Effect of spatial pattern on nutrient reduction in the Liaohe Delta

Landscape pattern analysis has been a major topic in landscape ecology[1-4]. Many quantitative methods have also been designed to describe the pattern, in order to get an overall idea of how the landscape is structured, and what is the effect of different patterns on large scale ecological processes[5-11]. So far this kind of research has mainly focused on habitat analysis, or site selection of wild animals, in the scope of nature conservation[12-13]. But few pattern analyses have been made on…     

辽河三角洲湿地景观格局对养分去除功能影响的模拟

以辽河三角洲湿地净化的空间模型为基础，研究了不同景观空间格局对养分去除功能的影响。根据辽河三角洲的实际情况及研究需要，设计了4个系列的实验测试图：灌渠密度、苇田面积大小、苇田缩减格局和泵站位置。结果表明，每个因子对总养分去除率的影响不超过10％。开挖更多的灌渠对提高养分去除效果没有太大意义，而小面积的苇田效果反而更好。在不同的苇田分布格局中，以集中式分布最有利于保持较高的养分去除效率，泵站位置也以靠近苇田边缘为佳。     

不同补水条件下黄河三角洲湿地恢复情景模拟

针对黄河三角洲湿地退化现状,设计了三种湿地修复水量预案。利用水文模型SOBEK和地下水模型Visual Modflow对不同补水预案下湿地水文过程进行模拟,将水文模拟结果与湿地立地条件、植被条件在景观决策支持模型LEDESS框架下进行集成,对三种补水预案下湿地修复情景进行模拟和评价。研究表明,对黄河三角洲湿地的恢复,根据区域湿地条件差异,其恢复目标及所需要的适宜水量也有所不同。一千二管理区宜采用最大引水预案,提高涉禽鸟类的生境适宜性;黄河口管理区宜采用最小水量预案,同时应降低生境干扰以改善栖息地质量;对于大汶流管理区,中等水量对于涉禽类和游禽类的生境都有较大改善。本研究将水文过程与景观过程进行集成,利用情景模拟方法,为湿地恢复决策提供一种新的尝试。     

A case study on Landscape Component Niche based on Landscape Pattern Indices: Yanchi,Ningxia Province,China

Yanchi County is located in the agro-pastoral ecotone and belongs to the ecologically fragile area of Northwest China.It is important to study the evolution of landscape pattern to curb its environmental degradation.In order to intuitively show how the landscape pattern of the study area changes over time,Landsat Thematic Mappers(TM)and Landsat Operational Land Imager(OLI)data of 1991,2000,2010 and 2017 were used.This paper attempts to apply niche theories and methods into landscape ecology,and constructs a niche model of landscape components by using"n-dimentional hypervolume niche theory"and landscape pattern indices.By evaluating the spatial and temporal evolution of niche from the perspective of two-dimensional space to reflect the changes of landscape pattern in the study area over the past 26 years,new theories and methods were introduced for the characterization of landscape pattern.The results indicate that:1)The larger the attribute and dominance value of landscape components,the higher the ecological niche and the stronger the control effect on the overall landscape.2)The ecological niche of each landscape component was significantly different,just as its control effect on the overall landscape.3)The dynamic change of the ecological niche of each landscape component was different,with grassland,unused land and arable land always in a high dominant position,although the ecological niche of construction land and water area was always low.In general,the introduction of niche theory into the landscape ecology provided a new method to study the changes in regional landscape pattern.     

三江并流区域云南省迪庆州景观格局研究

三江并流区域指金沙江、澜沧江和怒江自北向南平行而流的区域,云南省迪庆州为三江并流区域的核心地区。选择Landsat,TM影像和区域1:25万的地形数据及社会经济统计资料为基础数据,运用RS和GIS手段,分析出迪庆州景观生态的空间格局是以有林地、灌木林地和草地为主,这三种景观类型主导了整个区域的景观格局的空间特征及其未来变化趋势。由于人为活动的影响,这三种景观类型之间互动的可能性较大。为保护区域生态环境,合理利用自然资源,制定区域景观生态规划和促进区域社会经济可持续发展提供决策支持。     

关于景观格局演变研究的几个问题

针对特定的生态过程,将景观格局与生态过程相结合的格局分析是未来景观格局研究发展的方向。景观格局变化与景观过程改变互为因果,了解格局演变时空规律及其演变驱动机制是结合生态过程进行景观格局分析的前提与基础。文章归纳了景观格局演变分析方法有景观格局指数与景观空间统计特征比较法、马尔柯夫转移矩阵法和主要以细胞自动机理论为基础的景观格局动态模拟。主要分析了景观格局演变的人文驱动力系统,介绍典型相关分析与逐步回归分析两种定量判别景观格局演变驱动力的方法,简要总结景观格局演变的驱动机制。最后提出今后研究所要突破的方面。     

Ecologically based landscape pattern optimization in northwest of Beijing

Supported by the technologies of remote sensing (RS) and geographical information system (GIS), we chose northwest of Beijing as a study area and gave priority to understanding of the spatial-temporal characteristics of landscape pattern change through visually interpreted Landsat TM images of 1989, 1996 and 2005. It is believed that there were a series of landscape ecological problems caused by city expansion: landscape ecological connectivity was low; landscape structure was simplified; the fragmentation of green land patch was more obvious on the plain areas, moreover, spatial distribution of green land was unbalanced. For this reason, this study adopted accumulative cost distance model, combined with ecosystem services and spatial interactions of landscape types, analyzed the spatial difference of the ecological function and the compactness of landscape structure in the study area, and further discussed the landscape pattern optimization proposal. We find that it is essential to protect and establish ecological sources, to establish urban ecological corridors, and to establish ecological nodes at the landscape ecological strategic positions so as to intensify spatial relationships among landscape elements and maintain continuity of landscape ecological process and pattern in the course of city expansion. The methods and final results from this study are expected to be useful for landscape ecological planning in Beijing region.     

A Landscape Ecology Approach to Assessing Development Impacts in the Tropics: A Geothermal Energy Example in Hawaii

Geographic information systems (GIS) are increasingly being used in environmental impact assessments (EIA) because GIS is useful for analysing spatial impacts of various development scenarios. Spatially representing these impacts provides another tool for landscape ecology in environmental and geographical investigations by facilitating analysis of the effects of landscape pattern on ecological processes and examining change over time. Landscape ecological principles are applied in this study to a hypothetical geothermal development project on the Island of Hawaii. Some common landscape pattern metrics were used to analyse dispersed versus condensed development scenarios and their effect on landscape pattern. Indices of fragmentation and patch shape did not appreciably change with additional development. The amount of forest to open edge, however, greatly increased with the dispersed development scenario. In addition, landscape metrics showed that a human disturbance had a greater simplifying effect on patch shape and also increased fragmentation than a natural disturbance. The use of these landscape pattern metrics can advance the methodology of applying GIS to EIA.     

黄土高原地区景观格局演变研究综述

研究黄土高原地区景观格局演变对认识该地区整个生态系统结构和变化,乃至全球变化,具有至关重要的作用。本文在剖析景观格局和土地利用格局概念与内涵的基础上,从定量化分析、时空特征和尺度效应等方面对黄土高原地区景观格局演变研究进展进行了阐述,深入分析了当前研究在景观数据选择与应用、尺度依赖性分析和标准确定等方面的现状特征与不足之处,并对今后在景观格局演变方面的发展趋势进行了展望,以期为未来景观格局与过程研究提供参考。     

“一带一路”背景下博多河流域景观格局变化及生态风险评价研究

“一带一路”沿线国家的生态风险研究有利于区域可持续发展,充分发挥对外辐射的作用,促进国家间经济流动、贸易畅通,实现共同繁荣。以孟加拉国博多河流域为例,选取1980—2017年期间的5期遥感影像,基于景观格局指数建立生态风险模型,综合运用空间自相关分析法、地统计学分析法、重心转移法等方法,研究流域景观格局变化特征以及生态风险演变规律。结果表明：（1）1980—2017年流域内景观类型主要是林地和耕地,且景观格局变化显著,耕地和湿地面积减少,林地、建设用地和未利用地面积增加;（2）1980年以来,流域生态风险整体呈下降趋势,但各类风险转化显著,除低风险区面积减少之外,其余风险区均存在不同程度的增加,各期流域生态风险重心均位于锡拉杰甘杰县,主要在流域中部沿南北方向发生偏移;（3）流域内各期的生态风险在空间上呈显著正相关关系,“高-高”集聚基本稳定,主要分布在博多河及其沿岸;“低-低”集聚变化显著,由博多河下游先向上游及流域西南部变化,后逐渐向流域西部和南部聚拢。研究结果为构建流域生态安全格局及进行生态风险预警工作等提供科学依据和理论支撑。     

旅游景观生态系统格局研究方法探讨——以云南省丽江纳西族自治县为例

在旅游景观生态系统格局理论研究基础上,为反映功能异质性特征,从要素作用空间分异的角度,较为系统地建立了格局研究的方法体系。文章选择云南省丽江县进行了案例研究,结果表明:(1)方法的提出丰富了现有景观格局研究工作,结构与过程研究的结合,更符合旅游景观生态系统中以旅游者为主导的要素相互作用空间过程;(2)方法具有较高的应用价值,例如斑块范围研究能更好地反映旅游者的实际活动范围,为旅游目的地的旅游者管理与自然环境保护提供了更符合实际应用的空间依据。     

土地利用景观格局空间尺度效应研究

城市土地利用景观格局研究对城市规划设计和土地资源管理具有重要的理论价值和现实意义,而研究尺度的选择是其必不可少的部分。本文基于景观生态学方法,以武汉市为研究区域,选取聚集分散指数、斑块类型指数、形状指数三种类型指数对土地利用景观格局进行分析,同时引入层次分析法,研究武汉市土地利用景观格局的空间尺度效应及其响应特征,结果表明武汉市土地利用景观格局具有明显的空间尺度效应,随着空间尺度的增大,景观破碎程度增大,景观分布越来越分散,景观异质性减小,斑块之间连接度越来越弱。在此基础上,建立最佳尺度选择模型,并基于分型理论对最佳尺度的合理性进行验证,最终得出武汉市土地利用景观格局研究的最佳空间尺度为60 m。     

近15年来长江黄河源区的土地覆被变化

基于长江黄河源区土地生态分类,利用1986年与2000年两期TM遥感数据的对比和野外实地调查,采用景观生态空间分布格局分析方法,从分布面积变化和类型转移趋向与幅度两方面,分析了江河源区近15年来土地生态系统的空间分布变化与演变格局,结果表明：高寒草地退化显著,较高覆盖度高寒草原与高寒草甸面积减少了15.82% 和5.15%,高寒沼泽草甸分布面积锐减了24.36%;湖泊水域萎缩了7.5%,以长江源区内流湖泊为主;土地荒漠化发展十分强烈,沙漠化土地面积扩展了17.11%,其中黄河源区沙漠化土地年平均扩展率达到1.83%。高寒草原草地的覆盖度下降与荒漠化、高寒草甸草地的覆盖度下降与草原化以及沼泽草甸草地的疏干旱化是区域土地生态系统空间演变的主要趋向,并由此改变了土地覆被的空间分布格局并使该区域生态环境持续恶化。     

兰州市南北两山绿地景观格局分析

将景观生态学的理论与兰州南北两山环境绿化工程的实际相结合,运用景观格局分析方法、GIS（ARC/INFO）和数理统计等多种方法,在绿化工程景观评价指标研究的基础上,研究了兰州南北两山环境绿化工程区域按坡度分布的景观格局特征。结果表明：兰州市南北两山各个分级坡度上景观多样性均不高,除0°~9°上的大于1外,其余的均小于1。各个分级坡度上景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值总体上符合随坡度增加而减小的趋势。但40°~49°的景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值比30°~39°的景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值稍大,这是因为40°~49°上的林地和农地的斑块数较30°~39°的多,且占本坡度所有土地面积的比例也大于30°~39°的。兰州市南北两山各个分级坡度上景观格局指数、各指标的组合状况值、景观格局综合指标值在0°~9°上均明显高于其他坡度地区的。     

不同石漠化程度岩溶峰丛洼地系统景观格局的比较

利用花江岩溶峡谷区南坡不同石漠化程度的5个独立的岩溶峰丛洼地系统景观要素的实测数据,分析了多样性、优势度、破碎度、分离度等景观格局指标的变化规律及其所指示的生态学意义。结果表明,这些指标在不同峰丛洼地系统都能较好地评价石漠化过程中景观格局的动态变化规律,对分析石漠化土地的发展趋势具有较好的指示意义。但多样性指数、优势度指数、均匀度指数也与各峰丛洼地系统的景观基质有关,在不同石漠化程度的峰丛洼地系统中,反映的景观生态意义是不一样的。景观格局分析不仅强调面积,而且还考虑所研究石漠化土地的空间分布特征(格局)、景观组成特点与石漠化过程的关系和对石漠化的影响,在石漠化程度判定和石漠化指标的研究中景观格局是一个不可忽视的问题。     

中心城区城市增长的情景模拟与空间格局演化

基于1993-2008 年间4 个时相的遥感影像,应用SLEUTH模型模拟与预测自组织和规划引导两类情景下泉州中心城区的城市用地增长过程,并借助空间关联法分析其城市增长的空间格局演化特征,为“两规”空间协调提供科学依据。结果表明：① SLEUTH模型适用于研究区的城市增长模拟与预测,其对城市用地扩展的数量拟合要优于空间匹配,可作为多方案情景模拟的一个技术手段。② 规划引导预案的MPS、ED、AWMSI、MPI 四类景观指数均优于自组织预案,城市用地斑块的整体性、连接性较优,未来城市发展较为紧凑,利于实现土地的集约利用与城市的集聚发展。③ 随预测时间推移,研究区城市用地扩展的速率以及空间集聚性将有所减弱,城市增长的热点区也会发生演变与迁移。2008-2020 年,热点区分布总体呈现“圈层式”结构,局部以“跨江发展”为主要特征;2020-2030 年,热点区总体布局较为发散,局部则呈“环湾发展”与“孤立分布”特征。本研究将情景模拟、景观指数、空间分析等方法有效结合,有助于深刻理解研究区的城市空间增长过程,可为城市管理工作提供决策支持。     

武陵源世界自然遗产旅游地景观格局变化

基于多时段遥感影像,探讨了近30年来武陵源世界自然遗产地景观格局的演变。得出了以下主要结论:(1)通过1977、1987、1998、2004、2007年5个时相的遥感影像分析,证实了研究区的景观发生了显著的改变。植被景观稳定增长,人工景观逐年递减,建筑景观存在波动;1977~1987年斑块破碎化程度加深,1987~2004年破碎化减轻,但2004年后破碎化又有所加深。(2)揭示了旅游开发过程与景观格局之间的关系。在旅游开发初期,景观趋向于破碎化;在旅游开发成长期,景观的破碎化程度反而减轻;而在旅游开发巩固期,景观的破碎化又有所增加。但随着旅游开发的不断推进,景观多样性在减少,优势度在增加。(3)揭示了影响景观空间格局的首要因素是农耕活动,其次是接待设施建设,最后是道路建设。     

欠发达地区聚落景观空间分布特征及其影响因子分析——以安徽省宿州地区为例

以欠发达地区——皖北宿州地区的聚落为研究对象,采用景观格局分析软件FRAGSTATS计算了5个景观格局指标。用ArcGIS软件计算了形状指数、景观类型空间邻接比例、最邻近指数、最近距离以及聚落的耕作半径,分析了该区聚落景观的空间格局特征及影响因子。结果表明:耕地是宿州地区的景观基质,聚落是宿州地区分布最广、斑块数目最多的景观类型;耕地是影响农村聚落分布格局的重要因子;农村聚落分布受中心城镇影响明显;用缓冲区的方法求取耕作半径在耕地分布均匀地区较为实用。     

城镇化进程中九龙江口湿地景观格局演变模拟

运用SLEUTH模型模拟在3种不同情景下九龙江口2010-2020年城镇扩展过程,并分析了城镇化过程中区域湿地景观格局的演变趋势。结果表明：研究区城镇扩展主要受自然地理要素与道路建设的影响,环境适当保护方案（MEP）与规划方案（PS）可以有效控制城镇的无序扩张与规模;城镇化使得湿地景观面积迅速减少,且以人工湿地减少为主;不同情景下天然湿地景观格局的演变趋势差异较大,现有发展趋势方案（MSQ）与环境适当保护方案（MEP）下天然湿地景观趋于异质性,而规划方案（PS）下景观趋于均质性;３种方案下人工湿地景观都趋于均质化发展。研究进一步探讨了SLEUTH模型在城镇扩展模拟与预测研究中的适用性。     

中国西南山区公路沿线乡村聚落景观格局演变

山区乡村聚落演化机制是聚落地理学研究的热点,为探究山区公路对乡村聚落变化的驱动机理,以贵州省麻江县为研究对象,基于1992,2012年乡村聚落数据,运用GIS技术和景观分析软件,对山区不同地貌的公路沿线乡村聚落景观格局变化进行研究。结果表明:(1)与整个研究区(行政单元)相比,公路影响范围内乡村聚落景观快速增加,景观趋于破碎化和形状复杂化。乡村聚落景观演变速度呈现岩溶槽谷区低山丘陵区中山峡谷区的特点。(2)距公路越近的缓冲区,景观格局变化更加剧烈。在3个公路距离缓冲区,乡村聚落景观演变速度都呈岩溶槽谷区低山丘陵区中山峡谷区的特点。(3)在0~1 500 m距离缓冲区,低坡度的乡村聚落景观格局变化速度明显快于中坡度与高坡度地区。低坡度的景观格局演变速度呈现出岩溶槽谷区低山丘陵区中山峡谷区的特点,而中坡度与高坡度的景观格局演变速度呈现出中山峡谷区低山丘陵区岩溶槽谷区的特点。这说明距公路远近和坡度的变化是影响山区公路影响范围内乡村聚落景观格局演变差异的重要因素。