科尔沁沙地景观斑块结构对沙漠化过程影响分析

采用 RS和 GIS技术对科尔沁沙地景观斑块结构对沙漠化的影响进行了研究。通过选择固定沙丘斑块、农田斑块和景观中总斑块的数量、平均面积和平均斑块形状等九个因子 ,分别采用单因子关联分析和多因子 PCA分析 ,揭示了科尔沁沙地斑块结构对沙漠化过程的影响。单因子的分析表明 ,固定沙地斑块数 (SN )和平均斑块面积 (SA)、农田斑块数 (CN)和总斑块数 (TN)与沙漠化程度 (DG)的关联程度极为显著 (在 0 .0 1水平上 ) ,关联系数 >0 .92 1。各因子与沙漠化程度之间存在回归关系 ,其中上述 4个因子与沙漠化程度的关系比较密切 ,呈线性回归关系 ,相关系数变化在 0 .90 2～ 0 .991之间 ,相互之间有较高的置信度。PCA的分析表明 ,不同类型斑块数量对沙漠化景观的影响最大 ,其所代表的影响方向 (PC1轴 )占所有分析因子贡献率的5 3.3% ;不同类型斑块形状对沙漠化景观的影响次之 ,其所代表的影响方向 (PC2轴 )占所有分析因子贡献率的 2 7.5 %。从不同斑块类型对沙漠化的影响特点来看 ,固定沙丘斑块对沙漠化的发生、发展起正向的影响作用 ,斑块的各种指数 (SN、SA和 SF)与沙漠化的关系都为正关联。农田斑块对沙漠化的影响作用则较复杂 ,其中斑块数量 (CN )与沙漠化的关系为正关联 ,而平均斑块面积 (CA)和平均形状指数     

黑河流域景观结构分析

在黑河流域土地利用分类的基础上,利用地理信息系统进行流域景观制图,划分出6个景观区。利用景观结构分析软件FRAGSTATS在流域尺度上计算了各景观区的多种景观结构指标。结果表明：山区的景观结构特征突出表现为连通性强,拼块形状复杂。绿洲－荒漠区的景观结构特征表现为,绿洲主要沿河流和渠道分布,是镶嵌在荒漠基质上的景观异质体。绿洲是干旱区景观结构最复杂,类型最丰富,景观多样性最高的地区,但不同景观区的绿洲其景观结构有显著的差异。荒漠和绿注的过渡地带的过渡生态类型丰富,其共同的景观结构特征是拼块破碎、呈团聚状分布,在极端干旱的北部阿拉善高平原,裸露戈壁是景观模地,占据绝对优势,蔓延度极高,其它类型是面积相对很小的异质镶嵌体。文章最后指出,在使用FRAGSTATS的栅格版本时要特别注意尺度的影响。     

庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应

海岛由于自然特征的空间差异、人类活动的日益增强以及生态系统的脆弱性,其景观格局空间分异性明显且生态效应趋于复杂。以庙岛群岛北五岛为研究区,基于现场调查和3S技术,从景观尺度、海岛尺度和区块尺度分析海岛景观格局空间特征,进而探讨景观格局与净初级生产力(NPP)、植物多样性和土壤性质的关系。结果显示:(1)不同尺度景观格局均表现出了空间差异。景观尺度上,针叶林、阔叶林和草地3类植被景观面积最大,斑块密度、边缘密度和平均形状指数总体较高,建筑用地也具有较大规模,其斑块密度较高,平均形状指数处于最低值,裸地也具有一定规模,其各项景观指标处于中间位置;海岛尺度上,随着海岛面积、人口和GDP的增加,斑块密度和人为干扰指数均明显增大;区块尺度上,斑块密度、边缘密度和平均形状指数与海拔呈显著正相关,人为干扰指数与海拔和坡度均呈显著负相关。海岛面积、地形和人类活动分别是北五岛景观格局的基本因子、重要限制因子和直接驱动因子。(2)海岛景观格局的生态效应与尺度密切相关。景观尺度上,各项生态效应指标在不同景观类型上均具有显著差异,海岛尺度上的生态效应指标对景观格局的响应不甚灵敏;区块尺度上,生态效应指标与景观格局指数表现出了显著的简单相关性和偏相关性,但二者结果具有差异。NPP和土壤水分主要受到景观类型和植被生长状况的影响,多样性和土壤养分同时受到景观类型和景观格局破碎度、边缘效应的影响,人为活动强度的增大地带来了各项生态效应指标的降低。控制建设规模、优化景观布局与改进开发利用方式是维系海岛生态系统稳定性的重要措施。     

不同尺度下城市景观综合指数的空间变异特征研究

在GIS与RS技术支持下,采用5 m分辨率的SPOT遥感图像数据,从城市土地利用角度,利用半变异函数对不同尺度的景观多样性、聚集度与分维数的空间变异进行了定量分析.结果表明,不同尺度下3种指数的空间变异具有相似特征,各个尺度上都具有空间依赖性,尺度越小,空间依赖性越大,空间变异的细节更显著,空间自相关性对总体变异的贡献逐渐增加,但尺度过小,有时会破坏景观内部结构.不同指数的半变异函数模型在相同尺度上差异显著,说明不同景观指数在不同尺度下的半变异函数模型不具可比性.就研究上海市内部土地利用结构而言,1 km的幅度是较合适的空间尺度.景观指数空间变异特征是尺度的函数,尺度对景观格局的影响不能忽视.景观综合指数对尺度响应的生态过程揭示了上海城市空间结构的规律性:在小尺度上的复杂无规律性,中尺度上的多中心性和大尺度上的圈层结构性,但各个尺度是相互依赖的,没有绝对界限.     

不同尺度景观空间分异特征对水体质量的影响——以深圳市西丽水库流域为例

由于景观格局对水体质量的影响是依赖于研究尺度、并且随着时间尺度和空间尺度的变化而变化的，因此探讨不同尺度上景观格局变化对水质的影响程度具有重要的研究价值。从深圳市水库流域水环境保护的需求出发，选择西丽水库及其汇水子流域为研究对象，以陈利顶等提出的景观空间负荷对比指数分析方法为基础，区分高度、坡度和距离3个空间要素计算了分区和累积景观空间负荷对比指数，继而利用该指数对比分析了不同时空尺度上“源”“汇”景观空间分异特征变化对水质的影响程度。研究结果表明，不同尺度上的景观空间分异特征可以显著影响“源”“汇”景观在非点源污染输出和削减方面贡献程度的对比关系，从而影响水体质量。由于不同尺度上景观空间分异特征的复杂性以及“源”“汇”景观在数量和类型方面差异的显著性，景观空间负荷对比指数的对比关系并不能良好地反映不同空间尺度上景观空间分异特征对水质影响的差异状况，因此必须 针对不同的研究尺度有选择的应用该方法来探讨景观空间分异特征对水质的影响程度。     

科尔沁沙地不同沙漠化成因区域的景观动态比较

在3S技术支持下,比较分析了科尔沁沙地不同沙漠化成因区域的沙地景观动态变化过程。结果表明：近20年来,以人为活动干扰为主的区域（八仙筒镇）,沙漠化土地变化幅度较大,各种沙漠化土地的转化主要表现在沙漠化土地中流动和半固定沙地向固定沙地转化、固定沙地向农田和林地转化;以自然干扰为主的区域（苇莲苏乡）,沙漠化土地变化幅度较小,主要表现为各种沙地类型之间的转换;在人为活动为主的区域固定沙地的空间格局变化显著,1985—1995年固定沙地的联合度降低,人为活动干扰较强,而1995—2005年联合度增高,人为活动干扰相对较弱;在自然干扰为主的区域,同一时期空间格局的变化明显的是流动沙地,在1985—1995年,流动沙地斑块破碎度减小,流动沙地发育显著,在1995—2005年,流动沙地的破碎度继续减小,但其面积得到控制,表明治沙效果在这一时期是显著的。     

三江平原沟渠网络结构对区域景观格局的影响

农业开发进程中产生的沟渠作为农业景观中廊道内部的动因主体,会对周围自然生态系统产生不同程度的影响;同时沟渠网络的形成,又使得这种影响作用更加深入和复杂.以根据三江平原建三江管局辖区2004年的Landsat-TM卫星影像解译的土地利用现状图以及沟渠分布水利图为基础资料,在地理信息系统(GIS)支持下,选择3个30×30km2的取样区为研究对象,分析了各样区的景观结构特征和沟渠网络结构.在此基础上,用典范相关分析(CCA)定量研究了沟渠网络结构对于区域景观格局的影响.结果表明:沟渠网络的结构对区域景观格局有显著影响,沟渠密度越大,网络结构越复杂,则区域景观中斑块数目越多,平均斑块面积越小;同时农业用地所占比例越大,自然湿地所占比例越小.通过各沟渠网络结构指标与CCA排序轴的相关性分析发现,对区域景观格局影响最大的指标是沟渠密度,其次是线点率和环度,而反映沟渠网络连通性的连通度指标影响相对较小.     

桂西北石漠化空间分布及尺度差异

运用研究区TM影像,结合GIS&RS技术等手段建立桂西北石漠化基础数据,通过多元逐步回归、冗余分析(RDA)研究了不同尺度上桂西北石漠化与相关因子的关系,探索石漠化的空间分布规律及尺度差异性.结果表明,自然因素对石漠化分布的影响大于人为因素,人为作用的影响随着石漠化等级的提高而增大.石漠化空间分布的控制因子存在尺度转移.在县级尺度上,土壤类型起决定性作用,石质土对石漠化的贡献率最大;在乡镇尺度上,地形与土地利用类型的影响更重要,石漠化因子的重要性排序为山地比例>平均高程>裸岩地>石灰土>未利用地>石质土.两个尺度上,极强度石漠化均表现为人为活动的结果.由于石漠化空间分布的控制因子存在尺度差异,部署石漠化恢复治理任务时,需遵从其空间分布的规律.     

大城市边缘区景观破碎化空间异质性——以北京市顺义区为例

探索大城市边缘区景观破碎化格局及其空间异质性特征,有助于把握景观动态的变化机制及其生态问题.以北京市顺义区这一典型大城市边缘区为例,基于土地利用分类数据,采用有效粒度尺寸方法,对1992年、1999年和2009年景观破碎化空间变异进行了地统计学分析,主要包括尺度依赖性、空间异质性、空间格局及其生态过程的分析.研究结果表明:1)景观破碎化空间变异具有明显的尺度依赖性特征,由空间自相关部分引起的空间异质性较高;1992年和1999年景观破碎化空间总变异相对缓和,2009年空间总变异强烈;通过不同尺度上的异质性对比,选取1000m幅度作为研究区景观破碎化的空间异质性分析较为适宜.2)景观破碎化空间异质性表现出明显的上升趋势,土地利用斑块破碎化不断加剧,其中1999-2009年间的表现尤为强烈.3)景观破碎化高值区呈现出由东部向西部转移的态势,并且其空间布局具有集聚性与分散性的显著特征,空间上相似属性聚集与相异属性聚集的空间格局十分突出.4)景观破碎化空间自相关作用主要来自高强度社会经济活动的影响,并表现出明显的区位特征.该研究结果可为土地、城镇规划以及景观生态建设提供参考.     

河西走廊山地-绿洲-荒漠复合系统耦合的景观生态学机制

系统耦合的基础为非生物环境的空间异质性,基本条件为具有类型相同并且相互连通的廓道,系统耦合的景观生态学机制为非生物环境的空间分异和各种干扰导致的景观异质化,各种干扰是系统耦合的介质,系统耦合从本质上可以被看作尺度变大过程中景观组分的融合与性质转换的过程,系统耦合根据干扰的性质可以分为自然耦合和人为耦合2类,自然耦合是人为耦合的基础,系统生态生产力的提高取决于人为耦合的优化过程。     

宏观生态学研究的特点与方法

宏观生态学是研究生态系统以上层次的生态学,研究对象为大尺度复杂系统,研究内容和方法都具有不同于传统生态学的明显特点。重视对空间异质性的研究,重视人类的生态作用,注意运用等级结构理论,其研究结果常常是非实验性和非稳定性的。遥感和地理信息系统是空间数据采集和管理、分析的主要手段,景观分析和景观模型是宏观生态研究的重要方法,定位观测试验的网络研究则是实现宏观整体研究的必由之路。     

基于遥感数据的晋陕蒙交汇区景观格局定量分析--以东胜幅1/25万TM影像分析为例

以1996年8月份东胜幅1/25万TM影像数据为例,借助Arc/Info和Arc/view软件,对其景观进行了分类,并形成景观分类图,共分为9类景观类型.用景观格局分析软件FRAGSTATS计算了各类景观参数,并从斑块、类型和景观3个水平上计算了相应的参数和景观指数,定量地揭示了整个景观格局与类型特征.并构建了反映景观破碎化程度的一个指数--斑块密度指数(PD2).     

Multi-Scale Identification of Urban Landscape Structure Based on Two-Dimensional Wavelet Analysis: The Case of Metropolitan Beijing,China

Scale dependence is one of the major characteristics of landscape. Urban landscape is highly affected by human activities with a multi-scale structure, which makes the multi-scale identification of urban structure an obligation for urban spatial studies. Although there have been many previous studies on urban landscape structure, most of them have been conducted on a single scale, and the multi-scale effects of landscape patterns were rarely involved. Two-dimensional wavelet transforms can link spatial structures to scale and spatial locations, and maybe an effective method for the multi-scale analysis of landscape. In this paper, we applied two-dimensional discrete wavelet transform and wavelet variance to analyze the multi-scale spatial structure characteristics and the nested hierarchical structure of the metropolitan Beijing area. The results indicated that the spatial distribution and configuration of the patches were highly scattered at small scales, and the urban landscape exhibited a relatively complicated structure. At medium scales, a combination of the polycentric and sectorial structure was identified due to the prominence of dominant patches within each administrative district. At larger scales, the urban landscape pattern exhibits typical concentric ring characteristics. Two characteristic scales were detected by the wavelet variance in the south-north direction of the main urban zones, scale 4 (112m) and 8 (1792m) in Dongcheng District, scale 3 (56m) and 6 (448m) in Xicheng District, which were corresponding to the extent of middle-small blocks and large blocks respectively. One characteristic scale was detected in each of the suburb areas (Chaoyang, Haidian, and Fengtai District). The spatial structure of the main urban zones is more complex than that of the suburb areas, and it presents a typical hierarchical structure in the south-north direction. In general, the spatial structure of Beijing metropolitan area appears polycentric and concentric ring structure at large scales, the main urban area has nested hierarchies at different characteristic scales, and the wavelet method can effectively identify multi-scale characteristics of urban spatial structure.     

桂西北喀斯特区域景观结构特征与石漠化的关系

采用典范对应分析方法（CCA）,从景观类型和景观两个层次选取了16个景观格局指数来表征景观结构特征,分析了广西省环江县喀斯特区域的景观结构与石漠化强度的关系.结果表明,平均斑块面积、平均旱地斑块面积、景观形状指数和聚集度指数与CCA排序的前两个排序轴相关性强,对区域石漠化过程具有重要影响.研究区潜在石漠化主要与平均旱地斑块面积、平均旱地斑块分维数和平均灌木林地斑块分维数呈较强的正相关,与旱地斑块数呈负相关;轻度石漠化与分维数、平均未利用地斑块分维数和灌木林地斑块数的正相关性较强;中度石漠化和重度石漠化主要与平均未利用地斑块面积呈正相关、与平均灌木林地斑块分维数呈负相关,说明景观结构特征对土地石漠化程度具有一定的指示意义.排序分析结果较清晰地解释了研究区石漠化程度沿景观结构特征梯度的变化规律.     

黄河源区沙化草地区域景观特征

以黄河源区玛曲县沙化草地为对象,运用景观生态学原理,借助地理信息系统技术,选取景观异质性指数(景观多样性、景观优势度)、景观破碎化指数(斑块密度、分离度)、形状指数(伸长指数、分维数)3类指标,分析了黄河源区沙化草地不同景观类型的空间分布及景观格局现状特征.结果表明,区域整体景观结构简单,局部变化复杂,自然景观仍是景观变化的主体,景观结构受草地、湿地、灌木林地等少数自然景观类型控制.区域景观斑块呈条带状分布,各景观条带差异较大,从河流阶地带到低山草地带到高山草甸带,景观斑块类型减少,景观多样性减小,景观破碎化程度减弱,景观结构呈简单化趋势.沙化景观尤其是流动沙地对景观结构的影响较大,在区域景观异质性增强及破碎化加剧过程中起主要作用.固定沙地、半固定沙地和潜在沙化土地也不同程度地影响着景观的构成及变化;人工景观比沙化景观对景观结构的影响小,但其潜在变化空间较大.人工景观和沙化景观将是未来区域景观结构变化的共同主导因素.     

红松存在/不存在数据的多尺度空间分布格局

红松属小兴安岭地区地带性植被优势种,该地区也是其分布的北缘。在景观尺度上开展红松的分布格局研究有利于进一步了解红松分布机理、未来迁移过程等问题,对其经营和保护有重要意义。将景观指数法与点格局分析法结合,设定8个空间尺度,利用红松存在/不存在数据,通过计算各空间尺度上红松聚集程度和景观指数,分析小兴安岭地区红松种群在多尺度上的分布格局。研究结果表明,小尺度上红松聚集分布明显,随机分布区多处于其聚集分布区的边缘,均匀分布区则散布在其聚集分布区内。景观指数研究表明,通过景观指数可判断红松聚集分布格局趋势,而不能判断均匀分布、随机分布格局趋势,因为它们在多尺度下景观指数波动大,不能用景观指数来描述分布格局。研究得出如下结论:1)红松主要分布在其分布区的核心区域内,在分布区边缘和过渡带上呈随机分布,2)存在/不存在数据能够用来分析种群的多尺度空间分布格局,3)空间尺度的变化会引起树种分布格局的变化,随机分布随尺度增加,边缘化程度加强,4)单一尺度上,景观格局指数不能完全描述种群分布格局;而在多尺度上,变化趋势稳定的景观指数表明聚集分布存在,而波动剧烈的景观指数常与随机分布和均匀分布联系在一起,5)地形因子中,红松对坡度和海拔两个因子变化敏感。     

Complex effects of scale on the relationships of landscape pattern versus avian species richness and community structure in a woodland savanna mosaic

Landscape pattern metrics are widely used for predicting habitat and species diversity. However, the relationship between landscape pattern and species diversity is typically measured at a single spatial scale, even though both landscape pattern, and species occurrence and community composition are scale‐dependent. While the effects of scale on landscape pattern are well documented, the effects of scale on the relationships between spatial pattern and species richness and composition are not well known. Here, our main goal was to quantify the effects of cartographic scale (spatial resolution and extent) on the relationships between spatial pattern and avian richness and community structure in a mosaic of grassland, woodland, and savanna in central Wisconsin. Our secondary goal was to evaluate the effectiveness of a newly developed tool for spatial pattern analysis, multiscale contextual spatial pattern analysis (MCSPA), compared to existing landscape metrics. Landscape metrics and avian species richness had quadratic, exponential, or logarithmic relationships, and these patterns were generally consistent across two spatial resolutions and six spatial extents. However, the magnitude of the relationships was affected by both resolution and extent. At the finer resolution (10‐m), edge density was consistently the best predictor of species richness, followed by an MCSPA metric that measures the standard deviation of woody cover across extents. At the coarser resolution (30‐m), NDVI was the best predictor of species richness by far, regardless of spatial extent. Another MCSPA metric that denotes the average woody cover across extents, together with percent of woody cover, were always the best predictors of variation in avian community structure. Spatial resolution and extent had varying effects on the relationships between spatial pattern and avian community structure. We therefore conclude that cartographic scale not only affects measures of landscape pattern per se, but also the relationships among spatial pattern, species richness, and community structure, often in complex ways, which reduces the efficacy of landscape metrics for predicting the richness and diversity of organisms.