景观格局分析方法

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景观生态学原理——景观格局与分析

景观生态学原理——景观格局与分析

景观生态学原理|——景观格局与分析景观的三个特征:1、格局:生态系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物质和物种的分布2、功能:景观单元之间的相互作用,生态系统组分间的能量流动、物质循环和物种流3、动态:斑块镶嵌结构与功能随时间的变化3.1 景观发育景观格局的形成,受到生物与非生物两个方面的影响3.2 景观要素景观要素包括景观斑块、廊道、基质,以及附加结构3.2.1 斑块(patch)空间的非连续性以及内部均质性1. 斑块起源主要因素:环境异质性(environmental heterogeneity)自然干扰(natural disturbance)人类活动(human activity)1、环境资源斑块由于环境异质性导致,稳定,与自然干扰无关,由于环境资源的空间异质性和镶嵌规律2、干扰斑块由于基质内的各种局部干扰引起,具有最高的周转率,持续时间最短3、残存斑块是动植物群落受干扰后基质内残留的部分4、引进斑块人们把生物引入某一地区后形成的斑块1)种植斑块2)聚居地2. 斑块面积1、对物质和能量的影响2、对物种的影响1)岛屿,面积效应——生境多样性(habitat diversity)——物种多样性2)陆地,基质异质性高3. 斑块形状斑块的形状和走向对穿越景观扩散的动植物至关重要1、圆形和扁长形斑块,内缘比(interior ratio)2、环状斑块3、半岛4. 斑块镶嵌相似的斑块容易造成扩散不同类型的斑块镶嵌,能够形成对抗干扰的屏障、5. 斑块化(缀块性,patchiness)与斑块动态1、斑块化机制斑块化:斑块的空间格局及其变异,大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构、边界特征对比度(contrast):斑块之间以及斑块与基质之间的差异程度空间异质性(spatial heterogeneity):通过斑块化、对比度以及梯度变化所表现出来的空间变异性生物感知(organism-sensed):生物对于斑块化的反应最小斑块化尺度(smallest patchiness scale):粒度(grain)最大斑块化尺度(largest patchiness scale):幅度(extent)斑块化动态:斑块内部变化和斑块间相互作用导致的空间格局及其变异随时间的变化斑块化产生的原因:物理的和生物的,内部和外源的2、斑块化的特点1)可感知2)内部结构,时空等级性,大尺度斑块是小尺度斑块的镶嵌体3)相对均质性4)动态特征5)生物依赖性6)斑块的等级系统(patch hierarchy)7)等级间的相互作用8)斑块敏感性(patch sensitivity)9)斑块等级系统中的核心水平:最能集中体现研究对象或过程特征的等级水平,相应的时空尺度称为核心尺度(focal scale)10)斑块化原因和机制的尺度依赖性3、斑块化的生态与进化效应3.2.2 廊道(corridor)廊道是线性的景观单元,具有通道合阻隔的双重作用1. 廊道的起源干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道2. 廊道的结构特征1)曲度:廊道的弯曲程度,影响物质、能量、物质的移动速度2)宽度3)连通性:廊道单位长度上间断点的数量表示4)内环境:较大的边缘生境和较小的内部生境3. 廊道分类1)线状廊道:全部由边缘物种占优势的狭长条带2)带状廊道:较丰富的内部种的内环境的较宽条带3)河流廊道:分布在河流两侧3.2.3 基质(matrix)1. 基质的判定1)相对面积2)连通性3)控制程度4)3个标准结合2. 孔隙度和边界形状孔隙度(porosity):单位面积的斑块数目3.2.4 附加结构(add-on)异常景观特征,在整个景观中只出现一次或几次的景观类型3.3 景观格局特征目的:从无序的斑块镶嵌中,发现潜在的有意义的规律性3.3.1 斑块-廊道-基质模式(patch-corridor-matrix model)3.3.2 景观对比度1. 低对比度结构自然形成的,热带雨林,相邻景观要素彼此相似2. 高对比度结构自然、人工3.3.3 景观粒径(landscape grain)粗粒(coarse grain)和细粒(fine grain)生物体粒径(home range):生物体对其敏感或利用的区域粒径大小取决于整个景观的尺度3.3.4 景观多样性(landscape diversity)由不同类型生态系统构成的景观在格局、功能和动态方面的多样性或变异性,反映景观的复杂性程度1)斑块多样性:数量、大小、形状的多样性2)类型多样性:景观类型的丰富度3)格局多样性:景观类型空间镶嵌的多样性3.3.5 景观异质性(landscape heterogeneity)多样性——斑块性质的多样化异质性——斑块空间镶嵌的复杂性,景观结构空间分布的非均匀性、非随机性1)空间异质性2)时间异质性3)功能异质性梯度分布镶嵌结构3.4 生态交错带与生态网络3.4.1 边缘效应与生态交错带景观单元之间的空间联系:生态交错带、网络结构1. 边缘效应(edge effect)边缘地带由于环境条件不同,可以发现不同的物种组成和丰富度边缘物种:仅仅或主要利用景观边界的物种内部物种:远离景观边界的物种2. 生态交错带(ecotone)描述物种从一个群落到其界限的过渡分布区,由两个不同性质的斑块的交界及各自的边缘带组成生态过渡带(transition zone)景观边界(landscape boundary)1)特征:生态应力带(tension zone)、边缘效应、阻碍物种分布(半透膜)、2)描述:结构:大小、宽度、形状、生物结构、限制因素、内部异质性、密度、分形维数、垂直性、外形或长度、曲合度功能:稳定性、波动、能量、功能差异、通透性、对比度、通道、过滤、屏障、源、汇、栖息地3)尺度效应:某一尺度上可以明辨的交错带在另一尺度上可能模糊不清4)气候变化:更为敏感,迟滞(lag)5)生态交错带与生物多样性:农业生产把异质的自然景观变成大范围同质的人工景观,消灭了自然生态交错带,扩展了人为生态交错带3.4.2 生态网络与景观连通性生态网络(network)将不同的生态系统相互连接起来两类物种:生活在网络包围的景观要素内部的物种,廊道是一种障碍;生活在廊道内、沿着廊道迁移的物种1. 廊道网络由节点(node)和连接廊道构成,分布在基质上形式:分支网络(branching network):树状的等级结构环形网络(circuit network):封闭的环路结构1)廊道网络的结构特征网络交点、网状格局、网眼大小、网络结构的决定因素(历史和文化的)2)廊道网络描述连通性:在一个系统中所有交点被廊道连接起来的程度,指示网络的复杂度,用r指数方法来计算r指数:连接廊道数与最大可能连接廊道数之比r=L/Lmax=L/3(V-2),V为节点数环度:用α指数衡量,表示能流、物流、物种迁移路线的可选择程度。

生态学中的生态景观格局分析

生态学中的生态景观格局分析

生态学中的生态景观格局分析在生态学中,生态景观是一个重要的研究领域。

生态景观与生态系统紧密相关,是指一定地理空间范围内由多种生态系统组成的集合体。

其中包括土地利用类型、结构、分布、面积、相互联系和相互作用。

这些景观元素的组合形成了特定的景观图案和空间分布格局。

了解生态景观的格局特点对于生态环境保护和管理具有重要的理论和实践意义。

一、生态景观格局的概念生态景观格局是指在地球表面上的各种生态系统在时间和空间上的特定配置、大小、形态和空间关系。

生态景观格局是生态景观的可视性表现,也是生态环境空间图式的集合体现。

生态景观格局包括以下内容:(1)土地利用类型:指地块用途分类、用地类型的数量和比例;(2)景观结构:在空间层次上,指景观元素间的形成形态、数量、面积、长度和宽度等方面的特征表现;(3)景观分布:是指景观类型在空间上的分布规律,包括加权面积、平均片段面积、分形维数、内聚力、离散度等;(4)景观面积:是指地区内某一景观类型所占的面积百分比,是分区地学分析的基本依据;(5)景观连通性:是指各类景观之间的相互联系和相互影响,包括景观元素的相对位置和距离、网络水平、纵向渠道等。

二、生态景观格局分析的意义生态景观格局是研究生态系统空间分布规律和生态过程的重要方法。

研究生态景观格局有助于加深对生态系统结构和功能的认识,对环保部门和政府决策具有重要参考价值,也有助于推进生态环境保护和资源管理工作。

(1)生态环境修复:生态景观格局分析有助于鉴定生态问题的病因,规划生态修复方案。

特别是在环境污染和生物多样性保护方面,生态景观格局是重要依据。

(2)资源管理与利用:生态景观格局分析可以帮助资源管理者制定可持续管理计划,合理利用资源;对于区域发展和决策也有重要意义。

(3)生物多样性保护:生态景观格局分析可用来评估景观多样性、结构和分布程度,引导建设生境及生态廊道,保障物种丰富度。

(4)景观规划:生态景观格局分析可指导景观规划,提高景观规划的生态适应性和科学性,促进城乡一体化发展。

景观空间格局指标及其分析方法

景观空间格局指标及其分析方法

2.5景观空间格局指标及其分析方法
对景观空间格局的定量描述是分析景观结构功能及过程的基础。

景观空间格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置.它是
景观异质性的具体表现(傅伯杰等,2001),是自然、生物和社会要素之间相互作用的结果。

通常,景观空间格局可以用景观格局指数来度量,景观格局指数是指能够高度浓缩景观格局信息,反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标(邬建国,2000)。

2.5.1斑块面积(A)和斑块周长(P)斑块面积和斑块周长是描述景观斑块
形态特征和景观空间格局分析的基础。

斑块的面积可以反映湿地景观类型/覆盖斑块的基本特征.斑块的大小直接影响单位面积的生物量、生产力及物种组成和多样性(蒋卫国等,2003)。

2.5.2景观的破碎化指数(C)景观的破碎化指数是指景观被分割的破碎
程度.该指数的研究对景观中生物和资源的保护具有十分重要的意义(陈鹏,2O05)。

其表达式为:C=MPS x(Nf 1)/Nc式中.MPS为景观中各类斑块的平均斑块面积,Nf是某~种景观类型的斑块总数,Nc是景观总面积。

通过景观破碎化分析可以从一定的角度对景观的稳定性和人类干扰程度进行适当评价。

2.5.3斑块的分维数(D) 斑块的分维数主要揭示斑块及斑块组成的
景观的形状和面积大小之间的相互关系,它反映了在一定的观测尺度上斑块和景观格局的复杂程度,表达式是:D = 2Ig(P/4)/Ig(A)
式中,P为斑块周长,A为斑块面积,D为分维数,且满足1≤D≤2。

D
值越大,反映斑块的形状越复杂;当D=1时,斑块形状为简单的欧几
里德正方形(阎传海等,2003)。

景观生态学空间格局分析方法综述

景观生态学空间格局分析方法综述

景观生态学空间格局分析方法综述景观生态学是研究景观格局和生态过程之间相互关系的学科领域。

景观格局表示了自然和人类活动在地表上的分布情况,而生态过程则是描述生物间相互作用和能量流动的过程。

了解景观生态学空间格局的分析方法对于保护和管理生态系统具有重要意义。

下文将综述几种常用的景观生态学空间格局分析方法。

1. 景观破碎度指数:景观破碎度指数是通过计算规定空间单位内的斑块个数和大小来反映景观破碎程度的指标。

常用的景观破碎度指数包括片段化指数(Patchiness Index)、简化指数(Simpson Index)和破碎度指数(Fragmentation Index)。

这些指数可以帮助研究者评估景观的连续性和完整性,以及对生物多样性和生态过程的影响。

2.斑块统计:斑块统计是通过计算不同类型和形状的斑块在景观中的分布情况来分析景观格局。

常用的斑块统计方法包括斑块大小分布、斑块形状指数和边缘/面积比等。

斑块统计方法可以帮助研究者了解景观中不同类型斑块的大小、数量、形状和分布情况,从而评估景观格局对于物种分布和迁移的影响。

3. 景观分维:景观分维是通过计算景观中斑块的空间分布来确定景观的复杂度和分散程度的指标。

常用的景观分维方法包括盒维法(Box-counting method)和多重分形方法(Multi-fractal method)。

景观分维方法可以帮助研究者定量描述和比较不同景观的空间复杂性和分散程度。

综上所述,景观生态学空间格局的分析方法主要包括景观破碎度指数、斑块统计、景观分维以及边界和分岔分析等方法。

这些方法通过计算斑块的大小、形状、分布和连接程度等指标来描述景观格局的特征,从而帮助研究者了解景观对于生物多样性和生态过程的影响。

这些分析方法可以为保护和管理生态系统提供科学依据,以实现生态系统的可持续发展。

景观格局分析指数

景观格局分析指数

景观格局分析指数:(1)景观相对丰富度指数maxN N R =式中:N-----景观中斑块类型数目max N ---景观中可能出现的斑块类型总数的最大值(2)景观多样性指数∑=-=nk k k p p H 1)ln (k P ---斑块类型K 在景观中出现的概率,通常以该类型占有的栅格细胞数占景观栅格细胞总数的比例来总算(3)景观优势度指数D (Dominance )景观优势度指数表示景观多样性对最大景观多样性指数的偏离程度。

其值越大,表明偏离程度越大,其值为0时,表示景观完全均质。

优势度指数D 是多样性指数的最大值与实际计算值之差∑=+=nk k k p p H D 1max )ln(式中:max H 是给定景观最大可能丰富度条件下景观最大可能多样性,k P 是缀块类型k 在景观中出现的概率,m 是景观中缀块类型的总数。

通常,较大的D 值对应于一个或少数几个缀块类型占主导地位的景观(4)景观聚集度指数------能够反映景观组分的空间配置特征∑∑==+=n i nj ij ij p p C C 11max lnmax C 是聚集度指数的最大值 [ 2ln(n) ], n 是景观中缀块类型总数,ij P 是缀块类型 i 与 j 相邻的概率(5)景观均匀度指数均匀度指数E 反映景观中各缀块在面积上分布的不均匀程度,通常以多样性指数和其最大值的比来表示。

)ln()ln(1max n p p H H E n k k k ∑=-==显然,当 E 趋于1 时,景观缀块分布的均匀程度亦趋于最大(6)斑块密度指数斑块密度指数即单位面积上的斑块个数i i i A N C /=式中i N 为景观i 的斑块数,i A 为景观i 的总面积。

(7)斑块破碎化指数-------用来表示斑块景观破碎化程度c p N N FN /)1(-=式中FN---斑块数破碎化指数;p N ----研究区斑块总数目;c N ---研究区总面积除以最小斑块面积FN 取值在0--1之间,0表示景观完全整合,1表示完全破碎。

景观安全格局分析

景观安全格局分析

景观安全格局分析景观安全格局分析俞孔坚于1995年提出了景观⽣态规划的⽣态安全格局⽅法。

该⽅法把景观过程(包括城市的扩张,物种的空间运动,⽔和风的流动,灾害过程的扩散等)作为通过克服空间阻⼒来实现景观控制和覆盖的过程。

要有效地实现控制和覆盖,必须占领具有战略意义的关键性的空间位置和联系。

这种战略位置和联系所形成的格局就是景观⽣态安全格局,他们对维护和控制⽣态过程具有异常重要的意义。

要根据景观过程之动态和趋势,判别和设计⽣态安全格局。

不同安全⽔平上的安全格局为城乡建设决策者的景观改变提供了辩护战略。

因此,景观⽣态安全格局理论不但同时考虑到⽔平⽣态过程和垂直⽣态过程,⽽且满⾜了规划的可辩护要求。

景观安全格局理论尤其在把景观规划作为⼀个可操作、可辩护的⽽⾮⾃然决定论的过程,和在处理⽔平过程诸⽅⾯显⽰其意义。

在许多情况下,安全格局组分并不能直接凭经验识别到。

在这种情况下,对景观战略性组分的识别必须通过对⽣态过程动态和趋势的模拟来实现。

安全格局组分对控制⽣态过程的战略意义可以体现在以下3个⽅⾯:(1)主动优势(initiative):安全格局组分⼀旦被某种⽣态过程占领后就有先⼊为主的优势,有利于过程对全局或局部的景观控制。

(2)空间联系优势(co-ordination):安全格局组分⼀旦被某种⽣态过程占领后有利于在孤⽴的景观元素之间建⽴空间联系。

(3)⾼效优势(efficiency):某安全格局组分⼀旦被某⽣态过程占领后,就使⽣态过程控制在全局或局部景观时,在物质、能量上达到⾼效和经济。

从某种意义上讲,⾼效优势是SP的总体特征,它也包含在主动优势和空间联系优势之中。

以⽣物保护为例,⼀个典型的安全格局包含以下⼏个景观组分:①源(source):现存的乡⼟物种栖息地,他们是物种扩散和维持的元点。

②缓冲区(buffer zone):环绕源的周边地区,是物种扩散的低阻⼒区。

③源间联接(inter-source linkage):相邻两源之间最易联系的低阻⼒通道。

景观生态学4景观格局分析方法

景观生态学4景观格局分析方法

景观生态学4景观格局分析方法
1.指数分析法
指数分析法是一种定量分析景观格局的常用方法,它通过计算各种指数,对景观的面积、形状、分布和连通性等进行描述。

常用的指数包括斑块面积指数、数量指数、边缘密度指数、形状复杂度指数等。

这些指数可以帮助研究者了解景观的整体特征,并对不同景观类型的生态功能进行比较。

2.分级分析法
分级分析法是一种将景观格局分为不同层次进行分析的方法,它能够揭示景观格局的空间结构和功能组织。

通过对景观类型、斑块大小和形状等进行划分,可以得到不同层次的景观格局数据。

研究者可以进一步探讨不同层次景观格局对生物多样性、生态过程和生态系统服务等的影响。

3.空间模型分析法
空间模型分析法是一种基于数学模型对景观格局进行建模和分析的方法。

常用的模型包括斑块扩散模型、斑块连接模型和斑块生长模型等。

这些模型可以模拟不同景观格局对种群扩散、基因流动和景观连通性等生态过程的影响,并预测未来景观格局的变化趋势。

4.地理信息系统(GIS)分析法
地理信息系统(GIS)分析法是一种基于空间数据的综合分析方法,它将景观格局与其他环境变量进行集成分析。

研究者可以通过GIS软件对景观格局数据进行处理、可视化和空间分析,进一步揭示景观格局与环境
因素的相互关系。

例如,可以通过GIS分析揭示不同土地利用类型对景观格局的影响,并预测其对生态系统功能的影响。

总之,景观生态学的四种分析方法,指数分析法、分级分析法、空间模型分析法和地理信息系统分析法,共同揭示了景观格局对生态过程的影响,为生态保护和可持续发展提供科学依据。

湿地生态系统景观格局分析

湿地生态系统景观格局分析

湿地生态系统景观格局分析一、引言湿地是一种面积巨大、特殊生物群落的生态系统,是地球上一种重要的生态系统形式。

在过去的几十年中,湿地生态系统已经受到了广泛的关注。

湿地生态系统作为气候稳定、水循环和污染净化等方面的关键因素,其生态价值不断显现。

为了更好地保护和合理利用湿地资源,对湿地生态系统景观格局的分析具有重要意义。

二、湿地生态系统景观格局分析(一)景观格局概念景观可理解为由不同特征的景观元素构成的空间单元,由此形成的空间结构(Wu et al., 2019)。

景观格局是指在空间上、在时间上或在两者的交汇处表现为某种结构或模式的景观组成部分之间的相互关系的总和(Liu et al., 2017)。

(二)湿地生态系统景观分类1.湿地生态系统的内部空间关系湿地的空间关系可以分为四类:边缘带,典型带,中带和深水区。

2.湿地生态系统的外部空间关系在湿地周围的区域被称为湿地流域。

湿地的景观格局研究旨在探索湿地流域与湿地的关系。

(三)湿地生态系统景观格局与生态功能关系景观格局对于生态系统的功能和稳定性具有很大影响。

特别是对于湿地这种生态系统,将湿地分割为不同的景观单元,可以更好地评估其生态系统的状况和维持湿地生态系统的功能。

(四)湿地生态系统景观格局影响因素周围的人类活动、自然因素、水文因素和物理因素等因素对湿地生态系统的景观格局产生了深远的影响。

三、湿地景观格局分析方法(一)遥感图片分析遥感技术是研究湿地景观格局的有效工具。

遥感图像处理软件能够识别、分类和分割遥感图像,从而获得湿地生态系统景观格局。

(二)GIS分析GIS软件在湿地生态系统景观格局研究中的应用日益增多。

该软件可以处理和分析地理数据,并将其转化为相关的空间数据。

四、湿地生态系统景观格局的重要性湿地生态系统景观格局非常重要,这是由湿地的特殊环境条件所决定的。

湿地生态系统是生命的“摇篮”,在其中诞生了众多的生命形式。

尤其是在全球变暖的背景下,湿地对于气候调节和保护生态多样性具有重要作用。

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二、景观要素斑块特征分析
1 景观要素斑块规模
A: 斑块面积
B: 内部生境面积
2 景观要素斑块形状
A:景观要素斑块形状指数 B:景观要素斑块分维数
A: 斑块面积
类斑块平均面积:景观中某类景观要素斑块面积 的算术平均值。
1 Ai Ni
式中:
A
j 1
Ni
ij
Ni——第i类景观要素的斑块总数;
如:稻田总是与河流或渠道并存是正相关空间联结的实 例;平原的稻田区很少有大片林地出现是负相关的实例。
三、景观格局分析概念
用来研究景观结构组成特征和空间配 置关系的分析方法。
通过研究空间格局可以更好地理解生态学过程。
第二节 景观格局分析的基本步骤
一 景观格局研究的目的
确定产生和控制空间格局的因子及其作用机制;
波段 波段 1(0.45~0.52μ m) 可见蓝光区 波段 2(0.52~0.60μ m) 可见绿光区 波段 3(0.60~0.90μ m) 可见红光区 波段 4(0.76~0.90μ 近红外反射区 波段 5(1.55~1.75μ 中红外反射区 波段 6(10.4~12.5μ 远红外反射区 波段 7(2.08~2.35μ 中红外反射区 m) m) m) m)

景观格局变化的定量描述 以10个景观指数举例说明美国凤凰城地区从1912年至1995年土地利用变化
第四节 空间统计学方法

空间自相关分析
景观格局的最大特征就是空间自相关性——被 称为是地理学第一定律,指在空间上越靠近的 事物或现象就越相似,即景观特征或变量在邻 近范围内的变化往往表现出对空间位置的依赖 关系。
多层空间数据分析的精确度
遥感、地理信息系统 在景观生态学中的应用
第一节

感(RS)
一、遥感技术在生态学应用中经历的阶段
二、遥感技术的基本原理 三、遥感技术的优点 四、遥感数据的基本特征 五、遥感在景观生态学中的应用方面
遥感在生态学应用中经历的阶段
航空摄影阶段:始于19世纪后期。 从航空摄影向航天摄影过渡的阶 段:大约从20世纪50年代至70年代。 航天摄影阶段: 以各种遥感卫星和先进的
栅格化数据
矢量化数据 最后对分析结果加以解释和综合
收集景观数据 野外考察、测量(获得植被、森林、土壤等 相关资料) 遥感数据:航空遥感 卫星遥感
景观格局分析图示
在进行景观格局分析时,实际景观首先要经过取样、数字化 过程转化为栅格型或矢量型数字地图
第三节 景观指数
一、景观指数
能够高度浓缩景观格局信息,反映 其结构组成和空间配置某些方面特征的简 单定量指标。
1 Ni
A
Ni j 1
ij
Ai
2
Si Ci 100 % Ai
B: 内部生境面积
类斑块内部生境总面积:该类生境全部斑块内部 面积之和。
AI i Aij EAij
Ni j 1
式中
AIi——第i类生境的内部生境总面积; Aij——第i类生境的斑块平均内部生境面积; EAij——第i类景观要素第j斑块的边际带面积;
k 1 m
H E H max
ln(m)
E<=1,当E趋于1时,景观斑块类型分布的均匀程度也 趋于最大。
景观要素优势度
描述景观由少数几类斑块控制的程度。通 常,较大的D(RD)对应于一个或少数几个斑 块类型占主导地位的景观。 优势度指数D: D = Hmax – H 相对优势度RD: RD = 1 - E = 1 —(H / Hmax)
B: 景观要素斑块分维数
分形维数(fractal dimension) 分形:不规则的非欧几里德几何形状可通称为分 形。组成部分以某种方式与整体相似的形体称分 形。 分形维数或分维数:不规则几何形状的非整数维 数。
对于单个斑块:
P kA
D/ 2
P D 2 ln( ) / ln( A) k
空间自相关分析的步骤
对所检验的空间单元进行取样 计算空间自相关系数(Moran的I系数和Geary的c系数)
I n wij ( xi x )( x j x ) ( wij ) ( xi x )
i 1 j 1 i 1 i 1 j 1 n n n 2 n n
Aij——第i类景观要素第j个斑块的面积。
最大和最小斑块面积:指景观中某类景观要素最 大和最小斑块的面积。
Ai max max Aij Ai min min Aij
类斑面积标准差(Si)和变动系数(Ci):是指景观 中某类景观要素斑块面积的统计标准差和变动系 数。
Si
空间自相关分析:检验某一空间变量的取值是否与相 邻空间上该变量的取值大小相关,以及相关程度如何。 空间自相关系数:度量物理或生态学变量在空间上的 分布特征及其对其邻域的影响程度。
若某一空间变量的值随着测定距离的缩小而变得更相 似,则这一变量呈空间正相关;若所测值随距离的缩 小而更为不同,则这一变量呈空间负相关;若表现出 任何空间依赖关系,则这所测值变量表现出空间不相 关性或空间随机性。
景观指数应用举例
通过计算一些景观指数,可以比较两个景观的结构特 征(图)
两个具有不同空间格局的景观及其相应的一些景观指 数
景观指数可以用来定量地描述和监测景观结构特征随时间的变化 (图)
美国本土的原始森林由于人类活动从1620年1990年间锐减的情形 美国亚利桑那洲凤凰城地区从1912年到1995年城市扩张的情形
1)规则或均匀分布格局:指某一特定类型景
观要素间的距离相对一致的一种景观。
美国华盛顿 洲贝克山山 坡针叶林中 砍伐斑块的 规则分布格 局
2)聚集(团聚)型分布格局
同一类型的景观要素斑块相对聚集 在一起,同类景观要素相对集中,在景观 中形成若干较大面积的分布区,再散布在 整个景观中。
如:在丘陵农业景观中,农田多聚集在村 庄附近或道路的一端。
景观格局分析方法
第一节 概念 第二节 景观格局分析的基本步骤 第三节 景观指数 第四节 空间统计学方法 第五节 景观格局分析中的误差问题
第一节 概念 一、景观格局(景观空间格局)的概念 景观要素在景观空间内的配置和 组合形式。
二、景观格局的基本类型
1)规则或均匀分布格局 2)聚集(团聚)型分布格局 3)线状格局 4)平行格局 5)特定的组合或空间联结格局
图像处理技术为标志。


遥感技术的基本原理
指通过任何不接触被观测物体 的手段来获取信息的过程和方法。
遥感
遥感技术的基本原理
是用光谱扫描仪或红外扫描仪对地球表面的地 物光谱或温度特征进行记录,通过计算机的数 据或图像处理分析地表特征。

遥感技术的优点
避免研究者对研究对象的直接干扰。 能够提供大范围的瞬间静态图像,是生态学家 目前获取大尺度上各种生态和物理信息的主要手 段。 提供了大面积重复观测的可能,为资料的快速 获取与更新、为多时段的对比研究和动态分析提 供了基础,是大尺度格局动态的唯一监测手段。
A:景观斑块密度
1 M PD N i A j 1
PD i
Ni
Ai
式中:PD——景观斑块密度:类型斑块总数/类型总面积。
PDi——景观要素的斑块密度:景观中某类景观要素的单位面积
斑块数。
M——研究范围内某空间分辨率上景观要素类型总数
A——研究范围景观总面积。
B: 景观边缘密度(边界密度)
遥感资料在景观生态学中的应用可以 归纳为3类:
植被和土地利用分类 生态系统和景观特征的定量化 景观动态以及生态系统管理方面 的研究
第二节
一、概述
地理信息系统(GIS)
二、GIS的数据层及数据获取
三、GIS的功能
四、GIS在景观生态学中的应用
GIS是一系列用来收集、存贮、提取、转换和 显示空间数据的计算机工具。
3)线状格局
指同一类景观要素的斑块呈线性分布。
如:沿公路零散分布的房屋,干旱地区(或山地)沿 河分布的耕地。
4)平行格局
指同一类型的景观要素斑块呈平行分
布。
如:侵蚀活跃地区的平行河流廊道,以及山地景观中沿山 脊分布的林地。
5)特定的组合或空间联结格局
指不同的景观要素类型由于某种原因经 常相联结分布。空间联结可以是正相关,也 可以是负相关。
者有关的种种原因造成。
数据处理和分类过程引入的误差: 空间分析过程本身所引入的误差:各种景观指数和空间
统计学方法的局限性和非确定性;采用这些方法的人的实际操作水平和对 结果的解译能力。
景观空间分析中的误差
这些不同阶段所产生的误差还可能相互作用,不断放大,即 所谓的误差繁衍(error propagation)现象。
大大拓宽了人类观测地球的光谱分辨能力。
可以提供高空间分辨率的资料,可以有效地 为景观生态学研究提供所必需的多尺度上的资料。 遥感数据一般都是空间数据,这也是研究景 观的结构、功能和动态所必需的数据形式。 现代遥感技术直接提供数字化空间信息,从 而大大地促进了景观生态学资料的收集、贮存, 以及处理和分析过程,并且使遥感、GIS和计算机 模型的密切配合成为必然。
Pk为斑块类型k在景观中出现的概率;m为景观中斑块 类型总数。
Simpson多样性指数:
H ' 1 Pk2
k 1 m
H 'max 1 (1 / m)
景观均匀度指数
反映景观中各斑块类型在面积上分布的均匀程 度。 以Shannon多样性指数为例:
Pk ln( Pk )
比较不同景观镶嵌体的特征和它们的变化; 探讨空间格局的尺度性质; 确定景观格局和功能过程的相互关系; 为景观的合理管理提供有价值的资料。
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