景观指数

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Fragstats在三个层次上计算一系 列景观格局指数：斑块水平指数、斑 块类型水平指数、和景观水平指数。 使用Fragstats时，用于分析的景 观是由使用者来定义的，它可以代表 任何空间现象。 Fragstats定量化景观 中斑块的面积大小和空间分布特征， 它只能分析类型数据。使用者必须根 据景观数据的特征和所研究的生态学 问题合理的选择做分析景观的幅度和 粒度，病进行适当的斑块分类及其边 无忧PPT整理发布 界的确定。
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Hulshoff认为景观指数可划分 为： （1）景观格局指数（如：斑 块类型、数量及形状指数） （2）变化指数（如：斑块数 目变化率等）
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Turner等认为，景观指数可分 为： （1）斑块数目与大小 （2）斑块分维数 （3）景观要素之间的边缘数 和多样性 （4）优势度与蔓延度
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空间幅度：通常是指研究所涉及的 空间范围(长度或面积)。 时间幅度：是指研究持续的时间长 短。 空间粒度：指空间最小可辨识单元 所代表的特征长度、面积或体积(如样 方、像元)。 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 。
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推荐文献： 《空间粒度变化对景观格局分析的影响》 《空间幅度变化对景观格局分析的影响》
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6、景观指数的尺度效应
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空间异质性(spatial heterogeneity) 是指某种生态学变量在空间分布上的不 均匀性及复杂程度。他是一种多尺度上 普遍存在的自然甚至社会、文化现象。 在生态学中，尺度通常是指空间或 时间幅度(extent)或粒度(grain)。即， 空间幅度、时间幅度、空间粒度、时间 粒度。
（以正方形为参照几何形状）
其中，P是斑块周长，A是斑块面积。
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3.2 景观丰富度指数 （ landscape richness index ）
景观丰富度指数R是指景观中斑块类型 的总数，即： R=m（m为景观中斑块类型的数目） 在比较不同景观时，相对丰富度 （ relative richness ） 和 丰 富 度 密 度 （richness density）更为适宜.
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3.4 景观优势度指数 （ landscape dominance index ）
优势度指数D是多样性指数的最大值与 实际计算值之差。其表达式为：
其中，Hmax是多样性指数的最大值， Pk是斑块类型k在景观中出现的概率，m是 景观中斑块类型的总数。
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3.5 景观均匀度指数 （ landscape evenness index ）
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5.2、景观指数还可以用来描述 和辨别景观中生态学特征的空 间梯度。
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描述对象： 通过某地区1995年的土地利用图，来 定量描述该地区城市化强度的空间梯 度。 选取的景观指数： 斑块密度、分维数、聚集度、平均斑 块面积、周长与面积比。
景观聚集度C反映景观中不同斑块类型 的非随机性或聚集程度。其一般数学表达式 如下：
其中，Cmax是据极度指数的最大值， n式景观中斑块类型总数，Pij是斑块类型i与 j相邻的概率。通常
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3.8 景观聚集度指数 （contagion index ）
在比较不同景观时，相对聚集度C’更为合理， 其计算公式如下：
景观形状指数LSI与斑块形状指数相似， 只是将计算尺度从单个斑块上升到整个景观 而已。其表达式如下：
其中，E为景观中所有斑块边界的总长 度，A为景观总面积。
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3.7 正方像元指数 （square pixel index ）
正方像元指数SQP是周长与斑块面积 比的另一种表达方式，即将其取值标准化为 0与1之间。其表达式为：
3.3.1 Shannon-Weaver多样性指数 （ Shannon-Weaver 指数或Shannon指 数）
式中，Pk是斑块类型k在景观中出 现的频率，n是景观中斑块类型的总数。
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3.3.2 Simpson多样性指数
式中，Pk是斑块类型k在景观中出 现的频率，n是景观中斑块类型的总数。
景观指数
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1、景观指数的定义
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景观指数是指能够高度浓 缩景观格局信息，反映其结构 组成和空间配置某些方面特征 的简单定量指标。
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2、景观指数的分类
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Forman曾把描述斑块的景观 指数分为两大类： （1）描述斑块形状的景观指 数（如：形状指数等） （2）描述斑块镶嵌的景观指 数（如：相对丰度、优势度和 分维度等）
（ 3 ） 景 观 水 平 指 数 （ landscapelevel index） 无忧PPT整理发布
3、常用景观指数
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3.1 斑块形状指数 （patch shape index）
是通过计算某一斑块形状与相同面积的 圆或正方形之间的偏离程度来测量起形状复 杂程度的。 常见的斑块形状指数S有两种形式： （以圆为参照几何形状）
www.umass.edu/landeco/research/fragstats/frag stats.html
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5、景观指数应用举例
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5.1、用于两种景观的对比
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5.2、景观格局指数可以用来定 量地描述和监测景观的结构特 征随时间的变化。
其中，Rr，Rd分别表示相对丰富度和 丰富度密度，Mmax是景观中斑块类型数的 最大值，A是景观面积。 无忧PPT整理发布
3.3 景观多样性指数 （landscape diversity index）
多样性指数H是基于信息论基础之上， 用来度量系统结构组成复杂程度的一些指数。 常包括两种：
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其中，Cmax是据极度指数的最大值，n 式景观中斑块类型总数，Pij是斑块类型i与j 相邻的概率。
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3.9 分维 （fractal dimension）
分维或分维数可以直观地理解为不规则 几何形状的非证书维数。 对于单个斑块而言，其形状的复杂程度 可以用分维数来量度。斑块分维数可以下式 求得： 即： 其中，P是斑块的周长，A是斑块的面积， Fd是分维数，k是常数。
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4、景观指数计算软件
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可以计算景观指数的软件有很多 种，比如ArcGis，SPAN等，但最为 常用的是FRAGSTATS. Fragstats是由美国俄勒冈州立大 学开发的．软件最新版本共能计算景 观指数66个，是最为常用的景观指数 软件。
均匀度指数E反映景观中各斑块在面积 上分布的不均匀程度，通常以多样性指数和 其最大值的比来表示。以Shannon多样性指 数为例，均匀度可表达为：
其 中 ， H 是 Shannon 多 样 性 指 数 ， Hmax是其最大值。
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3.6 景观形状指数 （ landscape shape index ）
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景观格局特征分析的三个层次：
（1）单个斑块（individual patch）
wk.baidu.com（2）由若干单个斑块组成的斑块类 型（patch type或class）
（3）包括若干斑块类型的整个景观 镶嵌体（landscape mosaic）
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景观格局指数分类：
（ 1 ） 斑 块 水 平 指 数 （ patch-level index） （ 2 ） 斑 块 类 型 水 平 指 数 （ classlevel index）
其中，A为景观中斑块总面积，E为总 周长。
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当景观中只有一个斑块且为正方形时， SQP=0，当景观中斑块形状越来越复杂或 偏离正方形时，SQP增大，渐趋于1。显然， SQP于LSI之间有直接的数量关系，即：
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3.8 景观聚集度指数 （contagion index ）
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描述对象： 美国亚利桑那州凤凰城地区1912— 1995年间的景观格局变化。 选取的景观指数： 斑块密度、边界密度、平均斑块面积 、最大斑块面积、景观形状指数、正 方像元指数、双对数分维数、景观聚 集度指数、Shannon-Weaver多样性指 数、斑块丰富度。
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