景观动态变化ppt课件.ppt
第三章 景观动态变化,一 景观稳定性的概念,1 景观参数的变化曲线若不考虑时间尺度，景观参数随时间变化曲线的特点可以由3个独立参数来描述：变化的总趋势（上升、下降和水平趋势）；围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）；波动的韵律（规则和不规则）。,第一节 景观稳定性,景观变化的12条变化曲线,（a）美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预测的生物量变化（b）英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化（c）夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中CO2含量的变化,2.对景观稳定性的理解,从景观变化的趋势认识：持久性：表示系统或某些成分的生存时间。恒定性或变异性：表示系统某些特征的波动频率和幅度。从景观对干扰的反应来认识：恢复性或弹性：表示系统发生变化后恢复到原来状态的能力。（恢复性可用系统回到原状态所需的时间来度量。）抗性阻力：表示系统抵抗外界变化的能力。,二 影响景观稳定性的基本因素,气候变化地貌形态岩石和土壤流水和水文变化植被变化干扰,三 景观稳定性的生态机制,景观生态系统普遍存在的异质性景观生态系统的开放性景观生态系统的生物进化过程,第二节 景观变化的驱动因子,一、自然驱动因子 指在景观发育过程中，对景观形成起作用的自然因素。较大的时空尺度上作用于景观，它可以引起大面积的景观发生变化。,1 地貌的形成气候的影响3 生命的定居4 土壤的发育5 自然干扰,二、人为驱动因子,包括人口、技术、政治经济体制、政策和文化等因子，对景观的影响十分重要。,第三节 景观变化中人的作用,一、人类对自然景观的干扰作用1、干扰方式主要有：旅游、狩猎、采集、污染等2、人类干扰对景观的破坏 裸地，采伐迹地，弃耕地，沙漠化土地，采矿废弃地，垃圾堆放场，水域污染,二、人类对管理景观的改造作用,改造作用的方式：开垦与农业种植农田防护林建设森林采伐与更新人工造林围栏草场,三、人类对人工景观的构建作用,水利工程建设围湖造田与梯田建设河堤建设城市建设,第四节 景观变化的生态环境影响,一、景观变化对气候的影响,通过以下三方面来实现：土地表面性质的变化地表反射率的变化温室气体和痕量气体的变化,二、景观变化对土壤的影响,对土壤有关生态过程的影响 能量交换 水交换 侵蚀和堆积 生物循环和农作物生产 对土壤养分流动的影响,不同土地利用结构对土壤水分和养分的影响（傅伯杰等，1998）a，b，c表示了黄土坡地上三种15年以上不同土地利用结构。a：林地-耕地-草地；b：林地-草地-耕地；c：草地-林地-耕地。,三、景观变化对水环境的影响,对水量的影响 水资源短缺森林变化的影响 草地变化的影响耕地的影响（包括灌溉和农业集水区）聚居地和其它非农用影响 对水质的影响 非点源污染,四、景观变化带来的生态环境问题,大气质量下降 景观变化可以改变大气中气体的组成和含量，从而影响大气的质量。土壤侵蚀和土地沙化 水资源短缺 河水断流：黄河断流 海水入侵：我国的大渤海地区由于水资源紧缺，地下水超采，地面下沉，造成沿海地区的海水入侵。湿地减少,第五节 景观变化的动态模拟,一、景观变化动态二、景观变化模拟的步骤三、景观变化动态模型四、景观动态模拟的发展趋势,一、景观变化动态,1、概念 景观变化动态：是指景观变化的过去、现在和未来趋势。,2、类型,根据关注景观变化的侧重点不同，景观变化动态可分为两种：景观空间变化动态，景观过程变化动态。,3、景观变化的动态模拟需要考虑的问题,景观的初始状态 景观变化的方向：趋势 景观的变化率：过程 景观变化的可预测性：结果 景观变化的可能性和程度：机制,（一）、数据库的建立（二）、模拟模型的建立（三）、模拟结果的分析（四）、模拟结果的验证,二、景观变化模拟的步骤,1、遥感图像：航空像片、卫星图像 航空像片是景观变化中使用很广的数据来源，根据它，可以直接得到土地利用类型和景观变化率。一般为15m分辨率。卫星影像数据有 AVHRR数据（1.1km分辨率）、MSS数据（70m分辨率）、TM数据（30m分辨率，ETM15m分辨率）、SPOT数据（515m分辨率）、QUICKBIRD（IKNOS）（2m分辨率）等。,（一）、数据库的建立,深圳地区城市化过程示意图,2003年卫星影像图（下）,1988年卫星影像图（上）,遥感数据选择需要考虑的几个数据属性 1）类型：遥感平台类型、数据表达类型 2）范围：地表覆盖范围、目标客体涵盖范围 3）分辨率水平：目标细节的表现水平 4）时段：数据获取的时间、不同时段的分布情况,2、空间数据 包括植被图、土地利用图、土壤图、地形图等，以及由此生成的一些图，如坡度图、坡向图、NDVI（归一化植被指数）图。一般以矢量或栅格形式储存。,3、文献数据和统计资料 文献数据主要是与所要模拟的景观过程有关的变量数据和参数值；统计资料包括工农业统计数据、年鉴、森林资源清查数据等。,4、气象数据 主要有温度、降水量和太阳辐射等。,（二）、模拟模型的建立,1、统计相关模型（1）统计相关建模目的 变量间相关性研究 形成科学的成因假设 预测 数据简化或结构简化,（2）模型分类根据统计相关模型的应用目的，将模型分为三类：1）相关分析：相关分析模型研究变量间的相互关系并进行信度检验。2）回归分析：使用统计回归方法，建立解释变量与因变量之间的关系表达式。3）因子分析：是使用数学方法建立起来的关于变量之间组合关系的方法。,（3）建模步骤,数据整理 数据预处理 模型计算 模型检验 模型解释和应用,2、生理生态学过程模型,包含一些生理生态学机理，机理意义更明确，普适性更强，但实际应用上更多地还是采用半理论半经验模型，因而这一领域的模型仍处于迅速发展的阶段。,3、遥感模型,遥感模型由地形模型、物理模型和数学模型构成，是用遥感信息和地理信息影像化的方法建立的一种模型，它是形象模型与抽象模型结合的一类可视化模型。,（三）、模拟结果的分析,运用GIS手段进行空间数据的处理、分析和显示。,（四）、模拟结果的验证,模型的模拟结果必须得到一定程度的验证，才能确定其精度和可行性。,三、景观变化动态模型,1、景观整体变化模型 将景观作为一个整体，模拟景观整体某一值或某一属性的变化情况。用微分方程表示：dx/dt=f(x)；用差分方程表示：xt+1=f(xt)。x是景观整体的变化量，f(x)是变量x的函数，t是时间。,2、景观分布变化模型,景观分布变化模型着眼于景观一系列变量值的分布，对景观各变量占景观的比例变化进行模拟；不提供景观中各要素的实际位置和构型，所包含的信息不十分全面，但它比景观空间模型简单，易于使用和发展。,3、景观空间模型,是景观变化中最重要的模拟，不仅可以模拟景观要素变化的数量，而且可以模拟景观要素空间位置的变化。,四、景观动态模拟的发展趋势,1、从景观空间变化到景观过程变化2、从单纯景观现状模拟到通过驱动因子模拟景观变化3、从单一尺度到多尺度的景观变化4、从宏观变化到个体反应机制的模拟 5、与地理信息系统结合6、与社会经济模型结合7、模型的可视化,
