景观阈值的确定方法
河流水质的景观组分阈值研究进展
河流水质的景观组分阈值研究进展刘珍环;李猷;彭建【期刊名称】《生态学报》【年(卷),期】2010(030)021【摘要】土地利用/覆被变化产生的区域生态环境负面效应已引起国内外研究者的广泛关注,其中,河流水质对景观组分变化的响应已在区域及更大尺度的研究中,成为热点.探讨河流水质的景观组分阈值,可以弥补非点源污染研究在区域尺度上的景观变化影响水质问题研究中的不足,而这是当前流域水环境管理及土地利用规划与管理的主要依据之一.从景观组分指数与水质指标出发,分析了当前研究的常用指标,认为:具有明确物理意义的景观组分指数,如不透水表面指数、植被指数等,受到水质的景观组分阈值研究的青睐;在水质指标中,水化学指标应用最为广泛,同时,表征水生生态系统条件的如生物类指标、综合生物类与非生物类指标,也逐渐受到重视,方兴未艾.尽管河流水质的景观组分阈值是当前的研究重点,但在区域以及更大尺度上,阈值的差异较大.在今后的研究中,水质退化的景观组分阈值还需在研究尺度、水质指标及阈值标准等问题上进一步深化,而景观格局指数的应用将会促进对水质退化受景观组分空间配置影响的研究.对水质的景观组分阈值研究进行综述,可以为区域尺度上开展水质保护、流域水环境管理及土地利用规划提供前沿信息.【总页数】11页(P5983-5993)【作者】刘珍环;李猷;彭建【作者单位】农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081;地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京大学城市与环境学院,北京,100871;地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京大学城市与环境学院,北京,100871;农业部资源遥感与数字农业重点开放实验室,中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,北京,100081;地表过程分析与模拟教育部重点实验室,北京大学城市与环境学院,北京,100871【正文语种】中文【相关文献】1.河流水质主要污染物组分识别的主成分分析 [J], 张祥伟;王敦春2.城市景观组分影响水质退化的阈值研究 [J], 刘珍环;李正国;杨鹏;王仰麟3.流域尺度上的景观格局与河流水质关系研究进展 [J], 刘丽娟;李小玉;何兴元4.不同地貌条件下景观对河流水质的影响差异 [J], 康文华; 蔡宏; 林国敏; 吴愈锋; 王跃跃5.太湖上游水源区河流水质对景观格局变化的响应关系——以东苕溪上游为例 [J], 范雅双;于婉晴;张婧;李雪;李小玉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
景观 水质 阈值
景观水质阈值景观水质阈值是指在景观水环境中水质的变化所形成的一条界限，即事件的发生的标志，它是由水质参数规定的一定的技术要求，是评价水质质量的标准，也是指导景观水环境保护和修复工作的一个重要参数。
景观水质阈值的确定，既关乎水环境的可持续发展和环境水质的控制，又牵涉到经济发展和社会发展的多方面因素。
景观水质阈值是指在景观水环境中某种水质参数超过一定的数值时，就可以认为进入了不良水质的阈值，接下来的水环境保护和修复工作就会受到影响。
一般而言，景观水质阈值可以分为两类，即低阈值和高阈值。
低阈值是指水质参数接近最良好水质状态时，所规定的一定要求，如果超过这个阈值，景观水环境就会有质量恶化的迹象出现，保护和修复措施就会遭到影响。
而高阈值则是指水质参数达到最良好状态时，所规定的一定要求，如果超过这个阈值，就可以认为景观水环境处于最优状态，但是如果水质参数不足以达到这个阈值，就需要采取有效措施来调节景观水环境。
景观水质阈值的设定，首先要考虑景观水系统中水质参数多少及其变化趋势，然后考虑景观水环境的可持续发展及其环境水质的控制，还要考虑当地的排污标准及其他环境政策的影响。
在这一过程中，景观水质阈值应根据景观水系统整体构成和景观水环境特点，结合水质参数分析结果，确定合理的阈值，以适应当地水环境的实际情况，以及当时社会经济发展需要。
景观水质阈值的一般测定方法有两种，即定量阈值和定性阈值。
定量阈值是指在某种范围内，水质参数相对恒定，并且满足一定的安全要求等，为此，一般根据所选取的因子的计算结果，确定相应的阈值，以一定程度上控制水质不受外来污染等影响。
定性阈值则是依据不同类型水体所应当遵循的水质要求，可以按照水质参数的分布特点确定阈值，以指示水质参数的变化趋势和持续发展。
景观水质阈值的设定十分重要，它不仅关乎社会经济发展和环境保护，也是评价景观水环境质量的重要依据。
因此，景观水质阈值的正确设定和完善，必须结合当地景观水环境的实际情况，综合考虑社会经济发展和环境水质控制等多方面因素，定制合理有效的景观水质阈值，以实现可持续发展和环境水质的有序控制。
景观敏感度及其阈值评价研究
景观敏感度及其阈值评价研究俞孔坚 (本文发表在：地理研究,1991，10(2):38-51)提要：景观敏感度是景观被注意到的程度的量度，景观阀值是景观对外界干扰的抵御能力的量度，它们是风景旅游区景观保护规划的基本依据。
以南太行山峡谷景观为例，文章探讨了景观敏感度和景观阀值的评价原理与方法，以及基于这两项评价的景观保护规划。
主题词：景观敏感度景观阀值 "破坏性建设"是目前风景旅游区所面临的严重问题[1－4]。
景观（包括可再生的和不可再生的）的保护无疑是利用的前提，但这并不意味着绝对的保护才是合理的，保护的目的是为了更有效地利用。
问题的关键就在于如何协调保护和建设之间的关系，本文提出将景观敏感度与阀值作为景观保护和建设规划的基本依据，并以南太行山王相岩风景区峡谷景观为例，对景观敏感度及景观阀值的评价原理、方法和操作程序以及根据评价结果进行的景观保护规划作了探讨。
一、景观敏感度评价原理与方法 景观敏感度是景观被注意到的程度的量度[5，6]，它是景观的醒目程度等的综合反映，与景观本身的空间位置、物理属性等都有密切关系。
显然，景观敏感度较高的区域或部位，即使轻微的干扰，都将对景观造成较大的冲击，因而应作为重点保护区。
如何科学地对景观敏感度进行评价，为合理地进行景观保护提供依据，是我们讨论的中心。
下面先对影响景观敏感度的各个因素进行单独分析，然后再综合讨论景观敏感度的定量及分级分布图的制定。
值得一提的是，以下讨论的具体评价的操作程序是可以利用计算机及地理信息系统来辅助完成的，在效率和精度上都将不成问题，所以我们主要侧重于原理及方法的讨论。
（一）相对坡度与景观敏感度 显然，景观表面相对于观景者的视线的坡度（0≤α≤90°）越大，景观被看到的部位和被注意到的可能性也越大，或者说，要想遮去景观（如通过绿化或其它掩饰途径）就越不容易。
同理，在这样的区域内人为活动（如旅游设施建设、修路等）给原景观带来的冲击也就越大。
景观敏感度及其阈值评价研究
景观敏感度及其阈值评价研究俞孔坚(本文发表在：地理研究,1991，10(2):38-51)提要：景观敏感度是景观被注意到的程度的量度，景观阀值是景观对外界干扰的抵御能力的量度，它们是风景旅游区景观保护规划的基本依据。
以南太行山峡谷景观为例，文章探讨了景观敏感度和景观阀值的评价原理与方法，以及基于这两项评价的景观保护规划。
主题词：景观敏感度景观阀值"破坏性建设"是目前风景旅游区所面临的严重问题[1－4]。
景观（包括可再生的和不可再生的）的保护无疑是利用的前提，但这并不意味着绝对的保护才是合理的，保护的目的是为了更有效地利用。
问题的关键就在于如何协调保护和建设之间的关系，本文提出将景观敏感度与阀值作为景观保护和建设规划的基本依据，并以南太行山王相岩风景区峡谷景观为例，对景观敏感度及景观阀值的评价原理、方法和操作程序以及根据评价结果进行的景观保护规划作了探讨。
一、景观敏感度评价原理与方法景观敏感度是景观被注意到的程度的量度[5，6]，它是景观的醒目程度等的综合反映，与景观本身的空间位置、物理属性等都有密切关系。
显然，景观敏感度较高的区域或部位，即使轻微的干扰，都将对景观造成较大的冲击，因而应作为重点保护区。
如何科学地对景观敏感度进行评价，为合理地进行景观保护提供依据，是我们讨论的中心。
下面先对影响景观敏感度的各个因素进行单独分析，然后再综合讨论景观敏感度的定量及分级分布图的制定。
值得一提的是，以下讨论的具体评价的操作程序是可以利用计算机及地理信息系统来辅助完成的，在效率和精度上都将不成问题，所以我们主要侧重于原理及方法的讨论。
（一）相对坡度与景观敏感度显然，景观表面相对于观景者的视线的坡度（0≤α≤90°）越大，景观被看到的部位和被注意到的可能性也越大，或者说，要想遮去景观（如通过绿化或其它掩饰途径）就越不容易。
同理，在这样的区域内人为活动（如旅游设施建设、修路等）给原景观带来的冲击也就越大。
XXX《景观生态学》复习思考题及答案
XXX《景观生态学》复习思考题及答案景观生态学》复思考题一、名词解释1.斑块与干扰斑块：斑块是指具有相似生态环境的区域，干扰斑块是指由人类活动引起的环境破坏的区域。
2.残存斑块与环境资源斑块：残存斑块是指原有斑块被破坏后仍然存在的小块区域，环境资源斑块是指具有高生态价值的区域。
3.边缘效应：指斑块边缘的生态环境与内部环境不同，对生态系统的影响。
4.廊道与生态廊道：廊道是指连接斑块的狭长区域，生态廊道是指具有生态功能的廊道。
5.景观连接度：指不同斑块之间的连接程度。
6.景观对比度：指不同斑块之间的差异程度。
7.景观边界：指不同斑块之间的分界线。
8.生态交错带或生态过渡带：指不同生态系统之间的过渡区域。
9.景观多样性与景观异质性：景观多样性指景观中不同生态类型的数量和比例，景观异质性指景观中生态类型的空间分布和组合方式。
10.景观的破碎化：指景观中斑块的数量和大小不合理，导致生态系统的断裂和破坏。
11.生态流：指物质和能量在生态系统中的流动。
12.生态系统服务功能：指生态系统对人类提供的各种服务。
13.文化景观：指人类活动对自然景观的改造和创造的结果。
14.自然景观：指未被人类活动改变的自然环境。
15.地理信息系统：指将地理信息进行数字化处理、存储、管理和分析的系统。
16.景观生态规划：指将景观生态学原理应用于规划设计中的过程。
17.生态规划：指将生态学原理应用于规划设计中的过程。
18.网络与网络结点：网络是指由廊道和斑块组成的连接体系，网络结点是指连接不同廊道和斑块的关键点。
19.景观格局：指景观中斑块、廊道和基质的空间分布和组合方式。
20．生态系统稳定性：指生态系统对外部干扰的抵抗力和恢复能力。
二、XXX答题1.景观形成的主要决定因素有哪些？答：景观形成的主要决定因素包括自然条件、人类活动、历史文化和规划设计等因素。
2.简述景观的基本特征。
答：景观的基本特征包括斑块、廊道和基质三个组成部分，以及它们之间的连接关系和空间分布方式。
04-景观敏感度与景观阈值
景观阈值的评价可以不同层次（不同的比 例尺）上进行，相应的要考虑的因素也不同。基 本程序是先根据单一因素分别进行阈阈值评价， 并制定阈值的分级分布图，然后将各单因素阈值 分级分布图叠置，来求得景观阈值综合分级分布图 。注：坡向也将作为景观阈值评价的重要依据之一。
3. 基于景观敏感度和阈值评价的保护规划
1.3 景观在视域内出现的机率与敏感度 景观在观景者视域内出现的机率越大或持续的 时间越长，景观的敏感度就越高。
1.4 景观的醒目程 度 景观的醒目 度主要由景观与 环境的对比度决 定的。主要包括 形体、线条、色 彩、质地及动静 的对比。
1.5 景观敏感度综合评价 景观综合敏感度是根据各单一因素评价和各 敏感度分量的函数。S = f ( Sa , Sd, St, Sc ) S计算是根据各敏感度分量的分级分布图的叠置， 得到一张敏感度综合分级分布图。这一叠置的过 程实际上是前三个分量之间的合取（∧）和第四 个分量（Sc）析取（∨）过程。 S = （Sa ∧Sd∧St）∨ Sc， 也就是 S = max [ min (Sa , Sd, St) , Sc ]
景观的敏感度的阈值评价是景观保护和建设规划的两个基 本依据，另一个是景观的风景质量评价，以往的研究表明，风 景质量的定量评价也是可能的。最终的景观保护分级分区通过 将景观的风景质量分级分布图、敏感图分级分布图及阈值分级 分布图进行叠置，经“析取”（V）运算求得。通过这样一套程 序，风景旅游区内的景观保护与建设之间的矛盾至少可以在规 划中得到满意的协调。
景观敏感度越高，景观可能被注意到的程度 越大，景观的保护价值也越大，保护等级越高； 相反，景观阈值越高，保护的必要性就越小，允 许的人为干扰强度越大，保所等级越低。 根据景观敏感度和阈值制定的景观保护分级 分布图叠置，便可得到景观保护的综合分级分布 图。 P = Ps ∨ Pv
阈值法 森林分类
阈值法森林分类
阈值法（Thresholding Method）是图像处理中常用的一种方法，用于将灰度图像转换为二值图像。
该方法通过设定一个阈值来将图像的像素值分成两类：低于阈值的像素被置为一种值（通常是黑色），高于或等于阈值的像素被置为另一种值（通常是白色）。
这个阈值可以是固定的，也可以通过自适应的方式确定。
阈值法森林分类则是在遥感影像处理中的一个应用。
遥感影像通常具有多个波段，每个波段代表了不同的信息。
森林分类就是指根据遥感影像中的各种特征，将影像中的像元划分为不同的类别，其中之一可能是代表森林覆盖。
阈值法森林分类的过程通常包括以下步骤：
1.数据预处理：对遥感影像进行预处理，如辐射校正、大气校正、几何校正等，以确保影像质量和准确性。
2.特征提取：从遥感影像中提取各种特征，如像元的光谱特征、纹理特征、形状特征等，以便区分不同的地物类别。
3.阈值选择：根据提取的特征，选择适当的阈值来将影像中的像元分成不同的类别，其中之一可能是森林覆盖。
4.分类：根据选定的阈值，对影像进行像元分类，将其划分为不同的类别，其中包括森林类别和其他地物类别。
5.后处理：对分类结果进行后处理，如去除孤立的像元、填补空洞等，以提高分类精度和准确性。
6.结果验证：对分类结果进行验证，与实地调查或其他参考数据进行比较，评估分类的准确性和可信度。
阈值法森林分类是遥感影像处理中的一种常用方法，可以为森林资源管理、环境监测、生态研究等提供重要的数据支持和信息服务。
大津法（最大类间方差、自适应阈值）图像分割
大津法（最大类间方差、自适应阈值）图像分割
最大类间方差法是由日本学者大津于1979年提出的,是一种自适应的阈值确定的方法,又叫大津
法,简称OTSU。
它是按图像的灰度特性,将图像分成背景和目标2部分。
背景和目标之间的类间方差
越大,说明构成图像的2部分的差别越大,当部分目标错分为背景或部分背景错分为目标都会导致2部
分差别变小。
因此,使类间方差最大的分割意味着错分概率最小。
对于图像I(x,y),前景(即目标)和背景的分割阈值记作T,属于前景的像素点数占整幅图像的比
例记为ω0,其平均灰度μ0;背景像素点数占整幅图像的比例为ω1,其平均灰度为μ1。
图像的总平均
灰度记为μ,类间方差记为g。
假设图像的背景较暗,并且图像的大小为M×N,
图像中像素的灰度值小于阈值T的像素个数记作N0,像素灰度大于阈值T的像素个数记作N1,则有:
ω0=N0/ M×N (1)
ω1=N1/ M×N (2)
N0+N1=M×N (3)
ω0+ω1=1 (4)
μ=ω0*μ0+ω1*μ1 (5)
g=ω0(μ0-μ)^2+ω1(μ1-μ)^2 (6)
将式(5)代入式(6),得到等价公式:
g=ω0ω1(μ0-μ1)^2 (7)
采用遍历的方法得到使类间方差最大的阈值
T,即为所求。
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❖多级参数平衡法（段建南和唐耀先，1989） ❖线性规划法（韩文权等，2005；杨晓勇和李永贵，1994） ❖多目标规划 ❖灰色系统规划法（李兰海和章熙谷，1992；但承龙等，2001；康慕谊和江 源，2001） ❖计算机模型法（秦向东和闵庆文，2007）
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❖时空两种异质性。通常所谓异质性系指空间异质性，即空间分布不均匀性。 事实上，时间各区段和单元彼此也是异质的。因此，有两种异质性：空间异 质性和时间异质性。 ❖多维空间异质性。通常所谓空间异质性系指二维平面异质性。另外还有垂 直空间异质性及二者组成的三维立体空间异质性。 ❖时空耦合异质性。现代科学同时空耦合表示物质的时空统一运动，也可以 同时空耦合异质性来表示时空两种异质性统一的四维运动。 ❖边缘效应异质性。空间异质性往往带有边缘效应性质。
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8.1.3 景观指数阈值是判断景观异质性的指示器
❖一个景观生态系统的结构、功能、性质和地位主要取决于它的异质 性。高度异质性的景观是城郊良好发展的基础。就景观生态而言，异 质性应从以下几方面认识：
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时空两种异质性
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多维空间异质性
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时空耦合异质性
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边缘效应异质性
2020/12/9
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异质性来源：
❖系统和系统要素的原生差异，如时间差（进化度）、空间差（进化 位与生态位）、质量差、数量差、形状结构差、功能差、信息差等。 ❖现实运动的不平衡与外来干扰，如自然干扰、人类活动及内源演替 或种群的动态变化。
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• 空间异质性也导致时间异质性，属时空耦合异质性。景观要素的空间 分布不均匀即为异质性。时间异质性用动态变化来表述，异质性的表 现形式为空间格局。
最优景观格局
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理论与方法的研究
❖理论方面需要研究景观格局的基础理论，格局与过程之 间的关系，景观格局对功能的影响，各种景观类型空间分 布的制约因素；方法的研究注重如何实现景观格局优化的 途径。
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标准的研究
❖概念模型实际上是最早出现的建立在景观生态学基础理论上的景观 规划方法，在生态因子调查研究的基础上，考察景观格局与功能关系 的一般规律，以经验的或已有理论的模式对景观的空间分布格局进行 调整，也会有一些比较通用的土地利用模式。如Forman和Godron （1986）提出了两个景观整体模式。
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8.1 确定景观指数阈值的必要性
景观指数阈值
景观格局优化 的基本判断
判断景观格局 优化的前提
判断景观异质 性的指示器
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8.1.1 景观指数阈值是景观格局优化的基本判断
❖景观格局优化目标：调整优化景观组分、斑块的数量和空间分布格局，使 各❖由组于分景之观间格达局到强和烈谐影、响有景序观，中以能改量善、受物胁质受的损交的换生和态流功动能，，反提过高来景生观态总留体的生 作用又会改变现有的景观格局，使系统向更加稳定的自然状态变化，为了保 产力和稳定性，实现区域的可持续发展。 持这种人工干扰格局的稳定，需要外界的能量来维持，所以达到生态、经济 和社会综合效益最大的景观格局经常需要人类的干预和管理。而这种干预的 程度却缺乏必要的参考标准。
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计算机空间模型
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景观管理的研究
❖管理是通过人类活动，在景观水平上对生态系统管理，实现生态系 统平衡，稳定与可持续发展。
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❖景观格局优化目标和评价标准的确定是景观格局优化设计的前提条 件，所以景观格局优化设计的指导思想和评价标准是必不可少的环节 （韩文权等，2005）。景观格局优化标准建立需要多学科综合、多角 度分析和多实现手段的结合，这必将会为景观格局优化研究提供宽广 的空间，也是景观生态学的发展方向。
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❖景观指数是分析景观格局的量化指标，因此，通过判断 景观指数的阈值，我们可判定人们对景观格局优化调控的 程度，从而为景观格局的优化和演进提供技术支持。
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8.1.2 景观指数阈值是判断景观格局优化的前提
景观格局优化
理论与方法的研究
标准的研究
景观管理的研究
不可替代格局
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最优景观格局
❖“集聚间有离析”被认为是生态学意义上在最优的景观格局模式， 这一模式（原理）强调应将土地利用分类集聚，并在发展区和建成区 内保留小的自然斑块，同时沿主要的自然边界地带分布一些人类活动 的“飞地”。
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生态学意义
❖保留了生态学上具有不可替代意义的大型自然植被斑块，用以涵养水源， 保护稀有生物； ❖景观质地满足大间小的原则；风险分担； ❖维持遗传多样性； ❖形成边界过渡带，减少边界阻力； ❖自然植被廊道则利用于物种的空间运动，在小尺度上形成的道路交通网满 足人类活动的要求。
第8章 景观指数阈值分析
By
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名词概念
❖阈值：临界值。 ❖就是指某系统或物质状态发生剧烈改变的那一个点或区 间。简单来讲，一个领域或一个系统的界限称为阈，其数 值称为阈值。
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名词概念
❖景观格局优化：是对景观格局、功能和过程综合理解的 基础上，通过建立优化目标和标准，对各种景观类型在空 间和数量上进行优化设计，使其产生最大景观生态效益 （生态、经济和社会效益）和实现生态安全。
• 景观要素类型越多，异质性越大。异质性的测量指标很多，如多样性 指数、优势度、均匀度、最小距离指数、连接度、斑块大小及数量、 分维数、斑块伸长指数、破碎度、斑块密度、景观形状指数、分形指 数、聚集度指数等。其中，多样性指数和均匀度指数应用于城市景观 异质性研究中最多。
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1 不可替代格局
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最优景观格局
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不可替代格局
❖其设计思想是：几个大型的自然植被斑块作为水源涵养所必需的自 然地；有足够宽的廊道用以保护水系和满足物种空间运动的需求；而 在开发区或建成区里有一些小的自然斑块和廊道，用以保证经管的异 质性。这一优先格局在生态功能上有不可替代性。它应作为人和景观 规划的一个基础格局。根据这一基础格局，又发展了最优景观格局。