厦门市景观格局尺度效应与形成机制解读
景观生态学的基本理论和原理
景观生态学的基本理论一、耗散结构理论1. 耗散结构理论概述⏹一个远离平衡态的非线性的开放系统(不管是物理的、化学的、生物的乃至社会的、经济的系统),通过不断地与外界交换物质和能量，在系统内部某个变量的变化达到一定的阈值时，通过涨落，系统可能发生突变，由原来的混沌无序状态转变为一种在时间上、空间上或功能上的有序状态。
⏹由于这种在远离平衡的非线性区形成的有序结构，以能量的耗散来维持自身的稳定性，故称为“耗散结构”(dissipativestructure) 。
⏹耗散结构：位于远离平衡态的复杂系统，在外界能量流或物质流的维持下，通过自组织形成一种新的有序结构。
2. 耗散结构理论的意义⏹耗散结构理论认为：生态系统属于耗散结构系统，在于：1). 生态系统是开放系统；2). 所有生态系统都远离热力学平衡态；3). 生态系统中普遍存在着非线性动力学过程。
二、等级理论（hierarchy theory ）等级理论是关于复杂系统结构、功能和动态的系统理论。
通常，等级是一个由若干个单元组成的有序系统，而复杂性常具有等级形式。
一个复杂系统由相互关联的亚系统组成，亚系统又由各自的亚系统组成，往下类推直到最低层次。
所以，等级系统中的每一层次都由不同的亚系统或整体元组成，每一级组成单元相对于低层次表现出整体特性，而对高层次则表现出从属性或制约性。
基于等级理论，复杂系统可视为由具有离散性等级层次组成的等级系统。
解析：高等级层次上的生态过程（如全球植被变化）呈现大尺度、低频率和慢速；而低等级层次的生态过程（如局地植物群落物种组成变化）为小尺度、高频率和快速。
不同等级层次间相互作用，高层次对低层次的制约作用在模型中可表达为常数，而低层次提供机制和功能，其信息常以平均值的形式来表达。
等级系统结构：分垂直和水平两种。
前者指等级系统层次数目、特征及其相互作用关系，后者指同一层次上亚系统的数目、特征和相互作用关系。
层次和整体单元的边界称为界面。
景观格局演变及其生态效应研究进展
尺度是景观生态学研究中的一个基本概念，通常人们认为尺度代表研究对象在空间或时间上的量度[1]。从本质上来说，尺度是自然界所固有的特征，然而，基于不同的研究目的和兴趣，生态学家对尺度的理解却不尽相同，如尺度还可以是用于信息收集和处理的时间或空间单位，或者是由时间或空间范围决定的一种格局变化等[21-22]。
专家系统分类也属于人工智能分支，由用户界面、推理器和知识库组成。专家分析方法和经验被事先输入到知识库中，据此对待分类影像地物的多种属性进行分析和判断，并最终确定地物类型。有学者通过分析不同土地利用类型的遥感影像特征，建立起遥感专家分类决策模型库，实现了不同土地利用类型信息的自动分类提取[13]。专家系统的工作主要是利用推理机制进行，因此要充分发挥专家系统的推理判断能力，数据翔实的专家知识库显得尤为重要，这也是建立专家分类系统的难点。
1景观格局研究进展
1.1景观分类
景观组分和要素在景观中是不均匀分布的，从而构成不同的景观生态类型[8]，具有异质性；同时，景观在自然界中不同尺度上有着不同的意义和内容，具有等级性。正是由于景观生态系统的异质性和等级性，使建立景观生态分类系统具有可能性和必要性。景观分类是景观格局及其动态过程研究的基础，景观异质性则是景观分类的基础。在一定的空间尺度上，每一个景观类型是相对均质的，其内部组成和结构具有相对一致性。在景观分类过程中通常将具有显著异质性的部分确定为不同的景观或景观要素类型，而将相对均质的部分确定为相同的景观或景观要素。如在区域尺度上，黄土丘陵区土地利用通常可以划分为森林、灌丛、草地、农用地、建设用地、未利用土地以及水域这几种主要类型。土地利用分类对景观格局有非常重要的影响，如对同一景观采取不同分类方案能够产生不同景观格局，但其影响机制目前尚不清楚[9]，这也是实际工作中应当注意的问题。
城市景观格局、生态效应及恢复力特征
城市景观格局、生态效应及恢复力特征城市中的人工景观、基础设施等和其他的一些自然形成的景观、地理特征等等，共同构成了城市景观格局的特征，构成城市景观格局的自然因素具体包括城市的斑块、本底、廊道、边界等因素。
下面主要分析城市景观格局的一些基本特征：1.1 以人为主体的人工景观城市景观格局大部分是由人工设计形成的，人类有目的的进行城市景观设计，以实现城市的美观性和功能性等特征，其次人类在城市中的生活和工作，也影响着城市的自然环境改变，例如人类的生产活动影响城市的水文状况、气象特点，人类的开采资源、建筑施工活动影响着城市的地形地貌和自然资源，人类的对城市的规划设计影响城市的自然条件、水文状况、地表结构、动植物区系等等。
不同城市的景观反映着城市的特色，城市中的景观格局也反映着人工干预的痕迹，因此，城市的景观格局首要的特点体现了人类在城市景观格局形成中的重要作用，城市的景观格局以人工景观为主。
1.2 城市景观的破碎性城市景观的破碎性主要表现在景观的孤立、碎片化，众多的景观单元并没有整体性、系统性，呈现出孤立、零散的特征。
由于人类活动的的复杂性、多变性导致的自然尽管的分化，形成了城市景观的破碎性，例如，城市中的道路建设将城市的进行分割，甚至有一些复杂的交通线路会破坏城市中原有的地形地貌，造成土地景观的破碎化，这也是导致城市生物多样性降低的原因之一，城市景观的破碎化使得城市在城市中难以形成整体的、系统的生态循环系统，不利于城市生态化建设。
1.3 城市景观的异质性景观异质性是指一个景观中对一个种或更高级生物组织的存在起决定性作用的资源或某种形状，在空间上、时间上的变异程度或强度。
在城市生态系统表现为景观格局生态过程和功能之间的关联度变异程度。
景观异质性是基本生态过程和物理环境过程在空间和时间尺度上共同作用的产物，是景观要素生态属性和空间属性变异程度的综合表现。
城市景观的异质性来源主要是人工产生的，如城市中的道路、街道、建筑物、广场、行道树、运河、护城河等都是人工兴建、栽植和开挖的，同时，城市景观的异质性有一部分来自于自然原因，如城市中的河流等等。
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。
城市土地利用空间结构分析的尺度效应
城市土地利用空间结构分析的尺度效应
李天宏;张洋;倪晋仁;薛安;欧雄
【期刊名称】《应用基础与工程科学学报》
【年(卷),期】2004(12)2
【摘要】以蛇口工业区为例,采用土地利用信息图的方法、引入均质度的概念研究了城市土地利用空间结构,分五种网格尺度讨论了均质度随网格大小变化的规律.研究表明,土地利用的均质度随着划分的网格尺度的变化而相应变化,信息单元的尺度越小,土地利用的均质度也越小.其原因是网格越大,越能掩盖零散分布的细小土地斑块,强化了区域内主要的土地利用类型;相反,随着网格的缩小,小地块的信息就可以逐渐提取出来,提取的土地利用信息变得复杂.
【总页数】8页(P132-139)
【关键词】城市土地利用;空间结构;尺度效应;均质度;信息图;网格尺度
【作者】李天宏;张洋;倪晋仁;薛安;欧雄
【作者单位】北京大学环境工程系水沙科学教育部重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】F299.233
【相关文献】
1.河谷型城市城乡结合部景观格局空间尺度效应分析——以兰州市西固区土地利用格局为例 [J], 潘竟虎;李璟
2.江淮城市群土地利用空间结构的多尺度研究 [J], 白如山;姜玉培;曾承
3.上海市城市土地利用景观的空间尺度效应 [J], 徐丽华;岳文泽;曹宇
4.基于“三生空间”的滇中城市群土地利用空间结构多尺度分析 [J], 陈仙春;赵俊三;陈国平
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
景观格局指数的粒度效应_以沈阳城市森林为例
西北林学院学报2009,24(2):166~170Journal o f No rthw est F or est ry U niversit y景观格局指数的粒度效应以沈阳城市森林为例李小马,刘常富*(沈阳农业大学林学院,辽宁沈阳110161)摘 要:基于沈阳市2006年QuickBird卫星影像,以城市森林为对象,从景观和斑块类型水平研究了25个常用景观格局指数在细粒度范围(粒度边长<30m)的粒度效应。
结果显示:(1)25个指数随粒度增加的响应可分为3类:单调上升或下降、u型或n型变化和无规律变化。
(2)5种城市森林类型对景观格局指数的粒度效应表现出2种趋势:以小斑块为主的附属林和道路林随粒度增加斑块数量急剧减少,相应指数变化幅度较大;以大斑块为主的风景游憩林、生产经营林和生态公益林,景观格局指数对斑块数量变化不敏感,但随粒度增加斑块面积增加,引起面积加权平均斑块面积和有效格网大小等指数较大变化。
(3)通过景观格局指数尺度检测图的拐点,沈阳城市森林景观格局分析的适宜粒度为5m。
关键词:景观格局指数;粒度效应;城市森林中图分类号:S731.2 文献标识码:A 文章编号:1001 7461(2009)02 0166 05Grain Size Effect on Landscape Patt ern IndicesA Case Study of Shenyang Urban Fo restLI Xiao ma,LIU Chang fu*(F or estry Colle ge,Sh enyang Ag ricu ltural Univ er sity,S heny ang,L iaoning110161,China)Abstract:Gr ain size effect on landscape pattern indices of Shenyang urban fo rest w as investigated at the fine gr ain scale(one side of a pix el w as less than30m)through25comm only used landscape indices based on the QuickBird satellite image taken in2006.T he results show ed that(1)the25landscape pattern indi ces can be divided into thr ee types acco rding to their responses to grain size changing.Indices o f the fir st ty pe incr eased or decr eased mo no to nically,and the second type sho w ed u or n sty le,w hile the third gro up displayed uncertain responses;(2)Responses o f landscape pattern indices to gr ain size changing of the five urban forest ty pes fell into tw o trends.Patch num ber o f subor dinated forest and r oad forest decreased fast w ith g rain size changing,w hich caused the corr espo nding landscape pattern indices to change g reatly,be cause the tw o urban for est ty pes w ere mainly com posed of small patches.On the contrary landscape and recreation for est,production and manag em ent fo rest,and eco logical and public w elfare fo rest,character ized by big patches,w ere no t sensitive to patch number but sensitive to patch ar ea,w hich m ade landscape pattern indices such as area w eig hted m ean patch size and effective mesh size to chang e g reatly;(3)5m w as the optim al grain size for Shenyang urban forest landscape patter n r esearch based on landscape pattern indices scalog ram.Key words:landscape patter n indices;grain size effect;urban for est景观格局指数是指能够高度浓缩景观格局信息,反映景观结构组成和空间配置特征的定量指标,收稿日期:2008 05 36 修回日期:2008 07 27基金项目:国家自然科学基金(30600482)。
【景观生态学题库】景观生态学判断题
【景观生态学题库】景观生态学判断题景观生态学题库一、名词解释斑块、廊道、景观粒度、景观对比度、空间异质性、尺度、景观边界、景观连接度、生态学干扰、“源”景观、景观格局、环境资源斑块、残存斑块、孔隙度、尺度效应、文化景观、广义景观、景观生态网络、景观指数、组织尺度。
斑块：二、单项选择题1.景观要素的类型主要由什么构成()。
(A)斑块、廊道、基质(B)斑块、类型、格局(C)空间、基质、尺度(D)格局、过程、空间2.景观生态学中，景观的本质主要是指什么()。
(A)绝对空间尺度(B)相对空间尺度(C)景观与特定研究问题相关的空间异质性(D)景观生态流3.景观生态学是一门什么学科()。
(A)单一学科(B)综合性学科(C)交叉学科(D)综合性交叉学科4.目前，最受人们重视、最活跃的生态学研究领域是()。
(A)个体生态学(B)种群生态学(C)群落生态学(D)生态系统生态学5.一个与周围环境不同的相对均质的非线性区域称为()。
(A)廊道(B)基底(C)斑块(D)基质6.广义景观强调空间的什么性质()。
(A)异质性(B)斑块性(C)重复性(D)均质性7.景观中不同生态系统的面积、形状和丰富度，它们的空间格局以及能量、物质和生物体的空间分布等，均属于下列哪一的内容()。
(A)景观结构特征(B)景观功能(C)景观动态(D)景观差异性8.景观功能的改变可导致什么结果()。
(A)结构的变化(B)功能的改变(C)动态的变化(D)不会变化9.景观结构的具体含义是指()。
(A)景观组成单元的类型，多样性及其空间关系(B)景观结构与生态学过程的相互作用，或者景观结构单元之间的相互作用(C)景观在结构上和动能方面随时间的变化(D)景观对其他生态环境的影响作用10.景观功能的具体含义是指()。
(A)景观组成单元的类型，多样性及其空间关系(B)景观结构与生态学过程的相互作用，或者景观结构单元之间的相互作用(C)景观在结构上和动能方面随时间的变化(D)景观对其他生态环境的影响作用11.景观动态的具体含义是指()。
景观生态学：第九章 景观尺度与景观生态分类 (Ⅰ)
用不同尺度/维度测量同一个对 象，结果会存在差异
16
自然界中分形图 形广泛存在
17
海岸线长度测量中的测不准原理
秃头鹰的巢间距为 0.78km，因此用0.78km 的尺子测量海岸线，藤壶 巢间距为0.00002km。
1200 ●
1000
以一根藤壶间距的 尺子测得的海岸线
6
1 尺度的概念
（3）尺度的基本类型 空间尺度 spatial scale 生态系统面积大小和最小 信息单元的空间分辨率 时间尺度 temporal scale 研究对象/现象发生的时 间长短及时间分辨率 组织尺度 organizational scale 在生态学等级系 统中的位置
7
分子生态学(Molecular ecology) 个体生态学(Autecology)-(生理生态) 种群生态学(Population ecology /Genecology) 群落生态学(Community ecology / Synecology) 生态系统生态学(Ecosystem ecology) 景观生态学(Landscape ecology) 区域生态学(Regional ecology) 全球生态学(Global ecology)
14
回到观察的起点，能1用5 我们的手臂够到距离…
1m的距离
110mcm的的距距离离 1cm的距离 1 mm的距离 100 μm 的距离 10 μm的距离 1 μm 的距离 100 nm 的距离 10nm 的距离 1nm 的距离 1pm 的距离 1fm 的距离
景观的分形几何学(fractal geometry)
需要时间； 引发一个生态过程/变化的几个必要条件很少同
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
厦门市景观格局尺度效应与形成机制
景观格局的尺度效应与形成机制研究是景观生态学研究的热点和难点
之一。
本文以景观生态学理论为基础,首先编制厦门市景观类型图,探讨了厦门
市不同幅度下的景观格局的半变异函数,建立厦门市景观格局的BP网络模型,进而分析厦门市景观格局的形成机制,在此基础上提出了厦门市景观格局优化对策。
结果表明:(1)厦门市景观多样性指数和斑块密度的空间格局差异很大,空间异质性明显,且其随尺度变化而变化,厦门市景观格局的较好分析幅度为3km。
(2)3km幅度下,厦门市景观多样性指数可分为三个区域:最高值区分布于多种景
观类型相互交错分布的城乡结合区,次高值分布具有多个中心,最低值区分布于
景观类型单一的市中心和山地。
斑块密度可分为三个层次:最大值分布于斑块较破碎区域,最低值分布于景观类型单一的北部和西北部森林覆盖地区和经济快速发展的市中心,次高值则介于两者之间。
(3)BP网络模型模拟结果平均误差为
12.34%,最小误差仅为1.06%,因此选取样本面积大小为3km×3km,具有一定的合理性;厦门景观格局形成机制与高程、坡度等自然因素,以及距公路远近、居民
点面积等社会经济因素有较大关系。
同主题文章
[1].
赵磊. 基于多源遥感数据的区域景观格局尺度效应' [J]. 遥感信息. 2009.(04)
[2].
郭泺,夏北成,余世孝. 森林景观格局研究中的尺度效应' [J]. 应用与环境生物学报. 2006.(03)
[3].
王朗,徐延达,傅伯杰,吕一河. 半干旱区景观格局与生态水文过程研究进展' [J]. 地球科学进展. 2009.(11)
[4].
贺辉扬. 厦门市旅游业的发展现状及开拓方向' [J]. 福建地理. 1998.(02)
[5].
万鲁河,王芳,藏淑英. 二龙山水库流域景观格局研究' [J]. 植物研究. 2003.(01)
[6].
郭泺,余世孝,夏北成,许佐荣. 地形对山地森林景观格局多尺度效应' [J]. 山地学报. 2006.(02)
[7].
郭泺,夏北成,刘蔚秋. 地形因子对森林景观格局多尺度效应分析' [J]. 生态学杂志. 2006.(08)
[8].
晋宏,张颂安. 关于“入世”后加大厦门市农业对外开放力度的思路与建议' [J]. 厦门科技. 2003.(02)
[9].
陈建军,张树文,郑冬梅. 景观格局定量分析中的不确定性' [J]. 干旱区研究. 2005.(01)
[10].
2004年厦门市奖励49项优秀科技成果' [J]. 厦门科技. 2004.(06)
【关键词相关文档搜索】：自然地理学; 景观格局; 尺度效应; BP神经网络; 厦门市
【作者相关信息搜索】：福建师范大学;自然地理学;黄义雄;杜秀敏;。