洞庭湖区景观异质性的尺度效应研究

景观异质性是景观的基本特征,也是景观生态学研究的重要内容之一。景观的异质性随着研究尺度的改变而变化,不同尺度,各景观组分的异质性表现不同。而异质性的大小,直接影响着生态学研究过程中样地尺度的选择是否合适。本文以我国典型的湿地景观生态系统洞庭湖区为例,采用信息熵法,选取样线,利用湖区五期影像资料,借助Arc GIS相关软件将样线与影像资料进行叠加,在800m、1600m、3200m、6400m、12800m五个尺度上,针对水田、旱地、林地、草地、水域、建设用地和未利用地七种景观组分进行分析,得到各种景观组分在不同尺度上的信息熵和最大异质性表现尺度,根据分析结果,对今后景观研究过程中样地尺度的确定提供了一些依据。     

长沙城市景观破碎化空间异质性研究

景观破碎化表现为景观由单一、均质、连续趋于复杂、异化离散状态.空间异质性是空间景观格局产生的原因.不同尺度下景观破碎化空间异质性表现为不同的特征.遵循"尺度——格局——过程"的思路,以长沙市2005年、2010年遥感影像为数据源,针对都市区空间异质性对不同粒度和幅度水平的响应得到合适的分析尺度,进而对长沙市景观破碎化的空间格局和空间异质性展开研究,最后剖析了景观破碎化与城市生态系统的耦合过程.研究表明:(1)长沙都市区研究中,60 m粒度是一个本征观测尺度,1200 m幅度是理想特征尺度;(2)都市区景观破碎化空间格局复杂;(3)景观破碎化空间异质性受人为因素干扰影响大,随经济社会发展呈正相关关系.     

人类活动对北京东灵山地区景观格局影响分析

干扰改变景观格局,同时又受景观格局的影响,干扰是景观异质性的一个主要来源。应用ＩＬＷＩＳ地理信息系统,以１∶２００００植被图为基础,结合野外考察,分析了北京东灵山地区森林景观空间格局,采用缓冲区分析方法,研究了人类活动对该地区森林景观格局的影响。研究结果表明,在东灵山地区,人类活动的强弱与景观的破碎化表现出一定的相关性。人类作用强的地区斑块面积较小,作用弱的地区斑块面积较大,人类的活动对该地区的景观破碎化产生了明显的影响。随着距所选择的干扰区的远近,几个景观多样性指数没有表现出有规律的大小变化。虽然该地区人类活动有愈来愈强的趋势,但目前决定该地区景观空间格局的因子主要还是自然要素,人类活动虽然也对该区的景观格局产生了一定的影响,但还不是决定因素     

基于景观斑块谱特征分析的湿地景观变化对丹顶鹤栖息地影响研究

选择三江平原东北部为研究区域,通过对1954～2005年6个时段景观图湿地斑块谱特征分析,结合野外丹顶鹤栖息地调查,揭示了湿地景观斑块化对丹顶鹤栖息地的影响。结果显示：①空间上,区域湿地景观以大斑块为优势地位,小斑块数量众多,总体斑块数量大;大斑块形状复杂且富有生态系统类型多样性,小斑块形状规则但异质性差;时间上,大斑块面积持续缩小,小斑块数量持续增加,景观破碎化过程明显;大斑块形状趋于复杂,内部异质性降低明显,景观多样性趋于简单化。②景观斑块化不仅导致丹顶鹤栖息地面积大量丧失,而且边缘效应和斑块异质性影响严重削弱了斑块维持栖息地的能力。③景观斑块谱特征决定了斑块资源的有效程度。在低度破碎化的景观中,斑块面积影响起主要作用,而在高度破碎化景观中,斑块形状和多样性影响更为突出。     

艾比湖湿地土地利用/覆被-景观格局和气候变化的生态环境效应研究

借助Arc GIS与ENVI软件,以1998年、2006年和2014年遥感影像Landsat TM/OLI为数据源,得到3期艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型图.在空间尺度上将研究区分为3个特定研究单元来分析土地利用/覆被变化特征,并从景观格局和气候变化两个方面来进行生态环境效应研究.通过计算土地利用/覆被类型生态风险指数,从而获得研究区生态安全指数,最终建立艾比湖湿地自然保护区土地利用/覆被类型与生态环境之间的数量关系,并对整体及局部地区进行生态环境质量动态分析.结果表明,水域和其他(裸地和戈壁)是研究区内的优势景观类型.水域的平均斑块面积最大,水域和其他(裸地和戈壁)的最大斑块指数较高,盐碱地和其他(裸地和戈壁)的分维度指数较高,水域和其他(裸地和戈壁)的聚集度指数较大,林草地空间分布离散,破碎化程度高,连通性差.1998—2014年期间多样性指数增加,说明各景观类型所占比例趋于均衡化,作为优势景观类型的湿地对整个景观的控制作用减小,景观异质性增加.1998—2014年间,艾比湖湿地自然保护区总体生态环境指数呈逐步升高趋势,但生态环境质量的改善与恶化同时存在,并在特定研究单元上出现明显的区域分异特征.盐碱地、其他(裸地和戈壁)向湿地及荒漠向其他(裸地和戈壁)的转化是环境改善的主导因素.湿地向水域和其他(裸地和戈壁)的转变是环境恶化的主导因素.据1998—2014年的气象资料,降水量呈下降趋势,降水减少使植物存活率降低,导致植被覆盖率下降,从而影响生态环境的健康发展.另外,在分析驱动机制的基础上,建立了优选多元线性回归方程,结果表明,在景观指数和年径流量中,艾比湖湿地自然保护区生态环境指数的变化与平均斑块面积和分维度指数均呈显著相关.该研究对艾比湖湿地自然保护区土地利用合理规划管理、生态恢复和经济发展政策的制定有着非常重要的意义.     

五道梁高寒草原土壤水分和植被盖度空间异质性的地统计分析

青藏高原高寒草原区,由于长期冻融和地下冰的存在形成了独特的生态水文结构,土壤水分是控制高寒草原生态过程的关键因子。利用地统计学对多年冻土区高寒草原土壤表层含水量和植被盖度的空间变异性进行研究,结果表明,高寒草原生态系统浅层剖面(0~50 cm)土壤水分和植被盖度均符合正态分布,土壤含水量沿垂直方向逐渐增大,介于19.43%~25.37%之间,变异系数介于23.77%~40.92%;植被盖度具有强变异性,变异系数为47.99%。0~50 cm土壤含水量具有高度的空间异质性,其中91.1%的空间异质性是由空间自相关部分引起的,主要体现在10~190 m的中尺度上;植被盖度在研究尺度上具有中等程度的空间自相关,植被盖度随机部分的空间变异性占总空间变异性的比例为34.2%,主要体现在10 m的尺度内。各向异性分析表明,土壤水分和植被盖度具有明显的各向异性,其空间格局有明显的差异。     

不同时空尺度下土地利用结构与空间格局对苏州河水质的影响

土地利用与河湖水质的关系存在时空异质性.以上海苏州河为研究对象,基于2001、2005、2010、2015和2020年水质监测和土地利用数据,提取5种空间尺度（200、500、1 000、2 000和5 000 m河段缓冲区）的景观格局指数,采用相关分析和冗余分析,研究了多时空尺度下苏州河水质与缓冲带土地利用构成和空间格局特征的响应关系.结果表明：①苏州河水质近20年呈逐步改善趋势,TN是当前水体主要污染物.②不同尺度缓冲带土地利用均以建设用地为主,绿地林地占比呈小幅增长趋势.③缓冲带土地利用景观特征与水质存在关联性,并表现出时间和空间尺度效应.时间尺度上,建设用地、农业用地、景观优势度、聚集度和多样性指数与各项水质参数呈现出显著的相关性.就NH₄⁺-N、TP和TN而言,2010年呈现出与其他年份相反的相关关系.2001年土地利用景观特征对水质的总解释率最高,为93.65%.近10年来,绿地林地对水质的调控作用凸显.④空间尺度上,绿地林地、斑块数量、景观形状和多样性指数与大部分水质指标呈现出显著的相关性.绿地林地对NH₄⁺-N、TP和TN的正调控效应均以2 000 m尺度最强.斑块数量和景观形状指数在较大空间尺度上对水质的调控作用相对较强,而香农多样性指数则在小尺度上对水质起到较好的正调控作用.2 000 m尺度下土地利用景观特征对水质总解释率最高,为68.47%.研究表明,增加2 000 m缓冲区内绿地林地的面积并优化其景观配置将对苏州河水质保护具有积极作用.     

新疆鸟类和哺乳动物物种丰富度空间异质性及其多尺度效应

基于新疆维吾尔自治区鸟类和哺乳动10km×10km物种空间分布数据及1km×1km土地利用数据,引入NDVI、海拔和地理纬度等辅助数据,分别对物种和土地利用数据进行尺度变换,计算分析了1~10km尺度下的景观指数,并进一步在生态系统层面进行尺度效应研究,以探究表征物种多样性空间异质性的合理尺度.结果表明：新疆总体的景观类型较为丰富,北疆的景观丰富度和破碎度都相对高于南疆,并且各类型斑块分布不均匀,景观中存在具有优势度的斑块.鸟类在聚落、水体和湿地生态系统中的尺度效应明显,而哺乳动物的尺度效应在农田、森林生态系统比较显著.7~10km尺度下,聚落景观面积越小,分割度越高,水体景观越破碎,越离散,形状越复杂,鸟类丰富度越高.农田和森林生态系统的景观特征对哺乳动物丰富度具有较高的参考价值.7~10km下,农田斑块越离散、形状越复杂,哺乳动物物种丰富度越低;4km尺度下,森林景观斑块形状越复杂、连接度越高,哺乳动物物种越丰富.     

中田河流域景观异质性对水体总氮浓度影响研究

土地利用变化使输移至河流的营养盐负荷发生变化从而导致地表水水质变化.研究景观异质性对营养负荷的影响程度对改善水质的最佳管理措施至关重要.本研究从2013年1~12月,对中田河流域干支流水系20个监测点的地表水总氮浓度进行了周年定点监测,考虑到流域单元的嵌套关系,选择7个土地利用结构和13个景观格局指数,探讨了景观异质性对中田河流域水体总氮浓度的影响.研究表明:1建设用地和草地对总氮浓度有重大影响,表现为建设用地会恶化水质,而草地可以改善水质;2景观斑块-形状指数、景观斑块-面积指数和建设用地是景观尺度上影响流域总氮浓度的主要因素;3回归分析进一步显示建设用地和景观斑块-面积指数对总氮浓度的贡献分别是67.31%和32.69%.     

干旱内陆河流湿地景观破碎化模型构建与尺度分析——以黑河中游湿地为例

尺度的选择一直是地理学及景观生态学的研究重点和热点。在遥感和GIS的支持下,以黑河中游湿地为例,利用移动窗口技术和空间形态学准则构建湿地类型变化追踪模型;利用面积频率统计法、卡方分布归一化尺度方差、分维数距平和多样性指数探讨干旱内陆河流湿地类型变化追踪模型的适宜和最佳窗口尺度。结果表明：1）类型变化追踪模型能实现基于像元的湿地景观空间格局分析,弥补传统湿地景观破碎化研究主要基于景观和斑块类型水平尺度,难以深入解析湿地空间演变过程的不足;2）黑河中游湿地类型变化追踪模型的适宜窗口尺度为150 m×150 m~450 m×450 m,最佳窗口尺度为250 m×250 m。该结果是进一步研究黑河中游湿地空间破碎化特征的基础,同时对于丰富干旱内陆河流湿地景观破碎化研究尺度选择有一定积极作用。     

Vegetation monitoring using diferent scale of remote sensing data

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｎｄｓｃａｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｉｔｈｉｎｔｈｅＭｕＵｓＤｅｓｅｒｔ，ａｓｅｍｉａｒｉｄｒｅｇｉｏｎｏｆｎｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＣｈｉｎａ，ｉｓｔｈｅｂａｓｉｃｆｏｃｕｓｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙｃｏｎｃｅｒｎｉｎｇｌａ...     

Vegetation monitoring using different scale of remote sensing data

This work sets out to simulate landscape model of Mu Us Desert in Inner Mongolia Autonomous Region of China at different spatial resolution using remote sensing images and distinguished landscape heterogeneity among different spatial resolutions. Landscape models were created from classification image of SPOT satellite data with 20m resolution and NOAA data with 1 km resolution. This study created landscape models of different scales by resampling the SPOT classified image using majority rule. The pixel resolution was increased from the finest scale of 20m by 20m up to 1000m by 1000m that was the coarsest spatial resolution. The Shannon diversity index was used to compare landscape models between different scales. At the finer scale the verify small patches such as deciduous forest, shrub and reedswamp with high vegetation coverage set on matrices with low vegetation cover (moving sand dune and sparse grassland) were verified. Broadening of scale resulted to the loss of small patches and at 1000m resolution, matrix classes were dominant. At 1km resolution of NOAA data, the matrix classes which greatly related to the topography of Mu Us Desert were detected. Diversity index decreased during scale broadening and the difference between SPOT 1km scale model and AVHRR data was not significant. The results showed that SPOT 20m model is good for the use of ecotone oriented revegetation planning, and NOAA 1km model is good for the seasonal and annual monitoring of each landscape unit, and revegetation planning at the regional level.     

鲁东山区流域景观格局与面源污染关联关系

基于实地监测和3S技术,以鲁东低山丘陵地区栖霞市为研究区,采用Spearman相关、非约束性PCA、对应典范分析（CCA）等方法,研究不同流域尺度下景观格局与面源污染的关联关系。结果表明：（1）研究区景观格局空间分异明显,在特征尺度下农用地和建设用地斑块较为破碎,林地、园地斑块聚集性强。（2）研究区河流面源污染物主要以TN为主,EC、COD污染次之,主河道出水口为污染较为严重的区域。（3）景观格局对水质的影响丰水期要大于平水期,TN和EC对土地利用类型面积比例和景观格局指数的变化最为敏感。（4）平水期河岸带尺度下景观格局对TN影响最大的为斑块密度,EC受景观边缘密度影响最大,小流域尺度TN受景观蔓延度影响最大,COD与景观多样性关系密切;丰水期河岸带尺度景观多样性对TN影响最大,EC受斑块聚合度影响最大,小流域尺度影响TN最大的因素与平水期一致,EC与景观蔓延度关系密切。（5）小流域景观类型水平下,TN主要受林地斑块密度影响,TP与耕地散布与并列指数关系密切;丰水期TN受林地散布与并列指数影响显著,TP对林地平均分维数变化敏感,EC受草地聚集性影响最大。本文分析了研究区景观格局与面源污染空间分布特征,探讨了两者在不同尺度下的相关性,可为栖霞市水土资源可持续利用提供科学依据。     

Fractal properties of patch perimeters in a disturbed montane landscape, Beijing, China

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｎｄｓｃａｐｅｆｒａｇｍｅｎｔａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｉｍｐａｃｔｓｏｎｂｉｏｌｏｇｉｃａｌｄｉｖｅｒｓｉｔｙｈａｖｅｂｅｅｎｔｈｅｈｉｇｈｌｙｃｏｎｃｅｒｎｅｄｔｏｐｉｃｓｉｎｔｈｅｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓｂｉｏｌｏｇｉ...     

祁连山中部素珠链峰地区冰川斑块动态分析

冰川斑块对气候变化的响应不仅表现在冰川长度和面积的变化,而且其格局在斑块数量、形状、平均欧几里德距离、连通度和最大斑块指数等指标上都发生了显著的变化.运用RS和GIS技术对祁连山东段典型地区2001-2009年间冰川斑块动态的分析表明:研究区冰川斑块面积减少了15.39%,面积<1 hm²的小斑块数量消失了50%以上,斑块形状指数在总体和分级层次上都呈减少的趋势,最大斑块的优势降低.由于小斑块消融和大斑块收缩,使斑块间平均欧几里德距离增加了16.56 m.斑块连通度具有尺度依赖性,当在阈限值<7 000 m时,2009年的冰川斑块连通度大于2001年;当阈限值>7 000 m时,趋势相反.7 000~8 000 m之间是尺度特征的转折点.从斑块动态变化来看,冰川斑块动态以消融斑块为主,消融面积为744.30 hm²,占起始面积的16.53%;新生斑块也同时发生,仅增加起始面积的1.15%.但是,消融和新生斑块发生的数量较多,分别为762和367个,冰川单个斑块面积大小与消融面积呈正相关.     

岩溶山区不同岩性和地貌类型下景观斑块分布与多样性分析

以研究区2000 年TM影像、1:50 000 地形图和1:250 000DEM为基础数据源, 运用景观斑块 分布与多样性特征指数, 测算了黔西南中低山丘原盆谷区不同岩性和地貌类型下景观格局特征。结 果表明: ①灌木林地、疏林地、中覆盖度草地占据着景观中的优势地位, 是明显的景观基质, 控制着 区域景观生态格局及其发展。景观斑块类型在不同岩石和地貌类型区存在较明显差异; ②在连续性 灰岩区、灰岩与碎屑岩互层区和灰岩夹碎屑岩区形成的山间盆地和高原台面上以及北部水热丰富 的河谷地带, 水田、旱地、疏林地、低覆盖度草地集中分布, 浅中切割低山类型中有林地和灌木林地 集中分布; ③在连续性白云岩区形成的深切割( 低、中和高) 丘陵、浅切割( 低、中和高) 丘陵, 低覆盖 度草地和灌木林地集中分布; ④从岩溶石漠化、土壤侵蚀、森林退化的空间格局及其组合来看, 在形 成生态环境的区域差异过程中, 岩性和地貌的空间组合结构起着显著的控制作用。     

无锡市景观指数的粒度效应研究

论文以无锡市2010年TM遥感影像数据为基础,构建了基于自然地理和人为干扰两类因素的因子加权叠加模型,以此获取研究区的生态贡献等级斑块,运用ArcGIS 10.0,Fragstats 4.0和CS 2.2软件计算并探讨了快速城市化平原地区不同景观指数随粒度增粗的变化特征及其适宜的研究尺度域.结果表明,随粒度变粗,景观指数受空间粒度的影响显著,存在特定的粒度范围.其中,类型水平,景观水平以及景观连接度指数的尺度域不完全相同,粒度分别为2~30,2~10和2~7个栅格单元,研究区尺度域以2~7个栅格单元即60~210 m为宜;景观连接度指数得到的尺度域更精准,粒度依赖性更明显,适宜于粒度效应研究,但是不同景观连接度指数对粒度变化的敏感程度不同.     

贵州连续性碳酸盐岩上覆景观特征的定量研究

利用GIS软件,探讨了贵州以连续性碳酸盐岩为基底地区的上覆景观单元、破碎化及斑块分形的特征及其形成原因。研究区域中,受岩性控制景现在整体上体现出一致性的基础上,又存在着明显的内部差异性。一致性表现为以灌木林地为优势景观,森林和草地中以次生景观为主,偏小的斑块占大多数,斑块大小分布全为正偏, 其分布曲线多为尖峭峰,斑块研究不存在面积上尺度域,斑块形状在人为强烈干扰下趋于规则而导致类型分维数的值偏小,人为干扰大的景观中斑块的破碎化更加明显。相比连续性白云岩地区,连续性石灰岩地区的水资源利用率低下,抗干扰能力弱,景观多样性不均衡,退化更严重,分割程度更破碎,空间异质性更强,稳定性差,易向逆向演替的方向发展。     

Landscape ecological analysis of urban vegetation in Guangzhou, China

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＬａｎｄｓｃａｐｅｅｃｏｌｏｇｙｉｓａｎｉｎｔｅｒｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙｓｕｂｊｅｃｔｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｗｉｔｈｓｐａｃｅ．Ｉｔｄｅａｌｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎｓｐａｔｉａｌｓｔｒｕｃｔ...