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]。它以生态系统的空间关系为研究重点关注尺度的重要性与时空的异质性。随着景观生态学的逐步发展其研究范围和内容都进一步扩大突破了原先只是从类型或区域角度对自然综合体进行研究将地理过程与生态过程也列为研究重心并且从单纯的地理过程研究发展到人地相互作用过程的研究。在研究理论和方法方面等级理论、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学中也被广泛提出和应用为其增添了新内容和新特点[2 -3]。

1 景观生态学的格局分析方法

1.1 景观格局分析概述

景观生态学研究最突出的特点是强调空间异质性、生态学过程和尺度的关系这一特点也已成为景观生态学与其他生态学科的主要区别之一。研究景观的结构(即组成单元的特征及其空间格局)是研究景观功能和动态的基础。空间格局分析方法是指用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法既包括一些传统的统计学方法同时也包括一些专门用于解决空间问题的格局分析方法。笼统地讲这些方法可分为两大类：格局指数方法和空间统计学方法。前者主要用于空间上非连续的类型变量数据(categorical data)而后者主要用于空间上连续的数值数据(guantitative data)[4-5]。

1.2 景观空间格局指数

景观格局指数包括两个部分[6-7]:景观单元特征指数和景观异质性指数(lands cape heterogeneity index)。应用这些指数定量地描述景观格局可以对不同景观进行比较研究它们的结构、功能和过程的异同[8]。

1.2.1 景观单元特征指数

(1)缀块面积(patch area)

缀块平均面积(average patch area)：整个景观的缀块平均面积= 缀块总面积/块总数;单一景观类型的缀块平均面积= 类型的缀块总面积/类型的缀块总数量，用于描述景观粒度在一定意义上揭示景观破碎化程度;景观相似性指数(land scape similarity index)：类型面积/景观总面积，度量单一类型与景观整体的相似性程度;最大缀块指数(largest patch index)：景观的最大缀块指数= 最大缀块面积/景观总面积;类型的最大缀块面积= 类型的最大缀块面积/类型总面积，显示最大缀块对整个类型或者景观的影响程度。

(2) 缀块数

缀块数(number of patches) 整个景观的缀块数量，单一类型的缀块数量;缀块密度(patch density) 整个景观的缀块密度(镶嵌度) = 景观缀块总数/景观总面积;类型的缀块密度(孔隙度) = 类型缀块数/类型面积;单位周长的缀块数(n umber of patches of unit perimeter) 整个景观= 景观缀块总数/景观总周长;类型= 类型缀块数/类型周长，揭示景观破碎化程度。

(3)缀块周长

缀块周长(patch perimeter) 是景观缀块的重要参数之一，反映了各种扩散过程(能流、物流和物种流)的可能性;边界密度(perimeter density) 整个景观边界密度= 景观总周长/景观总面积;类型= 类型周长/类型面积。揭示了景观或类型被边界的分割程度，是景观破碎化程度的直接反映。

景观要素指数还有一些，比如核心面积(core area)、核心面积数量(number of core areas)、核心面积指数(core area index)等等。

1.2.2 景观异质性指数[9]

景观多样性指数与经典生态学中的群落多样性指数的主要差异是群落多样性指数使用物种及个体密度进行计算，景观多样性指数则采用生态系统(或缀块)类型及其在景观中所占面积比例。常用的景观多样性指数是丰富度(richness)、均匀度(evenness)、优势度(dominance)。丰富度R是指在景观中不同组分(生态系统)的总数。R=(T/T max) x 100%，式中R是相对丰富度指数(百分数);T是丰富度(即景观中不同生态系统类型总数);T max是景观最大可能丰富度(Romme,1982)。均匀度E描述景观中不同生态系统的分布的均匀程度。相对均匀度计算公式为E=(H/H max) x l00%，式中E是相对均匀度指数(百分数);H是修正了的simpson指数;Hmax是在给定丰富度T条件下景观最大可能均匀度。优势度RD与均匀度呈负相关，它描述景观由少数几个生态系统控制的程度。相对优势度计算公式如