基于分割的多尺度城市绿地景观

利用多分辨率分割生成3种尺度的城市绿地景观.以50像元和300像元的目标分割值生成小尺度和大尺度的景观影像目标层,利用最近邻法分类两个目标层.对小尺度景观分类后的结果进行分割生成中间尺度的景观影像目标层并进行分类.从3个景观尺度的分类目标层中矢量化提取出绿地信息并计算6个景观指数：多样性、优势度、均匀度和分维数、破碎度和内缘比.多样性、优势度、均匀度和分维数的最大值分别为2.2、0.681、0.948和0.326,最小分别为1.641、0.122、0.707和0.113.表明多样性、均匀度和破碎度随着景观尺度的增大而减小,优势度随着景观尺度的增大而增大.基于分割产生多尺度景观的方法可以满足城市绿地景观研究的需求.     

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.     

基于边界特征的黄河三角洲景观变化及空间异质性

在遥感解译和景观类型制图的基础上,运用滑箱扫描的方法,基于组分边界特征计算景观整体结构指数,同时综合考虑景观要素的空间分布,采用信息熵法和孔隙度指数法对黄河三角洲农田和柽柳-芦苇2种景观组分进行异质性特征分析.结果表明:黄河三角洲景观组分之间的边界趋于复杂化,城镇扩展、石油开采及黄河断流等使耕地大量退化为柽柳-芦苇,潮滩植被侵满滩涂;与基于面积的景观指数相比,基于边界特征的景观指数更能反映景观结构的细节变化;农田和柽柳-芦苇均表现为宏观异质性特征,部分样线中小尺度上表现为微观异质性特征,但柽柳-芦苇的异质性表现尺度较农田小50个像元左右,且这种差异随时间有加大的趋势;2种异质性分析方法从不同的侧面揭示了组分类型的异质性特征,形成有益的补充.     

景观生态学：生态系统的空间异质性

许多生态现象对空间异质性与空间镶嵌体内的流很敏感,作为一门涉及空间动态变化（含有机体流、物质流和能量流）和受控于异质性镶嵌体内生态流方式的学科,景观生态学提供了探索空间异质性和揭示空间格局怎样控制生态过程的新途径。景观生态学是一门研究空间格局对生态过程相互作用的科学,它促进了空间关系模型和理论的发展、空间格局与动态方面新型数据的采集以及生态学中很少强调的对空间尺度的检验。从生态学发展史来看,为方便或简化起见,空间被假定为同质的,研究过程中的尺度也被强调为均质的,这样异质性就成为一种不受欢迎的复杂…     

庐山森林景观空间分布格局及多尺度特征

森林景观是区域整体景观的重要组成部分,研究其空间分布格局对于优化区域景观整体结构和发挥生态经济效益具有重要意义。基于庐山2010年植被斑块数据,将森林景观划分为常绿阔叶林、落叶阔叶林、松类、杉类和竹类等5类景观,从森林景观的不同发育阶段和林分类型角度出发,运用点格局分析法分析5类森林景观空间分布格局特征。最邻近距离分析表明:5类森林景观空间分布类型均服从集聚分布但聚集强弱有变化;不同发育阶段的森林景观空间分布类型以集聚分布为主,随机分布为辅,尤其幼龄林比较显著,中龄林和老龄林次之;5类森林景观的天然林均服从集聚分布,人工林大多趋于随机分布,只有松类和杉类呈显著集聚分布。Ripley's K函数揭示了不同发育阶段和林分类型的森林景观的多尺度集聚特征,即在小尺度范围内服从随机分布,随着空间距离的增大,以空间特征尺度为分界线,空间聚集强度先逐渐增强,随后不断减弱。总体来看,庐山森林景观的发育阶段主要处于幼年时期,原始植被遭到人类大肆破坏,幼龄林大片分布,属于典型的恢复性植被,未来要重点保护好天然林,减少人为干扰,实现森林景观适度集聚。研究庐山森林景观的空间分布和多尺度特征可以为生态环境保护和实现森林可持续经营提供理论指导。     

流域尺度绿洲土壤盐分的空间异质性

针对目前绿洲内部土壤盐渍化问题,以三工河流域绿洲为研究区,运用遥感、GIS和地统计学相结合的方法研究了0—20cm土层盐分含量的空间异质特征,结果表明：流域尺度上土壤含盐量的理论变异函数拟合符合指数模型,F检验达到极显著水平,在1．5—15kin的中尺度上具有强的空间变异性和自相关性,Kriging插值及其与同期的景观类型图叠加运算表明,整个绿洲区南部老绿洲土壤盐化面积及作用小于北部新绿洲,耕地景观类型的盐化作用及其面积强于其他景观类型,新绿洲盐化面积高于老绿洲,新绿洲耕地中有38．81％土地面积受盐害作用,而老绿洲仅为8．54％。     

广州市农业土壤As和Cd污染及其对景观异质性的多尺度响应

以广州市为例,基于2005年641个农业表层(0～20 cm)土壤样点数据和土地利用数据,采用单因子污染指数、Pearson/Spearman相关分析和偏冗余分析方法,探讨土壤As和Cd污染及其与3种网格尺度(2 km×2 km、5 km×5 km和10 km×10 km)景观异质性的定量关系,识别特定尺度起决定作用的景观异质因子.结果表明: 土壤As和Cd均存在不同程度的污染,超标率为5.3%和7.2%; 3个尺度上,土壤As和Cd污染普遍与成土母质构成、河流/道路密度和特定土地利用类型的景观格局呈显著相关,成土母质、污水灌溉和人类活动(如工业交通活动、农药化肥施用等)可能是农业重金属输入的主要途径;3组景观异质因子(即成土母质、距离-密度变量和景观格局)可解释土壤As和Cd污染变异的12.7%～42.9%,解释力度随网格尺度递增,并且在特定尺度上起决定作用的景观异质因子因尺度而异.成土母质对土壤污染变异的贡献在2和10 km网格尺度较大,而景观格局和距离-密度变量的贡献整体随网格由小到大递增.调整农用地分布和优化景观格局是减少局部尺度上土壤重金属输入的重要途径,应引起城市规划和决策者的足够重视.     

黄土丘陵小流域景观格局指数的粒度效应

采用基于GIS的景观格局分析法,研究了1975-2007年黄土丘陵沟壑区大南沟小流域景观格局指数在1～50 m粒度范围内的粒度效应.结果表明：研究区小流域景观格局指数的粒度效应明显,不同年份之间的差异显著;该区景观格局指数的粒度效应可分为5种类型,即稳定不变型、平稳降低型、波动降低型、波幅增强型和不规则变化型.研究区景观的斑块丰富度属于稳定不变型,即随着粒度增大保持不变;边界长度、边界密度、景观形状指数、聚合度指数和蔓延度指数属于平衡降低型,即随着粒度增大呈显著的线性降低趋势;分维数随粒度增大呈波动递减趋势,属于波动降低型粒度效应;景观总面积、Shannon多样性指数和Shannon均匀度指数的波幅呈显著增大趋势,属于波幅增强型粒度效应;不规则变化型粒度效应的景观格局指数包括斑块数、斑块密度、平均斑块面积、最大斑块指数、破碎度指数和景观分离度指数.1975年研究区上述景观格局指数的粒度效应与其他年份之间的差异显著,甚至截然相反.     

嘉陵江流域植被景观异质性的空间梯度变化

在遥感图像基础上,利用ArcView GIS和景观统计软件FRAGSTATS从东西、南北以及西北至东南3个方向对嘉陵江流域的植被景观异质性进行了空间梯度分析。结果表明:(1)"栽培植被"面积占总流域面积的51.81%,为整个流域植被景观的基质,聚合性最强,联结度最高;"针叶林"和"灌丛"的斑块数较多,但面积较小,破碎化程度较高,而"裸地/城镇"破碎化最低;"灌丛"斑块间距最大,聚合性最弱;"高山植被"分布零星,联结度最低;(2)沿东西方向,植被景观异质性逐步下降,在流域中部降至最低,但随着进一步向西推移又明显升高,表现出"先降后升"的总趋势;(3)从北至南植被景观异质性向上波动3次后逐步下降,在接近流域南端时降至最低后又略有升高,表现出"先升高再逐渐波动下降"的总趋势;(4)沿西北至东南方向植被景观异质性上下波动1次后在近东南端降至最低,随后略有小幅波动,但波动次数和幅度远低于北南方向,表现出"先降低再波动下降"的总趋势。     

三峡库区低山丘陵区多尺度景观指数响应及适宜粒度

景观格局具有典型的空间异质性和尺度依赖性。在对景观格局进行分析研究时需跨越多个尺度,空间粒度大小在尺度聚合分析中至关重要。三峡库区低山丘陵区斑块破碎、景观格复杂性显著、景观格局特征及尺度变异规律仍待明确,本文以三峡库区秭归县为研究区,设定1—400m内23个粒度梯度水平,定量评估县域、乡镇以及小流域不同幅度上的景观格局指数以及拟合函数,探讨多空间幅度景观格局指数随粒度大小的变化特征。基于景观指数的粒度效应特征和拟合函数的曲线特征(最大曲率点、极值点),明确适宜不同幅度的山地景观格局指数研究的粒度阈值,以揭示库区低山丘陵区景观结构的复杂性和变异性。结果表明：不同景观指数对空间粒度变化和空间幅度变化的响应存在差异,不同景观指数的空间粒度响应主要呈现增加、降低、波动和无明显规律变化的趋势,其中斑块密度、最大斑块面积等指数对斑块形状和大小的变化敏感,而多样性指数的粒度变化敏感度较低;部分指数如斑块密度、边缘密度、周长面积分维数等对空间幅度的变化并不敏感,而最大斑块面积、景观形状指数、散布与并列指数、分离度等指数对空间幅度的变化敏感,适合进行不同幅度适宜粒度阈值的推定;边缘密度、平均斑块大小、景...     

黄土丘陵小流域土壤水分的空间异质性及其影响因子

研究了黄土丘陵小流域土壤水分空间异质性的剖面及时间变化规律，从土壤水分与环境因子的关系分析入手，探讨了景观尺度上土壤水分空间异质性的影响因子，结果表明，黄土丘陵小流域土壤水分的平均值与空间异质性均呈现出明显的剖面变化与季节变化规律，土壤平均含水量从表土层开始，随着土层深度的增加而增高；空间异质性（变异系数）从亚表层开始增加，土壤含水量在降雨后立即升高随后逐渐降低；空间异质性却正好相反，方差分析与相关分析表明，土壤水分的空间异质性是立地尺度（坡度），坡面尺度（坡位与相对高度）和流域尺度（土地利用与降雨）等多重尺度上的环境因子共同作用的结果，这些不同尺度的环境因子对土壤水分空间异质性的影响表现出明显的剖面变化规律与季节变化规律。     

城市景观格局的空间尺度分析

景观生态学研究的核心内容是景观格局与生态过程。因为景观格局与生态过程中都存在的尺度多样性问题,导致尺度成为理解景观格局和生态过程相互作用的关键,但是由于理论和方法的限制,目前对景观生态学的尺度研究还不够深入,特别是景观格局对尺度变化的响应特征。目前GIS与RS技术的发展为不同尺度下的空间格局特征和空间异质性研究提供了有效的工具。论文以上海市为背景,用景观生态学方法研究了不同粒度下景观格局特征,同时用半变异函数分析了不同幅度下景观多样性的格局特征。结果显示:(1)不同的指数对粒度的响应不同;(2)空间多样性在小幅度内变化较复杂;(3)不论粒度还是幅度都揭示出景观格局具有尺度依赖性规律。     

不同尺度下红树景观格局与叶面积指数的空间分异及表征关系

以2010 年SPOT5(空间分辨率为2.5 m)遥感图像为信息源, 提取红树林群落的空间分布范围及叶面积指数(LAI), 在ArcGIS10.0 软件及fragstats4.0 软件平台的支持下, 分别以100 m、300 m、500 m、700 m、900 m 为网格单元大小计算景观格局指数及LAI 指数, 分析不同尺度下红树林景观格局与叶面积指数的空间分异及表征关系。结果表明: (1)红树林群落叶面积指数(LAI)均呈现较为明显的空间分异特征。随着尺度的增大, 各网格单元的LAI 平均值先减小后增大; (2)斑块数量(NP)及平均斑块面积(MPS)呈现出东南地区高于西北地区的特点, 随着尺度的增大而增大。平均形状指数(MSI)随着尺度的增大逐渐增大。面积周长比均值(MPAR)的空间分异特征不明显; (3)红树林群落叶面积指数与群落景观指数在部分尺度下(500 m、700 m)存在明显的表征关系。(4)700 m 尺度是本研究分析的最佳尺度。     

黄河下游平原农业景观异质性对两栖类生物栖息地可用性的影响

以黄河下游典型平原农业景观封丘县为研究区,基于图论的分析方法,采用概率连通性指数(PC)和斑块重要值(dPC_k)表征池塘栖息地可用性程度,在地理信息系统和R软件的支持下,分析了两栖类物种在250、500、1000和2000 m不同扩散能力下,反映池塘栖息地组成和构型的池塘平均面积(MS)以及池塘数量(NP)、至道路的最近距离(DR)组合作用对池塘栖息地可用性的影响.结果表明: 两栖类栖息地的可利用性与池塘数量、池塘平均面积和至道路的最近距离关系密切.在250 m扩散能力下,池塘平均面积和池塘数量是决定池塘可利用程度高低的重要影响因素;在500 m扩散能力下,池塘平均面积和至道路的最近距离对栖息地可用性的影响最为显著;在物种相对较高扩散能力下(1000和2000 m),池塘平均面积和池塘数量是最主要的影响因素.在平原农业景观中,两栖类生物及其栖息地的保护要充分考虑池塘斑块的数量、平均面积以及至道路的最近距离.     

农业景观异质性对地表节肢动物多样性影响的最优尺度分析

农业景观均质化与破碎化是近代农田生物多样丧失的重要原因之一.为明确景观异质性对地表节肢动物多样性的影响,对下辽河平原典型农区——昌图县地表节肢动物多样性与不同尺度景观异质性进行相关性分析.结果表明:1000 m为研究景观指数对农田地表节肢动物多样性影响的最优尺度;地表节肢动物Simpson多样性指数与景观香农多样性指数...     

基于不同空间尺度遥感影像估算森林叶面积指数的差异

地面测量点对遥感像元的代表性如何,怎样获取像元的相对真值,多大的空间分辨率可以真实地反映森林区域的叶面积指数(LAI),这些都是定量遥感中的重要问题.本研究计算LAI-2200和TRAC两种冠层分析仪测量的空间范围,并结合GF-2(4.1 m)、Sentinel-2(10 m)、Landsat-8(30 m)3种不同空间分辨率遥感影像,找到各尺度下像元的相对真值,在保持真值观测面积和遥感获取面积一致的条件下,基于一元指数和多元回归模型,对比分析不同空间分辨率影像对估算森林LAI的影响,并对3种影像模型进行30和100 m尺度下的检验以及各自数据集的空间代表性评价,比较得出最适合表达研究区域森林LAI的尺度.结果表明:对于森林来说,高分辨率并不一定能充分反映森林LAI.基于3种分辨率影像的统计模型都能很好地估测森林LAI,其中,基于Sentinel-2的反演精度最高,基于GF-2的反演精度最低.30和100 m尺度下的检验结果表明,基于GF-2反演模型高估了森林LAI,基于Landsat-8的反演模型低估了森林LAI,基于Sentinel-2分辨率的统计模型可以很好地估测研究区域森林LAI.     

上海市城市土地利用景观的空间尺度效应

在RS与GIS技术支持下,基于2002年上海市5m分辨率的SPOT遥感影像和上海城市土地利用的景观类型,定量分析了几种常用景观格局指数随尺度的变化规律．结果表明：上海市土地利用景观格局指数对粒度和幅度变化都很敏感,景观格局具有明显的尺度依赖性,不同指数对尺度的响应特征不同;40m分辨率是上海城市土地利用景观的本征观测尺度,小于这个尺度范围往往表现出随机性特征;24km的幅度是一个特征操作尺度,与上海市建成区与非建成区边界的范围相吻合,说明对于上海城市景观而言,距离城市中心12km的幅度可能是一个本征的操作尺度;上海市城市结构的复杂性和城市空间扩展的不对称性,说明上海城市景观格局的本征操作尺度并不是一个规则的形状,24km的正方形范围仅是一个近似的操作尺度．     

农业主产区湖泊水质对湖滨带多尺度景观格局的空间响应

为分析农业主产区湖泊水环境质量对不同空间尺度上景观格局的响应关系,以洪湖为研究对象,以5种湖泊功能区为基础,利用RS和GIS软件生成7种空间尺度的湖滨带缓冲区,采用Fragstats 软件分析景观格局指数,结合冗余分析等数理统计方法与模型,研究景观格局对洪湖水质变化的空间尺度效应。结果表明: 1)景观格局在不同宽度缓冲区内对湖泊水质的影响具有空间尺度性,在200 m宽度其解释能力最大,达到86.1%,是影响水质的最有效空间尺度。2)景观配置变量(如最大斑块指数、斑块密度等)对水质的影响程度大于景观组成变量(如面积比例和均匀度指数等)。3)景观类型对水质的影响机制具有较大的差异性,农业用地受流域的地形地貌和耕作方式等因素的影响,在100～500 m小尺度的湖滨带缓冲区内对水质退化起主导作用;在远离水体的相对较大尺度(1000～5000 m),林地分布越密集、面积越大,对污染物进入水体的净化作用越明显;草地对水质的影响与林地一致;密集分布的城市用地对水质的影响与林地相反。研究结果可以从宏观尺度上为农业主产区湖泊流域水质管理和景观合理配置提供科学参考。     

云冷杉针阔混交林叶面积指数的空间异质性

叶面积指数(Leaf area index,LAI)是森林生态过程的关键参数和描述森林冠层结构的重要指标。用半球摄影技术对吉林省汪清林业局金沟岭林场的10块1 hm2云冷杉针阔混交林的LAI进行测定,采用地统计学的半变异函数和普通克里格法对研究区的LAI的空间异质性进行了分析。结果表明:10块样地的10 m×10 m小样方内以及样地间的LAI离散程度较小,但分布有一定的规律。LAI的空间相关性存在不确定性,可由线性、孔状、高斯3种模型有效的描述,空间相关性存在的尺度范围变异大,中等和强空间相关性的影响范围在15—155m之间,10块样地LAI的空间相关性的影响范围平均为65.637m。普通克里格插值结果显示,LAI的空间分布呈明显的条带状和斑块状的梯度变化。LAI与林分平均胸径、林分平均高和林分平均冠长呈显著负相关,与林分平均冠幅、林分密度以及树种个数呈显著正相关。研究结果可为不同尺度云冷杉针阔混交林LAI的估计提供依据。     

林分、土壤及空间因子对谷地云冷杉林叶面积指数空间异质性的影响

叶面积指数(LAI)的空间异质性对研究植物的生长状况、分布格局及其对气候变化的响应机制至关重要,然而关于不同因素对解释LAI空间变异相对贡献率的报道尚少。该研究依托小兴安岭9.12 hm~2 (380 m×240 m)谷地云冷杉林固定样地,采用LAI-2200植物冠层分析仪测定了228个小样方(20m×20m)的LAI,基于地统计学方法分析了LAI的空间异质性;测定了每个小样方的28个林分因子和10个土壤因子,利用主轴邻距法(PCNM)量化了空间因子,并采用方差分解的方法解析了林分、土壤、空间因子及其相互作用对LAI空间变异的相对贡献率。结果表明:LAI在37 m尺度内具有强烈的空间自相关,且在不同方向上LAI呈现相异的空间格局;3种因子及其相互作用共同解释了LAI空间变异的50.4%,其中空间因子的贡献率最大,单独解释了LAI空间变异的25.5%;中等树(5cm胸径≤10cm)的密度和主要树种(冷杉(Abiesnephrolepis)和云杉(Piceaspp.))的胸高断面积均与LAI显著正相关,质量含水率与LAI显著负相关。总体来看,空间自相关对小兴安岭谷地云冷杉林LAI空间异质性的决定作用明显强于林分因子和土壤因子。