第九章景观生态学的数学方法.ppt

第五章 景观生态学的数学方法 第一节：景观指标方法 第二节：空间统计方法 第三节：景观模型 数据来源 野外考察、大地测量、现有地图、航空照片、卫星遥感图像、雷达图像等 景观格局分析基本步骤： 数据收集 - 景观图数字化 - 景观格局分析 -分析结果 景观图数字化的表达方式 矢量数据(vector data)：以点、线和多边形表示景观的单元和特征。 栅格数据(raster data)：以网格来表示景观表面特征，每个网细胞组成对应于景观表面的某一面积，而一个斑块可由一个至多个网细胞组成。 第一节：景观指标方法 景观指数：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。 一、景观指标概述： 适合的数据类型 类型数据表达的景观适合使用景观指标法 三个层次的景观指标 单个斑块的指标(individual patch indices/metrics) 斑块类型的指标(patch class indices/metrics) 整体景观的指标(landscape indices/metrics) 单个斑块水平的指数 单个斑块的面积 单个斑块的周长 单个斑块的形状 单个斑块的边界 距其他斑块的远近 Gyration 半径 Gyration 半径 斑块类型水平上的指数 斑块的平均面积 斑块类型面积比例 斑块密度/边界密度 最大斑块指标 斑块面积分布 斑块的形状指数 斑块的形状指数标准差 景观水平的指标 多样性指标(diversity metrics) 斑块面积/密度/边界长度指标(area/density/perimeter) 形状指标(shape metrics) 核心区指标(core area metrics) 隔离指标(isolation metrics) 对比度指标(contrast metrics) 聚集度指标(contagion metrics) 连接度指标(connectivity metrics) 二、常用的景观指标及计算公式： 多样性指标 多样性指标只有景观水平的指标，没有斑块类型和单个斑块水平的指标。主要有：多样性指标、均匀度指标、优势度指标、景观丰富度指标。 Shannon Weaver 多样性指标 斑块面积/密度/边界长度指标 景观层次的指标包括：斑块密度、边界密度、最大斑块指标、斑块面积分布等。 这些指标的定义与斑块类型层次的定义类似，只是对所有斑块类型适用，而不仅仅对一种类型的斑块。 形状指标 单个斑块层次的指标主要有：周长面积比、形状指数和形状分维指数。 斑块类型层次的指标包括：各单斑块指标的分布（均值，中值、面积加权均值、范围等） 整个景观层次的指标包括：各单斑块指标的分布 斑块类型层次、景观层次的指标有一个独特的指标：周长面积分维数是单个斑块所没有的。 下面介绍形状指数、形状分维值数、周长面积分维指数。 核心区指标 单个斑块层次上的指标是：核心区面积指标 斑块类型和整个景观层次的指标还包括：核心区面积被百分比、和独立核心区密度。 计算核心区指标前，需要确定边缘深度。边缘深度取决于研究对象对边缘区的识别程度。 核心区指标对于破碎化生境中濒危物种保护有重要作用。 隔离度指数 斑块层次的指标包括：接近度指标、相似指标、几何最近邻居距离、功能最近邻居距离。 几何距离为几何长度。功能距离可为：坡面距离、运动时间、能量需求等。 斑块类型、整体景观指标为上述四种指标的分布 对比度指标 斑块层次上的指标：边界对比度指标 斑块类型、景观层次的指标包括：边界对比度分布，以及总边界对比度。 聚集度指标 聚集度指标描述景观中斑块的整体属性或斑块间的关系，因此没有斑块层次的指标 斑块类型层次的指标包括：聚合指标(aggregation index)、分割指标(landscape division index)。 景观层次的指标包括：聚合指标、分割指标、以及聚集度指标(contagion)。 聚集度指标是对整体景观各类型斑块聚集程度的描述，是景观生态学中引人注目的一个景观指标。 连接度指标 连接度表示相同生境类型的斑块之间的连接性，与很多景观功能密切相关。该指标能很好地反映动物对生境破碎化的反应。 连接度指标只在斑块类型和景观水平上有效，没有单个斑块水平的指标。 描述景观连接度的指标主要有两个：斑块粘合度指标(patch cohesion index)和连接度指标(connectance index) 景观指数的应用 景观指数可以用来定量地描述和监测景观结构特征随时间的变化。 第二节：空间统计方法 空间统计学方法适合于数值数据、或者可转化为数指数据的景观格局分析当中。 空间统计学方法与景观指标法相比，具有