20世纪下半叶上海城市景观镶嵌结构演变的数量特征与分形结构模型研究

以上海中心城区为空间范围,以RS和GIS为技术手段,运用多样指数、优势度、破碎度、分离度等指标,研究20世纪下半叶以来上海城市景观镶嵌结构及其演变的数量特征;运用分形理论建立各种景观形态的分形结构模型,以分维数为依据分析各种景观形态的复杂性;基于GIS的空间分析功能,探讨影响景观格局及其演变的主要因素。研究结果表明:(1)上海城市景观的空间扩展,在空间上和时间都是不均匀;(2)随着时间的推移,景观多样性和破碎度变大。优势度变小;(3)住宅、工矿和其它城市景观的分离度明显地呈减小趋势,农田和村镇的分离度呈增大趋势,道路和河流水域的分离度变化幅度不大;(4)各种景观斑块形态的复杂性程度(分维数的平均值)排序为:道路>河流水域>农田>住宅>村镇>工矿>在建景观>其它城市景观;(5)从各种景观形态的演变过程来看,住宅斑块形态逐渐趋于复杂化,斑其块形态的分维数呈缓慢地增大趋势;工矿、道路、其它城市景观、农田、村镇等五种景观斑块形态的变化,经历了由简单到复杂,再到简单的变化过程,其分维数在1947-1988年期间呈增大趋势,1988年时增至最大,随后开始逐渐减小;(6)影响上海城市景观格局及其演变的因素主要包括河流廊道、原有基础、交通廊道、经济发展、规划控制等几个方面。     

基于RS和GIS技术的湿地景观格局变化研究进展

湿地是自然界最富生物多样性的生态景观,具有独特的生态结构与功能,蕴含的丰富资源为人类生存与发展提供了物质保证.湿地景观格局是各种生态过程综合作用的结果,湿地景观格局研究是湿地生态学领域研究的热点问题,目前RS和GIS技术的结合已成为湿地景观格局变化研究的重要途径和手段.本文从RS和GIS技术支持下的湿地景观格局研究方法、湿地景观格局指数和湿地景观格局演变驱动力等方面综述了国内外湿地景观格局变化的研究进展,探讨了RS和GIS技术相结合在湿地景观格局变化监测研究、湿地景观格局指数选取与应用以及自然和人为共同作用的驱动机制问题中的应用,指出目前研究中存在的不足,并对未来的研究进行了展望.     

基于GIS的城市绿地景观空间结构研究——以宁波市为例

城市绿地景观的空间结构分析是城市景观生态系统研究的重要内容和基本特色之一。分析了;城市绿地景观生态系统的空间结构元素及其特征。运用景观生态学的原理,在GIS支持下对宁波市城市绿地景观缀块的等级与分布、空间结构的度量进行了研究和分析,并对该市的城市绿地景观按行政单元进行了综合评价。研究结果表明,宁波市城市绿地线块个数以面积小于500m^2的小型缀块为主(95．32％),而缀块面积大于3000m^2的大中型和大型缀块虽然个数较少(仅0．75％),却是构成该市城市绿地景观的主体(面积占35．99％)。宁波市城市绿地景观多样性指数为0．717,均匀度为0．629,景观优势度为0．669,聚集度为0．870．破碎度为0．292,总分离度为1．456,绿地廊道密度为2．237,分维数为1．373。城市绿地景观总体表现为类型分布不均。各种类型相差较大,破碎度较小,多样性程度不高。综合评价结果为江东区最佳,景观结构最为合理,海曙区次之,江北区较差,全市总体上较好。研究结果为宁波市城市绿地景观生态系统的规划、设计提供了生态学依据,为“生态园林城市”建设提供了理论依据。     

基于GIS的榆林地区景观格局动态变化

采用陕西省1982和1998年2期土地利用图(1∶500 000)截取榆林地区的部分,借助相关地形图和野外实地调查资料,利用地理信息系统软件ArcView 3.2和ArcInfo 7.1,对其景观分类进行处理与分析。结果表明,1982~1998年,草地和林地的面积显著增加,沙地的面积减少最大。破碎化程度仍然较为严重,景观形状趋于复杂,多样性和均匀度有所降低,但幅度不大,其中灌溉水田、旱地、园地、林地、水体、盐碱地、沙地、裸土岩地主要向草地转变;水浇地、草地主要向旱地转变;居民地的增加主要来自旱地;工矿用地的主要增加来自盐碱地。     

基于GIS的森林景观定量分类

以金沟岭林场为例,利用电子林相图和森林资源二类调查资料基础,借助GIS软件MapInfo和数字化仪跟踪矢量化,并运用景观生态学原理和方法,选取分维数、分离度斑块密度、景观优势度和均匀度等指标,对林场的景观格局进行了分析;同时采用类平均聚类法,选取分维数、分离度、斑块平均面积、最大斑块面积4个景观类型特征指数作为聚类分析的聚类因子,进行定量地划分森林类型,合理地区划森林经营类型,为优化景观水平配置、制定生态采伐规程、编制森林经营方案提供理论基础。     

基于RS和GIS的开封市土地覆盖分形

以RS和GIS为技术手段,利用开封市0.61m空间分辨率的QuickBird卫星遥感数据,采用分形几何方法研究了斑块的面积效应和覆盖类型分形的关系,并对覆盖类型的分形特征差异等进行了分析。结果表明,开封市防护林地和农田的平均斑块面积较大,分维数也较大,而水体的分维数较小,说明防护林和农田斑块的边界结构特征比水体更为复杂。斑块的分维值具有尺度依赖性,同一类型中大的斑块往往具有较大的分维值,其原因是大斑块经常出现不同类型的斑块相互嵌套,小斑块则很少出现甚至不出现这种现象。     

基于RS和GIS的北京市景观生态安全评价

结合RS、GIS和景观生态学方法,基于景观结构、功能、活力、生态敏感性和景观压力构建了景观生态安全评价指标体系,并分析1988和2004年北京市景观生态安全程度及其时空分布规律.结果表明：1988-2004年,北京市生态服务价值处于较高水平,景观活力和景观压力处于较低水平,景观结构稳定性下降,生态敏感度则处于较低水平;1988和2004年北京市景观生态安全度均处于中级水平,其景观生态安全指数平均值分别为0.410和0.403,表明研究期间北京市景观生态安全整体水平呈稳中稍降的趋势.     

基于景观镶嵌度指数的森林破碎化模式动态——以美国俄勒冈州为例

有效的景观模式特征评价及其变动预测是合理调控和管理森林景观、维持景观安全格局的基本前提.利用3期美国国家土地覆盖数据库(1992、2001和2006年),采用景观镶嵌度指数与马尔科夫模型相结合的方法,分析了美国俄勒冈州的森林破碎化模式及森林与其他土地利用类型空间交互特征的变化.结果表明:景观镶嵌度模型中,开发主导的景观镶嵌类型(D)转变为单一的开发类型(DD)的概率最大,为0.319,说明城市化是推动区域景观格局变化的主要动力;森林安全度模型中,主要为农业和开发景观镶嵌类型(ad)的森林损失率最高,表明在城市与农业占主导的景观上森林被吞噬的可能性最大;稳态分布表明,森林破碎化趋势日益加剧,到稳定状态时森林占总区域的面积比例不到50%,空间分布趋向于混合型的景观格局.景观镶嵌度模型2006年模拟值与实际值Kappa系数达到0.82,模型精度较高;森林安全度模型Kappa系数为0.21,模型精度较差.     

山东泰山地区景观结构变化及其分形分析

将泰山风景区划分为 8个区域 11个基本景观类型 ,包括松林、栎林、刺槐林、侧柏林、针阔叶混交林、经济林、灌丛、裸岩、荒地、水体、建筑。在此基础上 ,利用 3S技术和分形理论对各个景观要素进行了分析 ,并讨论了景观特性及其变化的分形性质。结果表明 :(1)分维值的大小反映了景观斑块面积、斑块数量和平均斑块面积等因素的相互作用 ,在一定尺度下分维的大小反映了区域内景观斑块的不规则程度和复杂程度 ,斑块越不规则、越复杂 ,其分维越大 ,反之亦然。在泰山地区 ,自 1986年至 2 0 0 1年 ,刺槐林一直保持着较高的分维值 ,其它景观类型的分维值则差别不大 ,而针阔叶混交林的分维值变化较大 ;(2 )森林景观受多种因子的影响 ,在高海拔区域主要受垂直地带性规律影响为主 ,在旅游区主要受人类活动的影响为主 ,15 a来各个区域分形维数的总体变化趋势相似 ;(3)大部分区域在 2 0 0 1年的景观多样性、破碎度高于 1986年的 ,而景观优势度则略为下降     

哈尔滨东部城乡土地梯度带的划分及景观结构

以哈尔滨市及东部郊区为对象,重点研究城乡土地梯度带的划分以及造成这种景观分异的内在机制,特别是对镶嵌在城市到乡村之间土地类型的数量变化,研究土地景观结构的特点.研究区范围东西35km,南北16km,在GIS平台上使用TM与SPOT卫星图像划分出东西2.5km,南北16km大小的14条等面积的连续梯度带,根据等面积梯度带的建筑密度和道路密度将研究区域划分为市区、近郊区、远郊区3个梯度区.应用计算机目视判读方法对研究区内进行了土地类型的识别及区划,利用GIS空间分析,计算了各种梯度带的内的不同土地类型的长度、面积.通过这些计算与分析研究了哈尔滨市及东部城乡之间不同梯度带的绿地景观空间结构特点,以绿地建设为核心,辅以城市景观结构及空间格局的特点,分析讨论不同城乡梯度带景观分异的成因.研究表明,区域道路密度和建筑物密度可以在一定程度上反应出城市化进程,据此将哈尔滨及东部城乡划分为市区、近郊区和远郊区;不同梯度区域有其各自的人文景观结构特点和绿地景观结构特点,讨论了造成这种梯度特征的内在机制,并对研究区域未来的城乡绿地及景观建设和可持续发展提出了建议.     

遥感与GIS支持下的盘锦湿地水禽栖息地适宜性评价

盘锦湿地位于辽河三角洲的核心地带,是重要的水禽栖息地。受自然和人类活动的影响,该地区水禽栖息的生境面积不断缩小,致使湿地生态系统受到严重破坏,生物种群数量急剧下降。在此背景下,以GIS/RS为技术手段,根据盘锦湿地环境特点,采用层次分析法,从干扰条件、水源状况、遮蔽物以及食物丰富度4个方面对盘锦湿地水禽栖息地适宜性进行空间分析,再按照不同指标因子的等级划分,得到适宜性最好、适宜性良好、适宜性一般以及适宜性最差4个等级的盘锦湿地水禽栖息地适宜性评价图。结果表明:(1)盘锦湿地水禽栖息地适宜性最好、适宜性良好、适宜性一般、适宜性差的面积分别为803.79,913.47,905.29,1023.65hm2,分别占总面积的22.04%,25.05%,24.83%,28.07%;(2)前三类总面积为2622.55 hm2,占71.93%,说明盘锦地区水禽栖息的适宜地区较多,主要分布于流域、河漫滩等人为干扰较少的芦苇湿地以及食物和水源比较充足的大面积耕地中;(3)基于遥感分析和GIS空间分析技术,能有效、简便地对湿地生态环境处于快速动态变化中的水禽栖息地适宜性进行快速、客观准确的评价分析,其结果能为盘锦湿地水禽种群及其生存环境的规划、保护、管理和决策提供数据支持和科学依据。     

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).     

基于遥感数据的晋陕蒙交汇区景观格局定量分析——以榆林幅1／25万TM影像分析为例

1　引　　言景观生态学的产生与发展 ,给传统生态学与地理学带来了活力与许多新思想 .其研究方法与成果为资源开发和环境生态保护提供了新的科学方法和决策依据 .景观异质性是景观生态学的核心概念之一 .景观格局是景观异质性的表现[2 ,3 ,5,9] .景观格局分析是景观生态学研究任务之一 ,是定量研究斑块在景观中的分布规律 .空间格局分析的目的是从无序的景观上发现潜在的有意义的秩序和规律[5] .而景观格局分析是因为景观格局对其中元素流产生影响 ,不同景观格局或景观格局动态演变导致区域景观功能发生变化[7] ,景观格局会影响到物种的丰度…     

Forest fragmentation and its impact on species diversity: an analysis using remote sensing and GIS

The process of forest fragmentation, a common phenomenon occurring in tropical forests, not only results into continuously forest getting fragmented but also brings about several physical and biological changes in the environment of forests. Consequently, there is a loss of biodiversity due to change in habitat conditions. These remnant fragments provide the last hope for biodiversity conservation. The present study deals with the impact of decreasing patch size of a fragmented forest on the diversity of the tropical dry deciduous forests in Vindhyan highlands, India. There is considerable change in the vegetation cover of this region owing to rapid industrialization and urbanization, which has also contributed to forest fragmentation. In the present study, remotely sensed data has been used to describe the changes brought about in vegetated areas over a period of 10 years as a result of fragmentation and its impact on biodiversity was assessed. Further, in order to assess the loss of species with respect to the reduction in patch size, species area curves for various change areas were analysed. It was observed that the rate of decrease in the number of species is faster in the case of negative change areas as compared to the positive change areas of the region. Various diversity indices also support this observation. Such an analysis would help in formulating appropriate conservation measures for the region.     

Simulating the East African wildebeest migration patterns using GIS and remote sensing

The Serengeti–Mara ecosystem in East Africa is a spectacular natural heritage endowed with diverse fauna and flora. The presence of the seasonally migrating wildebeest (Connochaetes taurinus) is a major boost for tourism. This migration however has enormous impacts to the ecosystem. Consequently efforts at monitoring the herd's migration trends and patterns remain a challenge to wildlife managers and ecologists in the region. In this paper, the relative influence of vegetation (normalized difference vegetation index), landscape and relief on herds migration routes are investigated and the migration routes simulated using GIS and remote sensing techniques. The results are compared with the annual mean route taken by the herds, as determined by radio tracking over the 1995–1997 period. Green vegetation availability is shown to be the major criterion in route choice. It is also shown that during the dry season phases of the migration (western trek, western corridor), the herd endures complex relief (complexity quantified based on slope and inter‐visibility) in the search for greener grass. During the season of abundance (southern trek), relief becomes critical in making route choices, with herds avoiding difficult terrain, notwithstanding their relatively more abundant vegetation. The method proposed in this paper is viable for rapid prediction of approximate routes for the migrating wildebeest in different climatic conditions.     

Satellite remote sensing for ecological analysis of forested landscape

The spatial characterisation and vertical analysis are together considered important to evaluate structure of forested landscapes. In recent years, increased human impacts have resulted in changes in landscape and structure of the forest ecosystem. The present study is aimed to analyse impacts of disturbance on landscape structure using satellite remote sensing and a geographic information system (GIS) in Madhav National Park of India. The Landsat TM data have been used to identify vegetation types. The patch characteristics of the vegetation like size, shape, porosity and patch density have been studied. The physical and humanmade features have divided the national park in three zones. These zones are also utilised as management zones by the State Forest Department. The study indicates that the central zone is distinctly different from the south and north zones. The patch size and porosity have been found to be most important parameters to discriminate differences in the ecological status of three different zones of the park. The patchiness and shape provide supportive information and characterise the patches of the zones. The structural analysis of the vegetation revealed effect on species diversity and biomass distribution in the different disturbance regimes.     

基于高分辨率影像和GIS的辛庄镇景观动态变化

利用1980、1991、2001和2009年4期高分辨率(空间分辨率≤1m)遥感影像,选择景观动态度、转移矩阵和景观格局指数等方法,对常熟市辛庄镇景观变化总体特征、变化速率、转移流向以及景观水平和类型水平的格局特征进行了分析。结果表明:1980—2009年间,水田面积急剧下降,旱地和水体面积也逐渐减少;居民用地、工业用地和鱼塘面积持续快速增加;其他类型景观面积变化不太显著。水田始终是研究区景观转化最主要的"源",主要转移去向是鱼塘、工业用地和居民用地;2001年前,鱼塘和居民用地是景观转化的"汇";2001年后,随着农村城镇化和工业化的加速发展,建设用地成为最主要的"汇",工业用地和居民用地的转入贡献率逐渐增加。在景观水平上,研究区景观格局破碎化程度日益严重,异质性逐渐增加,景观优势类型对景观整体的控制作用逐渐减弱,景观向多样化和均匀化趋势发展。在类型水平上,居民用地、鱼塘和工业用地呈连片发展趋势,优势度不断加大,水田的优势地位逐渐降低;各时期水田和水域的最大斑块指数(LPI)值远大于其他景观类型,但随着时间的推移,居民用地、工业用地和鱼塘的LPI值逐渐增大。水域和旱地的景观形状指数(LSI)值最大,水田、居民用地和鱼塘次之,表明这几类景观形状较为复杂,其余各类景观的形状相对规则。     

An integrated comparative approach to mangrove vegetation mapping using advanced remote sensing and GIS technologies: preliminary results

This study aims to develop an integrated methodology applying Remote Sensing and Geographic Information Systems (GIS) techniques for the assessment of the ecological status of mangrove forests. The study area is located at Phangnga Bay, Thailand. Various commonly available remote sensing data are evaluated for mangrove vegetation mapping. The satellite sensors used are covering the visible and infra-red (VIR) spectrum up to the microwave region of the electromagnetic spectrum. This study provides recommendations regarding the selection of a single sensor approach or sensor combination that fulfills a minimum requirement for practical mangrove mapping and inventory purposes (e.g. mangrove and non-mangrove areas, varying stocking density, dominant species composition and impact of human activities). Both their technical capabilities and their potentials are presented in correlation with the existing ground conditions.Asian Institute of Technology Bangkok, Thailand; National Research Council of Thailand Bangkok, Thailand; Royal Forestry Department Bangkok, Thailand