景觀生態(tài)學課件4景觀格局分析方法

1、第四章 景觀格局分析方法,新疆大學資源與環(huán)境科學學院,第四章 景觀格局分析方法,第一節(jié) 概念第二節(jié) 景觀格局分析的基本步驟第三節(jié) 景觀指數(shù)第四節(jié) 空間統(tǒng)計學方法第五節(jié) 景觀格局分析中的誤差問題,一、景觀格局(景觀空間格局)的概念 景觀要素在景觀空間內的配置和組合形式。,第一節(jié) 概念,二、景觀格局的基本類型,1）規(guī)則或均勻分布格局2）聚集（團聚）型分布格局3）線狀格局4）平行格局5）特定的組合或空間聯(lián)結格局,,1）

2、規(guī)則或均勻分布格局：指某一特定類型景觀要素間的距離相對一致的一種景觀。,美國華盛頓洲貝克山山坡針葉林中砍伐斑塊的規(guī)則分布格局,,2）聚集（團聚）型分布格局,同一類型的景觀要素斑塊相對聚集在一起，同類景觀要素相對集中，在景觀中形成若干較大面積的分布區(qū)，再散布在整個景觀中。 如：在丘陵農業(yè)景觀中，農田多聚集在村莊附近或道路的一端。,,3）線狀格局,指同一類景觀要素的斑塊呈線性分布。 如：沿公路零散分

3、布的房屋，干旱地區(qū)（或山地）沿河分布的耕地。,,4）平行格局,指同一類型的景觀要素斑塊呈平行分布。 如：侵蝕活躍地區(qū)的平行河流廊道，以及山地景觀中沿山脊分布的林地。,,5）特定的組合或空間聯(lián)結格局,指不同的景觀要素類型由于某種原因經常相聯(lián)結分布?？臻g聯(lián)結可以是正相關，也可以是負相關。 如：稻田總是與河流或渠道并存是正相關空間聯(lián)結的實例；平原的稻田區(qū)很少有大片林地出現(xiàn)是負相關的實

4、例。,,三、景觀格局分析概念 用來研究景觀結構組成特征和空間配置關系的分析方法。 通過研究空間格局可以更好地理解生態(tài)學過程。,一 景觀格局研究的目的,確定產生和控制空間格局的因子及其作用機制；比較不同景觀鑲嵌體的特征和它們的變化；探討空間格局的尺度性質；確定景觀格局和功能過程的相互關系；為景觀的合理管理提供有價值的資料。,第二節(jié) 景觀格局分析的基本步驟,二 景觀格局分析的基本步驟

5、,以研究目的和方案為指導，收集和處理景觀數(shù)據? 將真實的景觀系統(tǒng)轉換為數(shù)字化的景觀，選用適當?shù)母窬盅芯糠椒ㄟM行分析,? 最后對分析結果加以解釋和綜合,柵格化數(shù)據矢量化數(shù)據,,收集景觀數(shù)據,野外考察、測量（獲得植被、森林、土壤等相關資料）遙感數(shù)據：航空遙感 衛(wèi)星遙感,,景觀格局分析圖示,在進行景觀格局分析時，實際景觀首先要經過取樣、數(shù)字化過程轉化為柵格型或矢量型數(shù)字地圖,第三節(jié) 景觀指數(shù),一、景

6、觀指數(shù),能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結構組成和空間配置某些方面特征的簡單定量指標。,二、景觀要素斑塊特征分析,1 景觀要素斑塊規(guī)模,A: 斑塊面積B: 內部生境面積,2 景觀要素斑塊形狀 A:景觀要素斑塊形狀指數(shù) B:景觀要素斑塊分維數(shù),A: 斑塊面積,類斑塊平均面積：景觀中某類景觀要素斑塊面積的算術平均值。,,式中：Ni——第i類景觀要素的斑塊總數(shù)；Aij——第i類景觀要素第i個斑塊的面積。,最大和最

7、小斑塊面積：指景觀中某類景觀要素最大和最小斑塊的面積。,,類斑面積標準差(Si)和變動系數(shù)(Ci)：是指景觀中某類景觀要素斑塊面積的統(tǒng)計標準差和變動系數(shù)。,,,B: 內部生境面積,類斑塊內部生境總面積：該類生境全部斑塊內部面積之和。,,式中 AIi——第i類生境的內部生境總面積； Aij——第i類生境的斑塊平均內部生境面積； EAij——第i類景觀要素第j斑塊的邊際帶面積；,平均內部生境面積：該類生境全部斑塊

8、內部面積算術平均值。,,,A: 景觀要素斑塊形狀指數(shù),斑塊形狀指數(shù)D：通過計算某一斑塊形狀與相同面積的圓或正方形之間的偏離程度來測量其形狀的復雜程度。 以圓為參照：,,,以正方形為參照： P為斑塊周長；A為斑塊面積。斑塊的形狀越復雜或越扁長，D的值就越大。,,B: 景觀要素斑塊分維數(shù),分形維數(shù)（fractal dimension）分形：不規(guī)則的非歐幾里德幾何形狀可通稱為分形。組成部分以某種方式與整體相似的形體稱分形

9、。分形維數(shù)或分維數(shù)：不規(guī)則幾何形狀的非整數(shù)維數(shù)。,對于單個斑塊： P是斑塊的周長，A是斑塊的面積，D是分維數(shù)，k是常數(shù)。對于柵格景觀而言，k=4。一般地說，歐幾里德幾何形狀的分維為1，具有復雜邊界斑塊的分維則大于1，但小于2。,,,三 景觀異質性指數(shù),1）景觀斑塊密度和邊緣密度A:景觀斑塊密度B:景觀邊緣密度2）景觀多樣性A: 多樣性指數(shù)與均勻度B: 景觀要素優(yōu)勢度,,A:景觀斑塊密度,,,式中:P

10、D——景觀斑塊密度 PDi——景觀要素的斑塊密度 M——研究范圍內某空間分辨率上景觀要素類型總數(shù) A——研究范圍景觀總面積。,,B: 景觀邊緣密度（邊界密度）,,,,Pij——景觀中第i類景觀要素斑塊與相鄰第j類景觀要素斑塊間的邊界長度。,A: 多樣性指數(shù)與均勻度,景觀多樣性指數(shù)Shannon多樣性指數(shù)：,,,,,Pk為斑塊類型k在景觀中出現(xiàn)的概率；m為景觀中斑塊類型總數(shù)。 Simpson多樣性指數(shù)：

11、,景觀均勻度指數(shù) 反映景觀中各斑塊類型在面積上分布的均勻程度。 以Shannon多樣性指數(shù)為例：,,,E<=1，當E趨于1時，景觀斑塊類型分布的均勻程度也趨于最大。,B: 景觀要素優(yōu)勢度,描述景觀由少數(shù)幾類斑塊控制的程度。通常，較大的D（RD）對應于一個或少數(shù)幾個斑塊類型占主導地位的景觀。優(yōu)勢度指數(shù)D： D = Hmax – H相對優(yōu)勢度RD： RD = 1 - E = 1

12、—（H / Hmax）,景觀指數(shù)應用舉例,通過計算一些景觀指數(shù)，可以比較兩個景觀的結構特征（圖） 兩個具有不同空間格局的景觀及其相應的一些景觀指數(shù),景觀指數(shù)可以用來定量地描述和監(jiān)測景觀結構特征隨時間的變化（圖） 美國本土的原始森林由于人類活動從1620年1990年間銳減的情形美國亞利桑那洲鳳凰城地區(qū)從1912年到1995年城市擴張的情形,景觀格局變化的定量描述 以10個景觀指數(shù)

13、舉例說明美國鳳凰城地區(qū)從1912年至1995年土地利用變化的情形,第四節(jié) 空間統(tǒng)計學方法,景觀格局的最大特征就是空間自相關性——被稱為是地理學第一定律，指在空間上越靠近的事物或現(xiàn)象就越相似，即景觀特征或變量在鄰近范圍內的變化往往表現(xiàn)出對空間位置的依賴關系。,? 空間自相關分析,空間自相關分析：檢驗某一空間變量的取值是否與相鄰空間上該變量的取值大小相關，以及相關程度如何。空間自相關系數(shù)：度量物理或生態(tài)學變量在空間上的分布特征及其對其鄰

14、域的影響程度。若某一空間變量的值隨著測定距離的縮小而變得更相似，則這一變量呈空間正相關；若所測值隨距離的縮小而更為不同，則這一變量呈空間負相關；若表現(xiàn)出任何空間依賴關系，則這所測值變量表現(xiàn)出空間不相關性或空間隨機性。,? 空間自相關分析的步驟,對所檢驗的空間單元進行取樣計算空間自相關系數(shù)（Moran的I系數(shù)和Geary的c系數(shù)）進行顯著性檢驗,,,? 景觀格局分析中誤差的來源,原始數(shù)據收集過程引入的誤差：技術方法本身和