景观生态指数
较全的景观指数公式

较全的景观指数公式景观指数是评价景观品质和可持续性的重要指标之一、它可以用于评价土地使用、城市规划和景观设计的质量,并帮助决策者了解和改进景观的可视性、连通性、多样性和自然性等要素。
以下是一个较全的景观指数公式,它将这些要素纳入考虑,并考虑了景观的可持续性:景观指数=可视性指数×连通性指数×多样性指数×自然性指数×可持续性指数其中,每个指数的计算方法如下:1. 可视性指数 (Visibility Index):表示景观的可见程度和可接近性。
它衡量了景观能否被人们轻松观察和接近,从而影响其可用性和吸引力。
可视性指数可以通过以下公式计算:可视性指数=(S/P)×100其中,S表示可见景观的总面积,P表示研究区域的总面积。
连通性指数=(C/N)×100其中,C表示连接的要素数量,N表示研究区域中的总要素数量。
3. 多样性指数 (Diversity Index):评估景观的种类和多样性,包括植被类型、土地利用类型和景观元素组成的多样性。
多样性指数可以通过以下公式计算:多样性指数=(D/T)×100其中,D表示研究区域中的不同景观类型数量,T表示总景观类型数量。
4. 自然性指数 (Naturalness Index):衡量景观的自然程度和生态可持续性,包括自然环境保护、生态系统功能和生物多样性等。
自然性指数可以通过以下公式计算:自然性指数=(N/L)×100其中,N表示自然景观的总面积,L表示研究区域的总面积。
5. 可持续性指数 (Sustainability Index):反映景观设计和土地使用的可持续性。
它包括节约能源、水资源管理、环境保护和社会包容等方面的指标。
可持续性指数可以通过以下公式计算:可持续性指数=(W+E+P+S)/4其中,W表示能源节约的指标,E表示水资源管理的指标,P表示环境保护的指标,S表示社会包容的指标。
景观生态指标及说明

选择指标landscape:1.香农多样性指标SHDI2.丰富度(PRD):PRD=mA(10,000)(100)m为存在于景观中的斑块类型数量,包括存在的景观边缘,A 为景观区域总面积;PRD使得单位区域为基础的丰富度标准化,减小不同景观间对比的障碍,但本指数在斑块丰富度和相对斑块丰富度存在时为多余的。
3.香农均度指数(SHEI),单位:无,范围:0<=SHEI<=1SHEI等于香农多样性指数除以给定景观丰度下的最大可能多样性(各斑块类型均等分布)。
SHEI=0表明景观仅由一种斑块组成,无多样性;SHEI=1表明各拼块类型均匀分布,有最大多样性。
生态意义:SHEI与SHDI指数一样也是我们比较不同景观或同一景观不同时期多样性变化的一个有力手段。
而且,SHEI与优势度指标(Dominance)之间可以相互转换(即evenness=1-dominance),即SHEI 值较小时优势度一般较高,可以反映出景观受到一种或少数几种优势拼块类型所支配;SHEI趋近1时优势度低,说明景观中没有明显的优势类型且各拼块类型在景观中均匀分布。
分析:PRD值为0.2249,由于香农指数无上限,且无其他景观作对比,因此无法由SHDI获得。
SHEI值为0.8114,接近于1,表明各类型的斑块类型分布较均匀,多样性较高。
Class:1.斑块数量(NP):NP =n i , ni 为在整个景观中第i 种类型所包含斑块总数;斑块数量在一定程度上,可以衡量某一特定斑块类型的破碎程度,对于某些生态过程而言,某一特定类型中斑块数量非常重要;同一类型中斑块的数量往往决定着景观中物种动态和分布。
但因其本身不涉及斑块面积、分布、和密集程度到等信息,而有一定局限性。
但当类型面积一定,NP 值与斑块密度和平均斑块面积有同样作用。
四邻规则和八邻规则的选择会对其数值有相应影响。
2. 最大斑块指数(LPI):LPI =max(a ij )A(100) 最大斑块指数表征了某一类型的最大斑块在整个景观中所占比例。
部分景观指数及其生态学含义

表4.3-6 沁河流域不同水平年景观指数(Landscape)计算结果景观中模地(Matrix)或优势景观元素的依据之一;也是决定景观中的生物多样性、优势种和数量等生态系统指标的重要因素。
拼块个数(NP),单位:无,范围:NP>=1公式描述:NP在类型级别上等于景观中某一拼块类型的拼块总个数;在景观级别上等于景观中所有的拼块总数。
生态意义:NP反映景观的空间格局,经常被用来描述整个景观的异质性,其值的大小与景观的破碎度也有很好的正相关性,一般规律是NP大,破碎度高;NP小,破碎度低。
NP对许多生态过程都有影响,如可以决定景观中各种物种及其次生种的空间分布特征;改变物种间相互作用和协同共生的稳定性。
而且,NP对景观中各种干扰的蔓延程度有重要的影响,如某类拼块数目多且比较分散时,则对某些干扰的蔓延(虫灾、火灾等)有抑制作用。
最大拼块所占景观面积的比例(LPI),单位:百分比,范围:0<LPI<=100公式描述:LPI等于某一拼块类型中的最大拼块占据整个景观面积的比例。
生态意义:有助于确定景观的模地或优势类型等。
其值的大小决定着景观中的优势种、内部种的丰度等生态特征;其值的变化可以改变干扰的强度和频率,反映人类活动的方向和强弱。
拼块平均大小(MPS),单位:ha,范围:MPS>0公式描述:MPS在拼块级别上等于某一拼块类型的总面积除以该类型的拼块数目;在景观级别上等于景观总面积除以各个类型的拼块总数。
生态意义:MPS代表一种平均状况,在景观结构分析中反映两方面的意义:景观中MPS值的分布区间对图像或地图的范围以及对景观中最小拼块粒径的选取有制约作用;另一方面MPS可以指征景观的破碎程度,如我们认为在景观级别上一个具有较小MPS值的景观比一个具有较大MPS值的景观更破碎,同样在拼块级别上,一个具有较小MPS值的拼块类型比一个具有较大MPS值的拼块类型更破碎。
研究发现MPS值的变化能反馈更丰富的景观生态信息,它是反映景观异质性的关键。
景观生态学指数

斑块密度PD:
PD=N/A
式中,N—景观中斑块类型的数量,A—景观总面积。
单位面积上的斑块数,是描述景观破碎化的重要指标。
PD越大,破碎化程度越大。
香浓多样性指数SHDI:
SHDI=−(P i∗lnP i)
m
i=1
式中,Pi—景观斑块类型i所占据的比率;m—景观中斑块类型的数量。
反映景观异质性,在比较和分析不同景观或同一景观不同时期的多样性与异质性变化时,是一个敏感指标。
如在一个景观系统中,土地利用类型越丰富,破碎化程度越高,其不定性的信息含量也越大,计算出的SHDI也越高(SHDI≥0)。
Simpson多样性指标SIDI:
SIDI=1−P i2
m
i=1
香浓均匀度指数SHEI:
SHEI=−(P i∗lnP i) m
i=1
辛普森均匀度指数SIEI:
SIEI=1−Pi2
m
i=1。
部分景观指数生态意义汇总

注释
Radius of Gyration测量斑块范围;所以斑块大小和斑块紧凑度影响它的取值。利用四邻域或八邻域规则对该斑块进行描述对该指数将产生不同的结果。
Percentage of Landscape
4.Isolation/proximity metrics
Proximity Index(相似度指数)
aijs=在斑块ij特定邻域内斑块ijs的面积(m2).
hijs=斑块jis和斑块jis之间的距离。该距离基于斑块边对边距离,象元中心到象元中心的距离。
描述
PROX是斑块面积之和除以斑块与相关斑块的核心斑块间最近边对边距离的平方,相关斑块是指边长在核心斑块的指定距离之内的斑块。值得注意的是,当搜索缓冲区超过景观边界时,仅计算包含在景观内的边界。除此之外,边对边距离是象元中心到象元中心的距离。
pi=第i类景观类型在整个景观的比例。
aij= pij(第i类第j个斑块)的面积(m2)。
A=总景观面积(m2)。
描述
PLAND是相关斑块类型的面积总和除以景观总面积,再乘以100。换句话说,PLAND是相关斑块类型组成景观所占百分比。值得注意的是,总面积(A)包括内背景。
单位
百分数
范围
0<PLAND<=100
3.Core area metrics
Core Area(核心面积)
aijc=基于特定边缘深度的斑块ij的核心面积
描述
CORE等于斑块内远于特定边缘深度距离的面积,然后除以10,000(目的是把单位转化为公顷)。如果不存在景观边界,沿着景观边界的边长部分被看成背景,在这种情况下,边界信息明确指定边界边长类型。
景观指数生态意义

景观指数⽣态意义(注:每个景观指数包含的信息依次为英⽂缩写——英⽂全称——指标名称——应⽤尺度——单位)⼀、⾯积指标1.Area/Perimeter①AREA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Area——斑块⾯积(类型⽔平⽅差、百分⽐/景观⽔平⽅差、百分⽐)——斑块——ha(ha、%) ≥02.Isolation/Proximity①LSIM——Landscape Similarity Index——斑块相似系数——斑块——%3.Area/Density/Edge①CA——Total Class Area——斑块类型⾯积——类型——ha>0②PLAND(%LAND)——Percentage of Landscape——斑块所占景观⾯积⽐例——类型——% [0,100]③TA——Total Landscape Area——景观⾯积——景观——ha>0④LPI——Largest Patch Index——最⼤斑块占景观⾯积⽐例——类型/景观——%⼆、密度⼤⼩及差异1.Area/Density/Edge①NP——Number of Patches——斑块数量——类型/景观——n ≥1②PD——Patch Density——斑块密度——类型/景观——n/100ha③AREA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPS、PSSD、PSCV)——Patch Area(Mean、Standard Deviation、Coefficient of Variation)——斑块⼤⼩(平均、⾯积加权平均、中值、变化范围、⽅差、均⽅差)(斑块平均⼤⼩、斑块⾯积⽅差、斑块⾯积均⽅差)——类型/景观——ha(ha,%,%)④GYRA(同上)——Radius of Gyration——回转半径——类型/景观——m三、边缘指标1.Area/Perimeter①PERIM(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Perimeter——斑块周长(类型⽔平⽅差、百分⽐/景观⽔平⽅差、百分⽐)——斑块——m ≥0②GYRA(同上)——Radius of Gyration——回转半径——斑块——m2.Contrast①EDCON(同上)——Edge Contrast Index——边缘对⽐度——斑块——%3.Area/Density/Edge①TE——Total Edge——总边缘长度——类型/景观——m②ED——Edge Density——边缘密度——类型/景观——m/ha4.Contrast①CWED——Contrast-Weighted Edge Density——对⽐度加权边缘密度——类型/景观——m/ha②TECI——Total Edge Contrast Index——总边缘对⽐度——类型/景观——%③ECI(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MECI、AWMECI)——Edge Contrast Index(Mean Edge Contrast Index、Area-Weighted Mean Contrast Index)——边缘对⽐度(平均、⾯积加权平均、中值、变化范围、⽅差、均⽅差)(平均边缘对⽐度、⾯积加权平均边缘对⽐度)——类型/景观——%(%,%)四、形状指标1.Shape①PARA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Perimeter Area Ratio——边缘⾯积⽐(类型⽔平⽅差、百分⽐/景观⽔平⽅差、百分⽐)——斑块——⽆②SHAPE(同上)——Shape Index——形状指标——斑块——⽆③FRACT(同上)——Fractal Dimension Index——分维数——斑块——⽆[1,2]④CRICLE(同上)——Related Circumscribing Circle——相关外接圆——斑块——⽆⑤CONTIG(同上)——Contiguity Index——聚集指数——斑块——⽆2.Area/Density/Edge①LSI——Landscape Shape Index——景观形状指数——类型/景观——⽆②NLSI——Normalize LSI——标准化景观形状指数——类型——⽆3.Shape①PAFRAC——Perimeter Area Fractal DImension——边缘⾯积分维——类型/景观——⽆②PARA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)——Perimeter Area Ratio——边缘⾯积⽐(平均、⾯积加权平均、中值、变化范围、⽅差、均⽅差)——类型/景观——⽆③SHAPE(同上)(MSI、AWMSI)——Shape Index(Mean Shape Index、Area-Weighted Mean Shape Index)——形状指数(平均形状、⾯积加权的平均形状指标)——类型/景观——⽆④FRAC(同上)(MPFD、AWMPFD)——Fractal Dimension Index(Mean Patch Fractal Dimension、Area-Weighted Patch Fractal Dimension)——分维数(平均斑块分维数、⾯积加权的平均斑块分维数)——类型/景观——⽆[1,2]⑤CRICLE(同上))——Related Circumscribing Circle——相关外接圆——类型/景观——⽆⑥DLFD——Double Log Fractal Dimension——双对数分维数——类型/景观——⽆五、核⼼⾯积指标1.Core Area①Core(CSD、CPS/LSD、LPS)——Core Area——核⼼斑块⾯积(类型⽔平⽅差、百分⽐/景观⽔平⽅差、百分⽐)——斑块——ha②NCORE(同上)——Number of Core Area——核⼼斑块数量——斑块——n ≥1③CAI(同上)——Core Area Index——核⼼斑块⾯积⽐指标——斑块——%2.Core Area①TCA——Total Core Area——核⼼斑块总⾯积——类型/景观——ha②CPLAND(C%LAND)——Core Area Percentage of Landscape——核⼼斑块占景观⾯积⽐——类型——%③NDCA——Number of Disjunct Core Area——独⽴核⼼斑块数量——类型/景观——n④DCAD——Disjunct Core Area Density——独⽴核⼼斑块密度——类型/景观——n/100ha⑤CORE(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MCA1、CASD1、CACV1)——Core Area(Mean Core Area、Core Area Standard Deviation、Core Area Coefficient of Variation)——核⼼斑块⾯积(平均、⾯积加权平均、中值、变化范围、⽅差、均⽅差)(平均核⼼斑块⾯积、核⼼斑块⾯积⽅差、核⼼斑块⾯积均⽅差)——类型/景观——ha(ha,ha,%)⑥DCA(同上)(MCA2、CASD2、CACV2)——Disjunct Core Area——独⽴核⼼斑块⾯积(平均独⽴核⼼斑块⾯积、独⽴核⼼斑块⾯积⽅差、独⽴核⼼⾯积均⽅差)——类型/景观——ha(ha,ha,%)⑦CAI(同上)(MCAI)——Core Area Index(Mean Core Area Index)——核⼼斑块指标(平均核⼼斑块指标)——类型/景观——%六、邻近度指标1.Isolation/Proximity①PROXIM(CSD、CPS/LSD、LPS)——Proximity Index——邻近度(类型⽔平⽅差、百分⽐/景观⽔平⽅差、百分⽐)——斑块——⽆②SIMI(同上)——Similarity Index——相似度——斑块——⽆③ENN(同上)——Euclidean Nearest Neighbor Index——欧⼏⾥得最邻近距离——斑块——m2.Isolation/Proximity①PROXIM(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPI)——Proximity Index(Mean Proximity Index)——邻近度(平均、⾯积加权平均、中值、变化范围、⽅差、均⽅差)(平均邻近度指标)——类型/景观——%(%) ≥0②SIMI(同上)——Similarity Index——相似度——类型/景观——⽆③ENN(同上)(MNN、NNSD、NNCV)——Euclidean Nearest Neighbor Index(Mean Euclidean Nearest-Neighbor Index、Euclidean Nearest-Neighbor Index Standard Deviation、Euclidean Nearest-Neighbor Index Coefficient of Variation)——欧⼏⾥得最邻近距离(平均最近距离、最邻近距离⽅差、最邻近距离标准差)——类型/景观——m(m,m,%) >0七、多样性1.Diversity①PR——Patch Richness——斑块多度(景观丰度)——景观——n ≥1②PRD——Patch Richness Density——斑块多度密度——景观——n/100ha③RPR——Relative Patch Richness——相对斑块多度——景观——%④SHDI——Shannon's Diversity Index——⾹农多样性指标——景观——⽆⑤SIDI——Simpson's Diversity Index——Simpson多样性指标——景观——⽆⑥MSHDI——Modified Simpson's Diversity Index——修正Simpson多样性指标——景观——⽆⑦SHEI——Shannon's Evenness Index——⾹农均匀度指标——景观——⽆[0,1]⑧SIEI——Simpson's Evenness Index——Simpson均匀度指标——景观——⽆⑨MSIEI——Modified Simpson's Evenness Index——修正Simpson均匀度指标——景观——⽆⼋、聚散性1.Contagion/Interspersion①CLUMPY——Clumpiness——丛⽣度——类型——%②PLADJ——Proportion of Like Adjacency——相似毗邻百分⽐——类型/景观——% (0,100]③AI——Aggregation Index——聚集度指数——类型/景观——% (0,100]④IJI——Interspersion Juxtaposition Index——散布于并列指数——类型/景观——% (0,100]⑤DIVISION——Landscape Division Index——景观分割度——类型/景观——% (0,100]⑥SPLIT——Splitting Index——分离度指数——类型/景观——% (0,100]⑦MESH——Effective Mesh Size——有效粒度尺⼨——景观——% (0,100]2.Connectivity①COHESION——Patch Cohesion Index——斑块结合度——类型/景观——% (0,100]②CONNECT——Connectance Index——连接性指数——类型/景观——% (0,100]3.Contagion/Interspersion①CONTAG——Contagion Index——蔓延度指数——景观——% (0,100](注:以上仅为参考,具体仍需查阅专业⽂献)2 Fragstats 33软件的安装如果你装了arcgis软件,那么Fragstats 3.3可以直接使⽤。
fragstats软件中各生态景观指数详述

fragstats软件中各生态景观指数详述
生态景观指数是用来描述和评价动植物的生境质量、生态状况和演替过程的综合指标。
而Fragstats软件就是一种用于分析和评价景观特征和空间格局的软件工具,其内置了多
种生态景观指数,用于评估和比较不同景观特征下的生态系统质量。
1. 断片化程度(Patchiness Index,PI):
PI指数用于描述连续面状生境中分散小面积的程度,即生境中断片化的程度。
PI值越高,生境中的断片化程度越大。
PI指数常用于评价陆地和湿地生态系统的面积和形状,特别是对于植物和动物群落的分析,具有较好的指示意义。
2. 空间异质度指数(Landscape Shape Index,LSI):
LSI指数用于描述生态系统中各环境单位间的边界(即各环境过渡区)的形态复杂度和空间异质度。
LSI值越高,生境中的空间异质度越大。
对于评价生态系统中环境变化的影响,以及不同生境类型的边界效应,提供了有力的参考意义。
总之,Fragstats软件中的各生态景观指数,都是用于量化和评价生态系统中丰富的
景观特征,从而为环境科学研究和生态保护提供数据支持。
同时,也为生态景观评价和规
划提供了有助于提高管理和保护效果的手段。
景观指数分类、应用及构建研究

景观指数分类、应用及构建研究景观指数是一种用于描述和衡量景观特征和生态状况的重要工具。
通过对景观指数的分类、应用和构建进行研究,可以更好地理解景观生态系统的结构和功能,为环境保护、城市规划等领域提供决策依据。
本文将概述景观指数的概念和发展历程,探讨其在实际应用中的价值,并介绍景观指数的构建方法。
景观指数是指用于描述和衡量景观特征和生态状况的定量指标,最初由美国学者McIntosh于1970年代提出。
景观指数在生态学、地理学、环境科学等领域得到了广泛应用,成为研究景观生态、环境保护、城市规划等问题的有效工具。
根据空间性质,景观指数可以分为空间格局指数和空间过程指数。
空间格局指数反映景观空间结构的特征,如斑块大小、形状、分布等;空间过程指数则反映景观空间的动态变化过程,如物种迁移、生态演替等。
根据景观特点,景观指数可以分为自然景观指数和人文景观指数。
自然景观指数反映自然生态系统的结构和功能,如物种多样性、生态系统稳定性等;人文景观指数则反映人类活动对景观的影响,如土地利用变化、环境污染等。
根据数量特征,景观指数可以分为绝对数量指数和相对数量指数。
绝对数量指数反映景观元素的绝对数量或规模,如森林面积、湿地大小等;相对数量指数则反映景观元素的相对地位或作用,如物种丰富度、生态系统生产力等。
在城市规划中,景观指数可以用于评估城市绿化水平、空气质量、水环境等生态环境状况,为城市规划和环境治理提供科学依据。
例如,通过比较不同区域的景观指数,可以优化城市空间布局,提高城市生态环境质量。
在旅游管理中,景观指数可以用于评估旅游资源的价值和品质,为旅游开发和规划提供指导。
例如,通过分析旅游景区的景观指数,可以了解景区的自然和人文特色,为景区的开发和保护提供依据。
在生态保护中,景观指数可以用于监测和评估生态系统的结构和功能,为保护生物多样性和维护生态平衡提供支持。
例如,通过监测森林、湿地等生态系统的景观指数,可以了解生态系统的变化趋势,为采取保护措施提供依据。
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指数的选择Fragstats/select patch(class、land)metrics指数一共有三个级别,path、class、land三个级别。
不同级别对应不同的指数,对应着不同的生态学意义。
所以选择指数的时候,一定要清楚所选择的指数对应的级别。
运行计算选择好指数后,点击Fragstats/execute执行,或者是图标。
结果保存在步骤6种的Output File是所存的地方。
找到后,用记事本打开。
便是你要的结果了。
部分景观指数及其生态学含义拼块类型面积(CA),单位:ha,范围:CA>0公式描述:CA等于某一拼块类型中所有拼块的面积之和(m2),除以10000后转化为公顷(ha);即某拼块类型的总面积。
生态意义:CA度量的是景观的组分,也是计算其它指标的基础。
它有很重要的生态意义,其值的大小制约着以此类型拼块作为聚居地(Habitation)的物种的丰度、数量、食物链及其次生种的繁殖等,如许多生物对其聚居地最小面积的需求是其生存的条件之一;不同类型面积的大小能够反映出其间物种、能量和养分等信息流的差异,一般来说,一个拼块中能量和矿物养分的总量与其面积成正比;为了理解和管理景观,我们往往需要了解拼块的面积大小,如所需要的拼块最小面积和最佳面积是极其重要的两个数据。
景观面积(TA),单位:ha,范围:TA>0公式描述:TA等于一个景观的总面积,除以10000后转化为公顷(ha)。
生态意义:TA决定了景观的范围以及研究和分析的最大尺度,也是计算其它指标的基础。
在自然保护区设计和景观生态建设中,对于维护高数量的物种,维持稀有种、濒危种以及生态系统的稳定,保护区或景观的面积是最重要的因素。
拼块所占景观面积的比例(%LAND),单位:百分比,范围:0< %LAND<=100公式描述:%LAND等于某一拼块类型的总面积占整个景观面积的百分比。
其值趋于0时,说明景观中此拼块类型变得十分稀少;其值等于100时,说明整个景观只由一类拼块组成。
生态意义:%LAND度量的是景观的组分,其在拼块级别上与拼块相似度指标(LSIM)的意义相同。
由于它计算的是某一拼块类型占整个景观的面积的相对比例,因而是帮助我们确定景观中模地(Matrix)或优势景观元素的依据之一;也是决定景观中的生物多样性、优势种和数量等生态系统指标的重要因素。
拼块个数(NP),单位:无,范围:NP>=1公式描述:NP在类型级别上等于景观中某一拼块类型的拼块总个数;在景观级别上等于景观中所有的拼块总数。
生态意义:NP反映景观的空间格局,经常被用来描述整个景观的异质性,其值的大小与景观的破碎度也有很好的正相关性,一般规律是NP大,破碎度高;NP小,破碎度低。
NP对许多生态过程都有影响,如可以决定景观中各种物种及其次生种的空间分布特征;改变物种间相互作用和协同共生的稳定性。
而且,NP对景观中各种干扰的蔓延程度有重要的影响,如某类拼块数目多且比较分散时,则对某些干扰的蔓延(虫灾、火灾等)有抑制作用。
最大拼块所占景观面积的比例(LPI),单位:百分比,范围:0<LPI<=100公式描述:LPI等于某一拼块类型中的最大拼块占据整个景观面积的比例。
生态意义:有助于确定景观的模地或优势类型等。
其值的大小决定着景观中的优势种、内部种的丰度等生态特征;其值的变化可以改变干扰的强度和频率,反映人类活动的方向和强弱。
拼块平均大小(MPS),单位:ha,范围:MPS>0公式描述:MPS在拼块级别上等于某一拼块类型的总面积除以该类型的拼块数目;在景观级别上等于景观总面积除以各个类型的拼块总数。
生态意义:MPS代表一种平均状况,在景观结构分析中反映两方面的意义:景观中MPS值的分布区间对图像或地图的范围以及对景观中最小拼块粒径的选取有制约作用;另一方面MPS可以指征景观的破碎程度,如我们认为在景观级别上一个具有较小MPS值的景观比一个具有较大MPS值的景观更破碎,同样在拼块级别上,一个具有较小MPS值的拼块类型比一个具有较大MPS值的拼块类型更破碎。
研究发现MPS值的变化能反馈更丰富的景观生态信息,它是反映景观异质性的关键。
面积加权的平均形状因子(AWMSI),公式描述:AWMSI在拼块级别上等于某拼块类型中各个拼块的周长与面积比乘以各自的面积权重之后的和;在景观级别上等于各拼块类型的平均形状因子乘以类型拼块面积占景观面积的权重之后的和。
其中系数0.25是由栅格的基本形状为正方形的定义确定的。
公式表明面积大的拼块比面积小的拼块具有更大的权重。
当AWMSI=1时说明所有的拼块形状为最简单的方形(采用矢量版本的公式时为圆形);当AWMSI值增大时说明拼块形状变得更复杂,更不规则。
生态意义:AWMSI是度量景观空间格局复杂性的重要指标之一,并对许多生态过程都有影响。
如拼块的形状影响动物的迁移、觅食等活动[14,64],影响植物的种植与生产效率;对于自然拼块或自然景观的形状分析还有另一个很显著的生态意义,即常说的边缘效应。
面积加权的平均拼块分形指数(AWMPFD),单位:无,范围:1<=AWMPFD<=2公式描述:AWMPFD的公式形式与AWMSI相似,不同的是其运用了分维理论来测量拼块和景观的空间形状复杂性。
AWMPFD=1代表形状最简单的正方形或圆形,AWMPFD=2代表周长最复杂的拼块类型,通常其值的可能上限为1.5。
生态意义:AWMPFD是反映景观格局总体特征的重要指标,它在一定程度上也反映了人类活动对景观格局的影响。
一般来说,受人类活动干扰小的自然景观的分数维值高,而受人类活动影响大的人为景观的分数维值低。
应该指出的是,尽管分数维指标被越来越多地运用于景观生态学的研究,但由于该指标的计算结果严重依赖于空间尺度和格网分辨率[67],因而我们在利用AWMPFD指标来分析景观结构及其功能时要更为审慎。
平均最近距离(MNN),单位:m,范围:MNN>0公式描述:MNN在拼块级别上等于从拼块ij到同类型的拼块的最近距离之和除以具有最近距离的拼块总数;MNN在景观级别上等于所有类型在拼块级别上的MNN之和除以景观中具有最近距离的拼块总数。
生态意义:MNN度量景观的空间格局。
一般来说MNN值大,反映出同类型拼块间相隔距离远,分布较离散;反之,说明同类型拼块间相距近,呈团聚分布。
另外,拼块间距离的远近对干扰很有影响,如距离近,相互间容易发生干扰;而距离远,相互干扰就少。
但景观级别上的MNN在拼块类型较少时应慎用。
平均邻近指数(MPI),单位:无,范围:MPI>=0公式描述:给定搜索半径后,MPI在拼块级别上等于拼块ijs的面积除以其到同类型拼块的最近距离的平方之和除以此类型的拼块总数;MPI在景观级别上等于所有拼块的平均邻近指数。
MPI=0时说明在给定搜索半径内没有相同类型的两个拼块出现。
MPI的上限是由搜索半径和拼块间最小距离决定的。
生态意义:MPI能够度量同类型拼块间的邻近程度以及景观的破碎度,如MPI值小,表明同类型拼块间离散程度高或景观破碎程度高;MPI值大,表明同类型拼块间邻近度高,景观连接性好。
研究证明MPI对拼块间生物种迁徙或其它生态过程进展的顺利程度都有十分重要的影响[68]。
景观丰度(PR),单位:无,范围:PR>=1公式描述:PR等于景观中所有拼块类型的总数。
生态意义:PR是反映景观组分以及空间异质性的关键指标之一,并对许多生态过程产生影响。
研究发现景观丰度与物种丰度之间存在很好的正相关,特别是对于那些生存需要多种生境条件的生物来说PR就显得尤其重要。
香农多样性指数(SHDI),单位:无,范围:SHDI>=0公式描述:SHDI在景观级别上等于各拼块类型的面积比乘以其值的自然对数之后的和的负值。
SHDI=0表明整个景观仅由一个拼块组成;SHDI增大,说明拼块类型增加或各拼块类型在景观中呈均衡化趋势分布。
生态意义:SHDI是一种基于信息理论的测量指数,在生态学中应用很广泛。
该指标能反映景观异质性,特别对景观中各拼块类型非均衡分布状况较为敏感,即强调稀有拼块类型对信息的贡献,这也是与其它多样性指数不同之处。
在比较和分析不同景观或同一景观不同时期的多样性与异质性变化时,SHDI也是一个敏感指标。
如在一个景观系统中,土地利用越丰富,破碎化程度越高,其不定性的信息含量也越大,计算出的SHDI值也就越高。
景观生态学中的多样性与生态学中的物种多样性有紧密的联系,但并不是简单的正比关系,研究发现在一景观中二者的关系一般呈正态分布。
香农均度指数(SHEI),单位:无,范围:0<=SHEI<=1公式描述:SHEI等于香农多样性指数除以给定景观丰度下的最大可能多样性(各拼块类型均等分布)。
SHEI=0表明景观仅由一种拼块组成,无多样性;SHEI=1表明各拼块类型均匀分布,有最大多样性。
生态意义:SHEI与SHDI指数一样也是我们比较不同景观或同一景观不同时期多样性变化的一个有力手段。
而且,SHEI与优势度指标(Dominance)之间可以相互转换(即evenness=1-dominance),即SHEI值较小时优势度一般较高,可以反映出景观受到一种或少数几种优势拼块类型所支配;SHEI趋近1时优势度低,说明景观中没有明显的优势类型且各拼块类型在景观中均匀分布。
散布与并列指数(IJI),单位:百分比,范围:0<IJI<=100公式描述:IJI在拼块类型级别上等于与某拼块类型i相邻的各拼块类型的邻接边长除以拼块i的总边长再乘以该值的自然对数之后的和的负值,除以拼块类型数减1的自然对数,最后乘以100是为了转化为百分比的形式;IJI在景观级别上计算各个拼块类型间的总体散布与并列状况。
IJI取值小时表明拼块类型i仅与少数几种其它类型相邻接;IJI=100表明各拼块间比邻的边长是均等的,即各拼块间的比邻概率是均等的。
生态意义:IJI是描述景观空间格局最重要的指标之一。
IJI对那些受到某种自然条件严重制约的生态系统的分布特征反映显著,如山区的各种生态系统严重受到垂直地带性的作用,其分布多呈环状,IJI值一般较低;而干旱区中的许多过渡植被类型受制于水的分布与多寡,彼此邻近,IJI值一般较高。
蔓延度指数(CONTAG),单位:百分比,范围:0<CONTAG<=100公式描述:CONTAG等于景观中各拼块类型所占景观面积乘以各拼块类型之间相邻的格网单元数目占总相邻的格网单元数目的比例,乘以该值的自然对数之后的各拼块类型之和,除以2倍的拼块类型总数的自然对数,其值加1后再转化为百分比的形式。
理论上,CONTAG值较小时表明景观中存在许多小拼块;趋于100时表明景观中有连通度极高的优势拼块类型存在。