2D与3D景观指数测定山区植被景观格局变化对比分析

植被和土地覆盖变化是环境变化的一个重要因素,同时也是引起景观和生态系统变化的重要原因。景观指数是定量分析植被和土地覆盖变化的重要研究方法之一。以滇西北高山峡谷区为案例区,比较分析传统2D景观指数和3D景观指数进行植被变化定量测定的差异。研究主要选取了基于斑块面积和周长几个常用指数来进行比较分析。研究结果表明在斑块层次上,除了分维数指数,其他指数的三维方法计算值显著地高于二维方法计算值;在类型层次上,三维的类型面积指数、平均斑块面积指数、平均最小邻近距离指数测定的变化值显著大于二维的相应指数测定变化值,但是二维和三维平均形状指数和分维指数测定的植被斑块的平均形状变化结果没有显著差异;在景观层次,只有三维的平均斑块面积和最小邻近距离指数测定的变化结果显著高于二维的平均面积和最小邻近距离指数测定的变化结果,其它指数如形状指数、分维指数、多样性指数和均一度指数等测定出两个不同时期的植被图格局变化结果均无显著差异,主要由于这些指数是采用面积和周长的对数或者比值计算得出,从而缩小了斑块表面面积与平面面积,表面周长与平面周长之间的差异。总体而言,利用二维景观指数在进行定量分析山区植被格局变化时,往往低估了其类型面积、平均斑块面积、斑块邻近距离等指数变化量,而三维景观指数得到相对较精确的变化值。     

我国城市大气环境与周边区域二维和三维景观格局关系

城市内部的大气环境受到周边区域景观格局的剧烈影响,小尺度上大气污染状况与周边区域景观格局的关系研究对从城市建设角度减缓城市大气污染有着重要现实意义.本研究以2017年中国30个省会城市的266个大气污染监测站点的NO2、SO2、PM2.5和PM 10年均浓度为因变量,选择监测站点周边3 km区域内的10个二维和三维景观...     

景观指数耦合景观格局与土壤侵蚀的有效性

景观格局分析是景观生态学中揭示景观变化及其生态效应的主要方法,而景观指数是景观格局分析中广泛使用的工具。土壤侵蚀是土壤物质在景观中的迁移和再分配过程,受地形、植被和人类活动及其空间格局的调控。运用景观格局分析揭示景观格局变化特别是土地利用/覆被格局变化对土壤侵蚀的影响是土壤侵蚀研究中应用景观生态学原理和方法的典型。在当前的研究中,斑块-廊道-基质范式下建立的景观指数对侵蚀过程的解释能力不断受到质疑,建立筛选适用的景观指数的原则和方法十分必要。以延河流域碾庄沟小流域为例,利用WATEM/SEDEM模型模拟多个年份流域侵蚀产沙和输沙量;基于土地利用/覆被数据,利用Fragstat4.2软件,计算了相应年份流域斑块、边界密度、形状、集聚与分散和斑块类型多样性4个方面的代表性景观指数。在此基础上,分析了景观指数与流域侵蚀产沙和输沙之间的关系,讨论了景观指数在土壤侵蚀研究中的有效性,在景观和斑块类型水平上分析了景观指数表达"源"、"汇"两大类景观类型的空间格局与侵蚀产沙和输沙之间的关系的一致性。结果表明:斑块-廊道-基底范式下发展的景观指数在指示景观格局的土壤侵蚀效应时存在局限。相对而言,斑块类型尺度的景观指数更能有效表达景观格局与土壤侵蚀的关系。基于景观类型在土壤侵蚀过程中的"源"、"汇"功能,提出了在土壤侵蚀研究中筛选适用的景观指数的原则:(1)对"源"、"汇"两类景观类型,景观指数与土壤侵蚀状况表征变量的相关系数符号相反;(2)对同为"源"或"汇"景观类型的多个景观类型,景观指数与土壤侵蚀表征变量的相关系数应具有符号一致性。尽管景观指数在斑块类型水平上具有一定的有效性,但用其预测景观格局变化的侵蚀效应有很大的不确定性。因此,基于土壤侵蚀过程与景观格局的作用机制发展新型的景观指数是增强景观格局分析预测土壤侵蚀过程的能力的途径。     

传统景观格局指数在城市热岛效应评价中的适用性

以北京部分城区为研究对象,以QuickBird影像制作景观类型图,基于同年4个季节的Landsat ETM+数据反演地表温度;将120 m×120 m作为固定窗口,计算其中的景观格局指数,探寻传统景观格局指数解释地表温度的适用性.结果表明：在景观水平计算的24个景观格局指数中,只有景观组成百分比(PLAND)、斑块密度（PD）、最大斑块指数(LPI)、欧氏距离变异系数（ENN_CV）和分离度(DIVISION)与3月、5月、11月的地表温度具有稳定的显著相关.在类型水平计算的24个景观格局指数中,PLAND、LPI、DIVISION、相似邻接百分比、分散与并列指数与4个时相(3月、5月、7月和12月)的温度显著相关,且与7月温度的相关性最强;斑块密度、边界密度、聚簇度、凝聚度、有效MESH大小、分裂度、聚合度、归一化景观形状指数依据不同景观类型而与地表温度呈现相关性.传统景观格局指数可能并不适合评估河流对地表温度的影响.一些景观格局指数可以用来表征城市地表温度,辅助分析城市地表热岛效应,但需要对其进行筛选和甄别.     

川西丘陵区景观空间格局分析

采用分形维数、平均斑块面积、形状指数和伸张度分析了川西不同丘陵地貌区灌溉水田、一般旱地、果园、有林地和农村居民点斑块的空间格局特征,并用分形维数、平均斑块面积和Shannon-Weiner指数3种方法研究了浅丘、中丘和高丘的综合景观特征。结果表明,不同景观斑块在同一丘陵区内的格局特征不同,同一景观斑块在3种丘陵区的格局也有差异。浅丘、中丘和高丘的综合景观格局特点是随着地势起伏的增加、人类活动和土地利用强度的减弱,分形维数增加,从1.1865到1.3123;斑块平均面积则依次变小,从2.2204hm^2减少到1.2403hm^2。3种丘陵区的景观多样性指数分别为1.7199、1.9802和2.0898。     

无人机影像在铁路景观格局定量分析中的应用

以京沪高速铁路(镇江南站段)为例, 利用无人机遥感数据, 借助GIS 空间分析方法对该段的土地利用分类现状进行分析, 并在此基础上使用与土地分类变化关联性较强的景观格局指数, 对研究区生态系统结构及高速铁路建设后的景观格局特征进行了定量分析评价。结果表明: 无人机影像在铁路景观生态环境评价中能够得到很好的应用; 本文所选取的景观格局指数代表的景观结构及其特征是适合的, 能够保证生态环境影响评价的科学性; 建成后的京沪高铁(镇江南站段)景观格局整体较为一般, 生态系统遭受破碎, 需要更科学合理的生态规划来设计和改变景观结构。     

景观生态学中的格局分析：现状、困境与未来

作为景观格局分析的重要手段,景观格局指数的提出与发展极大地推动了景观生态学的发展,但是由于众多景观格局指数在指示生态学过程方面的不足,近年来景观格局分析已经走入困境。在总结近年来国内外相关研究的基础上,对景观格局分析的现状、困境及未来发展方向进行了综述。景观格局分析仍然是景观生态学的重要方面,景观格局指数仍然是景观格局分析的主要手段。但是如何建立具有生态学意义的景观格局指数和分析方法,如何将景观格局与生态过程联系起来,以及如何将＂基质—斑块—廊道＂的景观生态学理论应用到实际中是目前景观格局分析面临的主要困境。基于对景观格局分析现状及困境的认识,提出了景观格局分析未来的5个发展方向：（1）景观格局分析应该从目前的静态格局描述发展到对动态格局的刻画,只有找到刻画动态格局的方法,才能将格局和过程有机地联系在一起;（2）通过对多种景观格局指数的联合应用,发掘景观格局指数集合体对生态过程的解释能力;（3）发展基于生态过程的景观格局指数和分析方法;（4）通过多维景观格局分析,定量研究景观格局演变与生态过程之间的关系;（5）多尺度景观格局分析,将为解决格局与过程的关系提出有效手段。     

上海市城乡梯度景观格局分析

利用 2 0 0 0年的土地利用数据 ,在 GIS的支持下 ,结合景观格局指数和梯度分析方法 ,研究了上海市景观结构及其在城市化梯度上的空间特征。结果表明 ,上海市的景观结构中 ,农田为优势景观 ,占整个景观比例的 6 0 %左右 ,而反映城市化的工业、居住和基础设施景观则占 2 2 % ,表明上海的城市化程度已经很高 ;郊区居住用地比例过大 (12 .6 9% ) ,城乡交错带居住区与工业区的高度混合显示上海市的景观结构需要优化 ,以提高土地利用率。样带上类型水平的景观格局指数分析表明各种景观类型表现出独特的空间特征 ,明显反映了城市化的梯度和前沿 ;而景观水平的格局分析则表明城市化导致景观的破碎化程度增大 ,景观异质性增高 ;景观格局指数曲线在城市化梯度上呈双峰型 ,是上海中心城区和浦东新区城市化区域的具体表现。研究结果表明景观格局指数和梯度分析相结合 ,是检测城市化和城市形态的有力工具。     

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.     

群落二维格局分析的两种方法

群落二维空间格局研究能够更好地揭示群落的特征,但在分析方法上有较大的困难。用垂直相交的两条样带在两个方向上同时取样的二维取样法,获得数据,用DCA排序与格局分析相结合的方法,得到群落不同格局规模斑块的长、宽及面积,实现二维格局研究。在亚高山草甸群落格局研究中应用表明,两个方法均是有效的。     

基于理想生态系统模式与三维景观指数的徽派村落空间特征解析——以呈坎为例

徽派村落是中国传统村落的典型代表,蕴含了丰富的地域文化和生态内涵,是中国古代人与自然和谐相处的典范,其研究与保护在生态学、地理学、建筑学和美学等领域具有重要的科学价值.本文以呈坎村为例,综合风水理论、心理场理论等,从生态学视角提出理想人居环境的理想生态系统模式,并引入三维景观指数,对徽派村落空间结构进行解析,定量分析村落理想生态系统各景观要素组合结构的生态功能体现.结果表明: 呈坎村立体结构为“山-林-屋-水-林”的景观空间组合模式,形成了以人为中心、自然景观立体环绕的圈层结构,符合理想人居模式.传统基于投影距离的方法造成了景观指数偏差(如对面积与边长的低估).平均斑块面积三维指数比二维指数高6.7%;林地的面积比重三维指数比二维指数高1.0%,其他景观类型的面积比重均有所下降,其中建设用地和耕地等人工斑块的面积比重下降最多.面积与周长指标被低估,形状指标和多样性指标被高估,导致景观格局分析中自然斑块的优势度被低估、人工斑块的优势度被高估.三维景观指数表明,呈坎村落生态系统中各自然要素及组合体现出了较好的生态功能,关键要素和景观生态系统具有较高的稳定性、连接度和聚集性;定量印证了以呈坎为代表的徽派村落是理想的生态系统.     

京津冀地区县域耕地景观多功能性评价

随着城镇化发展和农业产业化升级,耕地景观功能由单一的生产功能向经济功能、生态功能、文化功能拓展,耕地景观多功能性成为新的学术热点。已有研究往往侧重于探讨耕地功能的多指数耦合,缺乏耕地景观多重功能空间定量化与相互关联的分析。以京津冀地区为研究区,对耕地景观的粮食供给功能、生境维持功能、景观连通功能、土壤保持功能、景观美学功能和人口承载功能六项功能及其冷热点聚集区分别空间定量化,评价县域尺度耕地景观多功能性,并识别耕地景观多种功能的空间关联。研究结果表明,京津冀中部平原地区粮食供给功能显著,南部平原地区景观连通功能突出,燕山与太行山山脉土壤保持功能、维持生境功能最高,山前平原地带人口承载功能相对重要。2010年京津冀地区耕地景观功能总体呈现南高北低的分布格局,但功能高低值分布规律差异明显,各功能全部处于高值或低值的样本极少;耕地景观不同功能间的权衡与协同关系数量相当,景观连通功能与粮食供给功能呈现明显协同关系,而与土壤保持功能呈现较强权衡关联。     

泾河流域平凉市城市化影响下景观格局梯度分析

基于GIS的梯度分析与景观格局定量分析相结合的方法,研究了平凉市城市化的空间格局。采用以TM为基础的1∶10 0000土地利用遥感制图,以城市中心为原点分别在东西和南北方向上布设1条30 km长3、km宽的生态样带,通过移动窗口取样并利用Fragstas软件分别在景观水平和类型水平上选取一系列景观指数进行计算分析。结果表明,在城市化的影响下,平凉市与市郊的过渡地带,景观在组分上表现出多样化,斑块形状比较复杂,破碎化程度较高。不同的土地利用类型随梯度变化的空间格局并不唯一,人类活动对平凉市景观的影响依赖于土地利用格局和土地的利用类型。     

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).     

县域人类活动与景观格局分析

人类活动的长期持续作用会导致区域景观格局及景观生态功能的变化 ,反过来又会对人类的生存质量和可持续发展能力构成影响。因此人类活动与景观格局的关系及其调控一直是景观生态学研究的重要内容。以植被图、土地利用图和林相图为基础 ,应用 GIS技术和景观格局分析方法研究了岷江流域汶川县人类活动与景观格局特征及其相互关系。结果表明 :通过重要植被类型的分析 ,可以明确不同类型在各乡镇单元的优势程度及其生态完整性 ;基于不同主题图件的景观格局指数之间相关特征的相似性显著 ;3种图件在反映景观破碎化程度上具有相似的能力 ,而在反映景观异质性方面存在显著差异 ;景观的边界密度确实能够由景观中的人类活动要素 (道路密度、居民点及工矿面积比例和农田面积比例 )之间一定的组合关系进行较好的表达与解释。这也充分说明 ,通过人类活动要素可以在一定精度范围内预测景观的变化趋势 ;同时 ,对人类活动的合理调控与管理有助于生态恢复和景观安全格局的维持。因此 ,对县域土地利用、生物多样性保护和区域发展的规划和管理具有重要的参考价值。     

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.     

上杭县城区公园绿地景观格局动态分析

以上杭县为例,对县城城区公园绿地景观格局演变进行研究.在ArcGIS和Fragstats景观指数分析软件的支持下,选取了破碎度、连接度、均匀度、聚集度、景观多样性和分维数等指数对上杭县城城区2009、2013和2018年公园绿地景观格局的动态变化进行了分析.结果表明:(1)2009—2018年,上杭县城区公园绿地总面积...     

贵阳市景观类型与人口密度相关分析

以CBERS-1为数据源,获取贵阳市景观数据,通过简单相关和偏相关分析,从定量角度阐明人口密度和景观类型之间的相关关系和相关程度。结果表明,简单相关分析和偏相关分析的差别很小,不能影响变量之间的相关关系;相关分析中,只有居民点及建设景观与人口密度为正相关,且相关关系不显著,其他均为负相关,其中农田景观、林地景观、草地景观为显著相关,石漠化景观相关性不显著,水域景观和园地景观可视为无相关性;人类活动对自然界景观格局的影响虽然广泛而深刻,但以人类干扰景观为主,人口密度对景观格局不存在决定性的作用。