- 1 -
毕业论文
基于GIS云蒙湖流域土地利用景观格局的分析
姓名于亚峰
学号 2001111830104
年级 2011级
专业测绘工程
系（院）资源环境学院
指导教师孟晓云
二〇一五年五月
基于GIS云蒙湖流域土地利用景观格局的分析
Based on GIS Yun meng lake basin on the landscape structure analysis
姓名于亚峰
专业 201111830104
指导教师孟晓云
临沂大学
二〇一五年五月
摘要：
土地利用是目前全球环境变化与保持可持续发展研究的重要热点之一。本文以GIS 和DEM模型为基础，结合景观生态学，对云蒙湖流域2002年和2012年2期的土地利用类型图进行景观格局分析。研究结果表明：从2002年到2012年，土地利用的格局在小范围内发生了缓慢的变化，在农业用地和林地上呈现增长趋势，农业用地由151490.25 hm2增长到152802.45hm2。林地由3088.53 hm2增长到5788.26 hm2。耕地面积在小范围内增长，仍是做为这个研究区域的优势景观类型。草地和水域的面积都呈现出减少的趋势。通过草地和水域比较，草地的减少面积比水域更为明显。有原来的11871.36hm2减少到8187.48hm2。从景观整体分析上来看，斑块数由最初的287减少到262个。而斑块的形状指数由4899.26km-2减少到4784.3 km-2，以及相似与邻接百分比指数的减少，体现了研究区的景观破碎程度在大体保持不变的基础上小范围的减轻，斑块边界割裂程度减小，斑块在空间上分布呈现基本均衡化。景观格局指数小范围变化说明云蒙湖流域受人类干扰强度在不断减小。
关键词:云蒙湖流域；土地利用；景观格局
ABSTRACT
Land use is one of the important hotspot of global environmental change and keep sustainable development research.In this paper, the GIS and DEM model based on the combination of ecology, on the basis, in 2002 and 2012 of Yunmeng Lake watershed land use types in Figure 2 for interpretation, and combined with the status of landscape pattern index by Lake Basin on the cloud and the analysis of existing problems.The results of the study show that: from 2002 to 2012, the land use pattern of slow changes in a small range, the growth trend of agricultural land and forest land, agricultural land increased from 151490.25 hm2 to 152802.45hm2. The forest increased from 3088.53 hm2 to 5788.26 hm2. The cultivated land area increased in a small range, as this study area is still the dominant landscape type. The grassland and water area showed a decreasing trend.Through the comparison of the grassland and water area and grassland reduced more obviously than the waters. The original 11871.36hm2 is reduced to 8187.48hm2.From the overall analysis of landscape, patch number decreased from 287 to 262. The shape index of patch decreased from 4899.26km-2 to 4784.3 KM-2, and the percentage of reduction is similar with the adjacent index, reflects the degree of landscape fragmentation in the study area remained largely reduce the invariant based on small, fragmented patch patch boundary decreases, the spatial distribution of present basic equalization. Landscape pattern index range of Yunmeng Lake Basin shows that human disturbance intensity decreases gradually. Landscape pattern showed a good state.
Keywords:Yun Meng lake basin ; Land use ; Landscape pattern
目录
摘要： (i)
ABSTRACT (ii)
第一章、引言 (1)
1.1研究目的和意义 (1)
1.2国内外研究进展 (1)
第二章、研究方法与技术路线 (2)
2.1数据来源 (2)
2.2景观分类系统的确定 (2)
2.3数据处理 (3)
2.4技术路线图 (3)
2.5选取的景观指数及其生态学意义 (4)
第三章、研究区概况 (5)
3.1研究区概况 (5)
3.2土地利用景观格局分析 (6)
3.3景观类型分析 (6)
3.4空间景观格局总体特征及动态分析 (9)
第四章、结论 (10)
参考文献： (11)
致谢 (13)
1 引言
1.1 研究目的和意义
土地是人类社会经济活动的载体。该怎样合理利用有限的土地资源，使土地利用率和土地生产力得到提高，如何规划合理的使用土地，确保生态的可持续发展，是研究的一个重要课题。在土地利用的基础上进行景观格局的分析，能够通过科学的手段，获得研究区域在一段时间内景观格局的变化，通过分析对比讨论，可以得到研究区域的景观格局的发展趋势与发展方向。可以通过人为的干预引导，不仅使区域内的各种景观格局向着有利于该区域被人类活动与发展的方向进行，还可以保持该区域内生态环境与景观分布的平衡，从而实现可持续发展的要求。
在以3S为基础的指导下，采用景观生态学理论对云蒙湖流域的土地利用以及景观格局进行动态分析，通过对2002年与2012年云蒙湖流域的景观指数分析，得到其动态变化的数据，进行讨论。通过动态分析，可以合理优化调控该区域的生态状况，对研究区域的生态环境进一步的认识。希望可以对该区域的生态环境优化，土地管理利用，流域环境管理以及其他项目的开发提供一些便利和数据参考。
1.2 国内外研究进展
随着人口的增多，科技的不断发展，社会生产力不断的提高，土地利用格局与布局植被覆盖越来越复杂。为了调查和研究土地的利用类型，土地的现状和特点以及面临的问题于发展所需的方向，在世界敢为内便展开了土地的利用类型调查，分类，规划，评价。在美国由索尔（CarlSauer)领导的土地经济调查成为了土地类型综合调查的先例。20世界30年代Weeb对美国的大平原的土地利用类型及变化进行了研究。与此同时英国也成立了不列颠土地利用调查所，由斯坦普（L,D.Stamp)主持对全国土地利用类型展开调查，在调查中取得了一系列成果。在20世纪70年代时期，随着科技的不断发展和研究的不断深入进步，遥感技术和计算机技术被应用到研究中。遥感技术和计算机技术的应用为研究的进一步发展奠定了基础。通过遥感技术和计算机可以将一些土地上存在的问题得到解决，包括遥感技术支持的土地利用调查和土地的分类研究，土地利用规划与土地分类制图，土地利用的空间格局与土地空间模式等。进入了20世界80年代，GIS 技术应用到了研究中，开始应用于土地资源调查，土地资源评价，农业土地利用等方面。在世界环境与发展会议上颁布《21世纪议程》，《21世纪议程》的颁布极大推动了可持续发展的观念，土地资源和土地资源的可持续利用成为各国关注的目标[1]。特别是最近几年来对土地利用和环境变化，土地利用模式和可持续发展的研究更为深入。
我国在对土地利用调查的研究工作开始于20世纪30年代，由当时著名的地理学家胡焕庸和农学家张心一合作进行的，这是我国第一次土地利用调查。在当时一次最大规
模的研究工作是由仆凯（J.L.Buck）主持的一次研究工作，研究工作将中国东部地区的农业区作为研究对象进行了调查，依据工作成果出版了《中国土地利用》，这一出版书籍反映出了中国土地利用的一些情况。在进入80年代，我国的土地利用调查进入了一个转折发展阶段，在研究内容方面越来越丰富，研究的目的性和研究的计划性也不断得到了加强。最重要的一点是遥感技术和计算机技术运用到了研究工作中。80年代末90年代初3S的发展推广是研究工作迈上了一个新台阶，基础理论不断得到加强，研究领域更加广泛深入，在3S支持下各项工作都取得了显著成效，全国各地都建立土地利用信息系统。在20世纪90年代初，由于研究工作的不断开展与进行，各种研究都取得了成效，各种文献书籍出现，在《应用生态学报》刊登了一篇由肖笃宁发表的《沈阳西郊景观结构变化的研究》。这篇是中国学者参照北美研究方法进行研究工作的一个典型的文章。在同一阶段，景贵和出版了《吉林省中西部沙化土地景观生态建设》的论文集。伍业刚和李哈滨两人联合出版了《景观生态学的理论发展》和《景观生态学的数量研究方法》。这两篇文章侧重于理论和方法研究。由著名学家傅伯杰出版的《黄土区农业景观空间格局分析》，《景观多样性分析及其制图研究》等多篇文章对景观的研究具有重大的意义。最近几年来，我国采用3S技术，引用各学科的理论于研究方法对研究进行完善与发展。
2 研究方法与技术路线
2.1 数据来源
研究所需的数据来自Modis，以及地理空间数据云所提供的DEM。从Modis中下载2002年与2012年的土地利用类型遥感数据。Modis共36个光谱波段，最大分辨率可达250m。投影方式采用的是墨卡托投影。
2.2 景观分类系统的确定
依据《土地利用现状调查技术规程》和MODIS数据的分类为基础，结合云蒙湖流域实际情况，依照土地的植被覆盖，土地的特点和利用方式等特征因素作为土地利用的分类依据。依照土地之间的区分差异，归纳其共同性，将土地类型划分为以下几个类型：水域，林地，草地，农业用地，建设用地。
表2-1 土地类型重分类表
重分地类全球植被分类DN值重分地类值
水域水0 1
常绿针叶林 1 2
常绿阔叶林 2 2
落叶针叶林 3 2
落叶阔叶林 4 2 林地混交林 5 2
稠密灌丛 6 2
稀疏灌丛7 2
稀疏植被16 2
木本热带稀树草原8 3 草地热带稀树草原9 3
草地10 3 农业用地农用地12 4
2.3 数据处理
利用MRT软件对MODIS数据进行投影转换，投影转换采用莫卡托投影，利用ArcGIS10.0对DEM进行水文分析，提取云蒙湖流域边界，利用掩膜分析界提取云蒙湖流域2002年和2012年的土地利用图。以栅格数据影像图为基础，利用ArcGIS10.0软件的平台，将研究中所需要的景观要素重分类，得到2002与2012年两个时期的景观类型分布图，利用景观格局软件FRASTATS，选取合理的景观格局指数，对不同时期的土地利用数据进行分析得到景观格局指数，在分析基础上讨论土地利用覆盖景观格局的变化。2.4 技术路线图
图1 技术路线图
2.5 选取的景观指数及其生态学意义
对于景观格局指数来说有许多种计算方法，根据研究区域的实际情况结合研究的方向与方法，选取能够更加清晰准确反映出景观类型特征的景观优势度，景观分维数，斑块形状指数，多样性，均匀度等景观指标进行对研究区域的分析。
对于景观格局及其变化，一般从两方面进行分析:一是各类型斑块在景观中的数量分配，即景观的结构及其变化，包括各类型斑块的个数、面积以及由它们所构成的景观整体数量特征如多样性、优势度等；二是构成景观的各类型斑块的空间形态和分布特征，即景观的空间格局及其变化,一般采用斑块的形状指数等指标进行度量。在实际工作中,往往同时采用多种指数来描述景观格局的数量和空间特征[5]。根据研究区特点和研究需要,本文在参考国内外相关文献[6-8]基础上，根据研究区域云蒙湖流域的特点，选择以下景观格局指数来分析云蒙湖流域景观格局变化。
(l)景观/斑块类型面积(Total landscape/Class area, TA/CA)
面积这一参数是在对研究景观要素特征中的一个主要参数。面积不仅对单位面积里的生物量和单位面积里的生产力产生影响，还影响着单位面积的养分储量以及物种的组成和多样性。在景观格局研究的过程中，景观类型斑块面积的大小，以及斑块的组成特征，一方面表达出景观动态变化的发展方向，另一方面也呈现出景观的稳定性特征。
(2)斑块数(Number of patches ，NP)
指某一景观或斑块类型中所有相关斑块的数目。包括整个景观格局中的所有斑块数，以及某一单一类型的斑块数。斑块数是反映在某一种景观类型的区域中，景观的分散程度和景观破碎程度的一个重要参数。这以指标参数一般情况下比较稳定，只有在相对面积和类型数目这样的类型上，出闲较大变化。
(3)景观百分比(Percent of landscape PLAND)单
一个景观类型占整个景观的面积比例，在相对意义上给出了每个景观类型对整个景观的贡献率。
(4)景观斑块密度(Patch density ，PD)
景观斑块密度是景观格局中所有的斑块数于景观总面积的比值，也就是景观中单位面积的斑块数。公式为:
∑==
M
j Ni A PD 1
1 (5)边缘密度(Edge density ,ED)
景观边缘密度(ED)是指在研究景观范围内，单位面积上景观要素斑块间的边缘长度。公式为:
i E A ED M
j ∑==1
1
（6）斑块形状指数(LSI)
用于测量斑块形状的复杂程度，其计算公式为: ij
ij ij
A P LSI π2/=（以圆为参照几何形状）
3 研究区概况 3.1 研究区概况
云蒙湖流域位于山东省中南部，隶属于山东省临沂市，地处于沂蒙山腹地。地理坐标为东经117°45′～118°15′，北纬35°27′～36°02′。云蒙湖的原名是岸堤水库，于1959年开始建设。南北长度约84.75公里，东西方向约为52.1公里，占地面积达到4200公顷，蓄水量7.82亿立方米。水库坝高29.8米，坝长为1665米，流域面积为160公顷，灌溉面积达到10.7万公顷，每年平均向下游供水量可达3.79亿立方米，为山东省第二大人工湖，也是我国北方地区的大型人工湖之一。云蒙湖流域地貌类型以低山丘陵为主，海拔标高一般200～600米，湖泊沿岸及其支流处有河谷盆地分布，流域整个地形南北高，中间低，由北西向东南倾斜地形破碎，岭谷相间；由于云蒙湖流域地处中纬度区，按气候划分属于暖温带季风区大陆性气候。由于气候条件，云蒙湖流域气候温和，四季分明，这里的每年平均气温为12.8℃，在正常情况下的年降水量800毫米以上。现在的云蒙湖结合自身的自然地理条件，不断发展，现在已发展成为集灌溉、防洪、养殖、观光为一体的旅游开发区[2]。
图2 研究区位置图
3.2 土地利用景观格局分析
以2002年和2012年的云蒙湖流域土地利用类型图为基础，利用景观格局软件fragstats4.3提取研究区的景观格局指数，通过对景观指数来对流域土地利用格局变化进行分析。
3.3 景观类型分析
在计算分析研究所选取的景观指数之前，需要先将两个时期的土地利用分类图转换成后缀名为.IMG格式后，导入FRAGSTATS进行计算分析。根据研究需求，选取研究所需要的景观指数，得到2002年和2012年云蒙湖流域的景观指数，在此基础上对研究区域进行分析和讨论。
(1)破碎度分析
能够反映景观破碎度的指数包括斑块面积(CA)、斑块数(NP)、平均斑块面积(ARER-MN)、斑块密度(PD)、以及边缘密度(ED)等[9]。斑块数量、景观类型周长和景观面积则是研究景观破碎度以及其他要素特征的主要参数，它直接影响单位面积的生物量、生产力和养分储量，以及物种组成和多样性[10]。
从图3和图4可以看出各个土地类型的面积及破碎度的变化趋势，西部地区草地减少，草地主要集中在中部地区。西部地区农业用地大范围分布在水域附近林地增加，表
明水域附近对于水土保护这方面得以重视。
图3 2002年土地利用类型图4 2012年土地利用类型
由表3-1、表3-2和可以看出：2002年云蒙湖流域各景观类型中农业用地面积最大，为151490.25 hm2所占总面积的百分比为89.73%，可以说是整个景观的背景；其次为草地的面积，为11871.36hm2，林地面积3088.53hm2，建设用地1189.89hm2，水域面积为1183.41hm2。通过数据的对比分析，在2002年的土地利用中，水域面积与建设用地面积较小。得到2002年的各景观要素的面积排序为：农业用地>草地>林地>建设用地>水域。在从平均面积方面进行分析，景观类型的平均面积（AREA-MN）大小排序为：农业用地> 建设用地>水域>林地>草地。
表3-1 云蒙湖流域2002年景观指数数据表
类型水域林地草地农用地建设用地
CA/hm21183.41 3088.53 11871.36 151490.25 1189.89 PD/个·km-20.0036 0.02 0.1 0.01 0.0036 ED/m·hm-20.41 0.90 6.11 6.07 0.31 AREA-MN/hm2197.24 106.50 51.17 10820.73 198.32 NP/个 6 29 232 14 6
PLAND/% 0.70 1.83 7.03 89.73 0.70
表3-2 云蒙湖流域2012年景观指数数据表
类型水域林地草地农业用地建设用地
CA/hm2855.36 5788.26 8187.48 152802.45 1189.89 PD/个·km-20.0036 0.02 0.12 0.01 0.0036 ED/m·hm-20.28 1.55 4.81 5.46 0.31 AREA-MN/hm2142.56 186.72 39.75 11754.03 198.32 NP/个 6 31 206 13 6
PLAND/% 0.51 3.43 4.85 90.51 0.70 注：表中CA、PD 、ED、AREA-MN、NP、PLAND 分别代表斑块类型面积、斑块密度、边缘密度、平均斑块面积、斑块数量、景观类型百分比。
从表3-2可以看出，2012年的土地类型中，各景观要素的面积排序为:农业用地>草地>林地>建设用地>水域。景观类型的平均面积(AREA-MN)大小排序为:农业用地>建设用地>林地>水域>草地。各类型的总面积排序与2002年各类型的总面积中的顺序存在较大的差异，不同类型所占总面积的比例也不不同程度上的变化。通过2002年景观指数与2012年的景观指数进行对比可以对比出：（1)2012年水域面积和草地面积在基于2002水域和草地面积基础上呈现下降趋势。（2）2012年林地和农业用地面积相对于2002年呈现增长趋势。由于人类活动的不断加大，人类活动对景观的影响不断加强，为了满足生活需求，农业用地面积增大，与此同时，在农业灌溉，各种生活工业用水水源需求上也不断增加，水域面积下降。在经济方面上，由经济效益较小的草地向经济效益相对较高的林地转换，在环境方面，林地更有利于水土涵养保持与生态的维护平衡。
对于各个景观类型的总面积和平均面积的比较，本人从另一些方面进行入手，从而获得不同方面的数据，更有利于研究区景观格局的分析。再结合不同景观类型的斑块数量和斑块密度进行具体分析:
在2002年的土地类型中，按照斑块数量和斑块密度进行排序，排序为：草地>林地>农业用地>水域=建设用地，在2010年按照斑块数量和斑块密度进行排序：草地>林地>农业用地>水域=建设用地。通过对比土地类型没有发生太大的改变，在排序上依旧保持者2002年的排序方式。在数据对比中发现水域和建设用地保持原来的数值，农业用地，林地草地在小范围变动。
(2)形状指数分析
景观形状指数（LSI）反映斑块形状的复杂程度以及景观空间结构的形状特征与可能的演化趋势，LSI数值是斑块周长与等面积的圆周长之比，代表斑块形状与圆形相差的程度。该指数的最小值为1，其值越接近于1，表示斑块形状与圆形越接近；其值越大，则斑块形状与圆形相差越大，形状越不规则[11]。从表3-3中的数据可以看出，在2002年所
有的景观类型中，草地的面积斑块形状指数值最大，为24.24 km-2，农业用地居第二位为8.04km-2林地居于第三位为7.77km-2。然后通过2012年数据可以看出2012年LSI指数排序中，林地居于第二位，农业用地居于第三位。农业用地由2002年的8.04km-2变为7.32km-2，林地由7.77km-2变为9.84km-2。这是因为最近几年在云蒙湖提倡发展旅游养殖业，在梦云湖附近林地等观赏景观增多，畜牧养殖业发展的同时，对草地进行合理的规范。同时在边缘区和城市郊区农业用地有了合理规划。表明云梦湖流域在发展自身经济旅游畜牧业中对景观格局进行了一定的规范调整。
农业用地、林地、草地、建设用地这几类属于人类较多干扰类型。农业用地和草地的LSI值下降表明其形状复杂趋势也路由减小。林地LSI值的上升，明其形状复杂趋势也略有加大。
表3-3 云蒙湖流域景观类型LSI指数数据统计表
类型水域林地草地农业用地建设用地2002年（/km-2） 5.12 7.77 24.24 8.04 3.82 2012年（/km-2） 4.11 9.84 22.75 7.32 3.82
（3）聚集度指数
在Fragstats3.3软件所提供的景观指数中，景观相似与邻接百分比指数(PLADJ)反映斑块类型的聚集程度。对于某一景观类型的相似与邻接百分比值的增大，表示研究区中此类斑块类型的聚集程度在上升，同时说明该景观中各斑块在空间上的分布出现非均衡化，景观中的某一类或某几类元素的优势度增高[12]。根据表中数据对比可以看出2002年和2012年的PLADJ指数变化不大，农业地、林地、水域、草地和建设用土地的指数较少，呈现出均衡化的发展趋势。起景观优势度没有太大变化趋势。
表3-4 云蒙湖流域景观类型PLADJ统计表
类型水域林地草地农业用地建设用地2002年（PLADJ/%）86.52 87.36 79.90 98.14 89.99 2012年（PLADJ/%）87.36 88.29 77.27 98.31 89.99
3.4 空间景观格局总体特征及动态分析
由表可以看出，云蒙湖流域景观生态类型的总的斑块数目在2002年到2012年期间没有发生太大变化，2002年的斑块数目287个到2012年的262个。景观生态类型的斑块密度也呈现与斑块数目相同的趋势，都没有太大的变化。由2002年到2012年呈现较小幅度的减少趋势。在研究区面积固定的情况下，斑块数量的增加与减少必然导致斑块密度PD的增大和减少，同时其平均面积AREA_MN则与斑块数量成反比变化，在2002年到
2012年10年的时间范围内，其数值由113.74hm2，增大到123.21 hm2。平均斑块面积增大，表明研究区景观的结构发生变化，最直接的表象就是构成类型的基本单元面积由小到大，其面积差距趋于均衡，这就导致景观的破碎化程度减少。景观破碎度与人口的增加和人类活动的剧烈程度有密切关系。说明在这一时期人类没有对斑块有太大程度的干扰，景观在小范围内变化，答题保持不变的趋势。
表3-5云蒙湖流域各年份整体景观水平指数资料表
2002 2012 CA/hm2168823.44 168823.44 PD/个·km-217.01 15.53
ED/m·hm-21380.75 1241.71
AREA-MN/hm2113.74 123.21 NP/个287 262
LSI/km-24899.26 4784.3
PLADJ/% 441.91 441.22 从2002年至2012年的边界密度也在发生小范围内的变化，从1380.75 m·hm-2减少到1241.71m·hm-2，呈逐年减少的趋势。这说明景观类型斑块形状变化趋于平缓，整体性缓慢上升，较小的斑块逐渐演化结合成较大斑块。
通过表可以看出，2002年到2012年的相似与邻接百分比指数PLADJ呈现缓慢减少趋势，从441.91 减少为为441.22。相似与邻接百分比指数小范围减小，说明景观中各类型斑块在空间上的分布出现均衡化，也进一步印证了以上所分析的景观破碎度在这10年来基本保持均衡的事实。
4 结论
本文运用DEM处理和景观格局软件相结合的手段，从宏观角度定量和定性分析了云蒙湖流域在2002年到2012年这10年期间土地利用景观类型的时空演变规律。对云蒙湖流域景观格局及其变化得出以下结论:
云蒙湖流域在2002-2012年间土地利用景观格局没有发生明显变化，总体格局保持平衡。农业用地、林地面积增加，分别由151490.25 hm2增加到152802.45hm2，3088.53 hm2增加到5788.26hm2。耕地面积缓慢增加，依旧是整个研究区的优势景观类型。草地和水域面积都呈现减少趋势，其中草地面积减少的幅度大于水域，草地有2002年的11871.36 km-2减少到8187.48hm2。水域面积由1183.41hm2减少到855.36hm2。从景观总体水平来看，斑块数由287个减少到262个，斑块形状指数由4899.26km-2减少到4784.3 km-2以及相似与邻接百分比指数的减少，体现了研究区的景观破碎程度在大体保持不变的基础上小范围的减轻，斑块边界割裂程度减小，斑块在空间上分布呈现基本均衡化。景观格局指数
小范围变化说明云蒙湖流域受人类干扰强度在不断减小。景观格局呈现出良好的状态。
参考文献：
[1]乔华美.基于GIS的大同市土地利用景观格局研究[J].生态地理，2005，
20(6):645-652.
[2]乌体建国.景观生态学一格局、过程、尺度与等级.北京:高等教育出版社，2000.
[3]陈鹏,高建华，朱人奎。海岸生态交错带景观空间格局及其受开发建设的影响析.自然
资源学报，2002,17(4):509-514.
[4] Jianguo Wu, Richard Hobbs. Key issues and research priorities in landscape ecology: An idiosyncratic synthesis [J]. Landscape Ecology, 2002, 17(4) . [5]于兴修,杨桂山.土地利用/覆被变化的环境效应研究进展与动向.地理科学，2004，
24(5):627-633.
[6]王秀兰,包玉海.土地利用动态变化研究方法探讨[J].地理科学进展1999，
l8(l):81-87.
[7]高华中,临沂市上地利用结构变化及驱动机制研究[J].农业与技术，2001，21：19-26.
[8]张伟峰,基于RS/GIS的山西省土地利用景观格局动态研究.[D]（山西大学，09届硕士论文）.
[9]刘磊.武汉市土地利用景观格局研究[D].（华中师范大学，08届硕士论文）.
[10] 张金屯,邱扬,郑凤英. 景观格局的数量研究方法[J]. 山地学报, 2000,(04).
[11] 王思远,张增祥,赵晓丽等. GIS支持下不同生态背景的土地利用空间特征分析[J].
地理科学进展, 2001,(04).
[12] 李颖,张养贞,张树文. 三江平原沼泽湿地景观格局变化及其生态效应[J]. 地理科
学, 2002,(06).
致谢
本文是在导师孟晓云老师的悉心指导下完成。从论文最初的选题、有关资料的下载搜集整理和提纲的审定，包括初稿的修改到最后定稿，每一处凝结着导师的大量心血。导师严谨的治学态度、勤奋的敬业精神使我受益非浅，并将对我今后的工作和学习产生深远的影响。在此，向导师表示最诚挚的谢意!
在临沂大学学习期间，得到了资源环境学院老师和同学们无微不至的关怀和帮助，在此表示最诚挚的谢意。
此外，还要感谢我的父母和家人为了我的学业所做出的默默的奉献。最后，特别感谢在工作之中抽出时间对论文评阅及评审的各位专家和老师所付出的辛勤劳动。
2015年5月
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 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 ................................................................................................................................ I 引言 . (1) 1 景观生态学的格局分析方法 (1) 1.1景观格局分析概述 (1) 1.2景观空间格局指数 (1) 1.2.1景观单元特征指数 (1) 1.2.2景观异质性指数 (2) 1.2.3景观指数的实例应用 (3) 1.3景观分析的统计学方法 (4) 2不同类型景观格局分析方法及案例 (4) 2.1基于GIS 的山林地区的景观格局分析方法——以宁远县为例 (4) 2.1.1研究区域概况 (4) 2.1.2研究数据与处理 (5) 2.1.3土地利用分类系统 (5) 2.1.4研究方法——景观空间格局指数分析法 (5) 2.1.5景观格局特征指数变化结果分析 (6) 2.2基于GIS干旱区绿洲城市景观格局分析方法——以石河子市为例 (7) 2.2.1研究区域概况 (7) 2.2.2研究数据与处理 (7) 2.2.3景观格局指数分析 (8) 2.2.4城市景观格局总体变化特征结果分析 (9) 2.3城市湿地公园景观格局分析——以白鹭湾湿地公园为例 (10) 2.3.1研究区域概况 (11) 2.3.2研究数据与处理 (11) 2.3.3景观空间格局特征指数分析研究方法 (11) 2.3.4结果与分析 (12) 3 结语 (13) 参考文献 (14)
国内外景观格局分析与景观格局演变研究进展 摘要：自上世纪80 代景观生态学被引入中国以来，针对景观格局的研究发展迅猛，尤其是进入21 世纪后，相关的理论与应用研究文献数量直线上升，取得了可观的研究成果。本文从景观格局的含义内涵入手，对近20年来国内外对于景观格局指数空间分析和景观格局动态演变上的研究做了较为简要的综述，并对景观格局理论的研究进展及其在不同领域的应用进行了分析和论述，提出了研究的热点和发展趋势，为今后应用于实际的研究提供参考。关键字：景观生态学景观格局分析景观指数动态
Domestic and foreign landscape pattern analysis and landscape pattern evolution research progress Abstract:Since the 1980s and landscape ecology since being introduced to China, aiming at the rapid development of the landscape pattern research, especially in the 21st century, the related theoretical research and practical application document number upwards, gained considerable research achievements.This article from the landscape pattern, the meaning of connotation of both at home and abroad in recent 20 years for landscape pattern index spatial analysis and landscape pattern on the dynamic evolution research done in a more briefly summarized, and the theory of landscape patterns research progress and application in different fields is analyzed and discussed, puts forward research hot spot and the development trend in future application in practical research to provide the reference. Keywords：Landscape ecology, landscape pattern analysis, landscape index, dynamic
2.5景观空间格局指标及其分析方法 对景观空间格局的定量描述是分析景观结构功能及过程的基础。景观空间格局是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的配置．它是 景观异质性的具体表现(傅伯杰等，2001)，是自然、生物和社会要素之间相互作用的结果。通常，景观空间格局可以用景观格局指数来度量，景观格局指数是指能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标(邬建国，2000)。 2.5.1斑块面积(A)和斑块周长(P)斑块面积和斑块周长是描述景观斑块 形态特征和景观空间格局分析的基础。斑块的面积可以反映湿地景观类型／覆盖斑块的基本特征．斑块的大小直接影响单位面积的生物量、生产力及物种组成和多样性(蒋卫国等，2003)。 2.5.2景观的破碎化指数(C)景观的破碎化指数是指景观被分割的破碎 程度．该指数的研究对景观中生物和资源的保护具有十分重要的意义(陈鹏，2O05)。其表达式为：C=MPS x(Nf 1)／Nc式中．MPS为景观中各类斑块的平均斑块面积，Nf是某～种景观类型的斑块总数，Nc是景观总面积。通过景观破碎化分析可以从一定的角度对景观的稳定性和人类干扰程度进行适当评价。 2.5.3斑块的分维数(D) 斑块的分维数主要揭示斑块及斑块组成的 景观的形状和面积大小之间的相互关系，它反映了在一定的观测尺度上斑块和景观格局的复杂程度，表达式是：D = 2Ig(P／4)／Ig(A) 式中，P为斑块周长，A为斑块面积，D为分维数，且满足1≤D≤2。D 值越大，反映斑块的形状越复杂；当D=1时，斑块形状为简单的欧几
里德正方形(阎传海等，2003)。
农田景观格局演变规律分析 农田景观格局是人类及其环境空间分布差异的表现，是由人为干扰形成的，规模、形状、结构和质地各异，排列不同的农田景观要素共同作用的表现，是各种复杂的自然和社会条件相互作用的结果。同时，农田景观格局也制约和影响着各种生态过程。农田斑块的大小、形状和廊道的构成将影响到农田内农作物和其他物种的丰度、分布、生产力及抗干扰能力。农田景观格局是包括干扰在内的一切生态过程作用于农田景观的结果。在不同时间和空间尺度上，不同农田生态学过程的作用结果也不同。因此，理解与把握农田景观格局演变的生态学规律和研究农田景规格局与生态过程之间相互关系对重建 农田景观格局、预测农田景观发展趋势和农田景观管理有重要意义。 1 农田景观演变过程 农业是人类社会最基本的物质生产部门，种植业生产的场地是农田，人类通过社会劳动，对原有自然生态系统演变过程及其所处的环境条件进行干预，从而获得适合农作物生长的耕地。作为农作物生产的农田还要有人类生产劳动对其景观过程的干预，这种干预必须符合农作物生长发育的自然规律，又符合社会经济发展的客观规律。这种干预的有效性，一方面取决于人类对自然界景观演变规律的认识程度和干预手段的先进程度；另一方面又必然受社会经济条件的制约，这样就构成了农田景观过程的二重性。受农田景观过程二重性影响，农田生产规模随社会经济的发展而不断扩大，人类对农田景观过程的干预能力，是随科学技术的进步而不断提高。农田景观格局演变集中体现了农田景观过程二重性的特点，在农田建设的初级阶段，农田景观格局明显表现出对自然环境的适应性特征，随着人们生产技术的进步，农田景观格局更多的体现在人与自然的和谐。在这样的过程下，农田景观格局大致经历了短期或定期零星农田、长期集中连片农田和配套集约化农田的发展历程。
现在景观格局研究普遍采用Fragstats3.3软件计算格局指数，我在写文章的过程中也使用了这一软件，期间也遇到不少问题，幸得高人指点和自己不断摸索（当时网上鲜有使用方法），终于把数据算出来了，现在把使用过程中遇到的一些问题与方法写出来，希望对后来者有些帮助，在写这个的过程中，参考了一些朋友的意见。 1 Fragstats33软件的下载 在goole搜索页面直接输入“Fragstats3.3”出来的第二个网址：点击“Fragstats3.3downloads” 或者打开连接： https://www.doczj.com/doc/fc3612445.html,/landeco/research/fragstats/downloads/fragstats_do wnloads.html直接下载 2 Fragstats 33软件的安装 如果你装了arcgis软件，那么Fragstats3.3可以直接使用。下载下来的文件解压缩后，双击 便可以使用，注意，要保证你的ArcGIS是运行的状态。 3环境变量的设置 打开软件后，看你的是“ARCGRID disabled”还是“ARCGRID enabled”，如果是后则，可以直接使用，如果是前者，学要设置环境变量。 步骤： 我的电脑->属性->高级->环境变量，在系统变量那里，新建，变量名为path，变量值为X:ESRIAV_GIS30ARCVIEWBIN32，X为Arcview安装所在的盘符。 或者是C:Program FilesArcGISBin，C为Arcview（应为ArcGIS????）安装所在的盘符，一般默认安装在C盘上。这样你的软件就能用了。 (1) Arc Grid created with Arc/Info. Note, to use Arc Grids you must have ArcView Spatial Analyst or ArcGIS installed on your computer and FRAGSTATS must have access to a certain .dll file found either in the ArcView Bin32 directory (for ArcView Spatial Analyst users) or the ArcGIS Bin directory (for ArcGIS users). Specifically, a path to the corresponding dll library file should be specified in the environmental settings under NT or Windows 2000 operating systems, or a path statement included in the autoexec.bat file, e.g., under Windows 98, as follows: Windows NT: You can add the necessary Path variable or edit the existing one via the Control panel - System Properties - Environment tab. Add a new variable or edit the existing Path variable in the system variables, not the user variables (this will require administrative privileges). Add the full path to the appropriate .dll file. If you are using ArcView Spatial Analyst, the required file is the avgridio.dll file and it is typically installed in the following path:
附：景观生态格局分析与模拟软件简介 为便于景观生态学者了解和获得景观生态格局分析模拟所需的软件，特对几个比较出名的专业软件作简要介绍，以备参考，详情可登录相关网站。 ●Spatial scaling 开发者：Mario E. Biondini 美国南达科他州立大学动物与畜牧科学系email: biondini@https://www.doczj.com/doc/fc3612445.html, 软件操作系统平台：MS-DOS 软件开发目的：用于分析景观空间格局的1维和2维空间分析程序 主要功能：Sp_An_1D 包含的程序和文本是用于执行空间格局的1维统计分析，也有数据输入输出的例子。Sp_An_2D 空间格局的2维统计分析，同样有数据输入输出的例子。 可以免费从其主页下载该软件： https://www.doczj.com/doc/fc3612445.html,/instruct/biondini/programs/scaling.htm#One_dimension__Spatial_A nalysis_Progra ●LEAP Ⅱ 开发者：安大略自然资源部，森林景观生态项目组 email: frank.schnekenburger@https://www.doczj.com/doc/fc3612445.html,.on.ca 软件操作平台：WinNT 软件开发目的：研究、监测和评价景观及其生态状况 主要功能：从多个角度研究景观，包括破碎度、边缘特征、空间形态、连通性。监测和追踪实施管理和政策参数后生态特征的时间变化。应用其它DSS工具，如火灾机制模拟等，评价管理和政策参数的空间模拟结果。 下载网址：（3MB ZIPPED） ftp://sc-terre-218.unil.ch/E/web/ai-geostats/Content/software/Geostats_Software/Geostats_downl oad/leap2.zip 2000年2月16日提供了该软件的新版本，对景观指数描述和斑块大小的分布有所改善，能够输入ARC/INFO coverage和ArcView Shapefiles文件，打印方便，修改了一些bug，界面有所改善。 ●Fragstats 这是一个比较出名和比较成熟的的景观格局分析软件，有免费和商用两个版本。 开发者：免费和原始版本由美国俄勒冈州立大学森林科学系的Kevin McGarigal 和Barbara Marks 开发。商业版和最终版本由Kevin McGarigal & Joseph Berry Email：McgarigalK@https://www.doczj.com/doc/fc3612445.html, marks@https://www.doczj.com/doc/fc3612445.html, 软件操作平台：FRAGSTA TS有两个版本，一个用于矢量数据，另一个用于栅格影象。栅 142
四川农业大学成都校区景观格局的分析报告 ------景观格局丰富度相关分析 实验目的：通过对四川农业大学（成都校区）校园景观格局的分析，有助于我们进一步了解整个校区的景观规划布局以及景观格局的分布，了解校园各个类型斑块的相关指数，尤其是绿地斑块的景观格局指数，来评价整个校园规划布局的合理性 一、前言 校园绿地环境建设作为物质文明建设的一个侧面，在更深层次上反映校园的精神与文化底蕴，为培养未来的人才创造良好的工作和学习环境，绿地环境要符合师生工作、学习和生活的需要，并且有利于促进身心健康。因此，整个校园的各类型斑块形成的景观格局就决定了整个校园所能够带来的生态效益。只要能够充分发挥各个区域的生态效益，就能够提高整个校园的氛围。 在一些研究显示，高校校园是集教学、科研、生活一体的多功能综合体。教学区是传播知识的主体区域，人口高度集中，要求环境的安静和宽敞。其附属绿地应为遮阴度较弱、隔音效应较好的乔灌草层。各教学区中需有一定的开阔空间，便于人口的流动，可选用草本层；在连接各教学楼的道路绿地中，需保证道路具高度的通达性，选取乔草层为佳；生活区是休息健身区，既要有相对安静的环境，也需设置开放的活动空间，满足人们视觉欣赏的需求，其附属绿地应选取降噪效应好的空间层次，让开放性绿地形成不同层次的空间组合。并且，整个高校以植物造景为主，走生态园林的道路，是当代城市园林绿化建设的发展方向。 二、实验目的 通过对四川农业大学成都校区校园不同景观组分的调查及景观指数计算，掌握和了解景观数量特征的常规计算和分析方法。 三、实验调查方法及内容 1.1.调查方法 利用卷尺和皮尺人工测量校园空间斑块及廊道的周长、面积等指标。记录板记录相关数据，照相机记录下物种。 1.2.调查内容 1.测量四川农业大学成都校区的教学区、宿舍区、其他建筑区的绿地、花
景观格局分析 实验小组成员： 张小英，李江媛，蒋雪莲，张华阳，吴磊，马艺珊实验目的： 一、斑块特征 1、斑块数量及图上面积 居住用地：107 面积：1879 工业用地：21 面积：1386 市政公用设施用地:31 面积：122 对外交通用地：3 面积：10 公共设施用地：139 面积：1835 绿地：30 面积：1235 道路广场用地：100 面积：998 仓储用地：21 面积：127 特殊用地：12 面积：23 水域：8 面积：85 斑块总数：472 总面积：7700 2、面积比重 居住用地占总面积的比重：24% 工业用地占总面积的比重：18% 市政公用设施用地占总面积的比重：1.6% 对外交通用地占总面积的比重：0.12%
公共设施用地占总面积的比重：23% 绿地占总面积的比重：16% 道路广场用地占总面积的比重:12% 仓储用地占总面积的比重：1.6% 特殊用地占总面积的比重：0.3% 水域占总面积的比重：1.1% 3、景观丰富度：10 二、部分指数的计算结果 Simpson 指数：∑=-=s i i P D 12)(1 D MAX =1-(1/S) D=0.816 Shannon-wiener 指数：∑=-=s i i i P P H 1)ln()( D MAX =ln(s) H=1.702 景观优势度指数：D=H max +i s i i p p ln 1∑= 以Shannon-Wiener 指数为例，则 H max =ln(s),s 是景观中斑块类型的总数 H max =2.302 D=0.6 景观均匀度指数：E=（H/H max ）*100% E=73.9% 相对优势度指数：RD=1-E
第四章景观格局分析方法 教学目的：通过本章的学习，掌握景观格局分析方法的含义及其意义，了解景观空间格局分析的基本步骤；熟悉各特征指数的计算方法及其生态意义；了解格局分析中误差的来源、精度评价方法和常用降低的误差方法。 重点难点：教学重点景观格局与景观格局分析的概念与主要的景观指数。教学难点空间统计学方法。 第一节概念 一、景观格局的概念 主要指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。 景观格局研究在生态学文献中占有很大比重，成为景观生态学研究的焦点之一。 二、景观格局的基本类型 对景观格局的认识并没有一定的标准，不同的目的、不同的角度可以将景观格局分成不同的类型。著名的美国生态学家福尔曼针对不同的景观格局和结构类型进行了分类与归纳，如下： 1）规则或均匀分布格局 指某一特定类型景观要素间的距离相对一致的一种景观。大面积林区长期的规则式采伐和更新造成的森林景观、平原农田林网控制下的景观都属于规则式均匀格局。 2）聚集（团聚）型分布格局 同一类型的景观要素斑块相对聚集在一起，同类景观要素相对集中，在景观中形成若干较大面积的分布区，再散布在整个景观中。 如：在丘陵农业景观中，农田多聚集在村庄附近或道路的一端。 3）线状格局 指同一类景观要素的斑块呈线性分布。如：沿公路零散分布的房屋，干旱地区（或山地）沿河分布的耕地。 4）平行格局 指同一类型的景观要素斑块呈平行分布。如：侵蚀活跃地区的平行河流廊道，以及山地景观中沿山脊分布的林地。 5）特定的组合或空间联结格局 指不同的景观要素类型由于某种原因经常相联结分布。空间联结可以是正相关，也可以是负相关。如：稻田总是与河流或渠道并存是正相关空间联结的实例；如平原的稻田区很少有大片林地出现。 三、景观格局分析的概念 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。研究空间异质性自然会用到一些已经在生态学中应用的空间割据分析方法，同时又有必要发展新的方法来弥补传统方法的不足。 研究景观的结构是研究景观功能和动态的基础。 景观格局分析方法：用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法。 他们不仅包括一些传统的统计学方法，同时也包括一些新的、专门解决空间问题的格局
景观格局指数53389
第一节概念 一、景观格局的概念 主要指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。 景观格局研究在生态学文献中占有很大比重，成为景观生态学研究的焦点之一。 二、景观格局的基本类型 对景观格局的认识并没有一定的标准，不同的目的、不同的角度可以将景观格局分成不同的类型。著名的美国生态学家福尔曼针对不同的景观格局和结构类型进行了分类与归纳，如下： 1）规则或均匀分布格局 指某一特定类型景观要素间的距离相对一致的一种景观。大面积林区长期的规则式采伐和更新造成的森林景观、平原农田林网控制下的景观都属于规则式均匀格局。 2）聚集（团聚）型分布格局 同一类型的景观要素斑块相对聚集在一起，同类景观要素相对集中，在景观中形成若干较大面积的分布区，再散布在整个景观中。 如：在丘陵农业景观中，农田多聚集在村庄附近或道路的一端。 3）线状格局 指同一类景观要素的斑块呈线性分布。如：沿公路零散分布的房屋，干旱地区（或山地）沿河分布的耕地。 4）平行格局
指同一类型的景观要素斑块呈平行分布。如：侵蚀活跃地区的平行河流廊道，以及山地景观中沿山脊分布的林地。 5）特定的组合或空间联结格局 指不同的景观要素类型由于某种原因经常相联结分布。空间联结可以是正相关，也可以是负相关。如：稻田总是与河流或渠道并存是正相关空间联结的实例；如平原的稻田区很少有大片林地出现。 三、景观格局分析的概念 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。研究空间异质性自然会用到一些已经在生态学中应用的空间割据分析方法，同时又有必要发展新的方法来弥补传统方法的不足。 研究景观的结构是研究景观功能和动态的基础。 景观格局分析方法：用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法。 他们不仅包括一些传统的统计学方法，同时也包括一些新的、专门解决空间问题的格局分析方法。 如何定量地分析景观格局是景观生态学一个重要而具有挑战性的研究课题。 生态学中长期以来缺乏将空间格局、生态学过程和尺度结合到一起来研究，而景观生态学的一系列研究方法正是强调这三者的相互关系。这一点已成为景观生态学与其它生态学科的主要区别之一。通过研究空间格局可以更好地理解生态学过程。从格局到过程的推绎仍然是景观生态学面临的一大挑战。
第一节概念 一、景观格局的概念 主要指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。 景观格局研究在生态学文献中占有很大比重，成为景观生态学研究的焦点之一。 二、景观格局的基本类型 对景观格局的认识并没有一定的标准，不同的目的、不同的角度可以将景观格局分成不同的类型。著名的美国生态学家福尔曼针对不同的景观格局和结构类型进行了分类与归纳，如下： 1）规则或均匀分布格局 指某一特定类型景观要素间的距离相对一致的一种景观。大面积林区长期的规则式采伐和更新造成的森林景观、平原农田林网控制下的景观都属于规则式均匀格局。 2）聚集（团聚）型分布格局 同一类型的景观要素斑块相对聚集在一起，同类景观要素相对集中，在景观中形成若干较大面积的分布区，再散布在整个景观中。 如：在丘陵农业景观中，农田多聚集在村庄附近或道路的一端。 3）线状格局 指同一类景观要素的斑块呈线性分布。如：沿公路零散分布的房屋，干旱地区（或山地）沿河分布的耕地。 4）平行格局 指同一类型的景观要素斑块呈平行分布。如：侵蚀活跃地区的平行河流廊道，以及山地景观中沿山脊分布的林地。 5）特定的组合或空间联结格局 指不同的景观要素类型由于某种原因经常相联结分布。空间联结可以是正相关，也可以是负相关。如：稻田总是与河流或渠道并存是正相关空间联结的实例；如平原的稻田区很少有大片林地出现。 三、景观格局分析的概念 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。研究空间异质性自然会用到一些已经在生态学中应用的空间割据分析方法，同时又有必要发展新的方法来弥补传统方法的不足。 研究景观的结构是研究景观功能和动态的基础。 景观格局分析方法：用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法。 他们不仅包括一些传统的统计学方法，同时也包括一些新的、专门解决空间问题的格局分析方法。 如何定量地分析景观格局是景观生态学一个重要而具有挑战性的研究课题。 生态学中长期以来缺乏将空间格局、生态学过程和尺度结合到一起来研究，而景观生态学的一系列研究方法正是强调这三者的相互关系。这一点已成为景观生态学与其它生态学科的主要区别之一。通过研究空间格局可以更好地理解生态学过程。从格局到过程的推绎仍然是景观生态学面临的一大挑战。 第二节景观格局分析的基本步骤
景观格局分析报告 一、前言： 景观是由不同类型、形状、大小的斑块在空间上镶嵌形成的，它们以基质为背景，直接或间接地通过廊道连接。景观格局是某个时空尺度上斑块的空间分布，是由各种物理、生物和社会因素相互作用的结果。它的分析方法是用来研究景观组成结构和空间配置关系的方法，是景观生态学的基本研究内容，是研究景观功能和动态的基础。目前，景观空间格局分析方法在土地利用、自然保护、区域规划、国土整治、公园、城市绿地等 我们调查内容位于老校区三号区域，包括宿舍楼1-5舍和第三行政楼等主要建筑及其周围环境景观。区域中有较多绿化斑块，但总体绿化性状况适中。斑块划分的大类有：学生宿舍，办公楼，绿化设施，绿化小品。该地块包括的斑块主要有：学生宿舍，办公楼，绿化设施，绿化小品，公共设施五种，其中绿化设施细分为：乔草绿地、乔草灌绿地、灌木绿地、灌草绿地以及独立树，未发现水体以及未利用地。 二、实验目的： 通过景观格局的分析，掌握运用常用景观指数的计算方法，分析所测区域的景观状况，并且运用所学知识提出改进景观格局的建议 三、实验方法、器具 --方法：调查法、查询资料(图书馆) --器具：卷尺和皮尺、记录本、相机 4.实验数据和结果分析： 1、类型的划分： 斑块类型 老校区（3号）区域景观斑块类型
1、景观面积比：反映景观组分所占比例及土地利用的平衡性。公式： k = A 斑块面积比 k A 为景观组分k 的面积, A 景观总面积 说明：上表表示每个斑块在整个地块中所占的比例，以百分数来记。由表可知宿舍所占的景观面积较大，是主要的景观斑块。绿地和小品的比例都较小，所以各景观组分所占比例差异较大，土地利用的平衡性一般。 2、多样性指数：反映景观类型的多少和各景观类型做占比例的变化。由实验一可知（计算过程见实验一报告）：0.97445H = 3、优势度指数：反映一种或几种景观要素支配景观格局的程度。由实验一可知（计算过程见实验一报告） max 1 ln()ln(7)0.97445 0.97146 n k k i D H p p D ==+ =-=? 4、景观均匀度指数：是指反映景观中各斑块在面积上分布的不均匀程度。（E 趋于1时，景观斑块分布的均匀程度亦趋于最大 ），由实验一可知（计算过程见实验一报告） 1 max ln()0.97445 ln() ln(7) n k k k p p H E H n =- -== = ? 0.9546E = 5、平均斑块形状指数：反映斑块形状的复杂程度。 11 (0.25/m n ij i j P N ==邋 平均斑块形状指数= 平均斑块形状指数情况
FRAGSTATS提供的景观指标 英文缩写指标名称应用尺度英文全称单位 面 积指标AREA斑块面积斑块Area ha LSIM斑块相似系数斑块Landscape similarity index% CA斑块类型面积类型Class area ha %LAND斑块所占景观面积比例类型Percent of landscape% TA景观面积类型/景观Total landscape area ha LPI最大斑块占景观面积比 例 类型/景观Largest patch index% 密度大小及差异NP斑块数量类型/景观Number of patches# PD斑块密度类型/景观Patch density#/100ha MPS斑块平均大小类型/景观Mean patch size ha PSSD斑块面积方差类型/景观Patch size standard deviation ha PSCV斑块面积均方差类型/景观Patch size coefficient of variation% 边缘指标PERIM斑块周长斑块Perimeter m EDCON边缘对比度斑块Edge contrast index% TE总边缘长度类型/景观Total edge m ED边缘密度类型/景观Edge density m/ha CWED对比度加权边缘密度类型/景观Contrast-weighted edge density m/ha TECI总边缘对比度类型/景观Total edge contrast index% MECI平均边缘对比度类型/景观Mean edge contrast index% AWMECI面积加权平均边缘对比 度 类型/景观Area-weighted mean edge contrast index% 形状指标SHAPE形状指标斑块Shape index FRACT分维数斑块Fractal dimension LSI景观形状指标类型/景观Landscape shape index MSI平均形状类型/景观Mean shape index AWMSI面积加权的平均形状指 标 类型/景观Area-weighted mean shape index DLFD双对数分维数类型/景观Double log fractal dimension MPFD平均斑块分维数类型/景观Mean patch fractal dimension AWMPFD面积加权的平均斑块分 形指标 类型/景观 Area-weighted mean patch fractal dimension 核心面积指标CORE核心斑块面积斑块Core area ha NCORE核心斑块数量斑块Number of core areas# CAI核心斑块面积比指标斑块Core area index% C%LAND核心斑块占景观面积比类型Core area percent of landscape% TCA核心斑块总面积类型/景观Total core area ha NCA核心斑块数量类型/景观Number of core areas#
- 1 - 毕业论文 基于GIS云蒙湖流域土地利用景观格局的分析 姓名于亚峰 学号 2001111830104 年级 2011级 专业测绘工程 系（院）资源环境学院 指导教师孟晓云 二〇一五年五月
基于GIS云蒙湖流域土地利用景观格局的分析 Based on GIS Yun meng lake basin on the landscape structure analysis 姓名于亚峰 专业 201111830104 指导教师孟晓云 临沂大学 二〇一五年五月
摘要： 土地利用是目前全球环境变化与保持可持续发展研究的重要热点之一。本文以GIS 和DEM模型为基础，结合景观生态学，对云蒙湖流域2002年和2012年2期的土地利用类型图进行景观格局分析。研究结果表明：从2002年到2012年，土地利用的格局在小范围内发生了缓慢的变化，在农业用地和林地上呈现增长趋势，农业用地由151490.25 hm2增长到152802.45hm2。林地由3088.53 hm2增长到5788.26 hm2。耕地面积在小范围内增长，仍是做为这个研究区域的优势景观类型。草地和水域的面积都呈现出减少的趋势。通过草地和水域比较，草地的减少面积比水域更为明显。有原来的11871.36hm2减少到8187.48hm2。从景观整体分析上来看，斑块数由最初的287减少到262个。而斑块的形状指数由4899.26km-2减少到4784.3 km-2，以及相似与邻接百分比指数的减少，体现了研究区的景观破碎程度在大体保持不变的基础上小范围的减轻，斑块边界割裂程度减小，斑块在空间上分布呈现基本均衡化。景观格局指数小范围变化说明云蒙湖流域受人类干扰强度在不断减小。 关键词:云蒙湖流域；土地利用；景观格局
收稿日期:1999-02-13;改回日期:1999-11-30。 基金项目:山西省自然科学基金(991100)与山西省学科带头人基金(97-06)资助。 作者简介:张金屯(1957-),男(汉族),山西夏县人,博士、教授、博士生导师。主要从事植被生态、数量生态、 景观生态的教学与研究工作,已发表论文80余篇,出版专著2本,合作专著4本,获科技奖4项。 景观格局的数量研究方法 张金屯, 邱 扬, 郑凤英 (山西大学黄土高原研究所, 山西太原 030006) 摘 要:依据景观格局数量方法的研究进展,从单个斑块特征分析、单一景观要素的格局分析及景观镶嵌 体特征分析等三方面介绍了数量分析方法,并介绍最常用的和近年来发展的新方法。 关键词:景观生态学;格局分析;数量方法;景观要素;镶嵌结构 中图分类号:O211161;X4 文献标识码: A 景观生态学(landscape ecology )是一门较新的生态学分支学科,因此,对其概念的理解有较大差异[1]。较为普遍接受的概念认为景观生态学是研究景观结构(structure )、功能(function )和动态变化(change )的科学。景观结构和功能是与景观要素(element )、景观要素斑块(patch )、本底(matrix )、廊道 (corridor )、交错区(ecotone )以及它们的相互配置格局(pattern )密切相关的[2]。在诸多影响景观结构的 因子中,景观格局(landscape pattern )是最主要的,所以,有人认为现代景观生态学研究的焦点是在较大的空间和时间尺度(scal )上研究生态系统的空间格局和生态过程[3]。 景观格局一词是在景观生态学文献中使用频率最高的术语之一[2,4]。由此可以说明它的重要性。景观格局包括空间格局和时间格局,但只要对空间格局搞清楚了,时间格局是不难理解的,这里主要考虑空间格局(space pattern )。景观空间格局主要是指大小和形状不一的景观斑块在空间上的排列,它是景观异质性(heterogeneity )的重要表现,同时又是各种生态过程在不同尺度上作用的结果。对景观格局研究的目的是在似乎由无序的斑块镶嵌而成的景观上,发现其潜在的有意义的规律性。通过景观格局分析,希望能确定产生和控制空间格局的因子及其作用机制[5],比较不同景观镶嵌体的特征和它们的变化,探讨空间格局的尺度性质,并为景观的合理管理提供有价值的资料[6]。 景观格局是生态学家研究最多的课题之一,早在50年代就进行了大量的描述性研究[1],但数量化研究是70年代才逐渐重视起来,近年来景观格局数量研究有了重大发展,出现了大量的数量化方法[2,7]。我国生态学者大都对这些方法尚不熟悉。本文主要介绍景观格局研究的数量方法。景观格局主要是由斑块大小和形状、斑块分布、斑块镶嵌结构为主要特征的,所以,这里将以这样的思路分层次逐一介绍研究这些格局特征的方法。 1 单个斑块特征分析 对于某一景观要素的一个斑块,其特征主要是斑块的形状和大小。形状和大小可能是景观要素特性的反映,同时也受局部的环境因子的影响,具有重要的生态意义。斑块大小很易实测得到,但对于其形状,由于变化大,复杂多样,难以确切地直接计测,一般多用各种指数描述[3]。这些指数有:长宽比—指斑块长轴与宽度的比值:伸张度(elongation )—是斑块宽度与长度比;圆环度(circularity )—是斑块形状接近圆圈的程度;致密度(compactness )—描述斑块面积与其边缘周长的关系,而其倒数称做扩展度(de 2velopment )。另外还有周长与长轴的比和平均半径等指数。下面公式中的符号:l 为斑块长轴长度,w 18卷4期346～352 2000年8月山 地 学 报JOURNAL OF MOUN TAIN SCIENCE Vol.18,No.4pp346～352Aug.,2000 文章编号:1008-2786(2000)04-0346-07
第 2章 景观结构指标计算方法 作者：卢玲 转贴自：本站原创 点击数：6859 您要打印的文件是：第 2章 景观结构指标计算方法 打印本文 第 2章 景观结构指标计算方法 第 1 节 景观结构分析软件FRAGSTATS FRAGSTATS [38]是由美国俄勒冈州立大学森林科学系开发的一个景观指标计算软件，它有两种版本，矢量版本运行在ARC/INFO 环境中，接受ARC/INFO 格式的矢量图层；栅格版本可以接受ARC/INFO 、IDRISI 、ERDAS 等多种格式的格网数据。两个版本的区别在于：栅格版本可以计算最近距离、邻近指数和蔓延度，而矢量版本不能；另一个区别是对边缘的处理，由于格网化的地图中，拼块边缘总是大于实际的边缘，因此栅格版本在计算边缘参数时，会产生误差，这种误差依赖于网格的分辨率。 FRAGSTATS 软件功能强大，可以计算出59个景观指标（表2-1）。这些指标被分为三组级别，分别代表了三种不同的应用尺度：（1）拼块级别（patch-level ）指标，反映景观中单个拼块的结构特征，也是计算其它景观级别指标的基础；（2）拼块类型级别（class-level ）指标，反映景观中不同拼块类型各自的结构特征；（3）景观级别（l andscape-level ）指标，反映景观的整体结构特征。由于许多指标之间具有高度的相关性，只是侧重面有不同，因而使用者在全面了解每个指标所指征的生态意义及其所反映的景观结构侧重面的前提下，可以依据各自研究的目标和数据的来源与精度来选择合适的指标与尺度。 表2-1 FRAGSTATS 提供的景观指标 英文缩写 指标名称 应用尺度 英文全称 单位 面 积指标 AREA 拼块面积 拼块 Area ha LSIM 拼块相似系数 拼块 Landscape similarity index % CA 拼块类型面积 类型 Class area ha %LAND 拼块所占景观面积比例 类型 Percent of landscape % TA 景观面积 类型/景观 Total landscape area ha LPI 最大拼块占景观面积比例 类型/景观 Largest patch index % 密度大小 及差 异 NP 拼块数量 类型/景观 Number of patches # PD 拼块密度 类型/景观 Patch density #/100ha MPS 拼块平均大小 类型/景观 Mean patch size ha PSSD 拼块面积方差 类型/景观 Patch size standard deviation ha PSCV 拼块面积均方差 类型/景观 Patch size coefficient of variation % 边缘指标 PERIM 拼块周长 拼块 Perimeter m EDCON 边缘对比度 拼块 Edge contrast index % TE 总边缘长度 类型/景观 Total edge m ED 边缘密度 类型/景观 Edge density m/ha CWED 对比度加权边缘密度 类型/景观 Contrast-weighted edge density m/ha TECI 总边缘对比度 类型/景观 Total edge contrast index % MECI 平均边缘对比度 类型/景观 Mean edge contrast index % AWMECI 面积加权平均边缘对比度 类型/景观 Area-weighted mean edge contrast index % 形状 指标 SHAPE 形状指标 拼块 Shape index FRACT 分维数 拼块 Fractal dimension LSI 景观形状指标 类型/景观 Landscape shape index MSI 平均形状 类型/景观 Mean shape index AWMSI 面积加权的平均形状指标 类型/景观 Area-weighted mean shape index DLFD 双对数分维数 类型/景观 Double log fractal dimension MPFD 平均拼块分维数 类型/景观 Mean patch fractal dimension AWMPFD 面积加权的平均拼块分形指标 类型/景观 Area-weighted mean patch fractal dimension