本文通過選取的耕地斑塊密度指數(shù)、耕地分離度指數(shù)及耕地景觀空間分離度指數(shù)。基于2020年土地利用30 m柵格，以1 km格網(wǎng)為研究范圍，借助自主研發(fā)的耕地景觀指數(shù)計(jì)算軟件逐個(gè)格網(wǎng)計(jì)算覆蓋全國區(qū)域的1 km格網(wǎng)耕地破碎度。主要流程包括：選取景觀指數(shù)指標(biāo)、獲取耕地斑塊范圍、公里格網(wǎng)耕地破碎度計(jì)算及產(chǎn)品質(zhì)檢4部分（見圖1）。
圖1
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數(shù)據(jù)集生產(chǎn)技術(shù)流程 （1）選取景觀指數(shù)指標(biāo)
景觀程度能在一定程度上表征耕地破碎化特征，本研究借鑒耕地破碎度已有成果，從面積類指標(biāo)中選取耕地斑塊密度（PD）、從空間布局類指標(biāo)中選取耕地分離度指數(shù)（SPLIT）和耕地景觀空間分離度指數(shù)（DIVISION）對全國尺度耕地破碎度進(jìn)行評價(jià)研究。
①耕地斑塊密度指數(shù)（PD）
耕地斑塊密度是某用地類型單位土地面積上的地塊數(shù)量，除以地塊總面積。該指標(biāo)是土地面積破碎的具體量化，不僅可以用于同類土地，也可以用于不同類型土地破碎化程度的比較。其值越大，表明破碎化程度越高。
\(PD=n/A\) （1）
式中：n為研究單元內(nèi)耕地斑塊總數(shù)，A為研究單元內(nèi)耕地總面積。
②耕地分離度指數(shù)（SPLIT）
本項(xiàng)目利用耕地分離度指數(shù)這一景觀指數(shù)量化全國耕地破碎度。當(dāng)景觀由一個(gè)斑塊組成時(shí)，分離度指數(shù)為1，隨著景觀細(xì)分為更小的斑塊而增加，用于說明耕地景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，從數(shù)量和面積兩個(gè)層面進(jìn)行逐圖斑計(jì)算。
\(SPLIT=\frac{{A}^{2}}{{\sum }_{i=1}^{n}{a}_{i}^{2}}\) （2）
式中：\({a}_{i}\)表示耕地斑塊i的面積，A為區(qū)域內(nèi)耕地總面積。
③耕地景觀空間分離度指數(shù)（DIVISION）
耕地分離度指數(shù)突出耕地斑塊整體的分散程度，而耕地景觀空間分離度指數(shù)指耕地中不同斑塊個(gè)體分布的分離度，其值介于0到1之間，0代表完全沒有破碎，而1代表完全破碎。
\(DIVISION=1-{\sum }_{i=0}^{n}{\left(\frac{{a}_{i}}{A}\right)}^{2}\) （3）
式中：\({a}_{i}\)為耕地類型中斑塊i的面積，A為研究單元內(nèi)耕地面積。
（2）獲取耕地斑塊參數(shù)
全國范圍內(nèi)，以1 km×1 km柵格大小為單元開辟研究柵格區(qū)，本文利用Java編程語言及開源的柵格數(shù)據(jù)GDAL（Geospatial Data Abstraction Library）接口，開發(fā)了公里格網(wǎng)耕地景觀指數(shù)計(jì)算軟件。在計(jì)算耕地景觀指數(shù)時(shí)，需要在柵格圖像中識(shí)別出耕地斑塊，一個(gè)耕地斑塊實(shí)際是由多個(gè)屬性相同且相鄰的柵格單元組成，本文按四鄰域方法確定像元的鄰接關(guān)系，確定耕地斑塊范圍（見圖2）。首先，按照標(biāo)準(zhǔn)公里格網(wǎng)框架范圍生成1 km×1 km柵格底圖，初始值域填充為0。按上述格網(wǎng)范圍逐個(gè)遍歷1 km格網(wǎng)對應(yīng)的30 m土地利用柵格數(shù)據(jù)，篩選耕地地類，記錄耕地地類編碼柵格的索引，存儲(chǔ)在列表中。接著遍歷索引列表，若索引列表中包含鄰接上下左右鄰域柵格的索引值，則標(biāo)記該索引值，繼續(xù)判斷索引列表中是否包含該索引值的四鄰域的索引，若包括則加入索引列表，對以上操作進(jìn)行遞歸，進(jìn)而獲取耕地斑塊參數(shù)信息。
（3）公里格網(wǎng)耕地破碎度計(jì)算
公里格網(wǎng)耕地破碎度計(jì)算的基本步驟是提取耕地斑塊的基本信息作為參數(shù)，再將其代入公式計(jì)算特定的景觀指數(shù)。根據(jù)已標(biāo)記過斑塊標(biāo)識(shí)序號(hào)的圖像，將斑塊索引及對應(yīng)柵格像元數(shù)量存儲(chǔ)于字典中。然后遍歷字典，獲取每個(gè)斑塊包含的柵格像元數(shù)量，計(jì)算斑塊面積，將斑塊索引、面積、包含柵格像元個(gè)數(shù)存放到斑塊對象中，將斑塊對象存放于斑塊對象集合中。依據(jù)此斑塊對象集合，代入三類景觀指數(shù)計(jì)算公式，在對象集合中取出公式所需的值進(jìn)行計(jì)算，最后得出此公里格網(wǎng)的破碎度柵格值。
（4）產(chǎn)品質(zhì)檢
借助Fragstats 4.2軟件同步計(jì)算以上三種景觀指數(shù)的耕地破碎度，通過對比分析兩種軟件計(jì)算出的柵格值檢驗(yàn)1 km格網(wǎng)耕地破碎度的正確性。
