格局指數(shù)的解釋

1、景觀格局指數(shù)講解景觀格局指數(shù)講解東北土地利用變化的分析東北土地利用變化的分析景觀指數(shù)用來干什么？景觀指數(shù)用來干什么？n景觀指數(shù)的提出，是用來進行景觀定量分析的。在整體景觀指數(shù)的提出，是用來進行景觀定量分析的。在整體上，用于定量分析的景觀指數(shù)通常有如下幾種：上，用于定量分析的景觀指數(shù)通常有如下幾種：n1、景觀多樣性指數(shù)n2、景觀優(yōu)勢度指數(shù)n3、景觀均勻度指數(shù)n4、景觀破碎化指數(shù)n5、景觀聚集度指數(shù)n通過對上述指數(shù)進行分析，可以找到對改善現(xiàn)狀不利的通過對上述指數(shù)進行分析，可以找到對改善現(xiàn)狀不利的環(huán)境要素，并在規(guī)劃中提出控制與發(fā)展原則。同時，對環(huán)境要素，并在規(guī)劃中提出控制與發(fā)展原則。同時，對起支配地

2、位和要重點保護的土地類型應用類型水平指數(shù)起支配地位和要重點保護的土地類型應用類型水平指數(shù)進行分析，如圓明園環(huán)評中的水體與綠地。進行分析，如圓明園環(huán)評中的水體與綠地。常用那些景觀指數(shù)？常用那些景觀指數(shù)？n景觀指數(shù)中，面積景觀指數(shù)中，面積/ /密度密度/ /邊界指數(shù)和形狀指數(shù)是最基本邊界指數(shù)和形狀指數(shù)是最基本的，其中面積的變化又是最重要的。的，其中面積的變化又是最重要的。n沒有量，哪有質？土地利用類型都改變了，不再起支配沒有量，哪有質？土地利用類型都改變了，不再起支配地位了，你形狀變得再好、連通度再高、對比度再合適地位了，你形狀變得再好、連通度再高、對比度再合適又有什么意義呢？比如城市里的片林。又

3、有什么意義呢？比如城市里的片林。n所以，許多學者先研究土地利用類型的面積變化，再研所以，許多學者先研究土地利用類型的面積變化，再研究空間變化和質量變化。面積變化首先反映在不同類型究空間變化和質量變化。面積變化首先反映在不同類型的總量變化上，從中我們可以了解變化總的態(tài)勢和土地的總量變化上，從中我們可以了解變化總的態(tài)勢和土地利用結構是怎么演化的利用結構是怎么演化的（東北例子）（東北例子）。n一般的景觀生態(tài)學應用，如環(huán)評、規(guī)劃，往往只分析面一般的景觀生態(tài)學應用，如環(huán)評、規(guī)劃，往往只分析面積積/ /密度密度/ /邊界指數(shù)和形狀指數(shù)，連通度、對比度、鄰接邊界指數(shù)和形狀指數(shù)，連通度、對比度、鄰接度指數(shù)等很

4、少涉及。度指數(shù)等很少涉及。地圖來源地圖來源（2） 1980年代中國土地利用圖年代中國土地利用圖土地利用分類土地利用分類土地利用類型一級土地利用類型一級類類1930年代土地利用分類年代土地利用分類1980年代土地利用分類年代土地利用分類耕地耕地農田農田稻田、水澆地、旱地稻田、水澆地、旱地林地林地針葉林、闊葉林、針葉林、闊葉林、針闊混交林針闊混交林用材林、經濟林、用材林、經濟林、疏林、灌木林疏林、灌木林草地草地荒草地荒草地牧草地、高山草甸牧草地、高山草甸水域水域河流水面、湖泊水面、河流水面、湖泊水面、海濱灘涂海濱灘涂湖泊湖泊水庫水庫城市城市 城市城市城市城市未利用土地未利用土地濕地濕地 裸地、沙地

5、、鹽堿地、裸地、沙地、鹽堿地、寒漠、戈壁、沼澤地寒漠、戈壁、沼澤地 選取盡可能反映景觀全局或各類型的變化，且相關選取盡可能反映景觀全局或各類型的變化，且相關性較小的典型變量；性較小的典型變量；共選取共選取1919個指標：個指標： （1 1）斑塊類型水平指數(shù)有：斑塊類型面積，最大斑）斑塊類型水平指數(shù)有：斑塊類型面積，最大斑塊指數(shù)，斑塊平均面積，斑塊數(shù)，斑塊密度，邊界密度，塊指數(shù)，斑塊平均面積，斑塊數(shù)，斑塊密度，邊界密度，周長面積比，景觀形狀指數(shù)，平均斑塊形狀指數(shù)，平均周長面積比，景觀形狀指數(shù)，平均斑塊形狀指數(shù)，平均斑塊分維數(shù)，周長面積比分維數(shù)，聚集度指數(shù)，景觀導斑塊分維數(shù)，周長面積比分維數(shù)，聚集

6、度指數(shù)，景觀導度指數(shù)。度指數(shù)。 （2 2）景觀水平指數(shù)除上述各種斑塊類型水平指數(shù)外，）景觀水平指數(shù)除上述各種斑塊類型水平指數(shù)外，還選用了蔓延度，還選用了蔓延度，ShannonShannon多樣性指數(shù)，多樣性指數(shù)，ShannonShannon均勻度均勻度指數(shù)，優(yōu)勢度指數(shù)和破碎度指數(shù)。指數(shù)，優(yōu)勢度指數(shù)和破碎度指數(shù)。 景觀指數(shù)選取景觀指數(shù)選取土地利用變化分析土地利用變化分析(arcview) 中國東北地區(qū)土地利用變化分類面積表中國東北地區(qū)土地利用變化分類面積表土地利用類土地利用類型型19301930年代年代19801980年代年代面積變化面積變化面積面積/ /萬萬hmhm2 2比例比例/%/%面積面

7、積/ /萬萬hmhm2 2比例比例/%/%面積面積/ /萬萬hmhm2 2比例比例/%/%耕地耕地125.78 125.78 0.99 0.99 3842.46 3842.46 30.18 30.18 3716.68 3716.68 29.19 29.19 林地林地6251.63 6251.63 49.11 49.11 4850.45 4850.45 38.11 38.11 -1401.18 -1401.18 -11.00 -11.00 草地草地5661.03 5661.03 44.47 44.47 3400.62 3400.62 26.71 26.71 -2260.41 -2260.41 -

8、17.76 -17.76 水域水域51.79 51.79 0.40 0.40 38.46 38.46 0.30 0.30 -13.33 -13.33 -0.10 -0.10 城市城市2.37 2.37 0.02 0.02 10.71 10.71 0.08 0.08 8.34 8.34 0.06 0.06 未利用土地未利用土地637.44 637.44 5.01 5.01 587.34 587.34 4.62 4.62 -50.10 -50.10 -0.39 -0.39 合計合計12730.04 12730.04 100 100 12730.04 12730.04 100 100 1930、19

9、80年代中國東北地區(qū)土地利用結構對比圖年代中國東北地區(qū)土地利用結構對比圖中國東北地區(qū)景觀格局動態(tài)演變分析中國東北地區(qū)景觀格局動態(tài)演變分析1 面積面積/密度密度/邊界指數(shù)分析邊界指數(shù)分析2 形狀指數(shù)分析形狀指數(shù)分析3 蔓延度蔓延度/聚集度聚集度/導度指數(shù)分析導度指數(shù)分析4 多樣性多樣性/均勻度均勻度/優(yōu)勢度指數(shù)分析優(yōu)勢度指數(shù)分析5.邊界密度（邊界密度（ED）1 面積面積/密度密度/邊界指數(shù)分析邊界指數(shù)分析1.斑塊平均面積（斑塊平均面積（MPS）2.最大斑塊指數(shù)（最大斑塊指數(shù)（LPI）3.斑塊數(shù)（斑塊數(shù)（NP）4.斑塊密度（斑塊密度（PD）610NAMPS 100aaaxn1AMLPI， 610A

10、EED NP=NPD=N/A景觀類型面積指數(shù)統(tǒng)計表景觀類型面積指數(shù)統(tǒng)計表年代年代類型類型CACA（kmkm2 2）LPILPI（）（）MPSMPS（kmkm2 2）19301930整個景觀區(qū)域整個景觀區(qū)域1,272,981 1,272,981 46.7276 46.7276 20,142.1000 20,142.1000 耕地耕地12,573 12,573 0.1473 0.1473 1,175.0467 1,175.0467 林地林地625,322 625,322 46.7276 46.7276 195,413.1250 195,413.1250 草地草地565,941 565,941 31

11、.4552 31.4552 59,824.6300 59,824.6300 水域水域5,201 5,201 0.0992 0.0992 506.9201 506.9201 城市城市237 237 0.0023 0.0023 718.1818 718.1818 未利用土地未利用土地63,707 63,707 1.1107 1.1107 2,178.0171 2,178.0171 1980整個景觀區(qū)域整個景觀區(qū)域1,272,980 1,272,980 25.2907 25.2907 90,797.4322 90,797.4322 耕地耕地384,160 384,160 25.2907 25.290

12、7 111,028.9017 111,028.9017 林地林地485,122 485,122 13.9052 13.9052 90,004.0816 90,004.0816 草地草地339,998 339,998 10.6953 10.6953 88,772.3238 88,772.3238 水域水域3,852 3,852 0.1398 0.1398 35,018.1818 35,018.1818 城市城市1,072 1,072 0.0292 0.0292 26,800.0000 26,800.0000 未利用土地未利用土地58,776 58,776 1.2098 1.2098 49,391

13、.5966 49,391.5966 景觀類型密度景觀類型密度/邊界指數(shù)統(tǒng)計表邊界指數(shù)統(tǒng)計表年代年代類型類型NPNP（個）（個）PDPD（個（個/km/km2 2）EDED（m/ham/ha）19301930整個景觀區(qū)域整個景觀區(qū)域6,320 6,320 0.0050 0.0050 1.6013 1.6013 耕地耕地1,070 1,070 0.0008 0.0008 0.1582 0.1582 林地林地320 320 0.0003 0.0003 1.1069 1.1069 草地草地946 946 0.0007 0.0007 1.1985 1.1985 水域水域1,026 1,026 0.000

14、8 0.0008 0.0722 0.0722 城市城市33 33 0.0000 0.0000 0.0031 0.0031 未利用土地未利用土地2,925 2,925 0.0023 0.0023 0.6637 0.6637 1980整個景觀區(qū)域整個景觀區(qū)域1,402 1,402 0.0011 0.0011 1.31941.3194 耕地耕地346 346 0.0003 0.0003 0.7538 0.7538 林地林地539 539 0.0004 0.0004 0.8530 0.8530 草地草地383 383 0.0003 0.0003 0.8780 0.8780 水域水域11 11 0.00

15、00 0.0000 0.0068 0.0068 城市城市4 4 0.0000 0.0000 0.0027 0.0027 未利用土地未利用土地119 119 0.0001 0.0001 0.1444 0.1444 面積面積/密度密度/邊界指數(shù)分析邊界指數(shù)分析n整個東北研究區(qū)范圍內，整個東北研究區(qū)范圍內，19301930年代林地和草地在面積年代林地和草地在面積上占有支配地位，兩者相加占總面積的上占有支配地位，兩者相加占總面積的93.58%93.58%，其它，其它幾個類型的面積比例不超過幾個類型的面積比例不超過6%6%。而。而19801980年代耕地面積年代耕地面積急劇增加，面積比例由急劇增加，面積

16、比例由0.99%0.99%增長到增長到30.2%30.2%，基本上由，基本上由林地和草地轉化過來，形成林地、耕地、草地三種類林地和草地轉化過來，形成林地、耕地、草地三種類型鼎立的景觀格局，三者相加約占總面積的型鼎立的景觀格局，三者相加約占總面積的95%95%。n經過經過5050年的演變，未利用土地略為減少，城市用地略年的演變，未利用土地略為減少，城市用地略微增加，這可能與地理數(shù)據(jù)統(tǒng)計尺度有關，微增加，這可能與地理數(shù)據(jù)統(tǒng)計尺度有關，19801980年代年代的數(shù)據(jù)由于比例尺較小，忽略了大量新增的小城鎮(zhèn)斑的數(shù)據(jù)由于比例尺較小，忽略了大量新增的小城鎮(zhèn)斑塊。塊。 n在最大斑塊指數(shù)方面，在最大斑塊指數(shù)方面

17、，19301930年代研究區(qū)的最大斑塊指年代研究區(qū)的最大斑塊指數(shù)為數(shù)為46.73%46.73%，屬于林地類型，而，屬于林地類型，而19801980年代的最大斑塊年代的最大斑塊指數(shù)為指數(shù)為25.29%25.29%，存在于耕地類型中，而林地的最大斑，存在于耕地類型中，而林地的最大斑塊指數(shù)下降到塊指數(shù)下降到13.91%13.91%，同時草地的最大斑塊指數(shù)也從，同時草地的最大斑塊指數(shù)也從31.45%31.45%下降到下降到10.69%10.69%。這個變化說明了景觀類型間的。這個變化說明了景觀類型間的演替，正好與建國后東北移民墾荒政策的效果相吻合。演替，正好與建國后東北移民墾荒政策的效果相吻合。n從平

18、均斑塊密度來看，從平均斑塊密度來看，19301930年代到年代到19801980年代，景觀總年代，景觀總斑塊數(shù)由斑塊數(shù)由63206320個減少到個減少到14021402個，景觀水平的平均斑塊個，景觀水平的平均斑塊密度由密度由0.0050.005個個/km/km2 2減少到減少到0.00110.0011個個/km/km2 2，雖然有數(shù)據(jù)，雖然有數(shù)據(jù)尺度不同的因素，但還是說明了從尺度不同的因素，但還是說明了從19301930年代到年代到19801980年年代，東北地區(qū)的景觀破碎度是下降的趨勢代，東北地區(qū)的景觀破碎度是下降的趨勢高強度、高強度、大范圍的墾荒和集約化農業(yè)生產導致了大片耕地的出大范圍的墾

19、荒和集約化農業(yè)生產導致了大片耕地的出現(xiàn)，這些耕地完整而相連，集聚成少數(shù)幾個大型斑塊，現(xiàn)，這些耕地完整而相連，集聚成少數(shù)幾個大型斑塊，從而造成景觀破碎度的下降。從而造成景觀破碎度的下降。19801980年代耕地景觀的平年代耕地景觀的平均斑塊面積居所有景觀類型之首，達到均斑塊面積居所有景觀類型之首，達到111023km111023km2 2，同時耕地類型的最大斑塊指數(shù)達同時耕地類型的最大斑塊指數(shù)達25.29%25.29%，恰好驗證了，恰好驗證了上述觀點。上述觀點。 n從邊界密度來看，不管是從邊界密度來看，不管是19301930年代還是年代還是19801980年代，草年代，草地和林地都排在前兩位，而

20、且比較接近，這說明這兩地和林地都排在前兩位，而且比較接近，這說明這兩種景觀類型的開放性強，是其他景觀類型斑塊進行物種景觀類型的開放性強，是其他景觀類型斑塊進行物質能量交流時，不可或缺的通道。質能量交流時，不可或缺的通道。4 多樣性多樣性/均勻度均勻度/優(yōu)勢度指數(shù)分析優(yōu)勢度指數(shù)分析4.破碎度指數(shù)（破碎度指數(shù)（LFI）1.Shannon多樣性指數(shù)（多樣性指數(shù)（SHDI）2.優(yōu)勢度指數(shù)（優(yōu)勢度指數(shù)（LDI）3.Shannon均勻度指數(shù)（均勻度指數(shù)（SHEI）miiiPPSHDI1)ln(kmkkPPHLDIln1max nPPHHSHEInkkklnln1maxiiANLFI/景觀多樣性景觀多樣性/

21、均勻度均勻度/破碎度指數(shù)統(tǒng)計表破碎度指數(shù)統(tǒng)計表年代年代SHDILDISHEILFI193019300.92910.86270.51860.005019801.24730.54450.69610.69610.00110.0011多樣性多樣性/均勻度均勻度/優(yōu)勢度優(yōu)勢度/破碎化指數(shù)分析破碎化指數(shù)分析n19801980年代景觀的多樣性和均勻度均高于年代景觀的多樣性和均勻度均高于19301930年代的，年代的，多樣性指數(shù)由多樣性指數(shù)由0.92910.9291增加到增加到1.24731.2473，同時均勻度指數(shù)，同時均勻度指數(shù)也從也從0.51860.5186增加到增加到0.69610.6961。即。即5

22、050年間，東北地區(qū)在景年間，東北地區(qū)在景觀類型分布更加均勻的同時，景觀多樣性也得到比較觀類型分布更加均勻的同時，景觀多樣性也得到比較大的提升，較好地實現(xiàn)了景觀類型的演替更新。大的提升，較好地實現(xiàn)了景觀類型的演替更新。n優(yōu)勢度指數(shù)由優(yōu)勢度指數(shù)由19301930年代的年代的0.86270.8627下降至下降至19801980年代的年代的0.54450.5445。主要原因是。主要原因是19301930年代面積居前列的是林地和年代面積居前列的是林地和草地，而草地，而19801980年代的為耕地、林地和草地，優(yōu)勢景觀年代的為耕地、林地和草地，優(yōu)勢景觀類型有所增加，各類型景觀比例分配逐漸趨于均衡化。類型

23、有所增加，各類型景觀比例分配逐漸趨于均衡化。n破碎度指數(shù)呈減小趨勢，由破碎度指數(shù)呈減小趨勢，由19301930年代的年代的0.00500.0050減小到減小到19801980年代的年代的0.00110.0011。這和前文總結的平均斑塊密度等。這和前文總結的平均斑塊密度等指數(shù)的趨勢一致，都反映了大面積的人為干擾并沒有指數(shù)的趨勢一致，都反映了大面積的人為干擾并沒有帶來景觀的破碎化。帶來景觀的破碎化。注意：景觀指數(shù)的局限注意：景觀指數(shù)的局限n景觀指數(shù)可以用來表征景觀格局，但是景觀指數(shù)并不景觀指數(shù)可以用來表征景觀格局，但是景觀指數(shù)并不是表征格局的唯一方法，還有空間統(tǒng)計學等途徑；是表征格局的唯一方法，還

24、有空間統(tǒng)計學等途徑；n景觀指數(shù)不是萬能的，景觀生態(tài)學有很多內容用景觀景觀指數(shù)不是萬能的，景觀生態(tài)學有很多內容用景觀指數(shù)是表征不出來的；指數(shù)是表征不出來的；n景觀指數(shù)與景觀格局并不是一對一的對應關系，而是景觀指數(shù)與景觀格局并不是一對一的對應關系，而是多對多的關系，我們分析的時候要具體問題具體分析，多對多的關系，我們分析的時候要具體問題具體分析，不要陷入指數(shù)這樣變就一定對應什么結論的思維定勢；不要陷入指數(shù)這樣變就一定對應什么結論的思維定勢；n我們計算指數(shù)，主要通過定量的依據(jù)來證明定性的結我們計算指數(shù)，主要通過定量的依據(jù)來證明定性的結論，不能為計算而計算，玩數(shù)字游戲，如果某個指數(shù)論，不能為計算而計算

25、，玩數(shù)字游戲，如果某個指數(shù)說明不了什么問題，那么這個數(shù)字就沒有任何意義。說明不了什么問題，那么這個數(shù)字就沒有任何意義。具體問題具體分析具體問題具體分析多觀察幾個指數(shù)多觀察幾個指數(shù)n在退化草場，我們會發(fā)現(xiàn)生態(tài)過程相同，指數(shù)趨勢不在退化草場，我們會發(fā)現(xiàn)生態(tài)過程相同，指數(shù)趨勢不同的情況：草場退化初期，出現(xiàn)多個沙化斑塊，沙化同的情況：草場退化初期，出現(xiàn)多個沙化斑塊，沙化土地類型斑塊數(shù)是上升的；草場繼續(xù)退化，多個沙化土地類型斑塊數(shù)是上升的；草場繼續(xù)退化，多個沙化斑塊連成一整塊，沙化土地類型斑塊數(shù)是下降的。斑塊連成一整塊，沙化土地類型斑塊數(shù)是下降的。n這個時候，用單個指數(shù)根本無法衡量景觀格局的變化這個時候

26、，用單個指數(shù)根本無法衡量景觀格局的變化趨勢。只能把斑塊數(shù)的變化跟總面積、平均斑塊面積趨勢。只能把斑塊數(shù)的變化跟總面積、平均斑塊面積的變化結合起來一起分析。的變化結合起來一起分析。n所以，我們要關心具體的生態(tài)過程，多觀察幾個指數(shù)，所以，我們要關心具體的生態(tài)過程，多觀察幾個指數(shù)，結合起來說明問題。結合起來說明問題。2形狀指數(shù)分析形狀指數(shù)分析周長周長面積分維數(shù)面積分維數(shù) （PAFRAC）1.周長面積比（周長面積比（PARA）2.形狀指數(shù)（形狀指數(shù)（Shape）:景觀形狀指數(shù)（景觀形狀指數(shù)（LSI）平均斑塊形狀指數(shù)（平均斑塊形狀指數(shù)（MSI）3.分維數(shù)（分維數(shù)（FRAC）:平均斑塊分維數(shù)（平均斑塊分維

27、數(shù)（MPFD）PARA =P/AAELSI25.0Na0.25Pm1in1jijij MSI NPMPFDm1in1jijijaln0.25ln2）（njijnjijinjijnjijnjijijippnapapnPAFRAC112111lnlnlnln)ln(ln2景觀類型形狀指數(shù)統(tǒng)計表景觀類型形狀指數(shù)統(tǒng)計表年代年代類型類型PARA_MNPARA_MNLSILSIMSIMSIMPFDMPFDPAFRACPAFRAC1930整個景觀區(qū)域整個景觀區(qū)域28.747847.50221.5199 1.04261.5222耕地耕地30.354144.91561.39621.03911.5675林地林地1

28、9.508945.64481.64151.04691.3490草地草地23.355952.46111.97871.06061.5153水域水域34.490734.91721.19351.02231.5591城市城市21.67026.38711.11631.01881.2536未利用土地未利用土地28.980284.36241.52241.04491.59691980整個景觀區(qū)域整個景觀區(qū)域6.322439.55181.71781.04891.5709耕地耕地7.035739.88391.69111.04821.5369林地林地5.853840.28261.57231.04151.5216草地草

29、地6.450049.36761.91691.05691.6839水域水域6.95603.84001.40461.03811.1033城市城市3.33822.65151.32691.0302N/A未利用土地未利用土地6.002119.31961.85611.06001.50233 蔓延度蔓延度/聚集度聚集度/導度指數(shù)分析導度指數(shù)分析3.景觀導度指數(shù)（景觀導度指數(shù)（COHESION）1.蔓延度（蔓延度（CONTAG）2.聚集度指數(shù)（聚集度指數(shù)（AI）100m2lnln1m1in1jijij）（）（PPCONTAG)100(*11*1111AappCOHESIONnjijijnjij ijninjijPPnAIlnln211 景觀蔓延度景觀蔓延度/ /分布指數(shù)統(tǒng)計表分布指數(shù)統(tǒng)計表年代年代類型類型CONTAGCONTAGAIAICOHESIONCOHESION19301930整個景觀區(qū)域整個景觀區(qū)域64.950964.950991.921791.921799.802199.8021耕地耕地60.350760.350788.985688.9856林地林地94