基于四叉树的景观指数分析方法

景观指数法作为景观格局分析的重要研究方法和度量手段,也是景观生态学研究的重要组成部分。由于景观指数在空间格局表达时信息高度浓缩,其在应用中普遍地存在"一值多形"问题。文中根据景观水平上聚集度指数和多样性指数对景观空间整体复杂性和异质性的描述,采用二维空间地理现象的四叉树编码表达对四个不同模拟景观格局进行空间划分,形成多层次的四叉树结构,并通过Fragstats软件对不同子区域景观指数计算,以及采用数值矩阵和对应的3D模型来表达不同景观空间格局。该方法明确展现了不同景观格局相对应的空间位置在景观聚集性特征和多样性特征上的不同,并且用同一景观格局中各子区域的景观指数描述自身子区域特征,也从景观空间局部表现了景观空间格局的异质性。研究过程证明了基于四叉树的景观指数分析方法可以区分景观格局在指数计算中的"一值多形"。同时文章展望了该方法对于不同景观空间格局进行聚类划分的应用。     

集成虚拟森林环境与景观指数计算模型的森林景观格局分析

森林景观格局分析是森林景观优化配置与实施规划的基础。本文以森林资源二类调查数据为基础,采用森林景观定量空间分析方法,在自主开发而成的森林景观可视化系统VisForest支持下,利用VS2008开发平台、ArcEngine组件与OSG图形渲染引擎,集成景观指数计算模型和地理信息系统的分析方法,形成森林景观格局分析与景观三维可视化模拟系统,实现了景观格局分析的定量化和景观可视化;并以闽侯县白沙国有林场2013年的数据为例,按优势树种划分森林景观类型,计算分析了景观组成结构、斑块特征和景观异质性等。结果表明,杉木林、马尾松林、湿地松林、木荷林、非林地是白沙林场的优势景观类型,总体景观类型丰富、景观异质性较高;木荷作为隔离带树种,以小面积狭长斑块居多,其形状指数和分形维数最大,斑块形状复杂而不规则;森林景观的三维可视化模拟为研究景观格局提供了一个直观、交互的展示平台。     

黄河三角洲人类干扰活动强度变化及其景观格局响应

本研究以湿地变化较为剧烈的黄河三角洲为研究对象,基于RS技术和GIS空间分析方法,利用人为干扰度模型,结合区域人工沟渠建设情况,从区域和局地两个尺度直观揭示人类干扰强度时空分异特征,并探究区域景观格局对人类干扰活动的响应,以期为黄河三角洲滨海湿地生态保护与人类活动调控提供决策支持。结果表明：① 1995-2015年现代黄河三角洲区域人为干扰度和人工沟渠密度均明显增加,空间分布呈现从西南部向东部、北部,自内陆向沿海的扩展趋势;② 随着人类活动强度增强,研究区自然湿地面积减少,区域景观多样性和空间异质性增加,景观整体连通性减弱,景观复杂性降低;③ 景观格局对人类干扰强度变化的响应关系呈现出地区和时间差异;人类干扰活动强度相对较低的保护区受人工沟渠建设的影响,也呈现出斑块团聚程度降低、景观多样性增加和景观复杂性降低的变化趋势;④ 人为干扰度指数和人工沟渠密度指标互为补充,互相印证,可以较为全面、客观地反映黄河三角洲地区人类干扰活动强度。     

基于3S技术的野鸭湖湿地系统景观格局演变研究

野鸭湖湿地自然保护区是北京最大的湿地自然保护区,也是唯一的湿地鸟类自然保护区,因此,选择野鸭湖研究城市湿地景观格局演变特征具有典型意义。以野鸭湖自然保护区为研究对象,分析了1999年、2004年、2009年和2014年4个时期野鸭湖湿地系统景观格局演变过程,并根据景观指数分析其动态变化趋势。研究结果表明:①野鸭湖湿地面积在1999~2004年间逐渐减少,之后逐年恢复,至2014年湿地面积总数已恢复到1999年的水平,但水体的面积仍缩减一半,主要恢复的是草甸湿地和疏林湿地。②野鸭湖湿地景观格局的变化特征主要表现为:景观破碎度增加,景观形状更加复杂,景观多样性和异质性增加而优势度降低。③野鸭湖湿地斑块类型呈现如下特征:耕地连片分布,耕地开垦力度减缓;草甸湿地成片增长且优势度逐渐明显,形状复杂;水体分布聚集,2014年出现恢复现象;疏林湿地面积不断增长,呈现破碎化现象;建筑用地面积也略微增长,但分布分散;滩涂湿地面积最小,形状简单。     

禹城市农村居民点空间分布模式和景观格局

以禹城市农村居民点为研究对象,基于禹城市2000和2017年遥感影像解译数据,综合运用GIS、景观生态学及统计学理论与方法,分析了2000年与2017年禹城市乡村聚落的景观格局指数和空间演变特征。结果表明:禹城市两个时期农村居民点在空间分布特征上存在显著差异,与2000年相比,2017年禹城市农村居民点分布更加聚集;从聚集程度来看,禹城市农村居民点聚集的态势不够显著,这与禹城市当地的自然环境有密切的关系;禹城市农村居民点总体用地规模和数量虽然在减少,但部分居民点用地规模增加明显,居民点有集聚发展的态势,同时禹城市农村居民点斑块形态由复杂化向规则化转变。     

珠海市城区景观空间格局特征分析

本文以遥感影像、野外调查和统计资料为数据源, 在ArcGIS 支持下, 建立以珠海市主城区为起点设置的不同方向的两个空间样带, 结合景观格局指数和空间梯度分析方法, 分析了珠海市城区景观空间格局沿梯度变化的规律。结果表明:珠海市城区15 年来城乡建设用地、道路和林地的面积均呈增加趋势, 农田、裸地, 水体、灌丛和滩涂等类型面积减小, 证明了研究时段内城市扩展在城乡交界区域明显;随着空间样带由城区中心向外围移动, 样带上建设用地的面积均下降, 农田面积逐渐上升, 表明了珠海城市化的发展具有一定的梯度性和方向性。通过空间格局梯度变化特征的分析, 能够定量化地分析珠海城市化进程的发展, 对于珠海的城市规划与管理具有重要理论意义。     

2010-2015年中国生物多样性保护优先区域人类干扰程度评估

生物多样性是人类赖以生存与发展的基础。中国生物多样性保护优先区域集中分布着中国绝大多数的生物物种,如何保护好这些区域的生态系统和生物多样性,是实现可持续发展急需解决的问题。本文基于2010年和2015年的2期土地利用/覆被数据,应用人类干扰指数,分析了中国生物多样性保护优先区域人类干扰的程度及变化。结果表明：① 2015年中国生物多样性保护优先区域人类干扰程度以微度和轻度为主,15个优先区处于微度干扰,占优先区总面积的84.10%,13个处于轻度干扰,占优先区总面积的6.65%;华北平原黄土高原区和华东华中丘陵平原区人类干扰程度较高,而西南高山峡谷区、蒙新高原荒漠区和青藏高原高寒区人类干扰程度很低;② 2010-2015年,占优先区总面积84.54%的区域人类干扰程度基本持衡,人类干扰程度发生增加和下降的面积大致冲抵,生物多样性保护优先区域整体变化不大,华南低山丘陵区和东北山地平原区人类干扰程度较高,且升幅超过1%,华北平原黄土高原区降幅最大,为0.15%;③ 人类干扰程度较高且变化幅度大的区域,主要受经济发展对生态系统干扰及土地利用程度加深的影响,对农田、居民点及工矿交通用地的需求增加,退耕还林等部分生态工程实施有利于减少人类对生态系统的干扰程度。总体上看,全国32个生物多样性保护优先区域整体上人类干扰程度较低且变化幅度较小,且人类干扰程度高的区域分布较集中,说明国家生态保护各项政策与措施的实施对生物多样性保护起到了良好的促进作用,有利于生物多样性的保护。     

Landscape ecology: Coupling of pattern,process, and scale

Landscape ecology provides new theoretical frameworks and methodologies for understanding complex ecological phenomena at multiple scales.Studies of landscape ecology focus on understanding the dynamics of eco-logical patterns and processes,and highlight the integration of multiple disciplines.In this paper,we discussed the problems and challenges that landscape ecology is currently facing,emphasizing the limitations of current methods used to describe dynamic landscape patterns and processes.We suggested that the focus should be on the integration of ground-based observation,mobile monitoring,transect survey,and remote-sensing monitoring,as well as improved coupling of experimental and model simulations.In addition,we outlined the research frontiers in landscape ecology,including scaling,integrated pattern and process modeling,and regional synthesis.Lastly,a brief review of pat-tern-process-scale coupling studies in China was provided.We concluded by pointing out that pattern-process-scale interactions,correlations between natural,economic,and social processes,and the coupling of human and natural systems will be major research areas in landscape ecology in the future.     

Regional-scale identification of three-dimensional pattern of vegetation landscapes

The altitudinal pattern of vegetation is usually identified by field surveys,however,these can only provide discrete data on a local mountain.Few studies identifying and analyzing the altitudinal vegetation pattern on a regional scale are available.This study selected central Inner Mongolia as the study area,presented a method for extracting vegetation patterns in altitudinal and horizontal directions.The data included a vegetation map at a 1∶1 000 000 scale and a digital elevation model at a 1∶250 000 scale.The three-dimensional vegetation pattern indicated the distribution probability for each vegetation type and the transition zones between different vegetation landscapes.From low to high elevations,there were five vegetation types in the southern mountain flanks,including the montane steppe,broad-leaved forest,coniferous mixed forest,montane dwarf-scrub and sub-alpine shrub-meadow.Correspondingly,only four vegetation types were found in the northern flanks,except for the montane steppe.This study could provide a general model for understanding the complexity and diversity of mountain environment and landscape.     

基于参与式制图方法的景观服务评估与空间结构研究

景观服务评估核心是人与环境之间复杂的动态关系,基于利益相关者的参与式制图方法是建立景观服务分类体系和量化指标的有效途径。本文采用参与式制图方法,以九寨沟自然保护区为例,根据景观服务分类研究成果,并结合九寨沟自然资源特点和景观服务使用者半结构式访谈数据,提出了适用于九寨沟的景观服务指标体系。本研究方法以管理局工作人员、居民和游客等服务使用者作为参与式调研对象,分别就其需求和景观服务感知程度进行半结构式访谈,并利用GIS技术将数据空间位置和功能属性结合,得到九寨沟有3大类景观服务和17个相关指标,以及737个景观服务点。通过研究结果可知,当地村落建筑与众多景观服务指标（包括观鸟场所、野营旅游、民俗与节庆等13个指标）具有极强的空间关联性。同时,景观服务使用者感知的景观价值在空间上属于聚集分布形式,主要围绕着开放生态旅游的3条沟谷分布,并向外围扩散。其中景观服务的“高—高”空间聚集区主要分布在沟口等与人类需求密切联系的区域,而景观服务的“低—低”空间聚集区则主要分布在原始森林等与人类居住、活动相距较远的区域。综上,基于参与式制图方法建立的景观服务分类和空间分析,发现九寨沟景观服务的空间位置与使用者紧密相关,其景观价值的空间结构特征是服务使用者与环境长期互动的结果,该结果可以用来引导并进一步优化九寨沟的功能分区规划。     

武汉城市化进程对湖泊景观格局的空间非平稳性影响分析

武汉城市化过程中的土地利用变化对其湖泊生态系统产生了一系列负面影响,深入研究并分析其影响的空间非平稳性对优化武汉城市化建设和环境保护规划极具现实意义。本文运用景观生态学理论和地理加权回归建模方法,分别构建城市化测度指标和多种类型景观格局指标,衡量武汉城市化进程对于湖泊特征、景观格局的影响,从而揭示了1996~2013年间武汉城市化进程与湖泊景观格局之间的空间非平稳性关系,结果表明:1武汉城市化进程对其不同地理区域的湖泊景观格局影响存在差异,具体表现为城市化强度越大的地区,其引起并解释湖泊景观格局变化的能力越强;2在武汉市大部分地区(超过其总面积的70%),尤其集中在中部及其周边地区,城市化与湖泊景观面积、密度、连通度、斑块分维数的变化均存在负相关,且具有呈方向性的梯度变化趋势。3在某些有针对性保护的区域,如北部黄陂区,景观面积、景观连通度、斑块分维数与城市化强度指数呈现出正相关。针对上述特征本研究提出武汉市湖泊防治的对策和建议。     

基于GIS的陕北景观结构

以陕西土地利用现状图作为数据基础,应用Arc/Info和Arc/view等GIS专业软件,对陕北地区的景观进行了分类,并形成了景观分类图。利用景观格局分析软件FRAGSTATS,在斑块类型和景观两个水平上计算了相应的参数和景观指数,定量揭示了整个区域的景观格局与类型特征。为进行深入研究和揭示生态过渡地带生态过程奠定了基础。     

Dynamics of wetland landscape pattern in Kaifeng City from 1987 to 2002

It is very significant for urban development and urban wetland protection and utilization to probe into the process and reasons of urban wetland landscape dynamics. Taking the information of remote sensing and detailed land survey data as the basic information sources, with the help of RS and GIS, according to the principles and methods of landscape ecology, this paper analyzed wetland landscape pattern dynamics and its reasons in Kaifeng City, Henan Province of China, from 1987 to 2002. The results show that the total wetland area in Kaifeng City firstly reduced by 20.1% from 1987 to 1990 and then increased from 1990 to 2002, with an average annual growth rate of 3.3%. At the same time, landscape fragment degree and landscape dominance degree increased, respectively from 0.64 to 0.72 and from 0.3754 to 0.5563, but mean patch area, maximum patch area, patch fractal dimension reduced. As far as single landscape element concerned, fi＇om 1987 to 2002, patch area, patch number, patch density, patch shape and patch location changed in varying degrees in all wetland types in Kaifeng City, among which rice field changed most and others relatively less. In the recent 20 years, rice fields, lake wetlands, puddles and ponds had a higher stability, but river and bottomland wetlands were mostly transformed to land use types. The change of wetland landscape pattern was the result of the combined action of the Huanghe （Yellow） River, urban expansion, wide cultivation of rice, and rapid development of fishery. Among them human activities were the main driving factors for wetland landscape changes.     

天津港区土地利用时空格局变化与驱动力分析

 本文以Landsat TM多光谱影像为主要数据源,获取了天津港区1987-2010年4期土地利用数据,引入单一土地利用类型动态度、综合土地利用类型动态度、转移矩阵和土地类型空间格局重心4种土地利用变化指数模型,在GIS支持下定量地分析了天津港区1987-2010年土地利用类型转换的方向、程度、时空格局差异和扩张模式。结果表明:1987-1995年天津港的建设处于改革开发之后的探索阶段,土地利用类型变化的程度不高;1995-2003年天津港稳步拓展,港口区域建设用地向北迅速扩张;2003-2010年天津港步入以港区外迁为特征的专业化发展阶段,土地利用类型剧烈变化。20多年来,天津港在空间形态上呈现沿海岸线先向北向陆,后向南向海的扩张模式,侵占水田、滩涂和填海造陆是天津港港口建设用地扩张的主要途径,同时区域还存在大量非理性的圈海养殖和围海造田现象。研究认为港口专业化发展、宏观和微观政策,以及个体目标驱动是影响天津港区土地利用时空格局变化的主要因素,关注生态、经济与区域的和谐发展,通过优化港口功能布局,加快以生态安全为目标的土地利用结构调整,是实现港口可持续发展的必经之路。本文对于充分认识港口发展规律,保护宝贵的港口岸线资源和合理规划港口区域土地资源都具有重要的意义。     

A landscape pattern analysis method based on boundaries and nodes: A case study in upper Minjiang River, China

Traditionally,patch-based analysis at the landscape scale fragmentation has been used in the study of landscape ecology while the study of boundary and node has not been considered as much detail until recently.This study investigated the possibility of applying boundary-and node-based methods in landscape pattern analysis to the upper reaches of the Minjiang River in the southwestern China.Boundary-based and node-based landscape indices were selected to be used in analyzing changes in landscape patterns,and the results were compared with analysis using traditional pattern indices.We compared the responses of patch-area-based,boundary-length-based and node-number-based indices,and concluded that boundary-based and node-based indices are more sensitive to disturbance than patch-based indices with various patterns,and node-based indices are even more sensitive than boundary-based ones.Thus,the results suggest that boundary-based and node-based pattern analysis methods provide helpful supplementary information to traditional patch-based pattern analysis methods.The results about pattern dynamics of landscapes in the upper reaches of the Minjiang River based on boundaries and nodes showed that with human disturbance,the dominance of forest landscape was weakened by other landscape types; thus the landscape pattern of the study area became more homogeneous and the boundary network became more complex.These changes further augmented disturbance interfaces in the landscape and increased the possibilities of further landscape fragmentation.     

生物多样性保护优先区人类干扰遥感监测与评价方法

本文利用遥感数据时空分辨率高、覆盖面积大、获取便捷的特点,构建优先区人类干扰状况的评价指标体系和计算方法,提取人类干扰类型的空间分布数据,借助地理信息系统的空间分析功能对人类干扰数据进行栅格运算,建立生物多样性保护优先区人类干扰指数（Human Disturbance Index）,定量评价了优先区内人类干扰程度的空间分布特征及动态变化,并以桂西黔南生物多样性保护优先区为例进行了方法验证。结果表明,该方法能有效地进行优先区内人类干扰状况定量评价,数据易获取、过程易操作,具有较强的业务推广价值。生物多样性保护优先区人类干扰指数定量评价方法的建立,可为优先区制定合理、有效的保护措施,为优先区保护和日常监管提供技术支持。     

长株潭地区景观格局及其变化特征研究

基于GIS、RS技术,本文利用长株潭地区1989年、1996年、2000年和2008年4个时期的LandsatTM/ETM+遥感影像提取景观类型数据,运用景观生态学理论和方法对该地区景观格局特征,及其变化特征进行了研究,并探讨了研究区景观格局动态变化的驱动力。研究结果表明:1989-2008年的近20年中,长株潭地区各景观类型的面积发生了显著变化,主要表现为林地、耕地向建设用地转化;从研究时段来看,研究区景观类型变化速率逐步加快。研究区斑块数量和密度持续增大,最大斑块指数持续减小,景观破碎化程度升高;从景观多样性指数与均匀度指数的变化可以看出,景观格局的多样性增加,且均度增强;同时,由景观形状指数增长说明斑块形状趋于复杂化。影响景观格局变化的驱动因子主要是人为因素中的人口增长、经济发展及政策引导作用。     

黄河三角洲湿地景观格局动态变化分析

在RS和GIS技术的支持下,以黄河三角洲1986,1996,2006年的三期TM影像为数据源,利用遥感图像处理软件对近代黄河三角洲湿地信息进行了提取.借助于地理信息系统软件和景观生态学软件,我们对20年来黄河三角洲湿地景观格局的动态变化,以及影响其格局动态变化的驱动力进行了分析.结果表明:(1)近20年来,人工湿地面积有了大幅度的增加,而天然湿地的比重在降低.其中,滩涂和柽柳灌草丛景观明显萎缩.(2)一些重要的景观格局指数的计算结果表明,20世纪90年代以来,黄河三角洲湿地景观斑块个数、香农多样性指数、香农均匀度指数一直在增加.黄河三角洲湿地景观的破碎化程度在加剧,斑块类型更加多样化,湿地景观中没有明显的优势类型且各斑块类型在景观中均匀分布.(3)湿地与湿地、湿地与非湿地之间发生着类型转化.其中,18.1%的芦苇草甸转化为农田;26.6%的翅碱蓬草甸转化为盐田;11.9%的芦苇沼泽转化为芦苇草甸.(4)在黄河三角洲湿地演化的过程中,受到自然和人为方面演化驱动力的共同作用.其中,自然因素主要有:黄河断流、泥沙淤积和自身演替动力等.人为驱动力主要为农田开垦、滩涂的开发与围垦、油田开发和人工建筑等.     

基于RS/GIS的东营市土地利用及景观格局变化研究

该研究利用遥感技术（RS）和地理信息技术（GIS）结合景观生态学理论和方法,以东营市1992年、2000年及2010年TM遥感影像为基础,分析了东营市近20年间的土地利用及景观格局变化。经对比分析发现,东营市土地利用年动态变化在2000—2010年间较为显著,景观水平的变化趋势表现为优势度、稳定性增加而多样性、均匀性遭到破坏。     

Urban competitive pattern and its changes in China

Duringtheprocessofnationaleconomy'stransi-tion,thedeterminantpowerofeconomicdevelopmenthaschangedgraduallyfromcentralgovemmenttolocalgovemments.Cities,asthecenterofregionaleconomicdevelopment,notonlydeterminethecompetitivenessoftheregionbuthavebecomethemainimpetusforthechangesofmacroeconomicpatternasweIl.Sotaking2o9perfecture-levelcitiesasresearchsubjects,weanalyzethemacropatternofurbancompetitivenessandcomprehendtheinternalimpetusandmechanismofre-gionaldevelopment,whichhavegreatsignificanceon…