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四川省若尔盖自然保护区（102 °29′—102 °59′ E,33 °25′—34 °80′ N）地处于四川省阿坝藏族自治州若尔盖县境内，湿地生态系统和黑颈鹤、梅花鹿等珍稀动物为该保护区的主要保护对象[1]。该保护区水资源和碳资源非常丰富，为黄河、长江提供充足的水分，是我国三大湿地之一。但因其所处生态环境脆弱，再加上自然环境的影响和人类活动的干扰，从而造成了一系列湿地生产力衰退、湿地资源丧失的现象[2]。
从生态保护方面，若尔盖保护区是典型的高寒湿地，物种繁多，资源丰富，同时分布有国家湿地、黑颈鹤、梅花鹿保护区。并且因其充足的水源，该保护区对黄河的水源补给和维持生态平衡起着举足轻重的作用[3]。因此，以若尔盖保护区为研究对象，分别选用2004年、2009年Landsat TM影像，2014年、2016年Landsat OLI遥感影像为主要数据源，运用ENVI5.5软件对数据进行预处理[5]、景观特征提取，通过转移矩阵和景观指数的计算，分析若尔盖保护区若干年景观格局的动态变化，对促进该地区湿地资源科学保护和利用，规划和管理有参考意义[4]。
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为了明显地反应若尔盖保护区的景观生态格局动态变化情况，选取间隔3~5年，尽可能比较清晰、含云量在5%以下的遥感数据；同时考虑到遥感影像的特征、研究范围和内容，最终从USGS官网和地理空间数据云选取了2004—2016年夏季（6—9月份）Landsat系列数据（见表1），选用ENVI 5.5模块进行数据预处理（见表2）。
日期 传感器 影像类型 分辨率 2004.9.16 Landsat5 TM 30 m 2009.7.28 Landsat5 TM 30 m 2014.7.26 Landsat8 OLI 30 m 2016.7.15 Landsat8 OLI 30 m Table 1. General information of the main data
数据预处理操作 ENVI5.5模块选择 图像配准 Image registration Workflow 图像拼接 Seamless Mosaic 研究区图像裁剪 Subset Data from ROIs 图像融合 Gram-Schmidt Table 2. Operation steps and template selection requiredfor data processing
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经过阅读大量相关文献和研究[6-11]，并结合本研究的数据分辨率，将若尔盖保护区覆被类型分为沼泽、湖泊、高覆盖度草甸、低覆盖草甸、沼泽化草甸和沙化地/裸地。
在ENVI5.5中，使用标准假彩色合成四个时相的遥感数据，目视解译分析能够获得图像植被成红色，其突出表现了植被的特征。参考相关研究和资料[12-14]，对研究区域景观进行目视解译（见表3）。
景观类型 亮度 色调 结构 沼泽 较暗 暗绿色 目视粗糙，界限较明显 湖泊 较亮 蓝色 表面光滑，界限明显 高覆盖度草甸 偏暗 暗红色 目视粗糙，界限较明显 低覆盖度草甸 偏亮 浅红色 目视光滑，界限较明显 沼泽化草甸 偏亮 绿色 表面细腻，界限较明显 沙化地/裸地 偏亮 亮蓝色 色调均匀，界限清晰 Table 3. Visual Interpretation Signs of Zoige Nature Reserve
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选择监督分类法进行景观类型的分类，参考相关文献和目视解译建立感兴趣区域、选择样本。完成之后进行评价，样本分离度结果均大于1.9，说明质量好可使用[15-17]。利用Classification Workflow工具执行分类，生成景观类型分类文件（见图1）。
Figure 1. Classification map of landscape types in Zoige Nature Reserve from 2004 to 2016
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将进行分类之后的四期数据，通过Change Detection Statistics工具进行比较得到转移矩阵，选取面积指数变化矩阵分析景观类型动态[18]。
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本研究在Fragstats4.2景观分析软件中，主要从斑块类型和景观水平两个方面进行分析。根据他人研究结果和参考相关文献后[19-21]，本研究选取①从斑块类型指数：斑块的数目（NP）、斑块类型总面积（CA）、各斑块类型所占保护区景观面积百分比（PLAND）和平均各斑块类型面积（AREA_MN）。②从景观水平指数：最大斑块面积指数（LPI）、景观聚集度指数（AI）、香农多样性指数（SHDI）和香农均匀度指数（SHEI）进行分析[22-25]。各景观指数的生态意义如表4所示。
景观格局指数 缩写 >单位 生态含义 斑块类型总面积 CA hm2 某一类型景观内斑块的总面积 斑块数量 NP 个 某一斑块类型或景观区域中的斑块总数，其值与景观的破碎度呈正相关的关系，一般NP值小的景观破碎度低，反之则高 斑块类型所占景观面积百分比 PLAND % 某一景观类型的面积与整个景观总面积的比值 平均斑块面积 AREA_MN hm2 在一定程度上反映了景观类型的破碎程度 最大斑块面积指数 LPI % 斑块类型中最大面积斑块占整体景观面积的比例，直接体现了景观的优势类型 景观聚集度指数 AI % 景观区域内的斑块离散程度，AI值小时，表示景观中不同类型的斑块离散程度大 香农多样性指数 SHDI 无 反映景观结构的复杂程度和景观异质程度，对于由一定景观类型组成的景观而言，SHDI大小取决于各景观类型间面积分配的均匀程度 香农均匀度指数 SHEI 无 反映研究区域中各斑块类型在面积上分布的均匀情况，当SHEI趋于1时，整体没有明显的优势景观类型 Table 4. Ecological significances of each landscape index
1.1. 数据准备
1.2. 景观特征提取
1.3. 景观分类
1.4. 转移矩阵分类后处理
1.5. 选取景观指数
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经过表5数据分析对比，大致可以得到三个结论：（1）2004—2016年间，沼泽、沼泽化草甸等景观向低、高覆盖度草甸转变的趋势尤为明显；（2）2004—2016年间，沼泽面积逐步减少；2009年后，沼泽面积趋于稳定，减少速率变小；（3）总体上，若尔盖保护区的基本景观生态格局变化不大，草甸是研究区优势度最高的景观类型。
年限 沼泽 沼泽化草甸 低覆盖度草甸 高覆盖度草甸 湖泊 沙化地/裸地 2004—2009 沼泽 640.14 194.65 9.07 949.73 6.43 18.56 沼泽化草甸 443.85 1569.89 22.07 581.27 22.55 345.72 低覆盖度草甸 1.78 98.27 2496.09 2003.93 0 1108.31 高覆盖度草甸 11.86 290.14 21.04 1879.75 0 50.19 湖泊 0.33 0 0 0 59.36 0 沙化地/裸地 2.78 434.39 632.66 1136.03 0 1940.05 2009—2014 沼泽 429.57 296.48 11.11 6.98 7.64 5.42 沼泽化草甸 811.46 2452.30 500.05 474.13 0 1960.22 低覆盖度草甸 66.46 24.29 4584.56 265.31 0 1383.69 高覆盖度草甸 509.55 207.09 609.74 1506.06 0 630.20 湖泊 0.58 0.32 0 0 52.06 0 沙化地/裸地 1.06 4.18 3.89 0.36 0 163.96 2014—2016 沼泽 139.53 37.57 0.19 6.01 0 0 沼泽化草甸 566.80 3668.65 174.50 500.88 0 12.71 低覆盖度草甸 5.89 1444.56 5224.74 144.73 0 19.56 高覆盖度草甸 3.04 825.44 849.13 2801.73 0 1.22 湖泊 37.28 0.33 0 0 52.96 0 沙化地/裸地 4.84 220.19 78.48 9.56 0 139.84 2004—2016 沼泽 138.09 24.30 0.009 19.49 0.12 1.29 沼泽化草甸 936.82 1766.13 79.19 1464.83 3.23 673.78 低覆盖度草甸 1.83 134.15 2906.04 1539.14 0 2255.54 高覆盖度草甸 17.78 646.52 123.77 3492.93 0 199.77 湖泊 5.50 0.18 0 0 84.69 0.20 沙化地/裸地 0.73 16.27 71.64 35.07 0.30 329.56 Table 5. Transition Matrix of Landscape Type Area Index Change in Zoige Nature Reserve from 2004 to 2016
单位：hm2 2004—2009年，五年中有40%的沼泽、25%的湖泊转变为沼泽化草甸；32%的沙化地/裸地转变成低覆盖度草甸。可以看出，沼泽化草甸和高、低覆盖度草甸为整个保护区的主体，沼泽、湖泊面积减少，但部分沙化地/裸地开始被利用。
2009—2014年，五年中有47%的沙化地/裸地、44%的沼泽、21%的高覆盖度草甸转变为沼泽化草甸；28%的沼泽转变为高覆盖度草甸，33%的沙化地/裸地转变为低覆盖度草甸。可以看出，沼泽化草甸、低覆盖草甸构成了若尔盖保护区的主体。这五年中，沼泽有很大变化，并且大部分沙化地/裸地开始向草甸转化。
2014—2016年，两年中有74%的沼泽转变为沼泽化草甸；沼泽化草甸分别有23%和13%转变为低覆盖度草甸和高覆盖度草甸；11%的沙化地/裸地转变为低覆盖度草甸。整体来说，两年变化不大。同时发现，沼泽化草甸、低覆盖度草甸仍是若尔盖保护区的主要景观，沼泽变化仍很大。
2004—2016年间，研究区域景观格局有明显变化，其中，85%的沼泽转变为沼泽化草甸；25%的沼泽化草甸转变为高覆盖度草甸；22%的高覆盖草甸转变为沼泽化草甸；20%、65%沙化地/裸地分别转变为沼泽化草甸、低覆盖度草甸。总的来说，沼泽和沙化地/裸地的改变最为明显，沼泽化草甸，高、低覆盖度草甸为该区域主要景观。
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将经过前述处理的2004—2016年若尔盖保护区数据导入Fragstats4.2景观分析软件，选择指数进行处理，得到四个时期的若尔盖保护区的景观指数。根据输出结果，对若尔盖保护区的景观格局进行分析（见表6）。
斑块类型 年限/年 CA/km2 PLAND/% NP/个 AREA_MN/km2 沼泽 2004 11007.54 6.48 206 53.43 2009 18187.92 10.71 655 27.77 2014 7575.30 4.46 325 23.31 2016 1832.94 1.08 135 13.58 沼泽化草甸 2004 25886.16 15.24 718 36.05 2009 29868.93 17.59 699 42.73 2014 62000.28 36.52 1966 31.54 2016 49251.33 29.01 1312 37.54 低覆盖度草甸 2004 31852.62 18.76 772 41.26 2009 57140.19 33.64 846 67.54 2014 63302.58 37.29 1059 59.78 2016 68421.51 40.30 715 95.69 高覆盖度草甸 2004 65538.36 38.59 979 66.94 2009 22530.78 13.27 1114 20.23 2014 34632.99 20.40 1318 26.28 2016 44812.17 26.40 1111 40.34 湖泊 2004 883.35 0.52 9 98.15 2009 596.97 0.35 4 149.24 2014 529.56 0.31 2 264.78 2016 905.67 0.53 11 82.33 沙化地/裸地 2004 34655.40 20.41 1222 28.36 2009 41509.35 24.44 1707 24.31 2014 1735.92 1.02 310 5.60 2016 4544.19 2.68 775 5.86 Table 6. Horizontal landscape index of patch types in Zoige Nature Reserve
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本研究通过在Fragstats4.2软件中进行斑块类型指数计算，分析该保护区的斑块类型及动态变化。并且，斑块类型指数也是进行景观水平指数分析的基础[26-28]。
2004年若尔盖保护区各景观类型面积大小排序为高覆盖度草甸>沙化地/裸地>低覆盖度草甸>沼泽化草甸>沼泽>湖泊；斑块数量排序为沙化地/裸地>高覆盖度草甸>低覆盖度草甸>沼泽化草甸>沼泽>湖泊，平均斑块面积排序为湖泊>高覆盖度草甸>沼泽>低覆盖度草甸>沼泽化草甸>沙化地/裸地。其中，高覆盖度草甸和沙化地/裸地为保护区的主体，分别占总面积的38.59%和20.41%，且这两部分的斑块数量较高，说明其破碎化程度较严重。
2009年若尔盖保护区各景观类型面积大小排序为低覆盖度草甸>沙化地/裸地>沼泽化草甸>高覆盖度草甸>沼泽>湖泊；斑块数量排序为沙化地/裸地>高覆盖度草甸>低覆盖度草甸>沼泽化草甸>沼泽>湖泊；平均斑块面积排序为湖泊>低覆盖度草甸>沼泽化草甸>沼泽>沙化地/裸地>高覆盖度草甸。可以看出，2009年低覆盖度草甸为保护区面积的33.64%，占比最大并且平均斑块面积相对较大，说明低覆盖度草甸在若尔盖保护区内成片分布，连接性好。
2014年若尔盖保护区各景观类型面积大小的排序为低覆盖度草甸>沼泽化草甸>高覆盖度草甸>沼泽>沙化地/裸地>湖泊；斑块数量排序为沼泽化草甸>高覆盖度草甸>低覆盖度草甸>沼泽>沙化地/裸地>湖泊；平均斑块面积排序为湖泊>低覆盖度草甸>沼泽化草甸>高覆盖度草甸>沼泽>沙化地/裸地。可以得出，低覆盖度草甸、沼泽化草甸和高覆盖度草甸构成了若尔盖保护区的主体，分别占了保护区面积的37.29%、36.52%、20.40%，且低覆盖度草甸、沼泽化草甸和高覆盖度草甸的斑块数量较多。
2016年若尔盖保护区各景观类型面积大小的排序为低覆盖度草甸>沼泽化草甸>高覆盖度草甸>沙化地/裸地>沼泽>湖泊；斑块数量排序为沼泽化草甸>高覆盖度草甸>沙化地/裸地>低覆盖度草甸>沼泽>湖泊；平均斑块面积排序为低覆盖度草甸>湖泊>高覆盖度草甸>沼泽化草甸>沼泽>沙化地/裸地。可以看出，2016年低覆盖度草甸、沼泽化草甸和高覆盖度草甸为若尔盖保护区的主体，分别占了40.30%、29.01%和26.40%。沼泽化草甸、高覆盖度草甸、沙化地/裸地斑块数量较高，说明其景观破碎化严重。
从PLAND看：2004年至2016年，沼泽化草甸的波动幅度最大，且低覆盖度草甸所占比例最重，湖泊和沼泽的变化比例相对较小。沼泽化草甸、低覆盖度草甸整体呈上升趋势，沙化地/裸地呈下降趋势。在2009年沼泽面积达到一个高峰值，但在之后开始下降。
从NP看：2004年至2016年，沼泽化草甸、沙化地/裸地有较大幅度波动。其中沼泽化草甸整体呈上升趋势，高、低覆盖度草甸和沼泽斑块数量变化不大。2014年，高、低覆盖度和沼泽化草甸达到斑块数量的峰值，沙化地/裸地大幅度下降，沼泽小幅度下降。
从AREA_MN看：2004年至2016年期间，湖泊和沙化地/裸地的波动幅度最大，特别是在2014年出现突变。低覆盖度草甸整体呈上升趋势，沼泽呈下降趋势，沼泽化草甸波动不大。
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由图2看出，2004年—2009年若尔盖保护区的景观形状指数呈现上升趋势，聚集度指数逐渐下降，这说明2004—2009年间保护区景观的整体情况开始趋于复杂化，景观聚集程度开始趋于下降。而2014—2016年景观形状指数呈现下降趋势，聚集度指数呈现上升趋势。2009年—2016年七年间，若尔盖保护区的景观形状指数下降，说明景观优势度在逐渐减少；景观聚集度指数在逐年升高，说明离散程度在变小。
Figure 2. LSI and AI changes in Zoige Nature Reserve from2004 to 2016
图3中，从SHDI来看：2004—2009年间若尔盖保护区SHDI略有上升，说明景观结构的复杂程度和异质性程度都在提高，并且各景观类型间的均匀程度也在上升。2009年—2016年，若尔盖保护区SHDI逐渐下降，说明景观复杂度和异质性开始下降，各类型斑块面积逐渐呈现不均匀化。
Figure 3. LSI and AI changes in Zoige Nature Reservefrom 2004 to 2016
从SHEI来看：2004—2009年间若尔盖保护区SHEI也有一定幅度的提高，说明了各斑块面积均匀程度在上升，优势景观类型并不明显。2009年—2016年，若尔盖保护区SHEI也呈现出下降的趋势，表明其斑块在面积上分布不均，且说明这七年间有优势明显的景观类型。
2.1. 转移矩阵面积指数结果分析
2.2. 景观指数结果及分析
2.2.1. 斑块类型水平
2.2.2. 景观水平
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斑块类型方面，2004—2016年12年间，低覆盖度草甸的数量始终在若尔盖保护区占大多数，其次是沼泽化草甸和高覆盖度草甸。可以看出草甸是研究区优势度最高的景观类型。整体景观方面，根据上述景观指数结果说明，景观类型的斑块数目有所变化，景观破碎程度短期内呈上升趋势；景观优势度逐渐降低、均匀度指数呈下降趋势，说明在景观尺度下湿地仍在退化[29]。
动态变化方面，从图4可以看出2009—2016年间，沼泽转化为草甸的趋势尤为明显，且主要集中于若尔盖保护区的东北和西南方位，说明未来应重点加强这些区域的湿地保护和恢复工作，且进一步强化局部区域治理措施。
Figure 4. Dynamic change map of swamp landscape in Zoige Nature Reserve from 2009 to 2016
驱动因子方面，查阅相关资料可得，近几十年若尔盖气候变化呈暖干化趋势，其中降水量以17.19 mm∙10 a−1的变化速率下降，而气温变化以0.52 ℃∙10 a−1的速率呈上升趋势[30]。现今全球气温升高对湿地水文条件影响很大，这也是导致湿地干化的主要自然因素之一，除此之外，过度放牧、大规模挖渠排水等人为干扰在湿地退化中贡献率较大[29-30]。
总的来说，基于若尔盖保护区的相关研究表明：湿地景观趋于破碎，沼泽整体数量明显减少，景观集中连片分布，聚集度增加。这说明若尔盖保护区的管理仍应该加强，也为之后更好的发挥若尔盖保护区的生态服务功能提供理论依据[31]。由于湿地信息的复杂性和退化的过程性，本研究仍有不足之处如：本文选用Landsat数据的精度不高，且受客观原因限制，并未有机会进行实地采样核验精度，仅利用谷歌地球进行了比对。在后续研究中，应对若尔盖保护区的湿地现状进行全方位、多角度的综合评价。
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