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使用Fragstats 33计算景观格局指数的详细步骤

应用Fragstats 3、3 计算景观格局指数的步骤

1、根据研究目的确定需要计算的景观格局指数,并列表明确其生态意义。假设

本文在斑块水平选取以下指数:

斑块数目(NP)、平均斑块面积(MPS)、聚集度(AI)、最大斑块指数(LPI)、斑块

水

平

景观指数指数全称生态含义取值范围

景观香农多样性

指数(SHDI)

Shannon’s diversity

index

反映景观中各斑块类型的复杂性

与变异性

SHDI≥0

香农均匀度

指数(SHEI)

Shannon’s evenness

index

反映景观中各斑块在面积上分布

的不均匀程度,当值趋于1时,说明

各斑块类型在景观中分布均匀

0≤SHEI≤1

斑块类型斑块数目

(NP)

Number of patches

值的大小与破碎度之间呈正相关

性

NP≥1

平均斑块面积

(MPS)

Mean patch area

描述景观粒度,一定意义上揭示景

观破碎化程度

MPS>0

聚集度

(AI)

Aggregation index

反映景观中不同斑块类型的非随

机性或聚集程度

最大斑块指数

(LPI)

Largest patch index

某一景观类型最大斑块占整个景

观面积的比例、有助于确定景观规

模或优势类型等

斑块所占景观

面积比例(PLAND)

Percentage of

landscape types

反映景观中每种斑块类型的丰富

度

面积加权平均形状

指数(AWMSI)

Area-weighted

mean patch shape

index

反映景观中各斑块的变异性、值越

大,说明斑块形状越复杂

AWMSI≥1

2、用ArcView

3、3将Coverage数据转成Grid格式(因为fragstats3、3只识别

grid格式。试过用ArcMap转换,再计算指数,结果失败了,欢迎后来者继续探讨如何用ArcMap转换为可用数据。)

1)打开ArcView 3、3,添加Coverage数据File Extentions 选中

Spatial Analyst,OK

2) Theme Convert to Grid 选择存储路径并命名文件OK “Output

Grid Extent”可选默认“Output Grid Cell Size”选As Specified Below “Cell Size”自行设定OK“Pick field for cell values”选择TYPE,OK

3、设置类属性文件class、fdc

1) 打开一个记事本,首行输入引号内的内容

“ClassID ,ClassName ,Status ,isBackground”,两两之间用空格或英文半角的逗号隔开,也可用空格逗号(此处采用空格逗号形式)

2) 另起一行输入,以景观类型名称(因为前面的grid就是选择了TYPE)为重点,一类一行,务必输入所有类型,全部输完如下

注意:最后一行就是必须要有的,把所有的类型输完后,必输入最后一行:类型为其她用地,状态为f,背景为t。

3) 保存class、txt文件,将拓展名改为、fdc

4、用Fragstats 3、3计算指数

1) 打开Fragstats 3、3 设置运行参数:Fragstats Set Run Parameters,出现如下对话框,按图示步骤进行设置即可。(斑块邻近规则选择4邻就是因为有些指数计算仅限于4邻)

2) 选择指数并计算:Fragstats Select Class Metrics

“确定”,然后选择景观水平的指数:Fragstats Select Land Metrics

景观生态学格局过程尺度和等级

景观生态学—格局、过程、尺度与等级邬建国高等教育出版社2000年12月 Landscape Ecology Pattern，Process，Scale and Hierarchy，Higher Education Press 景观生态学中的基本概念起源与发展起源于中欧和东欧，可追溯到20世纪30年代。德国区域地理学家Troll于1939年创造了“景观生态学”一词，并将其定义为研究某一景观中生物群落只见错综复杂的因果反馈关系的科学。Naveh和Lieberman（1984）继承并发展了欧州景观生态学的概念，提出“景观生态学是基于系统论、控制论和生态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态系统科学的一个分支。”在北美，直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。如今，等级理论、分形理论、渗透理论、尺度观点以及一系列空间格局分析方法和动态模拟途径在景观生态系中的广泛应用，为该科学增添了新内容和新特点。研究范畴研究对象和内容（1）景观结构：景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。（2）景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用。主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程。（3）景观动态：景观在结构和功能方面随时间的变化。也就是景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物质和生物在分布与运动方面的差异。研究的重点：（1）空间异质性或格局的形成和动态及其与生态学过程的相互作用；（2）格局—过程—尺度之间的相互关系；（3）景观的等级结构和功能特征以及尺度演绎问题；（4）人类活动与景观结构、功能的相互关系；（5）景观异质性（或多样性）的维持和管理。格局、过程、尺度格局（Pattern）是指空间格局，广义地讲，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。尺度（Scale），广义地讲，是指在研究某一物体或现象是所采用的空间或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。在景观生态学中，尺度往往以粒度（Grain）和幅度（Extent）来表达。空间粒度之景观中最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积；时间粒度指某一现象或事件发生的（或取样的）频率．或时间间隔。幅度指研究对象在空间或时间上的持续范围或长度。空间异质性和缀块性空间异质性（Spatial Heterogeneity）是指某种生态变量在空间分布上的不均匀性及其复杂程度。是空间缀块性（Patchness）和空间梯度（Gradient）的综合反映。缀块性强调缀块的种类组成特征及其空间分布与配置关系，比异质性在概念上更为具体化一些。而梯度则指沿某一方向景观特

景观生态学空间格局分析方法综述

景观生态学空间格局分析方法综述 Prepared on 22 November 2020

景观生态学课程论文景观生态学景观格局分析方法综述目录摘要

摘要景观格局是景观生态学的核心问题，其目标是通过确定景观格局来分析生态过程。本文主要对景观生态学的格局分析方法进行综述，分别从景观格局分析概述、景观空间格局指数结合景观分析的统计学方法进行阐述，并通过山林地区的景观格局分析方法——以宁远县为例；干旱区绿洲城市景观格局分析方法——以石河子市为例；城市湿地公园景观格局分析——以白鹭湾湿地公园为例，对景观格局分析方法在不同类型的景观中的运用进行详细阐述。关键词：景观生态学；GIS；景观格局；特征指数；景观类型引言景观生态学是研究景观单元的类型组成、空间配置及其与生态学过程相互作用的综合性学科[1]。它以生态系统的空间关系为研究重点关注尺度的重要性与时空的异质性。随着景观生态学的逐步发展其研究范围和内容都进一步扩大突破了原先只是从类型或区域角度对自然综合体进行研究将地理过程与生态过程也列为研究重心并且从单纯的地理过程研究发展到人地相互作用过程的研究。在研究理论和方法方面等级理论、分形理论、渗透理论、尺度观点以及一系列空间格局分析方法和动态模拟途径在景观生态学中也被广泛提出和应用为其增添了新内容和新特点[2 -3]。 1 景观生态学的格局分析方法景观格局分析概述景观生态学研究最突出的特点是强调空间异质性、生态学过程和尺度的关系这一特点也已成为景观生态学与其他生态学科的主要区别之一。研究景观的结构(即组成单元的特征及其空间格局)是研究景观功能和动态的基础。空间格局分析方法是指用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法既包括一些传统的统计学方法同时也包括一些专门用于解决空间问题的格局分析方法。笼统地讲这些方法可分为两大类：格局指数方法和空间统计学方法。前者主要用于空间上非连续的类型变量数据(categorical data)而后者主要用于空间上连续的数值数据(guantitative data)[4-5]。景观空间格局指数

景观格局指数

景观格局计算指数（注：每个景观指数包含的信息依次为英文缩写——英文全称——指标名称——应用尺度——单位）一、面积指标 1.Area/Perimeter ①AREA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Area——斑块面积（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——ha(ha、%) ≥0 2.Isolation/Proximity ①LSIM——Landscape Similarity Index——斑块相似系数——斑块——% 3.Area/Density/Edge ①CA——Total Class Area——斑块类型面积——类型——ha＞0 ②PLAND(%LAND)——Percentage of Landscape——斑块所占景观面积比例——类型——% [0,100] ③TA——Total Landscape Area——景观面积——景观——ha＞0 ④LPI——Largest Patch Index——最大斑块占景观面积比例——类型/景观——% 二、密度大小及差异 1.Area/Density/Edge ①NP——Number of Patches——斑块数量——类型/景观——n ≥1 ②PD——Patch Density——斑块密度——类型/景观——n/100ha ③AREA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPS、PSSD、PSCV)——Patch Area（Mean、Standard Deviation、Coefficient of Variation）——斑块大小（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（斑块平均大小、斑块面积方差、斑块面积均方差）——类型/景观——ha(ha，%，%) ④GYRA(同上)——Radius of Gyration——回转半径——类型/景观——m 三、边缘指标 1.Area/Perimeter ①PERIM(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Perimeter——斑块周长（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——m ≥0

较全的景观指数公式

景观指数（1）斑块类型指数 ①斑块所占景观面积的比例（PLAND ） ()1001A a P PLAND n j ij i ∑=== 式中：ij a ——斑块ij 的面积；A ——所有景观的总面积。 PLAND 度量的是景观的组分。它计算的是某一斑块类型占整个景观的面积的相对比例；是帮助确定景观中优势景观元素的依据之一。其值趋于0时,说明景观中此斑块类型变得十分稀少，其值等于100时，说明整个景观只由一类斑块组成。 ②斑块密度（PD ） ()()10010000A n PN i = 式中：i n ——第i 类景观要素的总面积；A ——所有景观的总面积。斑块密度是景观格局分析的基本的指数，其单位为斑块数/100公顷，它表达的是单位面积上的斑块数，有利于不同大小景观间的比较。 ③周长面积分维数（PAFRAC ） ()2112111ln ln ln ln 2 ???? ??-???? ????? ????????? ?????? ??-??????-= ∑∑∑∑∑=====n j ij n j ij i n j ij n j ij n j ij ij ij p p n a p a p n PAFRAC 式中：ij a ——斑块ij 的面积；ij p ——斑块ij 的周长；i n ——斑块数目。 PAFRAC 反映了不同空间尺度的性状的复杂性。分维数取值范围一般应在1—2之间，其值越接近1，则斑块的形状就越有规律，或者说斑块就越简单，表明受人为干扰的程度越大；反之，其值越接近2，斑块形状就越复杂，受人为干扰程度就越小。 ④斑块聚合度（AI ）

)100(max ??????→=ii ii g g AI 式中：ii g ——相应景观类型的相似邻接斑块数量 AI 基于同类型斑块像元间公共边界长度来计算。当某类型中所有像元间不存在公共边界时，该类型的聚合程度最低；而当类型中所有像元间存在的公共边界达到最大值时，具有最大的聚合指数。

指数对数概念及运算公式

指数函数及对数函数重难点根式的概念： ①定义：若一个数的n 次方等于),1(* ∈>N n n a 且，则这个数称a 的n 次方根.即，若 a x n =，则x 称a 的n 次方根)1*∈>N n n 且， 1）当n 为奇数时，n a 的次方根记作n a ； 2）当n 为偶数时，负数a 没有n 次方根，而正数a 有两个n 次方根且互为相反数，记作 )0(>±a a n . ②性质：1）a a n n =)(； 2）当n 为奇数时，a a n n =； 3）当n 为偶数时，???<-≥==) 0() 0(||a a a a a a n 幂的有关概念： ①规定：1）∈???=n a a a a n ( N * ， 2）)0(10 ≠=a a ， n 个 3）∈=-p a a p p (1 Q ，4）m a a a n m n m ,0(>=、∈n N * 且)1>n ②性质：1）r a a a a s r s r ,0(>=?+、∈s Q ）， 2）r a a a s r s r ,0()(>=?、∈s Q ）， 3）∈>>?=?r b a b a b a r r r ,0,0()( Q ）（注）上述性质对r 、∈s R 均适用. 例求值（1） 3 28 （2）2 125 - （3）()5 21- （4）() 43 8116- 例.用分数指数幂表示下列分式(其中各式字母均为正数) (1)43a a ? （２）a a a （３）32 )(b a - （４）43 )(b a + （５）32 2b a ab + （6）42 33 )(b a + 例.化简求值

（1）0 121 32322510002.08 27）（）（）（）（-+--+---- （2）2 11 5 3125.05 25 .231 1.0)32(256) 027.0(?? ????+-+-????? ?-- （3）=?÷ ?--3133 73 32 9a a a a （4）21 1511336622263a b a b a b ??????-÷- ??? ??????? = （5）6323 1.512??= 指数函数的定义： ①定义：函数)1,0(≠>=a a a y x 且称指数函数， 1）函数的定义域为R ， 2）函数的值域为),0(+∞， 3）当10<a 时函数为增函数. 提问：在下列的关系式中，哪些不是指数函数，为什么？（1）2 2 x y += （2）(2)x y =- （3）2x y =- （4）x y π= （5）2y x = （6）2 4y x = （7）x y x = （8）(1)x y a =- （a ＞1，且2a ≠）例：比较下列各题中的个值的大小（1）1.72.5 与 1.7 3 ( 2 )0.1 0.8 -与0.2 0.8 - ( 3 ) 1.70.3 与 0.93.1 例：已知指数函数()x f x a =（a ＞0且a ≠1）的图象过点（3，π），求 (0),(1),(3)f f f -的值. 思考：已知0.7 0.9 0.8 0.8,0.8, 1.2,a b c ===按大小顺序排列,,a b c . 例如图为指数函数x x x x d y c y b y a y ====)4(,)3(,)2(,)1(，则 d c b a ,,,与1的大小关系为 O x y a d c b