景观格局分析方法

景观生态学原理|——景观格局与分析景观的三个特征：1、格局：生态系统的大小、形状、数量、类型及空间配置相关的能量、物质和物种的分布2、功能：景观单元之间的相互作用，生态系统组分间的能量流动、物质循环和物种流3、动态：斑块镶嵌结构与功能随时间的变化3.1 景观发育景观格局的形成，受到生物与非生物两个方面的影响3.2 景观要素景观要素包括景观斑块、廊道、基质，以及附加结构3.2.1 斑块（patch）空间的非连续性以及内部均质性1. 斑块起源主要因素：环境异质性（environmental heterogeneity）自然干扰（natural disturbance）人类活动（human activity）1、环境资源斑块由于环境异质性导致，稳定，与自然干扰无关，由于环境资源的空间异质性和镶嵌规律2、干扰斑块由于基质内的各种局部干扰引起，具有最高的周转率，持续时间最短3、残存斑块是动植物群落受干扰后基质内残留的部分4、引进斑块人们把生物引入某一地区后形成的斑块1）种植斑块2）聚居地2. 斑块面积1、对物质和能量的影响2、对物种的影响1）岛屿，面积效应——生境多样性（habitat diversity）——物种多样性2）陆地，基质异质性高3. 斑块形状斑块的形状和走向对穿越景观扩散的动植物至关重要1、圆形和扁长形斑块，内缘比（interior ratio）2、环状斑块3、半岛4. 斑块镶嵌相似的斑块容易造成扩散不同类型的斑块镶嵌，能够形成对抗干扰的屏障、5. 斑块化（缀块性，patchiness）与斑块动态1、斑块化机制斑块化：斑块的空间格局及其变异，大小、内容、密度、多样性、排列状况、结构、边界特征对比度（contrast）：斑块之间以及斑块与基质之间的差异程度空间异质性（spatial heterogeneity）：通过斑块化、对比度以及梯度变化所表现出来的空间变异性生物感知（organism-sensed）：生物对于斑块化的反应最小斑块化尺度（smallest patchiness scale）：粒度（grain）最大斑块化尺度（largest patchiness scale）：幅度（extent）斑块化动态：斑块内部变化和斑块间相互作用导致的空间格局及其变异随时间的变化斑块化产生的原因：物理的和生物的，内部和外源的2、斑块化的特点1）可感知2）内部结构，时空等级性，大尺度斑块是小尺度斑块的镶嵌体3）相对均质性4）动态特征5）生物依赖性6）斑块的等级系统（patch hierarchy）7）等级间的相互作用8）斑块敏感性（patch sensitivity）9）斑块等级系统中的核心水平：最能集中体现研究对象或过程特征的等级水平，相应的时空尺度称为核心尺度（focal scale）10）斑块化原因和机制的尺度依赖性3、斑块化的生态与进化效应3.2.2 廊道（corridor）廊道是线性的景观单元，具有通道合阻隔的双重作用1. 廊道的起源干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、种植廊道、再生廊道2. 廊道的结构特征1）曲度：廊道的弯曲程度，影响物质、能量、物质的移动速度2）宽度3）连通性：廊道单位长度上间断点的数量表示4）内环境：较大的边缘生境和较小的内部生境3. 廊道分类1）线状廊道：全部由边缘物种占优势的狭长条带2）带状廊道：较丰富的内部种的内环境的较宽条带3）河流廊道：分布在河流两侧3.2.3 基质（matrix）1. 基质的判定1）相对面积2）连通性3）控制程度4）3个标准结合2. 孔隙度和边界形状孔隙度（porosity）：单位面积的斑块数目3.2.4 附加结构（add-on）异常景观特征，在整个景观中只出现一次或几次的景观类型3.3 景观格局特征目的：从无序的斑块镶嵌中，发现潜在的有意义的规律性3.3.1 斑块-廊道-基质模式（patch-corridor-matrix model）3.3.2 景观对比度1. 低对比度结构自然形成的，热带雨林，相邻景观要素彼此相似2. 高对比度结构自然、人工3.3.3 景观粒径（landscape grain）粗粒（coarse grain）和细粒（fine grain）生物体粒径（home range）：生物体对其敏感或利用的区域粒径大小取决于整个景观的尺度3.3.4 景观多样性（landscape diversity）由不同类型生态系统构成的景观在格局、功能和动态方面的多样性或变异性，反映景观的复杂性程度1）斑块多样性：数量、大小、形状的多样性2）类型多样性：景观类型的丰富度3）格局多样性：景观类型空间镶嵌的多样性3.3.5 景观异质性（landscape heterogeneity）多样性——斑块性质的多样化异质性——斑块空间镶嵌的复杂性，景观结构空间分布的非均匀性、非随机性1）空间异质性2）时间异质性3）功能异质性梯度分布镶嵌结构3.4 生态交错带与生态网络3.4.1 边缘效应与生态交错带景观单元之间的空间联系：生态交错带、网络结构1. 边缘效应(edge effect)边缘地带由于环境条件不同，可以发现不同的物种组成和丰富度边缘物种：仅仅或主要利用景观边界的物种内部物种：远离景观边界的物种2. 生态交错带(ecotone)描述物种从一个群落到其界限的过渡分布区，由两个不同性质的斑块的交界及各自的边缘带组成生态过渡带（transition zone）景观边界（landscape boundary）1）特征：生态应力带（tension zone）、边缘效应、阻碍物种分布（半透膜）、2）描述：结构：大小、宽度、形状、生物结构、限制因素、内部异质性、密度、分形维数、垂直性、外形或长度、曲合度功能：稳定性、波动、能量、功能差异、通透性、对比度、通道、过滤、屏障、源、汇、栖息地3）尺度效应：某一尺度上可以明辨的交错带在另一尺度上可能模糊不清4）气候变化：更为敏感，迟滞（lag）5）生态交错带与生物多样性：农业生产把异质的自然景观变成大范围同质的人工景观，消灭了自然生态交错带，扩展了人为生态交错带3.4.2 生态网络与景观连通性生态网络（network）将不同的生态系统相互连接起来两类物种：生活在网络包围的景观要素内部的物种，廊道是一种障碍；生活在廊道内、沿着廊道迁移的物种1. 廊道网络由节点（node）和连接廊道构成，分布在基质上形式：分支网络（branching network）：树状的等级结构环形网络（circuit network）：封闭的环路结构1）廊道网络的结构特征网络交点、网状格局、网眼大小、网络结构的决定因素（历史和文化的）2）廊道网络描述连通性：在一个系统中所有交点被廊道连接起来的程度，指示网络的复杂度，用r指数方法来计算r指数：连接廊道数与最大可能连接廊道数之比r=L/Lmax=L/3(V-2)，V为节点数环度：用α指数衡量，表示能流、物流、物种迁移路线的可选择程度。

生态学中的生态景观格局分析在生态学中，生态景观是一个重要的研究领域。

生态景观与生态系统紧密相关，是指一定地理空间范围内由多种生态系统组成的集合体。

其中包括土地利用类型、结构、分布、面积、相互联系和相互作用。

这些景观元素的组合形成了特定的景观图案和空间分布格局。

了解生态景观的格局特点对于生态环境保护和管理具有重要的理论和实践意义。

一、生态景观格局的概念生态景观格局是指在地球表面上的各种生态系统在时间和空间上的特定配置、大小、形态和空间关系。

生态景观格局是生态景观的可视性表现，也是生态环境空间图式的集合体现。

生态景观格局包括以下内容：（1）土地利用类型：指地块用途分类、用地类型的数量和比例；（2）景观结构：在空间层次上，指景观元素间的形成形态、数量、面积、长度和宽度等方面的特征表现；（3）景观分布：是指景观类型在空间上的分布规律，包括加权面积、平均片段面积、分形维数、内聚力、离散度等；（4）景观面积：是指地区内某一景观类型所占的面积百分比，是分区地学分析的基本依据；（5）景观连通性：是指各类景观之间的相互联系和相互影响，包括景观元素的相对位置和距离、网络水平、纵向渠道等。

二、生态景观格局分析的意义生态景观格局是研究生态系统空间分布规律和生态过程的重要方法。

研究生态景观格局有助于加深对生态系统结构和功能的认识，对环保部门和政府决策具有重要参考价值，也有助于推进生态环境保护和资源管理工作。

（1）生态环境修复：生态景观格局分析有助于鉴定生态问题的病因，规划生态修复方案。

特别是在环境污染和生物多样性保护方面，生态景观格局是重要依据。

（2）资源管理与利用：生态景观格局分析可以帮助资源管理者制定可持续管理计划，合理利用资源；对于区域发展和决策也有重要意义。

（3）生物多样性保护：生态景观格局分析可用来评估景观多样性、结构和分布程度，引导建设生境及生态廊道，保障物种丰富度。

（4）景观规划：生态景观格局分析可指导景观规划，提高景观规划的生态适应性和科学性，促进城乡一体化发展。

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)。

景观生态学空间格局分析方法综述景观生态学是研究景观格局和生态过程之间相互关系的学科领域。

景观格局表示了自然和人类活动在地表上的分布情况，而生态过程则是描述生物间相互作用和能量流动的过程。

了解景观生态学空间格局的分析方法对于保护和管理生态系统具有重要意义。

下文将综述几种常用的景观生态学空间格局分析方法。

1. 景观破碎度指数：景观破碎度指数是通过计算规定空间单位内的斑块个数和大小来反映景观破碎程度的指标。

常用的景观破碎度指数包括片段化指数（Patchiness Index）、简化指数（Simpson Index）和破碎度指数（Fragmentation Index）。

这些指数可以帮助研究者评估景观的连续性和完整性，以及对生物多样性和生态过程的影响。

2.斑块统计：斑块统计是通过计算不同类型和形状的斑块在景观中的分布情况来分析景观格局。

常用的斑块统计方法包括斑块大小分布、斑块形状指数和边缘/面积比等。

斑块统计方法可以帮助研究者了解景观中不同类型斑块的大小、数量、形状和分布情况，从而评估景观格局对于物种分布和迁移的影响。

3. 景观分维：景观分维是通过计算景观中斑块的空间分布来确定景观的复杂度和分散程度的指标。

常用的景观分维方法包括盒维法（Box-counting method）和多重分形方法（Multi-fractal method）。

景观分维方法可以帮助研究者定量描述和比较不同景观的空间复杂性和分散程度。

综上所述，景观生态学空间格局的分析方法主要包括景观破碎度指数、斑块统计、景观分维以及边界和分岔分析等方法。

这些方法通过计算斑块的大小、形状、分布和连接程度等指标来描述景观格局的特征，从而帮助研究者了解景观对于生物多样性和生态过程的影响。

这些分析方法可以为保护和管理生态系统提供科学依据，以实现生态系统的可持续发展。

景观格局分析指数：(1)景观相对丰富度指数maxN N R =式中：N-----景观中斑块类型数目max N ---景观中可能出现的斑块类型总数的最大值(2)景观多样性指数∑=-=nk k k p p H 1)ln (k P ---斑块类型K 在景观中出现的概率，通常以该类型占有的栅格细胞数占景观栅格细胞总数的比例来总算(3)景观优势度指数D （Dominance ）景观优势度指数表示景观多样性对最大景观多样性指数的偏离程度。

其值越大，表明偏离程度越大，其值为0时，表示景观完全均质。

优势度指数D 是多样性指数的最大值与实际计算值之差∑=+=nk k k p p H D 1max )ln(式中：max H 是给定景观最大可能丰富度条件下景观最大可能多样性，k P 是缀块类型k 在景观中出现的概率，m 是景观中缀块类型的总数。

通常，较大的D 值对应于一个或少数几个缀块类型占主导地位的景观(4)景观聚集度指数------能够反映景观组分的空间配置特征∑∑==+=n i nj ij ij p p C C 11max lnmax C 是聚集度指数的最大值 [ 2ln(n) ], n 是景观中缀块类型总数，ij P 是缀块类型 i 与 j 相邻的概率(5)景观均匀度指数均匀度指数E 反映景观中各缀块在面积上分布的不均匀程度，通常以多样性指数和其最大值的比来表示。

)ln()ln(1max n p p H H E n k k k ∑=-==显然，当 E 趋于1 时，景观缀块分布的均匀程度亦趋于最大（6）斑块密度指数斑块密度指数即单位面积上的斑块个数i i i A N C /=式中i N 为景观i 的斑块数，i A 为景观i 的总面积。

（7）斑块破碎化指数-------用来表示斑块景观破碎化程度c p N N FN /)1(-=式中FN---斑块数破碎化指数；p N ----研究区斑块总数目；c N ---研究区总面积除以最小斑块面积FN 取值在0--1之间，0表示景观完全整合，1表示完全破碎。

景观安全格局分析景观安全格局分析俞孔坚于1995年提出了景观⽣态规划的⽣态安全格局⽅法。

该⽅法把景观过程（包括城市的扩张，物种的空间运动，⽔和风的流动，灾害过程的扩散等）作为通过克服空间阻⼒来实现景观控制和覆盖的过程。

要有效地实现控制和覆盖，必须占领具有战略意义的关键性的空间位置和联系。

这种战略位置和联系所形成的格局就是景观⽣态安全格局，他们对维护和控制⽣态过程具有异常重要的意义。

要根据景观过程之动态和趋势，判别和设计⽣态安全格局。

不同安全⽔平上的安全格局为城乡建设决策者的景观改变提供了辩护战略。

因此，景观⽣态安全格局理论不但同时考虑到⽔平⽣态过程和垂直⽣态过程，⽽且满⾜了规划的可辩护要求。

景观安全格局理论尤其在把景观规划作为⼀个可操作、可辩护的⽽⾮⾃然决定论的过程，和在处理⽔平过程诸⽅⾯显⽰其意义。

在许多情况下，安全格局组分并不能直接凭经验识别到。

在这种情况下，对景观战略性组分的识别必须通过对⽣态过程动态和趋势的模拟来实现。

安全格局组分对控制⽣态过程的战略意义可以体现在以下3个⽅⾯：(1)主动优势(initiative)：安全格局组分⼀旦被某种⽣态过程占领后就有先⼊为主的优势，有利于过程对全局或局部的景观控制。

(2)空间联系优势(co-ordination)：安全格局组分⼀旦被某种⽣态过程占领后有利于在孤⽴的景观元素之间建⽴空间联系。

(3)⾼效优势(efficiency)：某安全格局组分⼀旦被某⽣态过程占领后，就使⽣态过程控制在全局或局部景观时，在物质、能量上达到⾼效和经济。

从某种意义上讲，⾼效优势是SP的总体特征，它也包含在主动优势和空间联系优势之中。

以⽣物保护为例，⼀个典型的安全格局包含以下⼏个景观组分：①源(source)：现存的乡⼟物种栖息地，他们是物种扩散和维持的元点。

②缓冲区(buffer zone)：环绕源的周边地区，是物种扩散的低阻⼒区。

③源间联接(inter-source linkage)：相邻两源之间最易联系的低阻⼒通道。

景观生态学4景观格局分析方法
1.指数分析法
指数分析法是一种定量分析景观格局的常用方法，它通过计算各种指数，对景观的面积、形状、分布和连通性等进行描述。

常用的指数包括斑块面积指数、数量指数、边缘密度指数、形状复杂度指数等。

这些指数可以帮助研究者了解景观的整体特征，并对不同景观类型的生态功能进行比较。

2.分级分析法
分级分析法是一种将景观格局分为不同层次进行分析的方法，它能够揭示景观格局的空间结构和功能组织。

通过对景观类型、斑块大小和形状等进行划分，可以得到不同层次的景观格局数据。

研究者可以进一步探讨不同层次景观格局对生物多样性、生态过程和生态系统服务等的影响。

3.空间模型分析法
空间模型分析法是一种基于数学模型对景观格局进行建模和分析的方法。

常用的模型包括斑块扩散模型、斑块连接模型和斑块生长模型等。

这些模型可以模拟不同景观格局对种群扩散、基因流动和景观连通性等生态过程的影响，并预测未来景观格局的变化趋势。

4.地理信息系统（GIS）分析法
地理信息系统（GIS）分析法是一种基于空间数据的综合分析方法，它将景观格局与其他环境变量进行集成分析。

研究者可以通过GIS软件对景观格局数据进行处理、可视化和空间分析，进一步揭示景观格局与环境
因素的相互关系。

例如，可以通过GIS分析揭示不同土地利用类型对景观格局的影响，并预测其对生态系统功能的影响。

总之，景观生态学的四种分析方法，指数分析法、分级分析法、空间模型分析法和地理信息系统分析法，共同揭示了景观格局对生态过程的影响，为生态保护和可持续发展提供科学依据。

湿地生态系统景观格局分析一、引言湿地是一种面积巨大、特殊生物群落的生态系统，是地球上一种重要的生态系统形式。

在过去的几十年中，湿地生态系统已经受到了广泛的关注。

湿地生态系统作为气候稳定、水循环和污染净化等方面的关键因素，其生态价值不断显现。

为了更好地保护和合理利用湿地资源，对湿地生态系统景观格局的分析具有重要意义。

二、湿地生态系统景观格局分析（一）景观格局概念景观可理解为由不同特征的景观元素构成的空间单元，由此形成的空间结构（Wu et al., 2019）。

景观格局是指在空间上、在时间上或在两者的交汇处表现为某种结构或模式的景观组成部分之间的相互关系的总和（Liu et al., 2017）。

（二）湿地生态系统景观分类1.湿地生态系统的内部空间关系湿地的空间关系可以分为四类：边缘带，典型带，中带和深水区。

2.湿地生态系统的外部空间关系在湿地周围的区域被称为湿地流域。

湿地的景观格局研究旨在探索湿地流域与湿地的关系。

（三）湿地生态系统景观格局与生态功能关系景观格局对于生态系统的功能和稳定性具有很大影响。

特别是对于湿地这种生态系统，将湿地分割为不同的景观单元，可以更好地评估其生态系统的状况和维持湿地生态系统的功能。

（四）湿地生态系统景观格局影响因素周围的人类活动、自然因素、水文因素和物理因素等因素对湿地生态系统的景观格局产生了深远的影响。

三、湿地景观格局分析方法（一）遥感图片分析遥感技术是研究湿地景观格局的有效工具。

遥感图像处理软件能够识别、分类和分割遥感图像，从而获得湿地生态系统景观格局。

（二）GIS分析GIS软件在湿地生态系统景观格局研究中的应用日益增多。

该软件可以处理和分析地理数据，并将其转化为相关的空间数据。

四、湿地生态系统景观格局的重要性湿地生态系统景观格局非常重要，这是由湿地的特殊环境条件所决定的。

湿地生态系统是生命的“摇篮”，在其中诞生了众多的生命形式。

尤其是在全球变暖的背景下，湿地对于气候调节和保护生态多样性具有重要作用。

.论述景观格局研究的意义与方法。

景观格局研究是指对自然与人类活动所形成的多种景观及其空间组合的研究。

其意义在于能够帮助人们认识和理解景观格局对于生态环境、生态系统功能、景观质量的影响和作用，指导自然保护及生态恢复；同时也为城市规划、景观设计和土地利用提供科学依据。

景观格局研究的方法主要包括：
1.图像解译法。

通过空间遥感技术，对空间信息进行采集、处理、分析，根据不同时期的图像数据进行分析，掌握景观格局的演变过程。

2.样带调查法。

在研究区域内选择一条直线或弧线作为样带，对样带沿线进行详细的调查和记录，形成样带资料。

3.地理信息系统分析法。

利用地理信息系统技术，将研究区域的景观格局信息进行数字化表示，建立数据库，进行空间分析和模拟模型的构建。

4.生态学方法。

利用生态学方法，从群落、生境、种群等角度进行景观格局的分析，探讨景观格局对生态系统结构和功能的影响。

总之，景观格局研究需要综合运用多种方法和技术，并结合区域特征，进行科学评估和分析，为保护生态环境、合理规划和利用土地、提高人居环境质量提供科学依据。