沙质荒漠化土地景观分类与制图：以毛乌纱沙地为例

对景观分类理论和方法进行了探索,并以毛乌素沙地为研究对象,提出了一套适用于农牧交错区沙质荒漠化土地景观分类与制图的方法,由于沙丘分布广泛,与地带性植被和土壤的分布相迭加,增加了地表景观的破碎程度,使农牧交错区沙地的主要景观要素类型在结构上具有复合性,为了更好地描述沙地景观的复合性特征,作者提出景观基本结构组分的概念,首先确定景观基本结构组分,根据景观基本结构组分的不同组合确定景观要素类型;然后在野     

毛乌素沙地景观格局变化研究

通过对毛乌素沙地不同时期的景观分类和制图以及景观格局计算,分析了50年代到90年代毛乌素沙地景观动态与景观格局变化的特征和模式。研究表明,50年代以来,毛乌索沙地景观发生了巨大变化,流动沙地、半固定沙地面积大幅度增加,固定沙地面积迅速减少,农田面积明显增加,草原、柳湾和盐湿低地等面积显著减少。50年代时,整个景观以流动沙地和固定沙地占优势,而90年代,则以流动沙地占绝对优势。伴随着荒漠化的发展,各种景观要素类型之间相互转化,景观格局发生显著变化。固定沙地面积减少伴随着斑块的破碎化,大型斑块数量减少,小型斑块数量增加;流动沙地面积增加的同时,一方面,较小的斑块不断联合形成更多的大型斑块,另一方面,流动沙地不断向固定、半固定沙地内部渗透,形成更多的小型斑块,使整个景观更加破碎。不合理的人类活动是荒漠化扩展及景观格局发生显著变化的主要驱动因素。     

基于类型和要素的城市多等级景观分类方法

城市区域的景观格局具有高度的异质性和复杂性,因而单一等级的景观分类方法难以揭示其复杂的多等级景观特征。基于等级斑块动态范式,探讨了针对城市区域基于景观类型和要素的多等级景观分类方法。以北京市为研究区,首先根据其景观类型和景观要素的特征,将城市区域划分为"城市"、"农田"和"森林"3种景观类型,同时确定"植被"、"裸地"、"水体"和"不透水表面"4类景观要素。然后,应用自上而下的分类思路和面向对象的分类方法对研究区进行了景观类型和要素的分类,其总体精度分别为93.36%和87.89%。相比单一等级的景观分类结果,多等级的分类结果不仅体现了城市生态系统不同等级的景观组成,还能揭示多级景观间的隶属关系,因而能更完整的描述城市景观格局,进而为认识城市生态系统的结构和功能提供新的视角。     

农牧交错带西段景观结构和空间异质性分析

农牧交错地区是生态环境问题突出的地区。运用景观学理论,选取典型区域通过具体的景观特征指数分析了西北农牧交错景观的景观结构和景观空间异质性。结果表明地形地貌和人类作用是西北农牧交错区景观异质性的主导因素,地貌越破碎人类作用越强,景观也越破碎,斑块不规则性越高,景观多样性越高。进一步的景观样带分析显示,研究区景观结构呈一定的空间梯度变化,由南向北景观破碎度减小,斑块形状的不规则性降低。     

宁夏农牧交错带村域景观演替及驱动机制

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核心领域之一。农牧交错带因其环境波动、土地宜农宜牧和政策摇摆,自然生态和地方文化逐渐式微,保护和恢复现有的半自然景观以及由此产生的生物、生态和文化等功能的任务越来越紧迫。本研究以位于农牧交错带的宁夏盐池县皖记沟村为对象,运用遥感资料和访谈调查、地学考察相结合的方法,分析1964—2019年景观变化特征,探讨其景观演替规律及其自然和社会驱动机制,以及景观类型之间的互作机制。结果表明: 研究期间,皖记沟村由草地、耕地、沙地为主的景观结构演变为以草地、灌木林地、沙地、耕地为主的景观结构,由景观功能分离竞争向初步整合转变,形成了草地-耕地-沙地-灌木林地等确定的演替路径。景观演变的主要驱动机制是政策、人类需求和环境的综合作用。政策往往通过大型的、集中的人类活动促进景观发生改变,而环境通过生态系统内在驱动力,促使景观朝着与本底条件相适应的方向演替。景观演替的主要机理是土壤物理结构变化引起的土壤水分变化以及能适应新环境的植被变化。在资源密度较低的农牧交错带,景观功能分离是引起土地沙化的主要原因之一,景观功能的整合、协同大大缓解了生态恶化的局面。将景观分离竞争转化为景观共生,实现景观类型的互补乃至与外来资源的整合,是维持农牧交错带可持续发展的关键途径。     

受损沙地生态系统景观变化分析——以内蒙古浑善达克沙地为例

生态系统变化会引起景观结构及格局的改变,而景观格局及其演化可以作为评价环境变化的指标。为了揭示浑善达克沙地生态系统变化特征,该文使用陆地卫星(Landsat 5、7)的TM/ETM⁺资料及地面调查数据来分析沙地景观变化特征。通过计算机监督分类,获得了研究区1987和2000年景观类型数据,研究区的景观类型有草地、固定沙地、半固定沙地、流动沙地、灌木林及水体。通过对两期景观数据的基本特征、变化检测及转移矩阵分析发现:1)从1987到2000年,草原、固定沙地、半固定沙地都在减少,斑块破碎,而流动沙地显著增加,成为主要景观类型,同时斑块相互联合形成两条流动沙带;2)类型转移上,草原转为沙地,固定沙地主要转为半固定沙地,半固定沙地以绝对优势转为流动沙地,水体转为流动沙地及草原;3)变化监测显示,流动沙地增加面积远远大于减少的面积,而草原、固定沙地、半固定沙地呈现相反趋势,变化区域的空间分布也不尽相同。结果表明研究区沙地生态系统已经退化比较严重,特别是流动沙带的出现,需要采取积极有效的防治措施,防止进一步扩大。     

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。     

景观结构动态变化及其土地利用生态安全——以建三江垦区为例

景观结构动态变化及其土地利用生态安全是区域生态安全和可持续利用研究的重要组成部分。以建三江垦区为研究区,利用遥感手段提取研究区1992年、2000年和2008年的景观类型信息,定量分析了研究区不同尺度的景观结构变化特征。阐明了景观结构变化下的研究区土地利用生态安全形成机制。定量计算研究区不同尺度的景观稳定性,并结合DPSIR模型构建研究区土地利用生态安全综合评价指标体系,对研究区的土地利用生态安全等级进行评价和分析。结果表明:1992-2008年,研究区景观结构变化剧烈,景观基质类型由沼泽湿地转为水田,斑块形状复杂度和景观破碎度增加,斑块空间分布表现为"聚合-分散-聚合"的变化特征;土地利用行为对研究区景观结构产生破坏的同时也对其恢复起调控作用,进而形成景观结构变化下的土地利用生态安全的不同状态,研究区景观结构稳定性可以反映其土地利用生态安全水平;研究期内研究区景观整体稳定性呈"稳定-非稳定-稳定"的复合稳定性特征,土地利用生态安全呈"较安全-临界安全-较安全"的等级变化特征;1992-2000年,旱田景观结构最稳定,2000-2008年,景观结构最稳定类型转变为建设用地,表明该类型土地利用生态安全水平最高,2008年,沼泽湿地是最不稳定的景观类型,土地利用生态安全水平最低。     

盐池县土地利用自然生态位变化及其对景观格局的影响

以盐池县为研究区, 尝试将土地利用自然生态位的理论和方法引入到景观生态学当中, 为研究景观格局提供了新的思路。结果表明: (1)不同景观要素自然生态位的动态变化不同, 耕地、草地、未利用地的自然生态位呈现下降的趋势, 而林地和水域的自然生态位不断上升。(2)整体景观更加具有多样性、破碎性和离散性。(3)相关性分析表明, 土地利用自然生态位与景观要素面积及其变化率都呈显著正相关, 体现土地利用自然生态位的时间效应对景观要素类型时空演变的影响程度。(4)土地利用自然生态位与形状指数和斑块内聚力指数具有正相关性, 与最大斑块指数和斑块类型占景观面积的比例具有强正相关性。总的来说, 土地利用自然生态位与景观要素类型的关系极其密切, 是区域景观格局变化的重要因素。     

科尔沁沙地景观格局特征分析

用修改分维数,分维数和景观多样性指数方法,对科尔沁沙地没沙漠化土地景观空间格局２进行了研究。结果表明,在所划分的人工固沙区,围封保护区和流动沙丘区三种沙地景观类型中,人工固沙区景观空间格局最复杂,修改分维数Ｄｍ为１．５４７６;其次为围封保护区Ｄｍ为１．４９７５;流动沙丘景观格局最简单Ｄｍ为１．４２０５。     

甘肃临泽绿洲景观的空间结构与生产特性

绿洲景观生态系统包括居民点,耕地,林地,草地,水域,岩漠,砾漠,沙漠,道路,水系10种景观组分;基质为耕地,成因类型为引入型;斑块包括居民点,林地,草地,水域,岩漠,砾漠,沙漠7种类型,成因类型可以分为3类;居民点,林地,耕地为引入型,岩漠,砾漠,沙漠为残留型,草地为环境淘汰型及残留型;廓道包括水系和道路2种类型,道路的廓道密度为水系的1.03倍,耕地以植物生产为主,在利用上应增加生产层次,发展动物生产,避免扩大面积,以维持景观生态系统的景观异质性和景观多样性,对于具有环境资源型和残留型成因特征的景观要素,适当减少生产层次,开发前植物生产,发挥水土涵养,旅游休闲,防风固沙的生态功能,有利于景观异质性与多样性的维持与稳定,对于以残留型为主的成因类型,利用上应发掘前植物生产的潜力,适当发展植物生产,可以避免景观结构的恶化。     

毛乌素沙化草地景观生态分类与排序的研究

 本文通过对毛乌素沙地景观生态数据的处理与分析,以广泛应用于植被科学的数量分类方法TWINSPAN为工具,对毛乌素沙地景观生态类型进行了自上而下的等级式的数量分类研究,并与实际情况相结合,提出了毛乌素沙化草地景观生态分类系统。然后又利用算法上与TWINSPAN相似的DCA对沙化草地景观生态类型进行了排序分析,并与数量分类结果相结合,辅以逐步回归分析等多元分析方法,对所划分的各景观生态类型之间的关系进行了分析与探讨,指出毛乌素沙化草地具有较为丰富的景观生态类型,地下水位,覆沙厚度,基质类型控制着沙化草地景观生态类型的发生与演化;提出了毛乌素沙化草地景观生态的演化模式。本文还表明,TWINSPAN和DCA是景观生态研究比较有效的数量分析方法。     

The link between landscape pattern and vegetation naturalness on a regional scale

The land use and land cover pattern of landscapes are key elements of basic landscape structure; accordingly, this pattern has an important role in landscape management, nature conservation and preservation. In Hungary, the naturalness of the vegetation was surveyed between 2003 and 2006, and the vegetation-based Natural Capital Index (NCI) was calculated for almost the entire area of the country. This field-based database gave us the unique opportunity to analyse the statistical connection between the naturalness of the vegetation and the landscape (land cover) pattern on a regional scale. In our study, we analysed the efficiency of the regional-level CORINE Land Cover (CLC) database for the estimation of the naturalness of the vegetation. This connection was analysed at the country scale using every (2272) Flora Mapping Unit (FMU), or 5.5 × 6.5 km quadrate, of Hungary. We calculated the shape-, edge- and size-related landscape indices for all FMUs on a landscape level (including all CLC patches) and a class level (the land cover polygons were classified according to their land cover characteristics and their level of hemeroby). We determined the Spearman’s correlations to reveal the statistical connections between the landscape metric parameters and the NCI values. All of the investigated area-weighted landscape indices: Main Patch Size, (MPS), Main Fractal Dimension Index, (MFDI), Total Edge (TE), Main Shape Index (MSI) and Number of Shape Characteristic Points (NSCP) on the landscape level showed a significant statistical connection with the NCI, but the sign of its correlation with the NCI contrasted with the findings from previous studies on a larger scale. Our study shows that scale has a strong impact on the sign of the correlation between the naturalness of the vegetation and the landscape structure. On a class level, particularly the shape-related landscape indices of the “Forest and semi-natural areas” showed statistically significant correlations with the NCI. The correlation strongly depended on the method of classification of the CLC polygons. Furthermore, the spatial pattern of the land-cover-type-based CLC polygon categories showed higher correlation values with the NCI than CLC polygon classes, which were categorized according to their hemeroby state. These results show that although the sign of the spatial pattern change in the main land cover classes is scale-dependent, they can be used to estimate the increase or decrease in the naturalness of the vegetation better than the spatial changes of the hemeroby-level-based landscape pattern. We can predict the change in the naturalness of vegetation based on the spatial changes in the land cover pattern.     

Modelling bird habitat suitability based on landscape parameters at different scales

Habitat suitability as characterized by the presence of a species and by reproductive success was modelled in relation to different parameters of landscape diversity at different scales. Parameters characterizing landscape pattern were determined for the UTM 10 km × 10 km cells covering the whole of Estonia and were correlated to the distribution of over 30 forest bird species. The landscape parameters include areas of lakes, mires and built-up areas, length of borders between different land cover units and length of selected line elements, share of different kinds of forest and peatland. The bird species are grouped by correlation into three major groups: (a) independent, (b) wetland preferring (with subgroups of those avoiding built-up areas and roads and those not) and (c) built-up area dependent (with subgroups depending on the importance of line elements). For selected predator species, nesting success was related to landscape parameters on a finer scale, using cells of 10 km². Land pattern was characterized by total length of line elements (streams, roads, borders, ecotones) and certain areal coverage (forest, mires, fields, built-up areas) within the cell. The impact of variations of food availability was linked to the relation. Possibilities for downscaling and upscaling of relations determined at different scales and areal coverage are discussed.     

沈阳西郊景观格局变化的研究

景观格局变化的主要原因在于外界的干扰作用,其显著变化具有3种典型类型。本文对景观格局的研究,采用了几种计测指标:(1)各类嵌块体的数目和面积大小;(2)嵌块体的转移矩阵;(3)嵌块体的优势度指数;(4)景观的多样性指数。研究结果表明,沈阳西部景观在经历了30年的变化后,变得更加破碎,出现了较多的块状和岛状嵌块体。景观基质发生了改变,城市化现象较为明显,土地利用的经济效益也有所提高。但由于人口的剧增,人均土地面积在不断减少,荒地开发殆尽,这预示着土地承载能力的饱和与危机的开端。     

毛乌素沙地南缘植被景观格局演变与空间分布特征

以1991、1999和2007年TM/ETM+影像为数据源,利用RS和GIS技术提取研究区植被覆盖度信息,将其按地貌分区,计算景观格局指数,分析植被景观格局变化特征.结果表明:(1) 1999年是研究区16a植被景观结构变化的转折点,植被覆盖状况前期恶化后期好转.1991-1999年两区极低和低级植被覆盖度占绝对优势,继续增强,风沙区55％-70％,丘陵区70％-80％.高等级比例均在5％以下,持续下滑.2007年两区的优势级别提升为低级和中级,风沙区比例55％,丘陵区70％.极低级别比例减小,风沙区40％-20％,丘陵区50％-15％.高级比例不同程度增大.(2)1999年前后植被景观格局反向演变,两区变化趋势基本相同程度不同.植被多样性和均匀度先减小后增大,等级问交替分布规律先弱后强.风沙区景观形状由复杂到简单,破碎度先增后减;丘陵区破碎度持续增大,形状变化微小.整体上来看,风沙区植被多样性高整体性好,植被均匀度指数大,交替分布规律明显,丘陵区植被格局较差.但外界对风沙区的干扰比丘陵区强烈.(3)植被景观格局演变过程中始终保持多核心模式,核心面积、形状甚至类型发生不同程度的变化.风沙区核心多为无植被斑块,丘陵区多为高植被覆盖度斑块.核心外围植被分布具有梯度性.     

3S与模型方法在湿地景观格局研究中的应用述评

湿地景观格局研究是景观生态学和全球变化研究领域中的热点问题。3S技术与模型方法相结合,已成为湿地景观格局研究重要的途径与手段。论文首先介绍了景观格局研究的3S与模型方法的基本进展,在此基础上综述和评价了3S技术与模型方法支持下的湿地景观格局的研究方法及其应用。重点探讨了遥感数据源的选择与分类、基于GIS的湿地基础参数的获取与使用、景观指数模型与动态模型在定量表征和解释湿地景观格局与时空变化方面的应用等几个方面的问题,最后分别就提高遥感分类与制图精度、构建指数模型筛选体系以及增强景观模型特别是动态模型的应用与解释能力等方面提出了建议与研究展望。     

Classification of the heterogeneous structure of urban landscapes (STURLA) as an indicator of landscape function applied to surface temperature in New York City

Defining landscape structure and key relationships between landscape structure and function is challenging in urban areas characterized by density and patchy spatial patterns. In order to trace the spatial and temporal patterns of urban landscape structures, compare patterns across cities, or inform urban design principles, we need to classify the landscape in a way that captures context and landscape heterogeneity, but can be broadly applied across different cities or landscape variations within a city. In this study, we introduce a simple and reproducible approach for classifying the structure of urban landscapes (STURLA) that utilizes heterogeneous, composite classes which represent combinations of built and natural features, and examine the response of a landscape function – surface temperature.This classification approach is unique in that it develops composite (as opposed to homogeneous) classes, which are defined a posteriori, based on compositions of adjacent structural elements that emerge in the urban landscape, using a cellular grid to define units of analysis. We test the separability of classes that emerge from this approach, and find that it is possible to discern classes – comprised of the mix of land and building covers common in urban areas – which have meaningfully distinct temperature signatures. This classification approach may be extended to multiple cities and ecological indicators in order to offer insight into the relationship between urban landscape structure and ecosystem response, in a way that accounts for interactions among different types of urban landscape surfaces. We suggest that this approach can support spatial prioritization of landscape function needs in urban development and design approaches for improving particular types of functioning, such as reductions in urban heat.