据专家系统模型和 FAO 的土地评价框架（1976），ALES 允许建立自动化的土地评价系统。它的目的是用于区域范围内的土地评估项目。虽然ALES 是一个 DOS 程序，但它仍然是一个优秀的专家系统环境，并作为土地评估工具包的一部分而被继续使用。

在本研究中，ALES 作为一个决策支持系统，以评价各种景观对农林业作物的适应程度。根据景观的特征数据库，通过构建“决策树”(Decision tree)，同时参考专家的知识提出评价的指标。在评价指标系统中，需要确定各种景观对作物生态的不适应性水平（用 N 表示）和景观的适宜程度层次划分（用 S1、S2、S3 表示）。可通过 GIS 将 ALES 的适宜评价结果以数据层的形式表达，之后建立 ALES-GIS 耦合模型。该模型的目的是在 ALES 上进行快速准确的生态适宜性评价，同时通过一些 GIS 软件以地图的形式直观的表达评价结果。ALES-GIS 耦合模型也支持 EcoCrop 程序，EcoCrop 程序是一个针对植物生态要求开发的 FAO 的数据基础程序。该程序可以将 ALES-GIS 模型应用于各种领土规模和各种土地利用类型。

2014.5 中国地质大学博士学位论文 17 上取得了很好的效果，具有较高的可靠度和客观性。

AHP-GDM 和 GIS 耦合模型在土地适宜性评价中的应用包括三个步骤：第一步是自然适宜性土地评价：使用 FAO 模型，其中通过叠加信息层进行自然适宜性土地评价，通过考虑经济、社会、环境要素选择自然适宜性 LUS（S1,S2,S3）以评价稳定适宜性；第二步是运用层次分析法计算评价因子的权重值；第三步是稳定土地适宜性评价：针对各要素分别建立图层，并叠加图层，之后计算每个位置的适宜指数，最后将分类适宜指数分类并建立稳定适宜性地图。

§2.4 研究方法与技术路线

2.4.1 研究方法

本文以 GIS 技术为主导的研究方法。GIS 技术在山地景观生态研究中的应用是无处不在的，如：景观的专题地图制图、数字化、图形编辑、景观的属性和空间数据处理、空间叠加分析和空间统计、区域山地景观生态空间格局分析、生态适宜性评价、山地景观规划与管理等。在研究过程中，采用的地理信息系统软件包括：Mapinfor10.0（结合 ALES 软件）、Arcview3.3 、ArcGIS10.1。

应用 GIS 方法时，要解决的最重要的问题是 GIS 数据库的建立。为了 GIS 数据库的建立，本文使用了一系列不同的互补方法，如：遥感图像处理法、统计数据收集法、野外调查法、农村快速评估法、定量分析法等方法。对于全面性评估，本文同样灵活地使用了多种方法，这些方法具体如下:

（1）遥感图像处理法：由于研究区的自然经济条件特点比较困难，丘陵地形为主，统计调查数据的来源是有限的。因此，遥感图像处理法相对而言就显得十分高效。各遥感影像采集包括 Landsat TM7 和 Ikonos 卫星影像，通过影像数据可以得到相关的地形特征、植被覆盖特点、景观对象分布等信息。之后在 Erdas Imagine 9.0 和 Envi 4.6 平台上进行处理与解释。通过上述数据建立的数据库是很重要的，可用于景观图系统校准与制图。

（2）统计数据收集和文献查阅法：在景观考察前，本人进行了统计数据资料的收集和文献查阅等工作。收集的数据资料系统包括：研究区的自然特征数据（地形地貌特点、气候统计数据、土地利用现状、植被的特点、自然灾害等），研究区的社会经济统计数据（人

进行数据标准化以保证同步性，并且将地理坐标数据和属性数据相关联，之后，分析景观形成的生态因素系统。最后根据背景地形图的 VN2000 标准坐标系对各成分图进行标准化。

（3）野外调查法：这是研究景观地理学的问题的常用方法。以前，在越南太原大学教学的时候，本人多次带学生到研究区实地考察，曾两次爬到潘西邦峰（印度支那的“屋脊”）。在野外调查过程中，我们进行了沙巴区的自然条件的考察，土壤样品的分析，标准化植被指数研究，考察景观形成条件等。特别是在 2013 年 7 月回越南的时候，为了收集和加固研究数据源本人进行了一趟综合野外调查。在这趟综合野外调查中，由于在海拔 2400m以上没有气象观测站，本人使用了微气候观测法。在 2013 年 7 月 10 日，我们使用微气候观测网采集了从湖寨山麓到潘西邦峰范围内五个观测网的数据。并通过插值法利用观测数据制作气候分类图。

18 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5

（4）农村快速评估法（RRA）：这种方法的基础是团队合作。需要研究人员，管理人

。本文采用如下两种 RRA 方法：①.调查表使用方法，在调查过程中，本人对本地居民、各专家和管理人员使用访问表系统，目的是收集必要信息，建立 GIS 数据库。②.通过有经验的农民进行信息收集方法（KIP-Key Panel），找出那些最有经验的农民，采访到一个特定的主题，以提高信息的可靠性。

（5）定量分析法：这种方法侧重于建立地理问题的定量和半定量的解决方案，它针对景观格局与生态过程之间的相互关系进行分析。定量分析问题包括：景观生态的熵问题

（景观保存界确定），成本效益分析问题（自适应景观的作物生态发展项目的影响比较），多变量分析问题（组分析，相关分析），景观的生态经济功能确定问题等。

2.4.2 研究技术路线

在选题时，本人很幸运有机会接近许多跟研究方向有关的资料文献源，多次在研究区参加实地考察。结合 GIS 技术，本人通过以下几个阶段进行研究。工作开展前期，本人通过收集相关的资料和文献查阅，对国内外研究现状有了初步了解，并建立了理论基础，掌握了研究方法，建立了 GIS 数据库用于具体案例研究。在基于 GIS 的沙巴县景观生态评价分析的具体过程中，本文通过以下三个步骤进行研究：第一步是基于 GIS 的区域景观生态格局分析，包括景观因素分析、景观类型分析、变化机理分析；第二步是基于 GIS 的区域景观生态评价，保存价值评价、生态适宜评价、景观综合评价；第三步是以可持续发展理论和系统论为基础，进行景观规划与提出了景观管理政策。最后，本研究实证分析与提出结论。具体研究技术路线表示如图 2-2。

§2.5 本章小结

本章申述了一些与山地景观生态学有关的重要概念，区分景观与景观生态两个概念，并说明了山地景观结构、山地景观评价和山地景观规划一些相关概念。本章的基本内容之一所做的就是研究区域的理论基础构建，将热带季风山地景观生态理论应用在沙巴县区上，将可持续发展理论和系统论作为研究基础。为了配合山地景观评价分析的工作，本章也涉及一些 GIS 结合模型，如 ALES-GIS 结合模型、AHP-GIS 结合模型。最后，本文提出了研究技术路线，并建设了研究方法系统。

分析

景观类型

分析

景观生态

分区

基于 GIS 的区域山地景观生态评价

保存价值

评价

生态适宜

评价

土地适宜

GIS 空间叠加分析

20 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5

第三章 沙巴县山地景观生态格局的

形成因素特点分析

山地景观生态由多种自然因素相互作用形成，这些自然因素包括地理位置、地形、地貌、气候、水文、土壤、植被等。同时山地景观生态也是自然与人类行为相互作用的结果。

括 17 个乡和 1 个镇。沙巴镇为地区的政治经济中心，距边境老街市 40km。沙巴地处黄连山山谷之中，黄连山的主峰潘西邦海拔 3143m，被誉为印度支那的“屋脊”。在沙巴县区境内有黄连国家公园，总面积 29.845hm2

是在越南的第一个国家公园之一，也是东南亚的生物圈保护区。

2014.5 中国地质大学博士学位论文 21 在自然方面，上述的地理位置决定了沙巴区景观的热带季风性质，年均温度较高，太阳辐射总量大，受季风环流的影响，区域雨量充沛但分布不均。此外，由于沙巴区的地形多为高山，所以自然条件非常复杂，最明显是随地形高度而形成的气候分化。此外土壤与植被组成的过程、地质与地貌的过程也十分复杂。

在经济地位方面，沙巴是一个越南的西北与东北两个区域之间重要中转地区，具有重要的经济走廊，即和平省 - 山罗省 - 奠边府省和河内市 - 永福省 - 安沛省 - 老街省 - 云南省（中国）。沙巴也是一个著名的旅游胜地，位于老街边境和跨境路由至河口（中国），便于国内外游客来参观。

3.1.2 研究区的自然条件

3.1.2.1 地质特点

沙巴地层发育齐全，沉积类型多样；岩浆活动强烈，且往往在同一地带持续活动，构成较大规模的构造岩浆带；变质岩广布，各类变质作用兼具；地壳活动性普遍较强，地质构造复杂。前震旦纪地质，出露于西北边缘的黄连山群，由一套变质程度达角闪岩相的变粒岩、片麻岩、大理岩组成。变质程度一般为绿片岩相，但底部层位(底巴都组、普登组)则为角闪岩相的变粒岩、片麻岩类，似有由上层位往下变质程度递增之势。震旦纪至二叠纪地质，这是整个沙巴地区沉积岩发育的全盛时期，而岩浆活动相对最弱，变质作用仅局部出现。中、新生代地质，自三叠纪起，沙巴地质发展显示了明显的差异性。乌龟湖地区及大江坪地区，继承了古生代以来的地台型碎屑岩—碳酸盐岩建造构成一海进旋回。晚印

支—燕山—喜马拉雅早期，见证了强劲增长，形成山区[118]

。 沙巴区的地质背景，包括岩石：变质岩形成元古宙时期的，属生权地层，从底部到顶部的板岩，石英绿泥石片岩，砂岩，石英岩形式包含小镜头白云质大理岩，长约 900 米厚。古生代沉积岩形成甘糖系层早泥盆世，泥盆纪沉积物分布其间带元古宙沉积岩和变质岩花岗岩复杂的黄连，长条沿山谷斜坡芒花和东部的一个狭长地带的南苍流。第四纪沉积岩（Q）组成的松散沉积物冲积起源，洪积，残积的。岩浆石分布成大块在沙巴镇的东方（大坪乡、三岔湖乡、大江坪乡），岩性组成包括大颗粒黑云。

3.1.2.2 地形地貌特点

地形地貌是山地景观生态的基本构成要素之一，它影响整个山地景观生态系统。首先

然后它对各种自然现象发生的频率、强度和空间格局都有影响(如火灾、泥石流、滑坡、水土流失、物质的堆积等)。此外，地形地貌还影响着立地所接收的太阳辐射、营养、水、污染物和其它物质的数量，从而影响到全部生态系统。

沙巴是一个越南北部山区地形的典型山区，陡坡，平均坡度 35400

，拥有超过 450

斜坡，地形崎岖且分化复杂。由于位于黄连山脉的东部，沙巴的平均海拔高度从 1200 到 1800m，地形的倾斜为西—西南向。最高海拔为 3143m 的番西邦峰，最低海拔为 400m 的水爹[119]

。 据地形形态，沙巴的地形分为三类：①.高山区域：面积 27757.0hm2

，占区域自然面积

的 40.96％，包括大江坪乡、宽寨乡、老寨乡，三岔湖乡、湖寨乡、楠刚乡。这些地区平均海拔约 2400m，地形被分割，陡峭的山坡和狭窄的山谷形成了一个危险的区域。②.中山区域：面积为 34542.2hm2

，占区面积的 50.84％，包括东北部区的各乡，如宽寨、大坪、中寨、下坝、喉操、石盘等。该地区的特点是多中山和低山，海拔 1000-1700m，多尖锐的

22 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5 山峰，陡峭的山坡上和幽深狭长的山谷。③.丘陵与低山区域：包括各乡如：甘胜、奉寨、青福、水头和湖寨，总面积为 5564.8hm2

，占区面积的 8.2％。这区域坐落在番西邦峰的第二阶梯，平均海拔约 800m，地形少分割，大多是丘陵和低山。

据地貌过程，沙巴的地形如下一些类型：

（1）平整和微微倾斜的地形。这种地形包括：各古平整地形（完全侵蚀的表面），分布在黄连山山脉上，海拔高度大概 2000m，古近纪年龄，仅现存于狭窄的区域；该地区广泛分布着各不完全剥蚀平整的地形，海拔高度大概在 10001800m 范围内；各山前侵蚀阶，指各山前沿山沟表面，稍微倾斜的地形，分布高度大约 13001400m，平均宽度为 300500m。

（2）斜坡地形。这种地形由斜坡地貌形成，受重力过程、侵蚀过程和积聚过程的影响。因此，人们以斜坡地貌过程的名称为这种地形命名。在沙巴区，斜坡地形包括：重力斜坡地形，形成于特定的地质条件，风化层很薄，有第三纪年龄，主要分布在楠刚乡的西北和湖寨乡的东部；侵蚀地形，分布在斜坡区域，坡度比较大，由临时流动形成，表面风化层较厚，但有一层薄土已被侵蚀。

（3）喀斯特地形。在沙巴，喀斯特地形在寒武纪时代的石灰岩和沉积岩上形成，分布在大坪乡、下坝乡、宽寨乡等地区。一些喀斯特地形类型很具有代表性，如岩溶洞穴、岩溶盆地、岩溶峡谷、溶沟。特别是在沙巴镇中心有许多石灰石形成的岩溶洞穴系统，自然景观非常美丽，这也是著名的旅游目的地。在海拔高度 13001400m 的地区，由河流系统和侵蚀材料堆积过程中影响形成岩溶盆地和岩溶峡谷体系，地质时代为上新世—更新世。在

超过 45 度陡坡、垂直壁的区域形成喀斯特斜坡，地形非常复杂。此外，在东部的黄连山还有碳酸盐沉积岩斜坡，已变质为大理石，沿下坝乡到老寨乡分布。

（4）水流作用下地形（流水地貌）。这种地形由于流水作用（如侵蚀、搬运和堆积作用）塑造而成。地表流水是塑造地形地貌最重要的外动力，它不仅能侵蚀地面，形成各种侵蚀地形，而且把侵蚀的物质，经搬运后堆积起来，形成各种堆积地形。在沙巴区，流水地貌形成各种地形，如冲沟、河谷、河流阶地、山前冲积平原、V 字形河谷。尤其是在孟化山谷，在瀑布的急流作用下，形成了独特的地形，如 V 形河谷横剖面，谷地两壁险峻陡峭，谷底几乎全部被瀑布占据。

3.1.2.3 气候及水文特点

（1）气候：

气候是地球上某一地区多年时段大气的一般状态，是该时段各种天气过程的综合表现。气候对景观生态有重要影响，它是景观的湿热基础因素，影响到有机体的生命过程（如光

由于地形地貌的复杂性与地理位置的特殊性，沙巴的气候分化多样且复杂。在一般情况下，沙巴区属于热带湿润季风气候类型，但侧重于高山区气候的性质，具有气温不太高

（年均气温为 15.4℃）、降雨量较充沛（年平均降雨量为 20002500mm）、季风分明、阳光充足、太阳辐射能丰富等特点[120]

。

①.太阳辐射要素：具有太阳辐射能丰富，辐射总量在 105130cal/cm3

。但沙巴区是越南年日照总时数最低的地区之一，年平均日照总时数达 14501600 小时（越南的北部平原

区在 16501800 小时/年，黄连山西北区达 1900 小时/年）。在这地区，期间有最高日照时数是夏天的，最高月平均日照总时数在五月 160190 小时/月，各冬末月有日照时数较低，

大概 7585 小时/月。

C、最低气温 5.50

C。最低月平均气温是一月 11120

C（低区）、680

C（中山区）、50

C 以下（高山区）如图 3-2a。最高月平均气温是七月 24250

C（低区）、19200

C（中山区）、16170

C（高山区）。极端最低温可能下降到零下 6.40

C，极端最高温可能达到 39.20

C。一年的总温在低山区为 800085000

C，在中山区为 750080000

C，在高山区只有 45000

C。

③.降雨要素：区域雨量充沛，大部分区域年平均降雨量达到 2000mm 以上，雨天数大

约在 100150 天/年。然而降雨要素分布不均。由于海拔高度变化与地形走向的影响，在接风的区域上多出现一些大雨中心，年平均降雨量 2700mm 以上，如沙沙、乌龟湖、沙巴镇，尤其在黄连山山区上降雨量可达 3552.5mm/年，雨天数达 200 天/年。在一些背风低山区年平均降雨量较小，如大坪（1904.4mm）、青福（1598.9mm）、大中湖（1345.9mm）（见表 3-1）。雨季多出现在 411 月，在这期间降雨天数也很多，平均大约 1520 天/月，其中七月和八月降雨量最大，大约 300450mm/月，有地方最大的降雨量得到 680mm/月（如黄连山区、图3-2c）。冬季是降雨量最低，期间，通常一月平均降雨量 50mm 以下，降雨天数 610 天。

④.相对湿度要素：沙巴区是越南最潮湿的地区之一，几乎没有干燥期，常年保持湿度80％以上。年平均湿度大约 8588%，高山区达 90%以上（图 3-2b）。从 7 月到次年 2 月的湿度非常高且分布均匀，平均 8590%，在海拔 2000m 以上空气湿度可以得到 95%。因此，该地区没有明显的干燥期，通常只有在五月或六月会有一个月的干燥期。然而，极端干燥现象可能出现在具有东北季风时，湿度可以降下 1520%。在黄连山山区和潘四邦峰，据观测结果可看出日夜湿度变化过程：夜晚湿度非常高（接近 9396%），而日间湿度较低

% % %

24 KIEU QUOC LAP：基于 GIS 的山地景观生态综合评价研究 2014.5

（6779%），见图 3-3。

表 3-1 沙巴县的某些区域年和月平均降雨量（mm）

沙巴镇 64.8 84.6 90.6 218.4 344.0 414.0 454.3 453.8 344.4 244.1 124.5 63.5 2901.0 黄连山 63.8 71.8 82.0 219.6 416.6 564.9 680.0 632.1 418.2 235.7 101.4 66.4 3552.5

大湾 67.4 85.2 93.5 212.1 292.6 345.5 350.4 322.7 242.2 162.7 99.8 47.6 2321.7

青福 27.7 42.3 46.4 146.2 157.6 258.1 234.1 282.8 188.1 140.2 41.7 31.7 1598.9

大坪 34.5 57.2 73.8 172.6 208.8 335.2 209.2 328.9 209.8 169.0 74.2 31.2 1904.4

沙沙 67.8 77.8 82.8 211.3 354.8 403.7 477.0 481.6 303.5 214.4 98.8 74.5 2848.0 乌龟湖 56.7 66.5 108.8 168.9 309.4 415.6 480.8 478.2 359.9 185.2 81.5 55.4 2766.9 大中湖 53.5 35.1 38.3 149.2 145.9 176.5 224.3 176.3 102.2 142.8 59.9 41.9 1345.9

(来源: 老街省水文气象中心，观测期间:19802012 年)

⑤.特殊天气现象：区域的特殊天气现象包括：雷雨、冰雹、雾、霜、乌龟湖热干风等。在沙巴区域上，每年平均大约 5055 日有雷雨、23 次冰雹、115120 日有雾和 45 日有霜，

以 沙 巴 镇 为 例 可 见 表 3-2 。 一 般 来 说 ， 这 些 天 气 现 象 对 农 业 生 产 活 动 是 有 害 的 。特别是乌龟湖热干风，这种风由干燥性Fon效应形成，沿西北区域越过乌龟湖峡谷而下，所经地区变得非常干燥和炎热，湿度可下降5%。