基于边界特征的景观格局分析

通过边界数量的长度谱分布分析。探讨了边界数量-长度特征与景观和组分碎裂化程度之间的相互关系;基于边界的数量和累积长度计算了景观多样性,均匀度、异质性和空间复杂性,并与基于斑快面积比重的传统格局指数计算结果进行了对比分析。研究表明,研究区内的快速城市化过程导致组分界面特征复杂化,空间分布的圈层结构简化;边界总体的数量谱分布方程系数α对于景观整体碎裂化程度有良好的指示意义,基于边界特征的景观格局指数对于传统的格局分析方法可以形成有益的补充。     

样地数量对气候变化背景下树种分布预测的影响

基于不同景观破碎化程度下的中性景观,探讨了气候变化背景下样地数量对景观尺度树种分布预测的影响.采用模型耦合的方法进行树种分布预测,设置了3个样地数量预案与1个参考预案.分别在每一破碎化程度下检验3种样地数量预案的预测结果与参考预案之间的差异.结果表明:样地数量会影响树种分布预测结果,具有不同生活史属性的树种对样地数量的需求不同,对普适性树种进行分布预测需要的样地数量较多;除极度特异种外,景观的破碎化程度也会影响样地数量对树种分布预测的影响;随着模拟时间的增加,样地数量对景观尺度树种分布预测的作用会发生变化,对于一些普适种树种来说,长期模拟需要较多的样地.     

海岸线与海岸景观格局对人为干扰度的动态响应——以营口市南部海岸为例

利用多期遥感数据,提取营口南部海岸五期岸线变化信息、分维值,并利用Arcgis10.2中渔网工具创建评价单元。计算景观格局指数,构建人为干扰强度指标,并进一步探讨岸线变化和景观格局变化对人类活动的动态响应。结果表明:(1)研究区围垦导致岸线长度增长、岸线分形维数的增大,1990—2015年四个时段中岸线年增长速率为0.52%、0.53%、4.98%和0.96%;(2)景观格局指数反映2005年之前景观边界、形状复杂程度与破碎程度有所增加;2005年之后景观形状趋于规则化、土地利用趋于均衡化;(3)研究期间强干扰和弱干扰区域面积均有所增加,中等干扰强度区域面积减小;(4)斑块密度、总边缘长度、边缘密度、景观形状指数和平均分维值均与平均干扰强度指数变化同步。Shannon多样性指数与人为干扰强度变化呈反相关;(5)岸线长度变化和岸线分形维数变化都与人类干扰度呈反相关,相关性分别为-0.97和-0.98。     

黄河中游连伯滩湿地景观格局变化

以黄河中游连伯滩湿地1990、1995、2000、2005年4个时相的卫星遥感影像为基础,通过斑块密度、斑块边缘长度、景观多样性指数、优势度、景观破碎化指数、平均斑块分维数等景观空间格局指数,系统地分析了连伯滩湿地1990年以来湿地景观空间格局变化情况。研究结果发现:(1)1990-2005年,草地、耕地、林地斑块面积在增加,而水域和滩地斑块的面积在不断减小;(2) 湿地景观多样性指数从1990年的0.9947增加到2005年的1.1247,表明随着人类干扰活动的增加,景观结构异质性增大;(3) 斑块数量的增加、斑块密度的增加以及斑块边缘长度的增加等都说明该区域破碎化程度增加。造成湿地退化的自然因素主要是长期干旱导致黄河及汾河径流补给大大减少,而人口的压力则是湿地退化最根本的原因。     

深圳市龙华地区快速城市化过程中的景观结构研究——林地的结构和异质 …

利用多时段景观遥感制图信息和景观格局研究方法,对深圳市龙华地区快速经过程中林地组分的结构特征进行了动态分析,重点研究了该组分在１９８８￣１９９６年期间的一般结构特征和空间分布差异的动态变化情况。结果表明研究时段内,龙华地区由于快速２城市化过程 导致林地受到强烈的分割和转化影响,总面积损失了４９％,并导致碎裂化、相邻度等景观结构特征发生显著变化。林地的动态变化过程可以分成两个阶段,１９８８￣１９９２     

基于景观可达性的广州市林地边界动态分析

林地边界是景观边界中一种特殊类型,受综合因素的影响而呈现动态变化,其发生位移的位置和方向能清晰地反映出该地段的土地利用过程和强度。通过对广州市1985年、1995年和2007年的土地利用数据进行分析,基于市内主要公路的分布进行景观可达性分区,提取林地边界并根据边界性质进行分类分析,着重研究了林地边界的动态变化特征。结果表明,研究时段内广州市林地面积相对稳定,而林地斑块数量和林地边界总长度持续增加,林地呈现出边界复杂化和景观破碎化的趋势。广州市林地的邻接景观以耕地为绝对优势的局面因建设用地和水域的增加而打破,表现为林地与耕地邻接边界长度迅速减少,而林地与水域、林地与建设用地邻接边界显著增加。从1985年到2007年,林地与耕地邻接边界的减少速度随着与主要公路距离的增加而变缓;林地与建设用地邻接边界增速最快的区域逐渐远离主要公路;林地与水域邻接边界更多分布于主要公路1km以外的区域,且随着时间推移逐渐靠近主干道路。     

大城市城乡耦合地域空间演变及其景观格局——以无锡市为例

基于城乡耦合关系,选择无锡市城市化地域过程和空间范围动态变化显著的城乡耦合地域作为研究实体,综合RS、GIS及景观生态学分析方法,确定1984～2008年5个时段城乡耦合地域范围,并揭示其动态演变过程.在此基础上,研究不同时期城乡耦合地域范围内景观生态格局及其响应变化.结果表明,快速城市化地区城市连续建成区的扩张导致耦合地域同幅扩展;耦合地域内建设用地比例随着耦合地域向外推移和扩展而持续增加,并且其内部的主要建设用地斑块结构稳定性呈现先降后升的特征;耦合地域空间演变引起各类型景观格局密度指数相应变化,建设用地景观增加导致生态景观整体趋于破碎化;而耕地景观相邻边界的主导地位在快速丧失的同时建设用地相邻边界主导地位不断增强,以边界镶嵌度EPD表征的景观交错分布程度不断提高.     

岷江上游景观边界网络格局分析

格局与过程是景观生态学研究的核心内容,与基于斑块的研究相比,基于边界的研究是格局与过程研究的一个新的切入点.以岷江上游地区为例,基于TM影像数据,应用RS、GIS、Fragstats等软件,选用边界长度、边界密度、边界海拔、结点数量、网眼大小、网络连接度等指数,研究了景观边界网络格局的变化,并分析了与之相关的生态过程.结果表明,在1974～2000年期间,由于人为干扰强度的加剧,岷江上游景观边界网络结构变得更加复杂,在早期以边界长度增加为主,网络连接度变大,在后期以边界数量和结点数量增加为主,网络连接度变小;森林景观与低坡位景观类型间的边界减少,森林下线上移;农田与林地的边界在早期增加,1986年后减少,而与灌木林地的边界持续增加;随着林地的蚀退,森林结构变得简单化,而农田、灌木林地、草地等景观类型的结构变得更加复杂.     

广州市花都区景观动态变化研究

应用遥感和GIS技术,采用多样性指数、破碎度指数和分维数等指数,分析了广州市花都区1979年到2000年的景观动态变化,结果表明:(1)各景观类型的斑块数量增加,面积变化较大,且斑块形状复杂性增加;(2)景观破碎度增大,景观类型稳定性增加,优势度减少,受人类干扰程度加深;(3)景观斑块间的转移中,林地、耕地不断转移为城市用地、农村居民点以及工矿等用地,农村居民点以及工矿等用地也成为景观格局中的主要组成要素;(4)整体上景观变化后10年比前10年的幅度稍大。     

长白山森林景观边界动态变化研究

通过野外调查、遥感和地理信息系统相结合的方法来研究长白山森林景观边界的动态变化规律,并通过相关性分析,探讨了长白山森林景观破碎化过程和景观边界指数变化的关系。首先对遥感影像进行计算机分类,其次,构建了描述景观边界的指标体系,再次,从景观边界的长度、密度、对比度、形状和多样性5个方面,对长白山森林景观边界的动态在景观类型尺度和景观尺度上进行分析。结果表明,在20多年的时问内,苔原面积减少了3694．8hm^2,云冷杉林的面积减少了130482．03hm^2,阔叶红松林面积增加了41610．4hm^2,岳桦林面积增加了66978hm^2．由于森林砍伐和毁林造田以及其它人类活动(如旅游)的影响,长白山森林景观的破碎化程度趋于增加,景观边界形状趋于复杂景观破碎化过程和景观边界指数变化的相关性分析证实了可以用景观形状指数(LSI)、对比度加权边界密度(CWEI))、边界加权总长度(TEGT)、加权景观形状指数(LSI-WGT)的变化来指示森林景观的破碎化程度。景观边界形状指数的大小还可以用来反映人类活动对景观的影响程度。最后,针对目前长白山森林景观破碎化程度趋于增大的情况,建议采取积极措施,防止长白山森林景观的进一步破碎化,以便更好地保护天然林。     

东山岛海岸带景观破碎化时空梯度分析

运用景观格局指数、缓冲带分析和移动窗口法相结合的方法,分析了福建东山岛18年来从沿海到内陆和海岸地带的景观破碎化梯度变化特征。结果显示:东山岛各缓冲带的景观破碎化程度总体随时间在不断增强,但不同区域有所差异;近海岸地带、西北部及南部的有林地带的破碎化程度持续降低,而中北部和南部城镇农田集中区人为干扰日益强烈,破碎化程度不断增加;采用半变异函数和移动窗口相结合的方法,确定东山岛景观破碎化分析的特征尺度为1000m;在此尺度下,发现景观破碎化指数的变化率随时间存在明显的空间差异,而运用设置样线并提取样点的景观破碎化指数的方法,则发现距离海岸线500m和1000m处的地带破碎化程度不断加剧,是东山岛沿海人为干扰的强烈地带;东山岛人工干扰随时间趋向分散,破碎化指数曲线波动趋向显著;城镇化、旅游和农业发展应该是东山岛景观破碎化的主导驱动因子;采用Pearson相关系数分析景观破碎化与景观格局其他方面特征的相关性,发现它们具有较强相关性,说明运用景观破碎化指数能够反映东山岛景观格局变化的基本特征。     

基于3DLP指数的景观格局演变及预测分析

采用1987、1999、2009和2017年四期Landsat TM/OLI数据,结合GIS和RS技术,从类型和景观层面计算安化县四个年度的3DLP指数,分析安化县近30年来景观格局的动态演变并利用CA-Markov模型对2025年景观格局演变进行模拟和预测,为推动该县今后生态环境的进一步恢复和改善提供指导。结果表明:(1)林地是安化县的优势景观,对安化县景观的主控作用强。(2)从不同景观类型来看,1987—2017年期间安化县各景观破碎化情况均有所缓解,其中建设用地、林地面积增加,草地、水域、农地面积减少;林地、水域边界形状趋于简单化,建设用地、草地边界形状趋向复杂化,农地边界形状受人类活动影响较小。(3)从整体景观来看,安化县景观格局的演变主要是受到人为因素的影响,1999年整体边界形状变得更为规则,同时破碎化程度、景观异构性以及多样性有所提高。1999—2017年各类景观类型的面积比例差异增大,破碎化程度以及景观异质程度降低,优势景观类型份额增加。(4)根据预测结果来看,安化县整体趋向均衡化发展,边界形状趋向规则化,景观异质性程度降低,各类景观类型的面积比例差异减小,林地出现被其他景观蚕食分割的趋势,因此需要进一步提高对林地的重视和保护,限制其他景观类型对林地的干扰。     

陕北黄土高原景观破碎化的时空动态研究

景观破碎化受到自然环境背景及社会经济活动的影响,并限制区域发展.为揭示景观破碎化的时空变化特征,整合了MODIS(中分辨率成像光谱仪)影像逐旬数据与多时段景观类型数据,并对其进行了分析.比较1987～2002年景观破碎化的年际差异表明,陕北黄土高原的景观破碎化过程较缓慢,但具有区域差异,且与景观类型组成息息相关.结果表明,林地的破碎化水平变化显著,而农、草地的破碎化水平变化相对缓慢.年际变化分析有助于说明区域景观破碎化的趋势,而年内季节变化则能帮助认识景观破碎化过程的周期规律.     

Gene flow simulations demonstrate resistance of long-lived species to genetic erosion from habitat fragmentation

Habitat fragmentation restricts the movement of individuals across a landscape. In terrestrial and aquatic systems, barriers to movement can modify population and community dynamics at local or regional scales. This study contrasted life history traits related to lifespan with habitat fragmentation to determine impacts on species population genetic structure in the Neuse River Basin, USA. For this, we simulated gene flow among evenly-spaced populations in a river network and tracked individual and population genetics for 200 years. The modeled scenarios represent a full cross between five life history strategies and four riverscapes representing varying degrees of fragmentation. The five life history strategies include species (based on freshwater mussels) with average lifespans ranging from 10 to 50 years and age at maturity from 2 to 6 years. The movement landscapes included a (1) panmictic, (2) stepping-stone landscape allowing movement to only neighboring populations during each dispersal event, (3) partially-fragmented landscape divided by dams currently in the network, and (4) fully-fragmented landscape. Results suggest species with shorter lifespans have higher population genetic structure in fragmented landscapes than species with longer lifespans. Furthermore, species with shorter lifespans in highly fragmented landscapes may be harboring genetic degradation or decline as allele fixation and loss. Although anthropogenic fragmentation of many river systems is only 100–200 years old, the simulation indicates that species can respond genetically in that period of time. Additionally, the time frame of the simulation suggests that genetic impacts of habitat fragmentation in some species present in the Neuse River Basin may not yet be manifesting and restoration activities could be successful.     

陕北黄土高原景观破碎化及其土壤裸露效应

破碎化是黄土高原典型的景观特征 ,深刻影响着区域的景观格局与功能。为深入探讨黄土高原景观破碎化的格局特征及其生态效应 ,选择陕北黄土高原为研究区 ,结合景观格局指数与主成分分析对破碎化程度进行量化 ,并针对研究区相应的景观格局特征、造成破碎化的景观类型及土壤裸露程度 ,进行组成、分布及动态分析。研究结果发现陕北黄土高原景观格局中的斑块密度特征对破碎化有较强的指示意义 ,其次则是景观的空间构型特征。草地和农地等与人为活动关系较为密切的景观类型是造成研究区景观破碎化的主要原因 ,且高破碎化区域的土壤裸露值明显高于低破碎化区域     

Multitemporal analysis of forest fragmentation in the upstream region of the Nenjiang River Basin,Northeast China

The present study investigated the forest transition and fragmentation process using historical topographic maps and multi-temporal satellite images in the upstream region of Nenjiang River Basin, Northeast China from 1954 to 2010. Area-weighted centroid method, associated with the area-weighted mean patch fractal dimension (AWMPFD) and core area percentage of landscape (CPL), were used to estimate the spatial movement of forest as well as its spatial fragmentation process. The forest was further classified into high dense forest, low dense forest, and shrub forest to analyze the forest transition process, among these forest types or between forests and other landscape types. An obvious deforestation was observed during 1954–2000, with two different fragmentation processes in two periods: the first fragmentation process from 1954 to 1976 was mainly observed along the ecotone between forest and other landscape classes while the second fragmentation process from 1976 to 2000 was observed both in the ectone and interior area of forest patches. The afforestation process was observed during 2000–2010 due to the issue of a series of policies by the national and local government. GIS-based landscape index, coupled with socio-economic and political driving forces analysis, proved its unique value and effective in assessing landscape pattern and dynamics.     

北京市近二十年景观破碎化格局的时空变化

基于1993—2013年3期时间序列的遥感影像获得的一、二级景观类型的土地覆盖数据,利用移动窗口法和空间主成分分析法研究景观破碎度空间分布格局和破碎化过程。结果表明:北京市正处于快速城市化阶段,20年间其建设用地面积增加了1000.8 km~2,增长47.14%,而耕地面积减少21.86%;全市破碎化程度增加,其中,景观斑块总数增加了15.26%,而景观斑块的平均面积缩小了15.35%,景观形状指数(LSI)从88.426增加到98.897;北京市景观破碎化格局的空间异质性较大,但没有方向性偏好,却表现了"两极化"发展趋势,其中,高破碎化区域和低破碎化区域的面积增加,中等破碎化的区域面积减少,核心大城区和山区的景观破碎度降低,而新兴城区和郊区的景观破碎度增大;北京市景观破碎化格局的距离效应显著,呈现倒"U"型二次函数关系,其中,2013年的破碎度距离函数为:Y_3=0.1767+0.02898X_3-0.0005167X_3~2,距城市中心20—35 km处的城郊交错区景观破碎化程度最高。景观破碎化格局的分析有助于了解大城市快速发展阶段的景观格局演变规律,为城市生物多样性保护、绿地廊道维护和生态文明城市建设提供理论依据。     

基于“空间形态-破碎化-聚集度”的粤港澳大湾区森林景观格局时空演变

森林景观格局的时空演变研究能够帮助理解区域森林变化过程。传统的景观指数方法多以均值为计算结果且空间信息表达不足，基于形态学方法能够从空间上直观辨别景观类型，综合破碎化和聚集度的定量分析有助于进一步认识森林景观格局的演变特征。以1990、2000、2010、2020年粤港澳大湾区土地利用数据为基础，建立基于“空间形态-破碎化-聚集度”的综合研究框架，开展大湾区森林景观格局的时空演变研究。结果表明：(1)近30年大湾区森林形态以核心区为主，森林面积逐渐减少，而2010—2020年减少速率降低，各类型森林斑块均有所恢复；(2)整体破碎化程度较低，中部破碎化地区表现为先上升后下降的变化趋势；(3)聚集度结果表明，距离森林边界500 m内的森林斑块面积最大，约占研究区总面积的30%,而距离大于4.5 km的非森林斑块面积几乎翻倍增加，应重点关注该区域的森林损失。研究有助于全面理解森林景观格局的变化特征，相关结果可为粤港澳大湾区的森林生态修复工程、国土空间规划以及城市可持续发展提供科学依据。