基于土地利用变化的沂河流域景观格局与径流关系的分析

为探究流域径流量和景观格局变化的关系,基于沂河流域土地利用数据和实测径流资料,运用景观格局指数分析方法和统计分析方法在景观水平和斑块类型水平方面分析流域土地利用景观格局变化与径流量的相关关系。结果表明:1)1961—2015年,流域年径流量相比于年降水量其波动幅度及下降趋势更显著,这说明流域年径流变化除受到降水因素影响外,还受到土地利用变化等人类活动的影响。2)1975—2015年,流域土地利用类型以耕地为主,其次林地、建设用地和草地所占比例较大,再次是水域,而未利用地面积最少;土地利用变化主要表现为耕地和草地迅速减少,建设用地和林地快速增加,水域和未利用地有不同程度的增加;流域景观格局破碎化程度增大、斑块形状趋于复杂、连通性趋于减弱、景观异质性增高。3)在斑块类型水平上,径流量与斑块数量(NP)和斑块密度(PD)相关性较小,随着斑块破碎化程度的增加有先减少后增大的微弱趋势;径流量与斑块结合度指数(COHESION)相关性也较小,与最大斑块指数(LPI)有较强的相关性,随着斑块连通程度、景观优势种丰度的增加呈现先增加后减小的趋势。在景观水平上,径流量与多样性指数(SHDI)、景观形状指数(LSI)、蔓延度指数(CONTAG)显著相关,与景观分离度指数(DIVISION)的相关不显著,随景观类型多样性、斑块形状复杂度、斑块聚集度、景观分割度的增加呈现先增加后减小的趋势。     

城镇森林视觉景观异质性对美学质量的影响

北京市海淀区东升镇各大高校内以建筑为背景的城市森林景观十分丰富。结合样地实测和景观照片的分析,运用美景度（SBE）评价、主成分分析和聚类分析等方法,探讨了视觉景观异质性与美学质量之间的联系。结果表明:以建筑为背景的城镇森林视觉景观异质性与美景值呈显著负相关,基于视觉景观异质性和美景度将视觉景观分为3类:①高异质、低质量景观（类型Ⅰ）:视觉景观异质性最高,斑块密度（PD）,景观多样性指数（SHDI）,景观均匀度指数（SIEI）,分离度指数（SPLIT）,景观形态指数（SHAPE）,分形维数（FRAC）均最高,最大斑块指数（LPI）和连通度指数（CONTAG）最低,视觉景观连通性差、结构不稳定,构景因子的植被比例（VE）和植被建筑比例（R）最低,建筑比例（BU）最高,形状和边界的复杂主要体现在硬质要素（建筑和道路）上,整体美学质量差,可观赏性不高;②中等异质质量景观（类型Ⅱ）:视觉景观异质性中等,整体稳定性、连通性、建筑和植被比例均中等,SHAPE和FRAC最低,景观美学质量仅次于类型Ⅰ景观;③低异质、高质量景观（类型Ⅲ）:视觉景观异质性最低,PD,SHDI,SIEI,SPLIT及BU最低;LPI,CONTAG及VE和R最高且SHAPE,FRAC与景观Ⅰ相似,整体稳定性强,连通性高,植被丰富,植被斑块边界和形状富有一定的变化,公众喜好度最高。由此可见,随着视觉景观异质性增强,城镇森林的美学质量显著下降,而增加视野中的植被可提高美景度,相反,增加建筑比例则会降低美景度。     

基于GIS/RS的滨海湿地景观格局多尺度分析——以辽宁省大洼县为例

以辽宁省大洼县滨海湿地为研究对象,基于GIS技术,采用2000、2009年两个时相ETM／TM影像数据,选取了斑块类型水平和景观水平上有代表性的27个景观指数来定量研究滨海湿地景观格局的多尺度特征,分析了两个时间尺度上8种空间粒度的滨海湿地景观指数的尺度规律与景观格局的时空分异。研究表明：大洼滨海湿地的斑块密度（PD）、斑块数（NP）和蔓延度（CONTAG）等指数与空间粒度有很明确的函数关系（幂／对数函数等）,可预测性强;最大斑块指数（LPI）、最大形状指数（LSI）等总体呈增大趋势,但无明显函数关系;而Shannon多样性、均匀性指数（SHDI、SHEI）等则无空间粒度变化效应。2000～2009年,斑块类型百分比（PLAND）、景观分维数（FRAC_MN）等指数在增大,Shannon多样性（SHDI）等指数减小。说明了人类活动对大洼滨海湿地景观格局的干扰明显．景观破碎度增加,总体湿地景观结构向简单化方向发展。2000、2009年两个时相的重要景观指数斑块数（CA）、边界密度（ED）、聚集度（AI）等与空间粒度呈相似的函数关系,具有较好的预测性。     

不同空间尺度下景观格局对人为干扰度的响应——以浙江金义新区为例

基于Landsat TM遥感数据,提取研究区域的土地利用数据,并利用ArcGIS 10.3中渔网工具分别创建不同尺度的评价单元。分别计算每种尺度下的景观格局指数,构建人为干扰强度指标,通过Pearson相关分析来探讨不同空间尺度下景观格局指数对人为干扰度的响应,研究金义都市新区的景观指数在不同空间尺度下对人为干扰度做出的响应。结果表明:①人为干扰强度空间分布表现为四周低,中间高。②斑块密度(PD)、香农多样性指数(SHDI)、香农均匀度指数(SHEI)与人为干扰度呈正相关关系;蔓延度指数(CONTAG)、景观聚集度指数(AI)与人为干扰度呈显著负相关。③在探讨评价单元的空间尺度时发现,景观指数与人为干扰度的相关显著性表现不同,具体表现在:AI在空间尺度为2 000 m时,显著相关。而PD、CONTAG、SHDI及SHEI在空间尺度为4 000 m时,与人为干扰度的显著相关,说明人为干扰度与景观格局指数之间的响应存在空间尺度差异性。④在处于发展初期的区县尺度下进行景观格局指数与人为干扰度相关性分析时,发现选取评价单元为4 000 m时,得到的相关性和显著性结果较好。     

苏州环太湖地区土地利用景观格局变迁分析

基于遥感和GIS技术研究城市化过程中的土地利用及景观格局变迁,深入理解变化的内在动力机制,是满足区域人地协调发展的需要。以苏州环太湖地区为例,采用1986、1998、2003年TM数据,通过解译获得土地利用格局变化信息,进而对太湖生态保护岸线进行缓冲区分析,计算最大斑块所占面积比例(LPI)、斑块数量(NP)、斑块密度(PD)、面积斑块分形指数(FRAC_MN)、香农多样性指数(SHDI)、香农均匀度指数(SHEI)、蔓延度指数(CONTAG)7种景观指数,分析土地利用及景观格局变迁,为区域规划调控提供依据。结果表明:建设用地和耕地是区内主要的用地类型,其面积比例普遍超过60%,建设用地在不断增加,并且1998年以后增加的幅度变大;景观总体格局遭到破坏,建设用地增加所导致的最大斑块面积比例不断上升,斑块数量减少,斑块密度下降,景观均匀度降低。     

游憩型城镇景观林林内景观斑块类型特征研究

以林内景观斑块结构为基础,对北京市各类公园游憩型景观林景观斑块特征进行了分析。北京市各类公园游憩型景观林可分为中密度锻炼型景观林、中密度休闲型景观林、中高密度锻炼型景观林、高密度休闲型景观林、低密度综合景观林等5类。而具有低林分密度、高草本覆盖、适量灌木覆盖、丰富的色彩数量、乔草或乔灌草结构的林内景观更符合大众审美。在16个景观斑块要素中,景观密度越大,色彩斑块的SHDI越低,草本覆盖率越高PLADJ和AI越高、而NP、PD、景观斑块形状指数LSI越低。景观指数变化对林内景观美景度影响程度依次为SPLITCONTAGPAFSIEISHDI。随着美景度等级降低,CONTAG呈现线性递减趋势,而PAF、SPLIT、SHDI和SIEI呈现非线性变化趋势。高密度和整齐划一式的林木排列以及简单的林下植被在一定程度上简化了林内景观要素的复杂性,并不利于提高林内景观质量,适当增加树种丰富度,通过提高垂直层次数量和多样化的林下植被,使用提高林下植被近自然程度、采取规则式和非规则式树木排列方式相结合的多样化水平空间配置,将有益于提高林下植被斑块色彩多样性,并可有效地提高林内景观质量。     

黑龙江省帽儿山地区景观格局及其多样性

利用帽儿山实验林场1999年航测照片及1999年调查材料绘制而成的1：10000的林相图,1：10000的土地利用现状图(1999)和实地调查资料,在ARC/IMFO及其它统计软件支持下,应用地理信息系统技术,对帽儿山林场的景观空间格局及其多样性进行了分析。选取的景观空间格局度量指标包括：斑块数量、斑块大小、斑块密度指数、丰富度指数、优势度指数、均匀度指数、多样性指数等。结果表明：帽儿山实验林场的森林景观以软阔叶林为主．以其很强的萌蘖能力在各景观中占绝对优势;在帽儿山各森林景观斑块中,天然次生林各景观斑块平均面积大于人工林各景观斑块平均面积;人工林各景观类型斑块密度指数高于天然次生林各景观类型斑块密度指数;天然林的景观多样性指数和景观均匀度最高,其景观异质性程度也最高,但景观优势度小,各景观要素对景观整体结构、功能及其变化的控制作用较弱,人工林则相反。     

基于RS与GIS的顺昌县景观格局时空分异研究

为了从时间和空间上对顺昌县景观格局进行分析,寻求产生其景观格局演变的内在机制,为顺昌县景观规划提供科学的决策依据,运用遥感(RS)、地理信息系统(GIS)技术,结合景观分析软件Fragstats 3.3,选取5个景观指数——斑块密度(PD)、分形维数(PAFRAC)、聚集度指数(AI)、多样性指数(SHDI)及均匀性指数(SHEI),从3、6、9 km三个尺度对顺昌县进行了景观格局分析。结果表明:林地在研究区景观中一直占据主导地位,其中阔叶林面积增加,针叶林面积减少,未利用地面积明显减少,建设用地显著增加;SHDI指数具有明显的尺度依赖性,随着尺度增加,随机部分引起的空间异质性占总空间异质性的比重减小;不同尺度下,研究区SHDI的最高值均出现在西南部,并由西南部向外呈现出依次降低的环状扩展模式。1992-2007年间,顺昌县提高土地利用率,建筑面积的增加对生态环境的控制作用开始凸显,因为人类活动的影响,建筑用地附近景观较破碎,SHDI空间分布不平衡。     

基于TM影像的泗顶铅锌矿区森林景观动态分析

运用景观生态学理论和景观格局指数分析方法,选用斑块面积、平均斑块面积、斑块形状指数、临近度指数、分形指数、平均最近距离、景观多样性指数、景观均匀度指数、斑块密度和聚集度指数等10种景观指数,对泗顶铅锌矿区2000—2009年近10年的森林景观格局进行了动态分析。结果表明,矿区主要森林景观类型为有林地和灌木林地;有林地和灌木林地的斑块形状较不规则,斑块边界形状较复杂,同类斑块间距离较近,呈团聚分布;由于受人为因素的影响,2005年林地面积、斑块数、斑块密度、破碎度、多样性均较小,均匀度较低,随着人们对森林环境的重视,2009年森林景观格局有了很大的优化,森林景观逐渐向复杂化、均匀化、多样化发展;景观聚集度指数逐渐增加,2009年达80.19%,景观斑块连接越来越紧密。     

海口市景观格局梯度时空分异特征及响应机制

为深入理解快速城镇化对岛屿城市景观格局的影响，以海口市为研究对象，基于2000、2005、2010、2015年和2018年5期遥感影像，结合POI（piont of interest）核密度以及OSM（open street map）路网密度数据确定7条样带，对海口市景观格局梯度时空分异特征及响应机制进行分析。结果表明:1）就同一时相各样带斑块破碎度和景观多样性整体分异特征来说，穿越城市核心区样带bB的PD（斑块密度）和SHDI（香农多样性指数）值均最大，位于郊区的样带fF的PD和SHDI值均最小，可见样带整体格局对城镇化水平、规划、政策响应明显；2）随着城市核心区距离变大，城乡交错带的斑块破碎度和景观多样性不断提升，聚集度降低，连通性变差。2010年后，城镇化进程加快、江东新区开发和热带农业集群化引起景观格局的强响应；3）2000-2018年，样带bB窗格6、样带cC窗格2、样带dD窗格2~3处LPI（最大斑块指数）均最高，城镇化不均匀推进，导致AWMPFD（面积加权平均斑块分维数）波动显著。研究结果可为该区域生态城市规划和城乡协调提供决策依据。     

基于火模拟的森林火灾风险定量评估

  目的  森林火灾风险评估是利用定量或定性的方法综合考虑一个区域的火发生可能性及对环境造成的潜在影响，识别区域内的高火灾风险区是开展科学林火管理的基础。本研究基于森林燃烧概率、潜在火行为和暴露性综合评估一个区域的森林火灾风险，为林火管理部门开展林火管理和可燃物处理提供指导。  方法  利用燃烧概率模型（Burn-P3）在景观尺度上模拟亚热带林业实验中心所属林区的燃烧概率、潜在火强度、蔓延速度及火发生类型。根据火对周围城镇和水源的潜在环境和安全问题计算火灾暴露性。综合这些指标利用层次分析方法定量评估森林火灾风险，分析火灾风险的空间特征和不同类型植被的燃烧性差异。  结果  火模拟结果表明:研究区的平均燃烧概率为0.040 1，燃烧概率高和很高的区域分别占研究区的5.3%和2.3%。火烧以地表火和间歇性树冠火为主，平均火强度及蔓延速度分别为2 043.6 kW/m2和2.5 m/min。火行为指数高和很高的区域分别占17.3%和6.2%。针阔混交林的燃烧概率和潜在火行为指数最高，阔叶林的燃烧概率及潜在火行为指数最低，但其暴露性指数最高。火灾风险综合评估结果表明，风险高和很高的区域分别占19.7%和6.5%，针阔混交林的火灾风险指数高于其他植被类型。  结论  研究区内大部分区域的燃烧概率较低，但潜在火行为指数较高。城镇和水源附近森林的火灾风险等级高，是林火管理的重点区域。部分针叶林和针阔混交林存在发生稳进树冠火的可能，可以通过可燃物处理措施来减少可燃物梯及地表易燃可燃物，降低火灾风险。      

侧柏人工林林分结构与色彩斑块间的耦合关系

目的色彩是森林景观中最易影响感官的信息要素，也是衡量景观质量高低的重要指标，而林分结构是影响林内景观质量的重要因子。本文旨在通过林分结构与色彩斑块的耦合关系，对北京山区侧柏人工风景林林内景观质量的影响机理进行探讨。方法采用主成分分析构建林分结构因子，通过灰色关联度分析研究林分结构与景观色彩斑块的耦合关联程度，并结合单因素方差分析和多重比较的方法研究两者间的变化规律。结果(1) 4个因子对林分结构的影响程度依次为:林内空间因子＞植被生长因子＞林木高度因子＞林内竞争因子。(2)林分结构与景观色彩斑块的耦合关联度为0.6，属弱协调程度。其中，相关关系耦合度较大的指标包括:林内空间因子与色彩最大斑块比例(LPI)和斑块色彩多样性(SHDI)、植被生长因子与色彩斑块分离度(SPL)和色彩对比度(CPC)、林木高度因子与SHDI、SPL和CPC、林内竞争因子与色彩斑块亮度(CPB)。(3)植被生长仅在中低水平上对LPI有显著影响；林下相对高度仅在较高水平时对CPB和CPC有显著影响；而林内竞争程度在中低水平上对CPB和CPC有显著影响，在较高水平上对SPL有显著影响。结论侧柏人工风景林林内景观色彩斑块与林分结构属中等关联程度，林分结构因子对色彩斑块的影响存在差异:不同林分结构因子所影响的色彩斑块指标、同一林分结构因子在不同水平上所影响的色彩斑块指标以及对色彩斑块的影响程度不尽相同，两者间存在相对复杂的耦合关系。      

天目山林区景观格局时空变化及驱动因素分析

  目的  研究南方集体林区的景观格局变化特征及驱动因素，可为森林可持续经营提供科学依据。  方法  采用景观类型面积转移矩阵和景观格局指数分析方法，对比研究了浙江天目山自然保护区国有林和周边社区集体林2000、2010和2017年的景观格局变化特征。  结果  生态林是保护区和社区的优势景观。保护区整体呈生态林面积增加，经济林面积减少趋势，而社区生态林面积逐年减少，经济林面积不断增加；保护区的竹林和山核桃Carya cathayensis林向生态林转化，社区呈现生态林向经济林、建筑、道路转化，经济林之间相互转化，经济林和耕地相互转化的特征。保护区的景观格局变化不大，社区景观的破碎度、异质性和均匀性逐年上升，生态林的优势地位逐年下降。政策因素、市场需求变化和道路是导致保护区和社区森林景观格局变化差异的主要驱动因素。  结论  社区景观格局的变化会影响森林的生态和文化功能，可以从政策、旅游业发展和道路建设等方面制定相关措施。图1表8参17     

北京温榆河生态廊道春季鸟类物种构成与多尺度环境因子的关系

  目的  城市化进程加剧了城市绿地的破碎化,严重威胁了城市鸟类多样性,河流生态廊道在鸟类栖息地保护方面起到重要作用。然而,各类群鸟类多样性受多尺度环境因子的共同影响,针对不同类群的城市生态廊道鸟类栖息地格局优化与栖息地营造亟待理论研究的支撑。本文在分析北京温榆河生态廊道春季鸟类物种构成特征的基础上,对景观格局、栖息地斑块和微栖息地3个尺度下的环境因子对各类群鸟类物种构成的影响进行综合分析,以期深入了解影响鸟类栖息地选择的环境因素,为城市鸟类多样性保护和城市河流生态廊道栖息地建设提供参考。  方法  于2019年春季对温榆河生态廊道内部鸟类物种构成和植物群落结构特征进行实地调研,并对流域栖息地类型进行目视解译和格局分析,通过冗余分析法（RDA）对鸟类物种构成特征与多尺度环境因子的相关性进行分析。  结果  50 ~ 200 m内的景观格局环境因子对廊道内鸟类总体物种构成解释度最高。鸣禽类群物种构成与微栖息地内的乔木均匀度、小范围内的水体、湿地面积以及较大范围内的草地、落叶林地相关指数相关;陆禽类群物种构成与耕地和灌丛相关;游禽和涉禽类群物种构成与较小范围内的水体面积、湿地面积相关;猛禽与湿地水体相关性强。相同生态类群下不同居留型鸟类与环境因子之间的相关关系存在差异。多数鸟类的多度与100 m范围内湿地面积、湿地最大斑块占比和湿地结合度以及2 000 m范围内水体分离度等指数正相关。  结论  不同类群鸟类与各环境因子的关系存在差异,但水体和湿地相关指数对河流生态廊道内各生态类群鸟类均有影响。在未来的城市生态廊道建设中,建议考虑不同类群鸟类的栖息地偏好,注重廊道内部湿地水体格局的优化,针对目标物种开展鸟类栖息地营造与保护工作。      

试验林火干扰下大兴安岭北部落叶松林土壤含水率的时空变化

  目的  跟踪量化轻、中、重度火干扰下兴安落叶松林土壤含水率，定点分析其时空变化规律与火烧强度干扰差异，深入探讨其形成机制；旨在清楚地认识高寒区火干扰森林生态系统恢复初期土壤水分变化对植被恢复的影响力，并为其调控提供参考。  方法  采用网格法确定固定点位并实施林火干扰试验，根据火烧强度等级划分轻、中、重度火烧区，烘干法跟踪监测火烧前、火烧后、翌年融雪季后、翌年生长季土壤含水率。  结果  林火干扰后:（1）轻、中、重度火烧区土壤含水率立即下降，春旱时段进一步大幅下降，生长季迅速回升；（2）生长季前重度火烧区土壤含水率显著低于轻、中度火烧区，生长季火烧强度干扰差异消失；（3）生长季前，土壤含水率及其相对变化率的空间格局与火烧强度空间格局极显著负相关。  结论  寒温带针叶林火干扰生态系统恢复初期，春旱时段重度火烧迹地土壤含水率可能限制植被更新和再生，应加强集水保水技术调控。      

县域尺度下景观指数的粒度效应

  目的  尺度的合理确定是景观格局和生态研究过程的关键。研究县域尺度下景观指数的粒度效应，并计算景观指数的适宜粒度范围对分析景观格局变化具有重要意义。  方法  以2017年安徽省宿松县的景观分布图为数据源，从类型和景观水平分析了各个景观指数在20~500 m粒度范围内的粒度效应，并选取适宜的粒度范围；通过拟合函数揭示不同景观格局指数随粒度增大的变化特征；结合景观面积损失精度评价模型确定宿松县景观格局变化的最适宜空间粒度值。  结果  景观指数具有一定的空间粒度效应性，其中大部分景观指数的可预测性强，但景观总面积、平均面积分维数、平均形状指数、Simpson多样性、Simpson均匀度指数对空间粒度响应不敏感；景观指数的粒度效应曲线可分为单调递减、单调递增、无变化、复杂变化4种类型；景观指数的拐点主要集中在70和200 m；在景观水平下景观指数粒度效应曲线拟合后的函数主要为幂函数，且拟合程度高。  结论  宿松县景观格局变化的适宜粒度为100~110 m，最佳粒度为100 m。图3表1参27     

1980—2018年江苏里下河平原景观格局时空变化及其热点分析

  目的  探讨景观格局时空变化及其冷热点,为区域生态安全与高质量发展提供科学依据。  方法  以江苏里下河平原1980、1990、2000、2010与2018年共5期景观类型数据为基础,采用景观格局指数、景观转移矩阵、景观综合动态度等方法,分析里下河平原近40 a景观格局的时空变化特征,基于热点分析探究景观变化的冷热点区域。  结果  研究区耕地、湖荡湿地和建设用地为优势景观类型,耕地是面积占比最多的景观,但整体上持续减少了1 000.67 km2,湖荡湿地和建设用地面积不断扩张,建设用地扩张面积达679.83 km2,草地和未利用地面积有所减少,林地面积有所增加。近40 a来,研究区各景观类型之间发生了复杂的相互转化,最显著的是耕地与湖荡湿地、建设用地之间的相互转化。研究期间格网景观综合动态度变化幅度为0~5.43%。里下河平原景观变化具有明显的方向性和聚集性,以“东南—西北”方向为主轴发生倾斜,兴化市、高邮市、盐都区及江都区是景观变化的热点区域。  结论  里下河平原景观格局变化显著,景观多样性增加、破碎化加剧,人类活动对景观格局的影响增强。自然湿地恢复政策的实施对研究区景观生态安全产生了积极影响。图4表4参32