景观格局研究综述

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• 北美景观生态学关注的重点是尺度(Turner, 2005),在《Landscape Ecology》中有关 尺度的文章所占频数百分比上升到 45.76% 。 Turner 指出了尺度的适用性,即在多种尺 度上尺度下参数是不同的, (Turner, 1990)。Levin 总结了关于尺度内的依赖性
• 而地统计学法在景观尺度的研究工作中则应用相对广泛得 多(王政权,1999;吕一河和傅伯杰,2001),如空间自相 关分析(Spatial autocorrelation analysis ) ( Pierre, 1998 ; Fortin, 1999 )、半方差分析(semivariogram analysis ) C Rossi et al,1992)、谱分析(Spectral analysis ) (Rensahaw et al,1984)、小波分析(Wavelet analysis ) ( Bradshaw, 1992; Monica, 1999;祖元刚等,1999;孙 丹峰,2003)、分形分析(Fractals ) ( Sugihara et al, 1990 )、尺度方差分析(Cullinan, 1997 )、点格局分析 (Point pattern analysis ) ( Ripley BD, 1976; Diggle PJ, 1983;张金屯,2004)等。
• 3.2 研究时相
• 单时相的研究,也有多时相的研究。
• 刘鸿雁、赵雨森对哈尔滨市的研究,宋鹏飞对太原城区的 研究,王晓微基于遥感图像掩膜法的厦门市景观分类与动 态变化研究,都属于单时相的研究;
• 而常芳对太原市1976——2005年土地利用景观格局动态 分析,王佳等对北京20年土地利用状况的研究则属多时相 研究。
• 岳天祥等认为生态地理建模存在多尺度问题 (岳天祥,刘 纪远,2003)。
• 吕一河等对生态学中常见的尺度转换方法进行了分析和总 结(吕一河,傅伯杰,2001),孟斌等对地理学常用尺度转 换方法进行了归纳(孟斌,王劲峰,2005)。
• wu 对尺度问题进行了系统论述(wu,2000),提出的尺度 概念比较准确、完整和科学,得到了众多学者的认可。余 勇、李梅等以四川青城山世界遗产保护地为例进行了空间 分辨率粒度变化对景观多样性模拟的影响的分析;邓向瑞 采用 15x15、30x30、45x45 和 60x60 四种不同大小粒度 对北京山区森林景观格局及其尺度效应进行了研究,生成 了不同尺度下森林景观多样性指数空间分布图。
• 王根绪等(2004年)在高寒湿地系统的动态变化研究中提出 了湿地空间格局和功能动态变化分析指标及其量化的方法, 主要包括对湿地系统空间分布变化和湿地系统空间格局变 化进行分析。圣彦等(2010年)引入景观格局指数对广州 市不同时期的城市热场内部格局进行定量分析,确定广州 市热岛的时空分布差异,并且采用 Kappa 系数对温度强 度的演变实现数量上和位置上的综合定标,从而得出了广 州市城市热岛的时空分布格局以及演化历程。
• 学者Forman提出自己的看法,认为有自然、耕地、城郊、 城市以及管理五大类景观(Forman, 1986)。
• 其中,城市景观和其他几类景观无论在构成还是功能等方 面都存在差异。城市景观除了有人工和自然两大类景观之 外,还有处于两者之间的半自然景观;在功能上面,城市 景观缔造了良好的生存环境。
• 4.3 景观指数的应用
• 景观指数是研究景观格局特征的一种重要工具。 • 景观指数通常包含两部分内容:(1)景观斑块特征指数;
(2)景观异质性指数。 • 其中,表征景观斑块特征的指数有斑块面积(可以从图上
直接进行量算得出,其中某一景观要素类型的最大与最小 斑块面积分别具有不同的生态意义),斑块数(包括两重含 义,分别是整个景观的斑块数与单一景观的斑块数),斑 块周长(景观指数的重要参数之一,表征各种能量扩散的 可能性); • 表征景观异质性指数的有多样性指数(常被用于分析研究 群落空间分布的规律性),镶嵌度指数(常被用来分析相邻 景观生态系统的对比程度),距离指数(用来确定景观中的 斑块是否为随机分布;其次,用来定量地描述斑块的连续 度或者隔离度),生境破碎化指数(是景观异质性的重要组 成,是现存景观的重要特征)。
• 景观格局的研究渐成热点,关于农林、湿地、区域、城市、 风景名胜区、自然保护区甚至沙漠化土地的景观格局分析 和模型等方面的研究论文陆续发表,这个时期其文献数量 有着较缓慢但稳定的增长。
3 景观格局的研究内容综述
• 3.1 研究区域范围
• ]城市的研究,如乔美华对大同市土地利用景观格局研究,王佳、熊妮 娜对北京市土地利用景观格局研究,常芳基于GIS/RS的太原市1976 年——2005年土地利用景观格局动态分析,柏林等基于景观格局指数 的大庆市土地利用利用格局变化分析,均属此类;
• 肖笃宁利用景观格局的几个记测指标如优势度指数、多样 性指数以及转移矩阵等对沈阳西部近30年的景观进行了动 态研究,同时得出景观格局的破碎化也显露了土地承载力 的危机。
• 4.4 地统计学法
• 在研究早期,景观指数法在揭示格局的多尺度特征方面发 挥了重要作用,但景观指数尺度图的突变和转折很少,不 能准确预示景观等级结构的存在(Wu,2000)。
• ]省区范围的研究,如张本峋、申怀飞对河南省的研究,曾加芹、欧阳 华等对西藏地区的研究;
• ]流域范围的研究,如卢玲、李新等对黑河景观格局的分析;
• ]对铁路沿线的研究,余艳红以丽江至香格里拉铁路生态影响评价为例 进行了研究;
• ]对一个湖区的研究,如郑建蕊、蒋卫国对洞庭湖区的研究;王景伟、 王海洋以鞍山大麦科湿地自然保护区为例,研究景观指数在景观格局 描述中的应用,还有候绍洋基于GIS的山区和平原景观指数粒度效应 分析。
• 3.3.3 景观格局动态变化研究
• 景观格局的动态变化与地域分布、资源构成、抗干扰力、自我恢复能 力、生物多样性有着密切的联系,对其进行的研究己经成为景观生态 学的一个重要研究领域。
• 傅伯杰(2006年)、刘红玉(2009年)等利用现代空间信息技 术对格局变化的过程模拟,以调查和观测数据为基础,结 合区域一体化的方法,建立景观生态学机制模型,可以大 大提升对景观演化机制的模拟能力。
• Dietzel (2005)比较了不同时期景观指数的差异,揭示 了城市增长存在“分散一融合”的震荡过程;
• Luck and Wu ( 2002)以空间代时间,研究了城市化梯度 上景观指数的变化,从而揭示了城市景观格局随着城市化 过程发展的变化规律。
• 朱彬和马晓冬(2011)运用景观指数研究了苏北地区乡村聚 落的景观格局特征,结果表明苏北地区乡村聚落的空间分 布存在明显的地域差异。
• 4.2 地理信息系统(Geographic Information System,
GIS)具有采集、处理、分析、建模和显示空间数据的功能 (黄杏元,1993),通过科学管理和综合分析具有空间内涵 的地理数据,提供对规划、管理、决策和研究所需信息 (成士梅,1996)。
• 彭少麟、邵国凡、马荣华等对于RS和GIS在景观格局中的 新应用做了大量探索工作,研究成果也充分证明了RS和 GIS在景观格局的研究中的重大潜力。
• 3.3 研究具体对象
• 主要包括尺度相关性研究、土地利用状况研究、景观格局 分析及成因分析,这是主流。
• 也有部分纯理论实践研究的,如刘家富、王平的景观指数 算法应用,何厚荣、周青山有关区域景观指数提取与分析, 王晓微遥感图像掩膜景观分类,齐伟、曲衍波的区域代表 性景观指数筛选。
• 3.3.1 景观指数算法应用
景观格局研究综述
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汇报提纲
• 1 景观格局概念 • 2 景观格局发展综述 • 3 景观格局的ห้องสมุดไป่ตู้究内容综述 • 4 景观格局的研究方法综述 • 5 评述
1 景观格局概念
• 景观是在气候、地貌、土壤、植被、水文、生物等自然因
素及人为干扰作用下形成的有机体。
• 景观格局通常是指景观的空间结构特征,具体是指由自然
• 3.3.4 其他方面的研究
• 周年兴等从景观美学价值的角度出发,研究森林景观的生 态特征,从而得出美景度值与景观格局指数间的相关性。
• 钟德燕等依据景观生态学原理,分析研究了土地利用景观 格局在不同地貌类型下的差异性。
• 周启刚等利用GIS技术与景观格局指数对成都近郊区进行 了景观格局分析,研究表明整体生境处在一个良好的状态, 但部分区县受人类干扰较大;赵晓燕等基于GIS分析西安市 城市景观格局并提出景观格局优化意见。
或人为形成的一系列大小、形状各异,排列不同的景观镶 嵌体在景观空间的排列,它既是景观异质性的具体表现, 同时又是包括干扰在内的各种生态过程在不同尺度上的作 用的结果。 • 它是在多种驱动力的综合作用下形成的,反映了人类活动 对景观作用的范围、强度和频率,同时也影响着生态系统 的格局和过程(Redman,1999)。
• 4.1 遥感(Remote Sensing, RS)技术是景观生态学研究中 的重要方法,能够快速、大面积获取如空间位置、植被类 型、土地利用状况、土壤类型等地表参数,从而获取大尺 度上各种空间和资源信息(Jensen&Cowen, 1999),为景 观生态学提供必需的基础数据资料,因此在景观格局分析 中有着广泛的应用(Hung etal, 2010;Wang et al, 2010)。
• 3.3.2 景观空间格局的尺度相关性研究
• 在不同的观测尺度下,同一研究对象所表现出的格局会有 所差异,即空间格局的尺度相关性。
• 在景观生态学中,尺度通常是指研究某一物体或现象时所 采用的空间或时间量度(乌区建国等,2000),常以粒度和 幅度来表达,粒度指空间最小可辨识单元所代表的特征长 度、面积或体积(空间粒度),或某一现象或事件发生的频 率(时间粒度);幅度指研究对象在空间或时间上的持续范 围或长度。
• 李秀珍等(2004)应用景观中性模型对常用景观指数进行了 评价,认为值得推荐的指标有总板块数目、平均斑块大小、 总边界密度,分维数,这几种指标都可应用于类型水平和 景观水平。
• 陈文波等(2002)认为平均周长面积比、蔓延度、相对斑块 面积、分维数和斑块类型数几个指标间独立性较好,又能 比较全面的描述景观格局。
• 喻铮铮等利用RS技术与TM影像,从植被指数NDVI与景观 格局两方面对北京市门头沟植被覆盖进行监测,得出当地 植被覆盖总体呈下降趋势。
• 李宏等利用GIS技术,对成都市双流县的景观格局进行了 动态分析,研究表明双流县的城市化进程,在一定程度上 对当地土地利用格局产生了时空上的变异,并针对这些问 题,提出了土地利用可持续发展的建议。
• 遥感技术在快速大面积提取聚落形态、功能区、道路、水 系分布、三维结构等方面表现出不可比拟的优势,从而成 为目前研究城市化最重要的工具。大量基于遥感数据的景 观信息提取方法也应运而生(Ridd&Liu, 1998;Masek et al, 2000;Seto&Liu, 2003;Yang&Liu, 2005)。
• 肖盛利用RS与GIS技术对鼓山风景名胜区景观格局的动态 研究,发现植被总体覆盖率较高,景观破碎化程度低、连 通性好,并提出了景观维持的建议。
• 刘娜基于3S技术,通过景观格局指数和水文数据对洞庭湖 风景区景观格局的动态变化进行了分析,研究表明该区域 调蓄功能与景观指数存在一定的相关性。
• 刘桂林等利用中巴资源卫星为主要数据源,通过计算景观 格局指数,研究了塔里木河下游在生态输水后景观格局的 动态变化特征。
的概念框架,促使生态学家更加关注尺度 效应和尺度转换问题 (Levin,1992)。
• 研究尺度问题不仅有助于选择揭示景观格局规律性的最适 测量尺度(Wu et al, 2002;刘茂松等,2004),而且有助于 探讨景观空间异质性的成因(李团胜,1998),从而揭示景 观变化模式以及动力学机制(Wu,2002)。
2 景观格局发展综述
• 20世纪80年代初期,景观生态学被林超、黄锡畴、陈昌 笃等介绍到中国之后,一系列文献介绍了国外景观生态学 概念和方法,景观格局作为其基础内容同时在中国引起广 泛关注,这一阶段可以说是我国景观格局研究的起步阶段, 主要以国外研究成果的介绍为主。
• 我国景观格局的研究和应用真正起步于1990年。1990年, 肖笃宁等发表了“沈阳西郊景观格局变化的研究”。
• 吴宇(2010年)通过采用单窗算法反演伊通河流域的地表 温度,结合伊通河流域的景观格局变化,利用景观格局分 析方法,分析伊通河流域地表温度的时空分布特征与景观 格局之间的定量关系。
4 景观格局的研究方法综述
• 研究技术方法主要有遥感影像提取技术,GIS软件和FRAGSTATS分类和计 算,多时像对比技术等。
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