格局指数讲解东北土地利用变化的分析.ppt
景观格局指数讲解,东北土地利用变化的分析,景观指数用来干什么？,景观指数的提出，是用来进行景观定量分析的。在整体上，用于定量分析的景观指数通常有如下几种：1、景观多样性指数2、景观优势度指数3、景观均匀度指数4、景观破碎化指数5、景观聚集度指数通过对上述指数进行分析，可以找到对改善现状不利的环境要素，并在规划中提出控制与发展原则。同时，对起支配地位和要重点保护的土地类型应用类型水平指数进行分析，如圆明园环评中的水体与绿地。,圆明园环境评价中的景观格局分析,常用那些景观指数？,景观指数中，面积/密度/边界指数和形状指数是最基本的，其中面积的变化又是最重要的。没有量，哪有质？土地利用类型都改变了，不再起支配地位了，你形状变得再好、连通度再高、对比度再合适又有什么意义呢？比如城市里的片林。所以，许多学者先研究土地利用类型的面积变化，再研究空间变化和质量变化。面积变化首先反映在不同类型的总量变化上，从中我们可以了解变化总的态势和土地利用结构是怎么演化的（东北例子）。一般的景观生态学应用，如环评、规划，往往只分析面积/密度/边界指数和形状指数，连通度、对比度、邻接度指数等很少涉及。,地图来源,（1）1930年代东北地区地形图,（2）1980年代中国土地利用图,土地利用分类,选取尽可能反映景观全局或各类型的变化，且相关性较小的典型变量；共选取19个指标：（1）斑块类型水平指数有：斑块类型面积，最大斑块指数，斑块平均面积，斑块数，斑块密度，边界密度，周长面积比，景观形状指数，平均斑块形状指数，平均斑块分维数，周长面积比分维数，聚集度指数，景观导度指数。（2）景观水平指数除上述各种斑块类型水平指数外，还选用了蔓延度，Shannon多样性指数，Shannon均匀度指数，优势度指数和破碎度指数。,景观指数选取,土地利用变化分析(arcview),中国东北地区土地利用变化分类面积表,1930、1980年代中国东北地区土地利用结构对比图,中国东北地区景观格局动态演变分析,1 面积/密度/边界指数分析,2 形状指数分析,3 蔓延度/聚集度/导度指数分析,4 多样性/均匀度/优势度指数分析,5.边界密度（ED）,1 面积/密度/边界指数分析,1.斑块平均面积（MPS）,2.最大斑块指数（LPI）,3.斑块数（NP）,4.斑块密度（PD）,NP=N,PD=N/A,景观类型面积指数统计表,景观类型密度/边界指数统计表,面积/密度/边界指数分析,整个东北研究区范围内，1930年代林地和草地在面积上占有支配地位，两者相加占总面积的93.58%，其它几个类型的面积比例不超过6%。而1980年代耕地面积急剧增加，面积比例由0.99%增长到30.2%，基本上由林地和草地转化过来，形成林地、耕地、草地三种类型鼎立的景观格局，三者相加约占总面积的95%。经过50年的演变，未利用土地略为减少，城市用地略微增加，这可能与地理数据统计尺度有关，1980年代的数据由于比例尺较小，忽略了大量新增的小城镇斑块。,在最大斑块指数方面，1930年代研究区的最大斑块指数为46.73%，属于林地类型，而1980年代的最大斑块指数为25.29%，存在于耕地类型中，而林地的最大斑块指数下降到13.91%，同时草地的最大斑块指数也从31.45%下降到10.69%。这个变化说明了景观类型间的演替，正好与建国后东北移民垦荒政策的效果相吻合。,从平均斑块密度来看，1930年代到1980年代，景观总斑块数由6320个减少到1402个，景观水平的平均斑块密度由0.005个/km2减少到0.0011个/km2，虽然有数据尺度不同的因素，但还是说明了从1930年代到1980年代，东北地区的景观破碎度是下降的趋势高强度、大范围的垦荒和集约化农业生产导致了大片耕地的出现，这些耕地完整而相连，集聚成少数几个大型斑块，从而造成景观破碎度的下降。1980年代耕地景观的平均斑块面积居所有景观类型之首，达到111023km2，同时耕地类型的最大斑块指数达25.29%，恰好验证了上述观点。,从边界密度来看，不管是1930年代还是1980年代，草地和林地都排在前两位，而且比较接近，这说明这两种景观类型的开放性强，是其他景观类型斑块进行物质能量交流时，不可或缺的通道。,4 多样性/均匀度/优势度指数分析,4.破碎度指数（LFI）,1.Shannon多样性指数（SHDI）,2.优势度指数（LDI）,3.Shannon均匀度指数（SHEI）,景观多样性/均匀度/破碎度指数统计表,多样性/均匀度/优势度/破碎化指数分析,1980年代景观的多样性和均匀度均高于1930年代的，多样性指数由0.9291增加到1.2473，同时均匀度指数也从0.5186增加到0.6961。即50年间，东北地区在景观类型分布更加均匀的同时，景观多样性也得到比较大的提升，较好地实现了景观类型的演替更新。,优势度指数由1930年代的0.8627下降至1980年代的0.5445。主要原因是1930年代面积居前列的是林地和草地，而1980年代的为耕地、林地和草地，优势景观类型有所增加，各类型景观比例分配逐渐趋于均衡化。,破碎度指数呈减小趋势，由1930年代的0.0050减小到1980年代的0.0011。这和前文总结的平均斑块密度等指数的趋势一致，都反映了大面积的人为干扰并没有带来景观的破碎化。,注意：景观指数的局限,景观指数可以用来表征景观格局，但是景观指数并不是表征格局的唯一方法，还有空间统计学等途径；景观指数不是万能的，景观生态学有很多内容用景观指数是表征不出来的；景观指数与景观格局并不是一对一的对应关系，而是多对多的关系，我们分析的时候要具体问题具体分析，不要陷入指数这样变就一定对应什么结论的思维定势；我们计算指数，主要通过定量的依据来证明定性的结论，不能为计算而计算，玩数字游戏，如果某个指数说明不了什么问题，那么这个数字就没有任何意义。,具体问题具体分析多观察几个指数,在退化草场，我们会发现生态过程相同，指数趋势不同的情况：草场退化初期，出现多个沙化斑块，沙化土地类型斑块数是上升的；草场继续退化，多个沙化斑块连成一整块，沙化土地类型斑块数是下降的。这个时候，用单个指数根本无法衡量景观格局的变化趋势。只能把斑块数的变化跟总面积、平均斑块面积的变化结合起来一起分析。所以，我们要关心具体的生态过程，多观察几个指数，结合起来说明问题。,2形状指数分析,周长面积分维数（PAFRAC）,1.周长面积比（PARA）,2.形状指数（Shape）:,景观形状指数（LSI）,平均斑块形状指数（MSI）,3.分维数（FRAC）:,平均斑块分维数（MPFD）,PARA=P/A,景观类型形状指数统计表,3 蔓延度/聚集度/导度指数分析,3.景观导度指数（COHESION）,1.蔓延度（CONTAG）,2.聚集度指数（AI）,景观蔓延度/分布指数统计表,其他指数,Core Area（核心区指数）专用于自然保护区设计Total Core Area总核心区面积，通过输入缓冲区深度文件，求出核心区的面积例子：电脑显示器的核心显示面积和边框宽度。,Isolation/Proximity（隔离/邻近度）,Proximity Index（邻近度指数），需要输入搜索范围，单位是米。随着搜索半径增加而增加。搜索半径一定的情况下，随着同类型斑块更加紧凑、更加邻近而增加。,对比度/相似度指数,Contrast Index和Similarity Index一样都需要输入权重文件。,相似度/对比度/廊道/踏脚石设计,森林,森林,草地,居民地,森林,森林,森林,Beijing!,实验成功！,
