景观生态学格局过程尺度和等级
如何理解景观生态学中的尺度问题
如何理解景观生态学中的尺度问题目前，景观生态学是一门很热的学科。
不仅地理学研究者和生态学研究者要学习它，对于园林设计的工作者来说，这也同样是一门新起的而且不得不研究的新学科。
因为景观生态学的内容十分庞大，这里先探讨一下关于景观生态学的概念及其中有关尺度的相关内容。
1.景观生态学的研究内容1.1景观生态学的学科概念景观生态学是地理学与生态学中相互交叉的一门科学。
它集中了地理学的整体论（研究土地格局）和生态学的系统论（研究生态系统）的研究。
景观生态学的定义可以表述为：在地理学的景观格局上研究生态过程的一门学科。
是对景观某一地域上生物群落与环境间的主要的、综合的、因果关系的研究，这些相互关系可以从明确的分布组合和各种大小不同等级的自然区划表现出来。
1.2景观在不同学科中的概念比较因为景观多学科渊源，不同地区和背景的学者对景观的理解也不尽相同。
景观是一个色彩纷呈的名称，人们对景观的认识也是随着学者的不同背景而变化着。
下面将对景观做一个简单的概念比较。
景观这个词的中文理解的是汉字景+观两字的合成。
它所指的是有景可观的意思。
这也是风景园林学科体系对景观的理解。
具体可表述为：一切可以引起视觉感官的空间内容都是景观。
如大地景观、小区景观、景观节点、景观设计里所说的景观都是这个含义。
然而景观生态学中可不简单指有景可观的意思。
它是一个外来词landscape的中文翻译。
作为一名景观设计师要清楚的认识在不同领域中景观这个词所表述的不同含义。
1.3景观生态学与麦克哈格麦克哈格（Ian L. McHarg）（著名的景观生态学专家，同时也是英国著名园林设计师），1969 年出版《设计结合自然》，他是景观生态学的先驱，他将多个环境学科的科学家（包括气象学家、地质学家、土壤学家、植物生态学家、野生动物学家）召集到一起，共同组成了一个多学科的教学与研究团队，再加上社会科学家和经济学家，使他们为解决一个共同的问题进行研究。
在方法上用“千层饼”模式将这些知识和成果进行综合及筛选来实现问题的解决，而这整个过程正是景观生态规划的核心方法。
景观生态学 空间尺度范围
景观生态学空间尺度范围
景观生态学的空间尺度范围可以从微观到宏观多个层次。
具体
的空间尺度可以根据研究目的和对象的不同而有所变化，主要包括
以下几个层次：
1.点尺度：研究单个生态要素、生态系统中的个体点特征及其
相互关系。
2.线尺度：研究线状地貌、溪流、河道、道路、管道等空间特
征及其对生态系统的影响。
3.面尺度：研究局部景观、小尺度生态区域内的空间格局和生
物多样性分布。
4.景观尺度：研究由多个生境组成的景观单元，包括生境类型、斑块间的边界、连通性等景观特征对生物多样性和生态过程的影响。
5.地域尺度：研究特定地理区域内的景观格局和生态过程，如
森林、湿地、沙漠等。
6.生态系统尺度：研究整个生态系统，包括生态系统内的物质
循环、能量流动和生物多样性等生态过程。
在景观生态学研究中，不同的空间尺度可以相互关联并相互影响，共同构成了全面的景观生态系统。
各个层次的研究可以帮助我
们深入理解不同尺度下的生态过程和相互作用，为保护和管理生态
系统提供科学依据。
第二章 景观生态学的理论基础.
第四节 源－汇系统理论
在地球表层系统普遍存在的物质迁移运动中，有 的系统单元是作为物质迁出源，而另一些系统组 成单元则是作为接纳迁移物质的聚集场所，被称 为汇。
流域水文状况，地貌过程中的侵蚀－沉积，土壤 －植物系统的生物地球化学循环，养分元素和污 染物质在土壤圈、水圈和生物圈中的运移、物种 迁移等存在源汇问题。
பைடு நூலகம்
2.3尺度对生态学格局和过程的影响
• 景观格局和生态过程在不同尺度上会表现出不同的 特征。当尺度发生改变时，景观格局和生态过程都 随之变化。
• 尺度对空间异质性的影响：
–假设幅度一定，粒度增大通常会降低空间的差异。假设 粒度一定，幅度增大将会包含更多的空间异质性，体现 多样化的景观类型或研究区域内更多的景观要素。
2.2 异质种群持续生存的必要条件
离散的局部繁殖种群。 所有的亚种群均有绝灭的风险。即使是最大
的亚种群也有绝灭的可能。 亚种群有重建的可能。重建率随斑块间距离
的增大而锐减，也与物种的迁移能力有关。 局域动态的非同步性。（P31）
第三节 渗透理论
• 临界阈现象：某一事件或过程在影响因子或环境 条件到达某一阈值而发生的从一种状态过渡到另 一种截然不同状态的过程。
最根本的作用在于简化复杂系统，以便对其结 构、功能和动态进行理解和预测。
2.尺度效应
2.1尺度定义
–指在所研究的生态系统的面积大小（空间尺度）， 或者指所研究的生态系统动态的时间间隔（即时 间尺度）。
–小尺度表示较小的研究面积，或较短的时间间隔。 大尺度则用于表示较大的研究面积和较长的时间 间隔。
2.（复合）异质种群理论
1.岛屿生物地理学理论
岛屿生物地理学理论的研究对象：岛屿。也被 广泛地应用于所有岛状生境的研究中。
景观生态学
景观生态学景观生态学景观生态学是生物学和地理学两个学科的交叉学科，研究生物体与其生境之间相互关系的过程和机理。
景观生态学通过对地表区域空间格局和结构、生态过程和功能的研究，揭示自然生态系统的复杂性和人类活动对生态系统的影响。
本文将重点介绍景观生态学的概念、原理和应用。
景观生态学的概念和原理：景观是指地表的部分或全部区域范围内的空间格局和结构。
而生态系统是一组生物体和其生存环境的整体。
景观生态学关注的是生物体在其生境中的空间分布，以及生态系统内部和生态系统之间的相互作用。
景观生态学的主要原理有以下几个：1. 空间尺度：景观生态学在地表区域的不同空间尺度上研究生物体和其生境之间的关系。
从点尺度到面尺度，再到区域尺度，不同空间尺度上的研究可以揭示出不同尺度上的生态过程和功能。
2. 边缘效应：边缘效应是指生态系统边缘与内部之间的过渡地带。
边缘效应能够影响生物体的分布、迁移和生态过程。
研究边缘效应对于保护和恢复生态系统具有重要意义。
3. 斑块动态变化：景观生态学研究生态系统内的斑块（即各种生境的区域）之间的尺度、形状和分布的变化过程。
斑块的动态变化可以影响生态系统的稳定性和功能。
景观生态学的应用：景观生态学的研究成果可以为生态系统管理和保护提供科学依据。
以下是景观生态学的几个应用方面：1. 生态恢复和修复：研究景观的结构和功能，可以帮助设计和实施生态恢复和修复计划。
通过改善斑块的连通性和提高边缘生境的质量，可以促进物种迁移和适应。
2. 优化土地利用规划：景观生态学的研究可以为土地利用规划提供科学依据。
合理的土地利用和布局可以最大限度地保护和改善生态系统的功能。
3. 生物多样性保护：通过研究生物体的分布和迁移，可以为保护生物多样性提供指导。
保留和恢复物种的栖息地和移动通道，可以维持生物多样性的稳定。
4. 生态系统服务：景观生态学可以评估和量化生态系统对人类的服务价值，如提供食物和水源、调节气候和洪水、提供休闲和文化价值等。
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。
景观生态学—格局、过程、尺度与等级
景观生态学—格局、过程、尺度与等级邬建国高等教育出版社2000年12月Landscape Ecology Pattern,Process,Scale and Hierarchy,Higher Education Press景观生态学中得基本概念起源与发展起源于中欧与东欧,可追溯到20世纪30年代。
德国区域地理学家Troll于1939年创造了“景观生态学”一词,并将其定义为研究某一景观中生物群落只见错综复杂得因果反馈关系得科学。
Naveh与Lieberman(1984)继承并发展了欧州景观生态学得概念,提出“景观生态学就是基于系统论、控制论与生态系统学之上得跨学科得生态地理科学,就是整体人类生态系统科学得一个分支。
”在北美,直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。
如今,等级理论、分形理论、渗透理论、尺度观点以及一系列空间格局分析方法与动态模拟途径在景观生态系中得广泛应用,为该科学增添了新内容与新特点。
研究范畴研究对象与内容（1）景观结构:景观组成单元得类型、多样性及其空间关系。
景观功能:景观结构与生态学过程得相互作用,或景观结构单元之间得相互作用。
主要体现在能量、物质与生物有机体在景观镶嵌体中得运动过程。
景观动态:景观在结构与功能方面随时间得变化。
也就就是景观结构单元得组成成分、多样性、形状与空间格局得变化,以及由此导致得能量、物质与生物在分布与运动方面得差异。
研究得重点:（1）空间异质性或格局得形成与动态及其与生态学过程得相互作用;（2）格局—过程—尺度之间得相互关系;（3）景观得等级结构与功能特征以及尺度演绎问题;（4）人类活动与景观结构、功能得相互关系;（5）景观异质性(或多样性)得维持与管理。
格局、过程、尺度格局(Pattern)就是指空间格局,广义地讲,它包括景观组成单元得类型、数目以及空间分布与配置。
过程强调事件或现象得发生、发展得动态特征。
尺度(Scale),广义地讲,就是指在研究某一物体或现象就是所采用得空间或时间单位,同时又可指某一现象或过程在空间与时间上所涉及到得范围与发生得频率。
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。
_景观生态学的(3基本理论)
将小尺度上的信息转换到 大尺度上的过程。
将大尺度上的信息转换到 小尺度上的过程。
尺度推绎的相关术语
粗粒化（coarse-graining）：指当粒度增加时的信息转化
过程，属于尺度上推的一种。
细粒化（fine-graining）：指当粒度减小时的信息转化过
有组织简单性：=小数系统（Weinberg，1975）。
所含变量少，相互作用形式简单，复杂性最小。采用牛顿力学、 传统的种群模型等。
无组织复杂性：=大数系统（Weinberg，1975）。
其组分数量很多，但组分的性质相同或相似，而且组分有高度的 随机行为。采用统计学方法很有效（如统计力学、生物统计学）。 生态学和环境科学中的大多数问题涉及到中数系统，用分析数学 的方法研究中数系统，因其变量太多而不宜;若用统计方法，而因 其变量不够多利组分的非随机行为也不适宜。解决这一难题的两 个途径就是，在条件允许的情况下将中数系统转换成小数系统， 或者发展完全不同于分析数学和统计学的新方法。
程，属于尺度下推的一种。
外推（extrapolation）:将信息从一个小的幅度转化到一个
更大的幅度上的过程，属于尺度上推 的一种。
空间内插值（spatial
interpolation）: 当涉及的空间数据
不能覆盖整个研究区域时，需要用已测点的信息来估计未测
点的数值，这一过程称为空间内插值。
（五）、尺度推绎的途径和方法
景观是由不同生态系统组成的空间镶嵌体，同样具有等级 特征，景观的性质依其所属的等级不同而异。
等级结构系统的每一层次都有其整体结构和行为特征， 并具有自我调节和控制机制。一定层次上系统的整体属性既 取决于其各个子系统的组成和结构关系，也取决于同一层次 上各相关系统之间的相互影响，并受控于上一级系统的整体 特征，而很难与更低级层次或更高级层次上系统的属性和行 为建立直接联系 。
景观生态学—格局、过程、尺度与等级
景观生态学—格局、过程、尺度与等级邬建国高等教育2000年12月Landscape Ecology Pattern，Process，Scale and Hierarchy，Higher Education Press 景观生态学中的基本概念起源与发展起源于中欧和东欧，可追溯到20世纪30年代。
德国区域地理学家Troll于1939年创造了“景观生态学”一词，并将其定义为研究某一景观中生物群落只见错综复杂的因果反馈关系的科学。
Naveh和Lieberman（1984）继承并发展了欧州景观生态学的概念，提出“景观生态学是基于系统论、控制论和生态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态系统科学的一个分支。
”在北美，直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。
如今，等级理论、分形理论、渗透理论、尺度观点以及一系列空间格局分析方法和动态模拟途径在景观生态系中的广泛应用，为该科学增添了新容和新特点。
研究畴研究对象和容（1）景观结构：景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。
（2）景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用。
主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程。
（3）景观动态：景观在结构和功能方面随时间的变化。
也就是景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物质和生物在分布与运动方面的差异。
研究的重点：（1）空间异质性或格局的形成和动态及其与生态学过程的相互作用；（2）格局—过程—尺度之间的相互关系；（3）景观的等级结构和功能特征以及尺度演绎问题；（4）人类活动与景观结构、功能的相互关系；（5）景观异质性（或多样性）的维持和管理。
格局、过程、尺度格局（Pattern）是指空间格局，广义地讲，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。
过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。
尺度（Scale），广义地讲，是指在研究某一物体或现象是所采用的空间或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的围和发生的频率。
景观生态学—格局过程尺度与等级资料
景观生态学—格局过程尺度与等级资料景观格局是景观生态学的一个重要概念，指的是景观空间中的各种要
素之间的空间组合和相互关系。
景观格局的特点和变化对生物群落的分布、组成和功能有着重要影响。
例如，大片连续的森林可以提供大量的栖息地
和食物资源，有利于物种的繁衍和迁移，而被碎片化的景观往往导致物种
分布的不均衡和生态系统功能的下降。
因此，研究景观格局可以揭示生物
多样性的变化和生态系统的稳定性。
景观过程是指景观中各种生物和地理过程的相互作用和影响。
景观过
程包括物种的迁移、繁殖和死亡等生物过程，以及水循环、能量流动和养
分循环等地理过程。
这些过程的相互作用和调节对景观的结构和功能起着
重要的影响。
例如，植被对水分的吸收和蒸散作用可以影响水文循环，进
而影响土壤湿度和植被的分布。
因此，研究景观过程可以帮助我们理解生
物和地理因素之间的相互作用和平衡。
景观尺度是指研究景观格局和过程时所选取的空间和时间尺度。
不同
尺度下的景观格局和过程可能呈现出不同的特点和变化规律。
举例来说，
研究小尺度下的景观格局和过程可以揭示物种间的相互作用和竞争的影响，而研究大尺度下的景观格局和过程可以研究生物迁移和物种多样性的变化。
因此，研究景观尺度可以帮助我们理解景观格局和过程的多样性和复杂性。
总之，景观生态学通过研究景观格局、过程、尺度和等级，揭示了生
物群落和地理环境之间的相互关系。
这不仅有助于理解生物多样性的变化
和生态系统的演化过程，还可以为生态环境的保护和管理提供科学依据。
景观生态学在生物多样性保护中的作用
景观生态学在生物多样性保护中的作用景观生态学在生物多样性保护中的作用生物多样性是人类赖以生存的物质基础,随着人类的发展,生物多样性受到了严重的威胁,并得到全世界的关注。
下面就来看看景观生态学在生物多样性保护中的作用吧。
引言生物多样性是地球上生命经过几十亿年发展进化的结果,是全球的宝贵财富,是人类赖以生存的物质基础,也是构成人类生存的生物圈环境。
随着人口的迅速增长,人类经济活动的不断加剧,尤其是盲目地大量的向自然界索取生物资源,作为人类生存最为重要的基础--生物多样性受到了严重的威胁。
生物多样性问题已不再仅仅是科学家关心研究的问题了,它已引起国际社会和多国政府的广泛关注。
生物多样性表现在生命系统的各个组织水平,即从基因到生态系统。
各个组织水平的多样性都是十分重要的。
不同水平的生物多样性是紧密联系、不可分割的。
景观生态学是一门新兴的、正在深入开拓和迅速发展的学科,与传统生态学研究相比,景观生态学明确强调空间异质性、等级结构和尺度在研究生态学格局和过程中的重要性以及人类活动对生态学系统的影响,尤其突出空间结构和生态过程在多个尺度上的相互作用。
就生物多样性保护而言,景观生态学注重景观多样性与生物个体行为、种群、群落动态及生态系统在不同时空尺度上的作用。
强调景观空间格局、生态过程与尺度之间的相互作用是景观生态学的核心所在。
生物多样性研究主要有两条途径,一是从遗传多样性、物种多样性等底层开始的“Bottom-up”的途径,这种研究途径强调系统的组分作用,利于揭示自然状况下生物多样性发生、维持、丧失的微观机制,但往往忽略人为干扰等外部环境的作用。
目前人类活动通过直接或间接作用,对种群、生态系统等各层次生物系统均造成巨大影响,生物多样性的丧失、物种绝灭早已不是自然界正常演化过程的结果。
因此,生物多样性保护应特别重视另一条“T op-down”的研究途径,这种途径将人为干扰看作生物多样性丧失的主要因素,强调人为干扰下景观格局的改变对遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性的影响,并据此制定相应的生物保护战略,这正是景观生态学所侧重的研究途径。
景观生态学
1.景观的生态学概念：景观是指有一组以类似方式重复出现的、相互作用的生态系统所组成的异质性陆地区域，其空间尺度在数千米到数十千米范围。
2.景观生态学的研究内容：景观结构，景观功能，景观动态，景观规划与管理。
3.空间异质性：生态学中的异质性一般是指空间异质性，空间异质性是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性和复杂性。
4.尺度：尺度的原始含义来自地图学中的图幅和图形分辨率或比例尺，它代表了地图要素的综合水平和详细程度。
5.粒度：空间粒度是指景观中最小可辨识的单位所代表的特征长度、面积或体积，时间粒度是某一现象在时间上发生（或取样）的频率或时间间隔。
6.幅度：是指研究对象在空间上涉及的范围（空间幅度）、时间上持续的长度（时间幅度），具体地说，研究区域的总面积决定该研究的空间幅度，而研究项目持续时间长度，则确定为其时间幅度。
7.“种—面积曲线”：岛屿为自然选择、物种形成与进化、生物地理学和生态学的理论和假设的发展和检验提供了一个重要的自然实验室。
·距离大陆越远的岛屿物种迁入率越小——距离效应·岛屿的面积越小其灭绝率越大——面积效应·面积较大而距离较近的岛屿比面积较小距离较远的岛屿的平衡物种数目要大。
8.设计自然保护区的几点原则：①保护区面积越大越好。
②单个保护区比面积相同但分隔成若干个小保护区好。
③若干个分隔的小保护区越靠近越好。
④若干个分隔的小保护区排列紧凑较好，线性排列最差。
⑤有走廊连接的若干个分隔的小保护区比无走廊连接的好。
⑥圆形保护区比条形保护区好。
9.干扰的定义：干扰是阻断原有生物系统生态过程的非连续性事件，它改变或破坏生态系统、群落、或种群的组成和结构，改变生物系统的资源基础和环境状况。
10.干扰的类型：①自然干扰和人为干扰②细尺度干扰和粗尺度干扰③内部干扰和外部干扰④破坏性干扰和增益性干扰11.干扰与景观异质性：①干扰是景观异质性的重要来源②干扰对景观破碎化的影响比较复杂③景观对干扰的反应存在一个阈值，只有在干扰规模和强度高于这个阈值时，景观格局才会发生质的变化，而在较小干扰作用下，干扰不会对景观稳定性产生影响12.斑块：是在外观不同于周围环境的非线性地表区域，具有相对同质性，是外貌和属性与周围景观要素有明显区别，且空间上可分辨的非线性景观要素13.斑块类型：①环境资源斑块②干扰斑块③残存斑块④引入斑块14.廊道：是不同于两侧本底的狭长地带，可以看做是一个线状或带状斑块。
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课程论文景观生态学景观格局分析方法综述目录摘要 (I)引言 (1)1 景观生态学的格局分析方法 (1)1.1景观格局分析概述 (1)1.2景观空间格局指数 (1)1.2.1景观单元特征指数 (1)1.2.2景观异质性指数 (2)1.2.3景观指数的实例应用 (3)1.3景观分析的统计学方法 (4)2不同类型景观格局分析方法及案例 (4)2.1基于GIS 的山林地区的景观格局分析方法——以宁远县为例 (4)2.1.1研究区域概况 (4)2.1.2研究数据与处理 (5)2.1.3土地利用分类系统 (5)2.1.4研究方法——景观空间格局指数分析法 (5)2.1.5景观格局特征指数变化结果分析 (6)2.2基于GIS干旱区绿洲城市景观格局分析方法——以石河子市为例 (7)2.2.1研究区域概况 (7)2.2.2研究数据与处理 (7)2.2.3景观格局指数分析 (8)2.2.4城市景观格局总体变化特征结果分析 (9)2.3城市湿地公园景观格局分析——以白鹭湾湿地公园为例 (10)2.3.1研究区域概况 (11)2.3.2研究数据与处理 (11)2.3.3景观空间格局特征指数分析研究方法 (11)2.3.4结果与分析 (12)3 结语 (13)参考文献 (14)摘要景观格局是景观生态学的核心问题，其目标是通过确定景观格局来分析生态过程。
本文主要对景观生态学的格局分析方法进行综述，分别从景观格局分析概述、景观空间格局指数结合景观分析的统计学方法进行阐述，并通过山林地区的景观格局分析方法——以宁远县为例；干旱区绿洲城市景观格局分析方法——以石河子市为例；城市湿地公园景观格局分析——以白鹭湾湿地公园为例，对景观格局分析方法在不同类型的景观中的运用进行详细阐述。
关键词：景观生态学；GIS；景观格局；特征指数；景观类型引言景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科[1]。
景观生态学的一般原理包括
景观生态学的一般原理包括景观生态学是研究景观格局与生态过程之间相互关系的学科，主要探讨人类活动对景观格局和生态系统的影响以及人类如何通过合理规划和管理来维护和促进生态系统的可持续发展。
景观生态学的一般原理如下：1. 联系和相互作用：景观生态学认为景观格局和生态过程之间存在着密切的联系和相互作用。
景观格局的变化会影响生态过程的进行，而生态过程的变化也会反过来影响景观的格局演化。
例如，人类活动导致景观的大规模碎片化，破坏了生物多样性的连通性，进而影响了生态过程，如物种迁移、食物链的稳定性等。
2. 尺度和层级：景观生态学研究通常涉及到多个尺度和层级，从微观的个体和种群层级到宏观的景观和区域层级。
不同尺度的景观格局和生态过程之间相互影响，相互作用。
因此，景观生态学要综合考虑和分析不同尺度和层级上的信息，以更好地理解景观的生态功能和动态变化。
3. 模式与过程：景观生态学强调模式与过程之间的关系。
模式是指景观格局的空间组织特征，过程是指生态系统中的生物和非生物组成部分之间的物质和能量流动。
模式和过程相互作用和互相决定，共同塑造了景观的结构和功能。
因此，景观生态学要研究和揭示模式与过程之间的关系，以更好地理解景观生态系统的功能和运行机制。
4. 功能与服务：景观生态学关注景观的生态功能和服务价值。
景观的生态功能是指景观提供的生态系统过程，如生物多样性维持、生态系统稳定、碳循环等。
景观的服务价值是指景观对人类提供的各种生态服务，如水源涵养、大气净化、自然风景、休闲娱乐等。
景观生态学要研究和评估景观的功能与服务，以支持景观的可持续管理和规划。
5. 生态系统管理：景观生态学的目标是为了实现景观生态系统的可持续管理。
可持续管理包括保护和恢复景观生态系统的健康状态、维护物种多样性和生态过程的正常运行、提供人类需求的生态服务等。
景观生态学通过研究和应用生态学原理和规律，提出合理的管理策略和方法，以实现生态系统的可持续发展。
生态系统的景观格局与景观生态学
生态系统的景观格局与景观生态学生态系统的景观格局与景观生态学是研究自然和人类活动对地表格局的影响以及生物多样性与生态过程的关系的学科。
随着人类活动的不断扩张和生态问题的日益突出，景观生态学的研究越来越受到重视。
一、引言生态系统的景观格局是指在一定空间尺度上的生物群落、物种组成和环境条件的空间分布的关系。
景观格局反映了生态系统的结构和功能，对于生态系统的稳定性和可持续性至关重要。
二、景观格局的评价指标1. 斑块面积与斑块个数：斑块面积和个数是评价景观格局的重要指标，对于生物多样性和生态过程都有重要影响。
2. 斑块形状及边界：不同形状和边界的斑块对物种迁移、扩散和遗传流动都有着不同的影响。
3. 斑块间的相对位置和距离：斑块间的相对位置和距离会影响到物种的迁移和扩散能力，对于生态过程具有重要影响。
三、景观格局与生物多样性1. 斑块面积与物种多样性：研究表明，大面积的斑块可以容纳更多的物种，而小面积的斑块则容易导致物种灭绝和生境破碎化。
2. 斑块形状与物种丰富度：复杂且规则的斑块形状有利于物种迁移和扩散，从而增加了物种丰富度。
3. 斑块间的距离与物种相似性：较近的斑块间的距离有助于物种之间的相互作用和迁移，从而增加物种相似性。
四、景观格局与生态过程1. 斑块间的连接性：互相联系的斑块能够增加种群的稳定性，减小物种灭绝的风险。
2. 孤岛效应：孤立的斑块容易导致物种灭绝和遗传多样性的丧失，从而影响生态过程的正常运行。
3. 边界效应：边界具有独特的生境条件，对于一些物种来说可以提供重要的资源和栖息地，但也可能导致物种入侵和生态系统的不稳定。
五、景观调控与保护1. 景观规划：合理的景观规划可以优化景观格局，增加斑块间的连接性，减少孤岛效应和边界效应，从而促进生物多样性和生态过程的恢复和保护。
2. 保护区网络建设：建立保护区网络可以增加斑块的面积和个数，提高物种多样性和保护效果。
3. 生态走廊的建设：生态走廊可以连接不同的斑块，促进物种迁移和遗传流动，增加生态系统的连通性。
景观生态学—格局过程尺度与等级
景观生态学—格局过程尺度与等级
景观生态学关注的主要内容包括景观的格局、过程、尺度和等级。
景
观格局是指在一定空间（尺度）范围内，各种景观元素（如森林、草地、
湖泊等）在空间分布上的组织结构。
它反映了不同景观要素之间的相互配
置关系，以及它们在空间上的相对丰富程度。
景观格局的特征对物种分布、种群数量和生态过程都有重要影响。
景观过程是指景观元素之间的相互作用和相互动力，以及这些作用和
动力对生态系统的影响。
景观过程包括物质循环、能量流动、种群迁移等
一系列生态过程，通过研究景观过程可以深入了解景观生态系统的结构和
功能。
景观尺度是指研究对象在空间上的观测尺度，它可以是点、面或者是
整个景观。
不同的研究尺度可以揭示出不同的景观特征和生态过程，有助
于理解景观的多样性和复杂性。
景观等级则是指在不同空间尺度下，景观的组织结构和生态过程的变
化规律。
景观生态学研究不同等级的景观格局和过程，从小尺度的景观单
元到大尺度的景观矩阵，以及它们之间的相互关系。
通过研究景观的等级，可以揭示出不同尺度下的景观生态系统的特点和机制。
总之，景观生态学是一个综合性的学科，它通过研究景观的格局、过程、尺度和等级，揭示了人类活动对生态系统的影响，为保护和管理自然
资源提供了理论和方法。
随着人类活动的不断扩张和环境问题的日益严重，景观生态学的研究日益受到重视，为实现可持续发展提供了重要的科学依据。
景观生态学-4格局与过程
设置多条样线 变换尺度 信息指标计算
方法1-游程法
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例子:法国海岸景观异质性的线性测度
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某一景观要素在线段上出现的频率f，为线段数量除 以剖面线分割成的线段总数，计算公式为：
f
F 100% S
测定景观要素沿线分布的异质性，根据信息论的公式 可以计算指数H：
S! H log F ! ( S F )!
l—斑块的周长 s—同一斑块的面积
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2.4 景观格局的测量软件
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单个斑块的指标
– – – – 面积； 周长（边缘）； 类型/值； 相邻情况 单个斑块的隔离度 斑块间的易达性 斑块间的相互作用 多个斑块的分散度 异质性指数 多样性指数 分维数 聚集度指数 空间镶嵌度指数 景观破碎化指数 景观斑块形状破碎化指数 聚合度指数
对生态系统功能的保护的基本原则(Meyers,1997)
1. 生态系统是开放的，所以应该把保护的重点放在跨越生态系统边界的 通量(fluxes)上，以及与周围系统的联结(linkages)上。 2. 生态系统在时间上是可变的，而且还是不停变化的，而现有的生态系 统有都带有过去所受干扰的痕迹。 3. 生态系统在各种尺度上都是空间异质的，而每个基本的生态过程又要 依赖于这种空间上的异质性。 4. 在大多数生态系统中，间接影响都是规律性的，而不是例外性的。如 果某个生态系统的某个部分发生了变化，那就会对其他部分产生意想不 到的敲击效应(knock-on effect). 5. 生态系统的功能主要依赖于其生物学结构，因而生态系统中的群落组 成能在系统功能中发挥至关重要的作用（如土壤微生物的有机质分解作 用）。因此，要保持生态系统的整体功能，就必须保持这样一些群落。 6. 尽管有些物种在生态系统中会执行同样的功能，但它们对生物和非生 物环境的变化反应却是不同的，从而也减少了生态系统功能在变化环境 中所出现的差异。 7. 人类是所有生态系统中的一部分，因为没有哪一个生态系统没有受到 过人类活动的影响。
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景观生态学—格局、过程、尺度与等级邬建国高等教育出版社2000年12月Landscape Ecology Pattern，Process，Scale and Hierarchy，Higher Education Press景观生态学中的基本概念起源与发展起源于中欧和东欧，可追溯到20世纪30年代。
德国区域地理学家Troll于1939年创造了“景观生态学”一词，并将其定义为研究某一景观中生物群落只见错综复杂的因果反馈关系的科学。
Naveh和Lieberman（1984）继承并发展了欧州景观生态学的概念，提出“景观生态学是基于系统论、控制论和生态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态系统科学的一个分支。
”在北美，直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。
如今，等级理论、分形理论、渗透理论、尺度观点以及一系列空间格局分析方法和动态模拟途径在景观生态系中的广泛应用，为该科学增添了新内容和新特点。
研究范畴研究对象和内容（1）景观结构：景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。
（2）景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用。
主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程。
（3）景观动态：景观在结构和功能方面随时间的变化。
也就是景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物质和生物在分布与运动方面的差异。
研究的重点：（1）空间异质性或格局的形成和动态及其与生态学过程的相互作用；（2）格局—过程—尺度之间的相互关系；（3）景观的等级结构和功能特征以及尺度演绎问题；（4）人类活动与景观结构、功能的相互关系；（5）景观异质性（或多样性）的维持和管理。
格局、过程、尺度格局（Pattern）是指空间格局，广义地讲，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。
过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。
尺度（Scale），广义地讲，是指在研究某一物体或现象是所采用的空间或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。
在景观生态学中，尺度往往以粒度（Grain）和幅度（Extent）来表达。
空间粒度之景观中最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积；时间粒度指某一现象或事件发生的（或取样的）频率．或时间间隔。
幅度指研究对象在空间或时间上的持续范围或长度。
空间异质性和缀块性空间异质性（Spatial Heterogeneity）是指某种生态变量在空间分布上的不均匀性及其复杂程度。
是空间缀块性（Patchness）和空间梯度（Gradient）的综合反映。
缀块性强调缀块的种类组成特征及其空间分布与配置关系，比异质性在概念上更为具体化一些。
而梯度则指沿某一方向景观特征有规律地逐渐变化的空间特征。
生态学干扰指发生在一定地理位置上，对生态系统结构造成直接损伤的、非连续性的物理作用或事件。
它有三个方面构成：系统、事件和尺度域。
系统具有一定的尺度域，而干扰事件来自于系统外部，并发生在一定尺度上。
缀块—廊道—基底模式Forman和Godron（1981，1986）在观察和比较各种不同景观的基础上，认为景观的结构单元不外乎三种：缀块（Patch）、廊道（Corridor）和基底（Matrix）。
缀块泛指与周围环境在外貌或性质上不同，并具有一定内部均质性的空间单元。
廊道是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构。
基底则是指景观中分布最广、连续性最大的背景结构。
缀块—廊道—基底模式是基于岛屿生物地理学和群落缀块动态研究之上形成发展起来的。
为具体描述景观结构、功能和动态提供了一种“空间语言”。
景观格局的形成、结构和功能景观格局通常是指景观的空间结构特征，而空间缀块性是景观格局最普遍的形式，它表现在不同的尺度上。
影响景观格局形成的主要因素主要有非生物、生物和人为三方面成因。
现实中，景观格局往往是许多因素和过程共同作用的结果，故具有多层异质结构。
缀块的结构和功能特征缀块的主要类型、成因和机制．Forman和Godron（1981，1986）根据不同的起源和成因，将常见的缀块分为以下四种类型：（1）残留缀块（Remnant Patch）：由大面积干扰（森林大火、城市化等）所造成的、局部范围内幸存的自然或半自然生态系统或其片段。
（2）干扰缀块（Disturbance Patch）：由局部性干扰（树木死亡、小范围火灾等）造成的小面积斑块。
（3）环境资源缀块（Environmental Resource Patch）：由于环境资源条件在空间分布的不均匀性造成的缀块。
（4）人为引入缀块（Introduced Patch）：由于人们有意或无意地将动植物引入某些地区形成而形成的局部性生态系统（如种植园、居民区等）。
缀块的结构特征和生态学功能（1）种—面积关系和岛屿生物地理学理论：景观中的缀块大小、形状以及数目对生物多样性和各种生态过程都有影响。
（城市规模与城市功能的关系）（2）边缘效应（Edge Effect）：是指边缘部分由于受外界影响而表现出与缀块中心部分不同的生态学特征的现象。
缀块总面积、核心区面积以及边缘面积之间存在一定的数量关系。
一般而言，当生境缀块面积增加时，核心区面积比边缘面积增加得快；反之，当生境面积减小时，核心面积则比边缘面积减小得快。
当缀块很小时，核心区－边缘环境差异不复存在，因此整个缀块便全部为边缘种或对生境不敏感的种占据。
（城市缀块具有这一特征）（3）缀块结构与生态系统过程。
缀块的结构特征对生态系统的生产力、养分循环和水土流失等过程都有重要影响。
一般而言，缀块越小越容易受到外围环境或基底中的各种干扰的影响。
而这些影响的大小不仅与缀块的面积有关，同时也与缀块的形状及其边界特征有关。
（城市型态与城市生态的关系）（4）缀块形状及其生态学效应。
缀块形状和特点可以用长宽比、周界—面积比以及分维数等方法来描述。
例如，缀块的长宽比或周界面积比越接近方型或园形的值，其形状就越“紧密”。
根据形状和功能的一般型原理，紧密型形状在单位面积中的边缘比例小，有利于保蓄能量、养分和生物；而松散型形状易于促进缀块内部与外围环境的相互作用，尤其是能量、物质和生物方面的交换。
（城市在发展初起宜采取集聚型态，到了发展中后期，随着内部能量的增加，需要加强与外界环境进行能量与物质的交换，引入负熵流，可以采取分散布局的方式）廊道、网络与基底的结构和功能特征廊道的结构和功能特征分类和缀块一样，根据成因，廊道可分为五种：干扰型、残留型、资源环境型、再生型和人为引入型。
根据其组成内容或生态系统类型，廊道又可分为：森林廊道、河流廊道、道路廊道等。
．结构特征廊道的重要结构特征包括：宽度、组成内容、内部环境、形状、连续性及其与周围缀块或基底的相互关系。
主要功能（1）生境：如和变生态系统或植被条带；（2）传输通道：如植物传播体、动物以及其他物质随植被或河流廊道在景观中运动；（3）过滤和阻抑作用：如道路、防风林道以及其他植被廊道对能量、物质和生物（个体）流在穿越时的阻截作用。
（4）作为能量、物质和生物的源（Source）或汇（Sink），如农田中的森林廊道，一方面具有较高的生物量和若干野生动物种群，为景观中其他组分起到源的作用，而另一方面也可以阻截和吸收来自周围农田水土流失的养分与其他物质，从而起到汇的作用。
网络与基底的结构和功能特征廊道相互交叉形成网络。
网络具有一些独特的结构特征，如网络密度（单位面积的廊道数量）、网络联接度（Network Connectivity廊道之间的连接程度）以及网络闭合性（Network Circuitry，即网络中廊道形成闭合回路的程度）。
网络与廊道的功能相似，但是与基底的联系更加广泛和密切。
如何区分基底、缀块及廊道？Forman（1995）认为识别基底的三条标准是：面上的优势、空间上的高度连续性和对景观总体动态的支配作用。
但是在实践中，要确切划分基底、缀块和廊道是困难的，也是没有必要的，因为在不同的尺度下，这三者其实是可以相互转化的。
景观镶嵌体格局和生态学过程缀块镶嵌体空间格局与生态学过程的关系是景观生态学研究中的一个核心问题。
为此，有必要定量地描述景观缀块体空间特征（表）。
景观镶嵌体的一些可测量特征特征描述缀块大小分布某种缀块类型的大小分布特征（如对数正态分布、均匀分布等）边界形态边界的宽度、长度、连续性和曲折性（如分维数）周长与面积比缀块的边界长度与其面积比值，反映缀块的形状缀块走向缀块相对于具有方向性的过程（如水流、生物运动等）的空间位置基底与缀块直接联系在一起的下垫面或景观中的主要组成类型对比度通过某一边界时相邻缀块之间的差别程度连接度缀块间通过廊道、网络而连接在一起的程度丰富度某一地去内缀块类型的数目均匀度景观镶嵌体中不同缀块类型在其数目或面积方面的均匀程度缀块类型分布缀块类型在空间上的分布格局可预测性有时亦称为空间自相关性，即某一生态学特征在其邻近空间上表现出的相关程度．根据Weins J A.，Stenseth N C，Horne B V，et al. 1993. Ecological mechanisms and landscape ecology. Oikos,.66:369~380景观空间格局影响能量、物质以及生物在景观中的运动。
而这些运动又可概括为以下三种方式：（1）扩散（Diffusion）：通常假设扩散运动是随机的，其一般形式可表达为：Q＝－k▽C，式中，Q是某物质（或种群的）扩散通量，k为扩散系数，▽C表示该物质（或种群）的浓度或密度梯度。
（2）物流（Mass Flow）：包括河流、地表和地下径流。
物流受重力支配，并受土壤、地形、植被等因素的影响。
（3）携带运动（Locomotion）：指动物和人在景观中的活动对能量、物质与生物体在空间上的重新分配。
与前两种形式相比，携带运动常造成能量、物质和生物在空间上的高度集聚。
（城市即是这种集聚的典型产物）景观生态学中的一些重要理论岛屿生物地理学理论主要涉及种群丰富度的影响因素及影响过程方面的理论。
包括最早由Preston（1962）提出的种—面积方程：z S=cA式中：S是种群丰富度，A是面积，c和z是常数。
MacArthur和Wilson（1967）系统地发展了岛屿生物地理学平衡理论。
认为岛屿物种的丰富度取决于两个过程：物种迁入（Immigration）和绝灭（Extinction）。
此外，不同岛屿之间，种迁入率随其与大陆种库（或迁入源）的距离而下降，称为“距离效应”（Distance Effect）。
而岛屿面积越小，种群则越少，由随机因素引起的物种灭绝率就越高，称为“面积效应”（Area Effect）。
复合种群理论Levins在1970年创造了复合种群（Metapopulation）一词，认为复合种群是由空间上彼此隔离，而在功能上又相互联系的两个或两个以上的亚种群（Subpopulation）或局部种群（Local Population）组成的种群缀块系统。