基于激光雷达数据的物种分布模拟: 以美国加州内华达山脉南部区域食鱼貂分布模拟为例

生态位模型通过拟合物种分布与环境变量之间的关系提供物种空间分布预测, 在生物多样性研究中有广泛应用。激光雷达(LiDAR)是一种新兴的主动遥感技术, 已被大量应用于森林三维结构信息的提取, 但其在物种分布模拟的应用研究比较缺乏。本研究以美国加州内华达山脉南部地区的食鱼貂(Martes pennanti)的分布模拟为例, 探索LiDAR技术在物种分布模拟中的有效性。生态位模型采用5种传统多类分类器, 包括神经网络、广义线性模型、广义可加模型、最大熵模型和多元自适应回归样条模型, 并使用正样本-背景学习(presence and background learning, PBL)算法进行模型校正; 同时对这5种模型使用加权平均进行模型集成, 作为第6个模型。此外, 一类最大熵模型也被用于模拟该物种的空间分布。模型的连续输出和二值输出分别使用AUC (area under the receiver operating characteristic curve)以及基于正样本-背景数据的评价指标F_pb进行评价。结果表明, 仅考虑气候因子(温度和降水)时, 7个模型的AUC和F_pb平均值分别为0.779和1.077; 当考虑LiDAR变量(冠层容重、枝下高、叶面积指数、高程、坡度等)后, AUC和F_pb分别为0.800和1.106。该研究表明, LiDAR数据能够提高食鱼貂空间分布的预测精度, 在物种分布模拟方面存在一定的应用价值。     

基于修正的转移概率方法进行城市景观动态研究——以南昌市区为例

利用南昌市1988～2000年期间5个时段的TM卫星影像数据编制了景观组分类型图,并通过叠图分析统计了全部组分类型在4个比较时段的转移概率矩阵。在此基础上构建了组分转入、转出贡献率和特定转移过程贡献率等3个动态分析参数,对南昌市的景观动态变化特征和驱动机制进行了研究。结果显示,城市化引发的建设用地规模急剧膨胀是工作区内景观结构在研究时段内急剧调整的主要原因;农业经营的稳定性需要作为一种重要驱动因素,在农业用地大量流失的同时,使其它景观组分向农田转移成为优势性转移过程类型;地形和水文变化对于林地和水体等组分变化具有次要约束性影响,但对于一些特定优势转移过程的出现则具有决定性作用。研究结果还证实了所提出的3种基于组分转移概率矩阵的量化参数在景观动态变化特征和驱动机制研究中的合理性和有效性。     

基于景观指数的景观格局分析方法的局限性:以台湾宜兰利泽简湿地为例

对利用景观指数分析方法与航片解译获取的台湾宜兰利泽简湿地景观格局进行了对比分析.结果表明:景观指数仅能从几何特性解释景观在斑块与景观尺度上的空间特征,而无法解释从航片所观察到的景观结构与功能特性;通过对景观指数和研究区航片进行综合分析,可更加详细地揭示研究区的整体景观结构及其对应的景观功能,使针对景观格局的分析更加完整.基于整体性观点的评估景观结构的新方法,必将在未来的景观生态学发展中扮演重要角色.     

基于景观功能性连接度的生境网络优化研究——以苏锡常地区白鹭为例

景观功能性连接在生境网络优化方面具有重要意义。以快速城市化苏锡常地区为研究区、白鹭为目标物种,采用2种景观功能性连接度测度方法相结合的方法,通过构建遴选阈值和恢复阈值、筛选功能性显著迁移廊道,识别新增生境节点及对应迁移廊道,构建出优化生境网络和优化生境干网。结果表明:1)优化生境网络的片区聚集程度及觅食地对筑巢地的依附性得到增强,优化生境干网与白鹭长距离迁移生境网络具有较高拟合度;2)优化生境网络和优化生境干网的α、β、γ3个网络结构指数值都有较大幅度增加。优化生境干网与优化生境网络相比,在生境节点和迁移廊道总数较少的情况下,具有网络结构指数值变化不明显的特性,为推荐方案。优化生境干网的提出,尤其为快速城市化地区物种多样性保护提供了一种新思路,即优化生境网络的保护底线方案,同时拓展了网络优化研究方法、强化了物种多样性保护在土地资源管理工作中的可操作性。     

干旱区绿洲廊道景观研究——以金塔绿洲为例

干旱区绿洲内主要廊道景观类型包括河流、水渠、田间防护林和公路等 .以金塔绿洲为例 ,介绍廊道景观在绿洲的形成与发展过程中传输物质和能量、阻隔荒漠景观扩展和入侵的基本生态功效 .利用GIS方法分析试验区内的廊道分布状况以及与各类景观之间的空间关系 .在近 10年景观格局的动态变化监测的基础上 ,分析廊道的驱动作用 .结果表明 ,用长度和宽度、周长和面积比、密度和非均匀度来表示廊道的各种特性 ;金塔绿洲廊道总长为 1838.5km ,密度为 2 .1km·km-2 ,以渠道和公路为主 ;水浇地、林地和城镇居民地廊道密度最大 ,受影响程度最高 ;绿洲内沟渠廊道质量的改进是影响水浇地等景观变化的重要驱动力之一 .     

深圳市福田区三维城市景观格局变化特征

城市景观是景观变化最快的类型之一,建成景观与绿地景观格局和功能的相互影响及空间配置是城市景观优化的核心。在紧凑型城市快速发展过程中,城市垂直方向增长成为主要扩展方式。如何定量分析三维城市景观格局变化,为城市景观优化提供科学依据还有待深入。选取深圳市福田区,以高分辨率遥感数据和建筑普查数据为基础,运用景观格局指数和景观连通性等方法定量分析建筑景观和绿地景观变化及空间影响。研究结果表明:(1)2003—2016年,福田区建筑景观主要表现为垂直向的立体扩展模式,新增建筑主要为高层和超高层建筑,建筑平均高度增加6.53 m,立体空间体积增加135.58×10~6 m~3,建筑密度仅增加2.42%,建筑景观高度差异逐渐增大,呈现出明显的三维空间异质性。(2)2003—2016年,建筑景观格局由"阶梯式"转变为"金字塔"形,受益于建筑景观的垂向增长,建成景观与绿地景观比例由1.20∶1调整为0.99∶1,建成景观减少4.03 km~2,绿地景观增加2.80 km~2。(3)建成景观的三维立体化释放了绿地景观用地空间,同时也限制了绿地景观的外部连通性,绿地景观连通性较低,大型绿地斑块间缺乏廊道连通,呈现孤岛化。研究可为城市景观空间优化和国土规划等实践提供科学依据。     

耦合种群动态的生境格局变化分析粒度与景观因子选择——以盐城越冬丹顶鹤及其生境的变化为例

选择盐城珍禽国家级自然保护区,以丹顶鹤越冬生境景观与种群动态这一格局-过程关系为切入点,尝试从丹顶鹤最小存活面积特征与种群动态视角探讨一下最佳粒度、景观格局变化分析的指数遴选方法。结果发现:根据丹顶鹤最小生存面积确定200m为最大转换粒度,综合景观指数随空间粒度变化的规律和粒度转换精度损失评价的结果,确定最佳分析粒度为70m。在众多景观因子中,运用Spearman秩相关分析,再利用逐步回归分析建立起景观与丹顶鹤数量指标间的联系,最终筛选出反映景观面积(CA)和空间格局(IJI,ENN_MN)的3种影响显著景观因子,其解释贡献率(累计R2)达到70.5%,且其所代表的生境景观的组成和结构信息较为客观地反映出研究区丹顶鹤种群动态分布的显示状态。与纯粹的景观指数分析相比,这种方法更能反应景观格局演变特征的特定生态学意义。     

基于景观连接度的森林景观恢复研究——以巩义市为例

景观连接度是研究景观促进或阻碍生物体或某种生态过程在斑块间运动的程度。基于景观连接度原理,借用景观连接度指数,在地理信息系统支持下,探讨了巩义市丘陵和低山地区森林景观在不同景观距离阈值下连接度的变化,确定了分析森林景观连接度的合适距离阈值。在此基础上分析了要恢复为森林景观的农业斑块的重要值的大小,确定了对要恢复为森林景观的每一农业景观斑块对新形成的森林景观的连接度贡献大小,并结合区域地形特征,明确了森林恢复之初的重要斑块的选取及恢复的先后次序。结果显示,在不同的距离阈值下,低山地区森林景观的整体连通性指数值(IIC)都大于丘陵地区森林景观的IIC值;森林景观的适宜距离阈值,在丘陵地区可选择750 m,在低山地区可选择500 m,或者更小尺度;通过农业景观斑块重要值(dIIC)确定的对森林景观连接度作用起"非常高"和"高"的斑块的数量非常少,但对森林景观连接度的贡献作用却比较大。提出的基于景观连接来分析在森林恢复时重要斑块的选取的方法,具有一定的可操作性与实用性,对区域生态恢复和生态建设具有重要意义。     

景观动态的Markov模型研究——以长白山自然保护区为例

在 Markov模型假设的基础上 ,利用长白山自然保护区 1975年 MSS、1985年和 1997年 TM卫星遥感数据 ,在遥感图象处理软件和 GIS软件协助下 ,对遥感影像的计算机监督分类结果 (共分为 13类 )进行处理 ,对 Markov模型的可利用性进行分析与检验 ,得出长白山自然保护区景观变化无后效性 ,符合 Markov模型条件。根据 1985～ 1997年转移概率计算步长 10 a(1985～ 1995年 )的转移概率矩阵 ,从 1975年计算 1985年各景观类型的面积与 1985年各景观类型的实际面积值对比 ,计算得 χ2 >χ20 .0 5(12 ) ;再分别用 1975～ 1985年和 1985～ 1997年的转移矩阵计算 1995年和 2 0 4 7年各景观类型的面积 ,分析得χ2 >χ20 .0 5(12 ) ;对两阶段的转移概率矩阵分析得到 χ2 >χ20 .0 5(14 4 ) ;说明两阶段的 Markov转移过程不具同一性 ,属于两个不同的 Markov过程。不同景观类型转移方式对χ2 值的贡献率可以说明其对景观动态的重要性 ,分析结果表明有重要贡献的类型分别为 :阔叶红松林 5 2 .0 0 % >山杨白桦林 2 4 .6 6 % >云冷杉林 11.4 2 % >落叶松林 2 .4 3% ,说明这 4种景观类型的转移方式对长白山自然保护区的景观动态起重要作用 ,尤其以阔叶松林的作用最大 ;同时对 Markov模型在长白山自然保护区长期景观变化预测的可     

Integrating ecology with biogeography using landscape characteristics: a case study of subtidal habitat across continental Australia

Aim We aimed to redress a current limitation of local ecological studies (i.e. piecemeal information on specific taxa) by integrating existing ecological knowledge with quantifiable patterns in primary habitat (i.e. composition, distribution and cover) from local to continental scales. By achieving this aim, we sought to provide a biogeographical framework for the interpretation of variation in the ecology of, and threats to, subtidal rocky landscapes. Location The subtidal rocky coast of continental Australia, with longitudinal comparisons spanning > 4000 km of southern coast (115°03′ E–153°60′ E) between latitudes of 33°05′ S and 35°36′ S, and latitudinal comparisons across 26°40′ S to 37°08′ S of eastern Australia. Methods The frequency and size of patches of major benthic habitat were quantified to indicate contemporary function (ecology) and to establish patterns that may result from contrasting regional‐scale processes (biogeography). This was achieved by quantifying the composition and patchiness of key subtidal habitats across the continent and relating them to the known ecology of subsets of locations in each region. A nested design of several spatial scales (1000s, 100s, 10–1 km) was adopted to distinguish patterns at local through to biogeographical scales. Results We show biogeography (in terms of longitude and latitude) to have a fundamental influence on the patterns of abundance and composition of subtidal habitats across regional (1000s of kilometres) to local (10s of kilometres to metres) scales. Across the continent, the most fundamental patterns related to (1) the proportion of rock covered by kelp forests, as related to particular functional groups of herbivores, and (2) the small‐scale heterogeneity (metres) that characterizes these forests. Main conclusions We interpret these results within a framework of alternative processes known to maintain habitat heterogeneity across these regions (e.g. productivity versus consumption as shapers of habitat structure). These interpretations illustrate how regional differences in ecological patterns and processes can create contradictory outcomes for the management of natural resources. We suggest that researchers and managers of natural resources alike may benefit from understanding local issues (e.g. the effects of fishing and its synergies with water pollution) in their biogeographical contexts.     

土地经济生态位在县域景观格局分析中的应用——以新疆精河县为例

本文将土地经济生态位的理论和方法引入到景观生态学当中,为区域景观格局表征提供了新的方法.选择典型的生态脆弱区精河县为研究对象,以1990、1998、2011和2013年4期Landsat影像为数据源,运用生态位态势理论计算研究区各土地利用类型的土地经济生态位,并结合景观生态学理论探讨土地经济生态位在县域景观格局分析中的应用.结果表明: 研究期间,精河县耕地、建设用地和草地的土地经济生态位与相应的景观斑块数、聚合度、破碎化指数和分维数具有较好的相关性;土地经济生态位的变化对县域景观格局具有驱动作用,可表征精河县经济发展方向.土地经济生态位与可直接获得经济效益的土地利用类型关系密切,且与景观指数相结合能够很好地解释精河县景观格局的特征.     

城市森林结构的量化研究——以沈阳树木园森林群落为例

采用遥感图像判读和野外调查相结合的方法,定量分析了沈阳树木园植物群落的物种结构及空间格局。结果表明,沈阳树木园植被的生长状况良好;物种丰富,其中黄蘖(Phellodendron amugense)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、榆树(Ulmus pumila)在树木株数和相对优势度上均占优势,为群落的主林木;植被在高度和胸径上的分布均表现为具有向上发展的潜力,整个植被群落正处于一个快速的生长期,属于发挥生态效益的最佳时期,沈阳树木园的树种多度与基于叶面积的相对优势度之间无明显关联,数量上占优势的树种,其相对优势度不一定很高,沈阳树木园植被树木株数与不同树高等级间的分布关系表现为上凸的曲线,随着树木高度级的增加,树木株数开始分布比较平稳,当高度超过12m后,树木株数明显减少,曲线急骤下降,树木株数分布与不同胸径等级间的关系也呈现类似的情况。     

基于景观安全格局分析的生态用地研究——以北京市东三乡为例

借助较为成熟的景观安全格局理论和方法,根据自然、生物和人文过程的分析,可判断和规划对某种生态过程具有战略意义的景观安全格局,即维护某种生态过程的最小生态用地（包括格局和面积）.本研究从土地的地表属性和空间属性2个方面界定了生态用地的概念,将其定义为：在不同空间尺度上,对维护关键生态过程和提供生态系统服务具有重要意义的生态系统（土地单元）及其空间部位.以北京东三乡为例,分析了基于雨洪管理和生物保护需求的生态用地,得出该区低、中、高3种安全水平下的生态用地分别占研究区总面积的20.4%、31.1%和48.6%.结果表明,基于关键生态过程的景观安全格局分析是生态用地定量研究的有效方法,该方法对城市规划和土地规划等具有重要参考价值.     

基于多种方法的景观格局动态变化综合分析——以辽宁省铁岭市为例

景观格局变化一直是景观生态学研究的核心问题之一,也是相关生态和环境过程研究的基础.本文应用3S技术,综合传统的空间统计分析、转移矩阵、景观指数和景观动态指数、Kappa指数系列,并引入模糊Kappa指数方法,以铁岭市2002-2011年间景观格局变化为例进行了综合研究.结果表明:铁岭市景观空间格局在研究时段内发生一定程度的变化.旱地面积大幅增加,水田面积明显减少,各景观类型之间均有相互转化.景观格局总体的变化趋势是形状趋于复杂、异质性增加、破碎化加剧,人为干扰的影响较明显.研究区域2002-2007年综合景观动态度指数明显高于2007-2011年,景观动态总体呈现放缓趋势.通过Kappa指数系列可知,研究时段内研究区景观变化由景观类型之间变化为主逐渐转变为各类斑块位置上的变化为主.应用多种方法进行综合分析更能全面有效地反映景观格局变化.     

基于轨迹变化探测的植被覆盖时空动态——以深圳大鹏半岛为例

基于ArcEngine组件二次开发,对1986-2007年密集时间序列的10期TM和ETM+遥感影像归一化植被指数（NDVI）变化轨迹进行探测,分析了深圳大鹏半岛快速城市化影响下植被覆盖变化的特征及成因.结果表明：1986-2007年,大鹏半岛植被覆盖动态主要类型包括稳定（a）、稳定-上升-稳定（aba）、稳定-下降-稳定（aca）和稳定-下降-稳定-上升-稳定（acaba）,这4种类型的面积之和占研究区总面积的71.54%;类型a的分布最广,面积比例达1/3;类型acaba是研究区植被覆盖变化的代表类型,与20世纪90年代中期大规模毁林种果及之后的生态风景林建设等人为活动密切相关;海拔增高、坡度增大有效限制了人为活动的干扰强度,使植被覆盖动态复杂性降低;研究区植被覆盖的时序特征表现为,20世纪90年代中期明显下降和2003年之后显著上升.     

农村土地经营权流转对区域景观的影响——以北京市昌平区为例

中国农村土地经营权流转产生的影响是多方面的,但目前对于土地流转在景观方面的研究尚比较匮乏,而土地权属对于景观影响的重要性在近些年的相关研究中已经得到印证。因此全面考量土地流转在景观上的影响,能为相关政策提供依据。以北京市昌平区为例,对比分析了土地流转后所形成的流转经营权类型与尚未发生流转的农户家庭经营权类型、集体经营权类型以及它们的土地利用类型在景观格局上的特征及差异。结果表明:土地流转明显偏向经济较发达区域,呈现出多样化的土地利用方式,农业土地规模化经营程度有所提高,但建设性地类的大量分布也导致部分土地零碎化;流转后土地斑块整体上较为方正,但粮食作物用地依然有大量狭长斑块;流转后建设性地类斑块呈现分散布局特征,而农业性地类的斑块连片程度相对较低。因此昌平区农村土地流转虽然一定程度上提高了农业土地的经营规模,但流转后大量土地的非粮化、非农化的利用,影响了区域粮食生产安全。其次建设用地等非农用地的斑块导致农田景观基质的破碎化,在降低了农田生态环境效应的同时,也带来了环境污染风险。     

Factors involved in the degradation of mangrove forests in Iran: A mixed study for the management of this ecosystem

In Iran, mangroves are located in the south of the country, where they fulfill essential ecosystem functions, but some parts of them have been destroyed for various reasons in recent years so that it seems necessary to have a management plan consistent with the conservation of this ecosystem. But, it needs knowledge of the trend of and reasons for the degradation of these forests. So, the primary idea of this research was to discover the factors involved in the degradation of these forests and how to manage them. So, the research first used the remote sensing technique to determine the rate of their degradation over the last 20 years. Then, using the Delphi technique, 45 factors were identified for the degradation of these forests and they were classified into five categories including climatic and environmental, anthropogenic, socioeconomic, psychological, and policymaking and legal. Finally, the analytic hierarchy process (AHP) was used to rank these factors within two management paradigms of remediability and preventability so that the ecosystem can be soundly managed by classifying these factors. Overall, the results can provide policymakers with new insights into forest management and the policies presented here can contribute to the sustainability of this ecosystem.     

A forest typology for monitoring sustainable forest management: The case of European Forest Types

Abstract

Sustainable forest management (SFM) is presently widely accepted as the overriding objective for forest policy and practice. Regional processes are in progress all over the world to develop and implement criteria and indicators of SFM. In continental Europe, a set of 35 Pan-European indicators has been endorsed under the Ministerial Conference on the Protection of Forests in Europe (MCPFE) to measure progress towards SFM in the 44 countries of the region. The formulation of seven indicators (forest area, growing stock, age structure/diameter distribution, deadwood, tree species composition, damaging agents, naturalness) requires national data to be reported by forest types. Within the vast European forest area the values taken by these indicators show a considerable range of variation, due to variable natural conditions and anthropogenic influences. Given this variability, it is very difficult to grasp the meaning of these indicators when taken out of their ecological background. The paper discusses the concepts behind, and the requirements of, a classification more soundly ecologically framed and suitable for MCPFE reporting than the three (un-informative) classes adopted so far: broadleaved forest, coniferous forest, mixed broadleaved and coniferous forest. We propose a European Forest Types scheme structured into a reasonably higher number of classes, that would improve the specificity of the indicators reported under the MCPFE process and its understanding.     

道路对景观的影响及其生态风险评价--以澜沧江流域为例

道路贯穿于各类景观。道路网络的发展也产生了许多生态效应。道路的生态风险分析是基于生态效应,通过格局和过程的研究,综合评估各类潜在生态影响及其累积性后果。从景观生态学理论入手．分析了道路对景观的影响,将道路对景观的影响区分为建设期和运营期2个阶段,并提出了基于格局和过程的生态环境指数,进而得出道路综合生态风险评价的方法。以澜沧江流域上中下游的3个典型区为例,研究道路对景观的影响。结果表明,虽然不同案例区道路影响的景观类型和格局不同,其风险的分布也不同．但综合风险指数和道路密度具有很高的一致性。