县域尺度下不同时序茶园景观格局指数的粒度效应分析

【目的】研究县域尺度下不同时序茶园景观格局指数的粒度效应及适宜粒度范围对揭示茶园景观格局变化及驱动机制具有重要意义。【方法】基于2002—2018年雅安市名山区土地利用现状调查数据,从斑块类型水平分析景观格局指数在10～300 m内的粒度效应确定适宜粒度范围,结合景观面积损失模型确定雅安市名山区茶园景观演变的最佳粒度。【结果】不同景观指数均表现出一定的尺度依赖性,对粒度变化存在高敏感度、中敏感度和低敏感度;景观指数随粒度增加包括单调递减、单调递增及复杂变化3种类型;茶园景观随粒度增加形状趋于规则化,景观空间破碎度和连接度随粒度增加而降低,但同一粒度下景观空间连接度和集聚度随时间增加有所提升。【结论】不同景观指数粒度效应不同,综合景观结构稳定性和信息损失度,确定雅安市名山区茶园景观的适宜分析粒度域为60～110 m,最佳空间粒度为60 m。     

景观格局指数的粒度效应——以沈阳城市森林为例

基于沈阳市2006年QuickBird卫星影像,以城市森林为对象,从景观和斑块类型水平研究了25个常用景观格局指数在细粒度范围(粒度边长＜30 m)的粒度效应.结果显示:(1)25个指数随粒度增加的响应可分为3类:单调上升或下降、u型或n型变化和无规律变化.(2)5种城市森林类型对景观格局指数的粒度效应表现出2种趋势:以小斑块为主的附属林和道路林随粒度增加斑块数量急剧减少,相应指数变化幅度较大;以大斑块为主的风景游憩林、生产经营林和生态公益林,景观格局指数对斑块数量变化不敏感,但随粒度增加斑块面积增加,引起面积加权平均斑块面积和有效格网大小等指数较大变化.(3)通过景观格局指数尺度检测图的拐点,沈阳城市森林景观格局分析的适宜粒度为5 m.     

湄潭县城规划区景观指数的粒度效应分析

基于贵州省湄潭县2010年航拍遥感影像与2007年的TM(thematic mapper)图像,利用ArcGIS 9.3软件、Fragstats 3.3和SPSS软件,选择了15个景观指数,分析了湄潭县景观指数随粒度变化表现出来的粒度效应,并对景观指数的曲线拟合函数进行了分析与计算.结果表明:在选取的粒度范围内,随着粒度大小的变化,大多数景观指数都表现出明显的粒度效应,说明景观指数对粒度具有尺度依赖性.选取的15个景观指数的粒度效应可以分为总体上升、平稳降低后稳定、波动降低、波动降低后稳定和不规则变化5种情况.另外,数据源分辨率的大小对景观指数的粒度效应也有一定影响.部分景观指数随粒度变化响应的曲线分别可以用线性函数、二次函数、三次函数、反函数、幂函数和对数函数进行拟合.对于湄潭县而言,利用航拍遥感影像进行景观指数分析的适宜粒度范围是2-10 m,利用TM图像进行景观指数分析的适宜粒度范围是55～65 m;建议选取高分辨率影像数据对该研究区的景观格局特征进行分析.     

县域景观生态风险评价

  目的  利用地理国情数据,定量化研究县域尺度下景观生态风险的变化趋势。  方法  以2015和2017年安徽省宿松县国情数据分类合并后的景观分布图为数据源,在地理信息系统(GIS)技术和Fragstats 4.2软件支持下,基于景观指数,采用地统计学方法,定量化分析2015?2017年宿松县土地景观动态变化、生态风险的时空变化及人类干扰活动对其的影响。  结果  宿松县景观破碎化程度不断增高, 多样化程度不断增强,景观分布呈复杂趋势;西北部景观破碎度、分离度、分维度均较低,景观多样化水平低,景观生态风险较低,中部和东南部景观破碎度、分离度、分维度较高,景观分布结构较为复杂,景观生态风险较高;宿松县低生态风险区、较低生态风险区、中等生态风险区面积呈降低趋势,而较高生态风险区和高生态风险区面积呈增加趋势。  结论  宿松县景观生态风险程度有所增加,生态等级表现为低等级向相邻的高等级转化,潜在生态风险程度从高到低排序为矿产资源区、鱼米之乡、交通枢纽镇、农业区、山地旅游区。图6表6参32     

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     

基于最佳分析粒度的农村居民点空间格局分析 ——以万年县为例

提取2018年万年县土地利用变更数据中的农村居民点数据为源数据,依据不同的空间粒度划分为15种农村居民点空间格局,然后选取12个景观指数进行计算,分析农村居民点景观指数的粒度效应,从而确定适宜粒度的范围及最佳分析粒度.在最佳分析粒度效应下,以万年县各乡镇为研究单元,定量分析万年县农村居民点空间分异特征.研究表明,农村居民点景观指数具有明显的粒度效应,综合各个景观指数的第一尺度域,确定万年县农村居民点空间格局分析的适宜粒度范围为30～50 m,最佳粒度为50 m.万年县农村居民点整体布局相对混乱,各乡镇存在较大差异,整理潜力较大.     

基于最佳分析粒度的农村居民点空间格局分析——以万年县为例

提取2018年万年县土地利用变更数据中的农村居民点数据为源数据,依据不同的空间粒度划分为15种农村居民点空间格局,然后选取12个景观指数进行计算,分析农村居民点景观指数的粒度效应,从而确定适宜粒度的范围及最佳分析粒度。在最佳分析粒度效应下,以万年县各乡镇为研究单元,定量分析万年县农村居民点空间分异特征。研究表明,农村居民点景观指数具有明显的粒度效应,综合各个景观指数的第一尺度域,确定万年县农村居民点空间格局分析的适宜粒度范围为30～50 m,最佳粒度为50 m。万年县农村居民点整体布局相对混乱,各乡镇存在较大差异,整理潜力较大。     

塞罕坝地区植被景观格局时空尺度效应

为探讨植被景观格局时空尺度效应,运用随机森林分类方法解译塞罕坝地区3期(1989、2000和2016年)遥感影像,并利用简单聚合法将景观类型栅格数据进行空间粒度上推,计算基于斑块类型水平和景观水平的景观格局指数;采取尺度图谱分析不同时空尺度草地、天然次生林、灌木及人工林等植被类型的景观尺度效应,通过信息熵模型确定了景观格局分析的最佳空间粒度。结果表明:(1)4种植被景观在空间尺度上具有相同的变化特征,而在时间尺度上表现出不同的变化趋势;(2)不同景观指数对时空尺度的响应结果不同,边缘密度、斑块密度、景观形状指数、聚集度指数及蔓延度指数在时空尺度上具有较强的尺度效应,且90 m为研究区植被景观格局的最佳分析粒度;(3)草地、天然次生林在1989—2016年期间,破碎化程度增加,对研究区的生物多样性造成威胁。     

基于DEM的粤北地区土地利用景观格局尺度效应研究

利用土地利用空间数据和高程数据(DEM),应用空间分析方法和景观格局分析方法,对粤北地区不同高程下的土地利用景观格局及景观指数在30⁵00 m尺度下的变化作了分析。结果表明:在高程500 m以下的区域各景观类型分布均较丰富,200 m以下的区域为居民点分布的主要区域;除蔓延度指数外,其他景观指数均随高程的增加而降低;在景观水平及不同高程上表现出尺度效应的景观指数有斑块密度、斑块形状指数、平均分维度指数和蔓延度指数;在土地利用类型水平上表现出尺度效应的景观指数有斑块密度、面积加权形状指数、平均分维度指数、聚集度指数和凝聚度指数。     

基于GIS/RS的滨海湿地景观空间格局多尺度分析

[目的]为研究滨海湿地景观空间格局的多尺度变化。[方法]运用GIS与遥感技术、Fragstats景观分析软件,以辽宁省盘锦市滨海湿地为研究对象,选取了具有代表性的景观格局指数,从不同行政区单元及空间粒度出发,定量分析了区县级与地级市的景观格局空间尺度特征。[结果]空间粒度上,斑块密度、斑块数等景观指数具有明显的尺度效应,可预测性强。景观空间格局在地市级和区县级尺度都具有明显的尺度效应,表现出不同程度的规律变化,整体趋势一致。[结论]区县级和地市级尺度的湿地类型均受人类影响很大,景观破碎度增加,总体湿地景观结构向简单化方向发展。     

江西省兴国县植被覆盖度及其空间格局变化

  目的  分析植被覆盖度及其空间格局的变化特征,为生态环境建设和土地利用等提供参考依据。  方法  以江西省兴国县为研究区,利用6期Landsat TM/OLI遥感数据,基于归一化植被指数的像素二分模型和景观生态学原理,分析了1988?2019年不同时期的植被覆盖度及其空间格局演变特征。  结果  ①1988?2019年兴国县植被覆盖度增加,年际植被覆盖度均值由1988年的63.89%增至2019年的79.16%;31 a间植被覆盖度增长区占总面积的72.18%,主要表现为林地、农地面积的增加,减少区占总面积的11.30%,主要表现为建设用地面积的增加;各级植被覆盖度主要呈现为朝更高级覆盖度进化演变的特征。②植被覆盖度呈中部与南部较小,东、西、北部较大的分布特征,其大小总体上与海拔高低较为吻合;31 a间植被覆盖度极度增加区主要集中在南部的龙口镇、杰村乡、社富乡等,极度减少区主要在中部的潋江镇和长岗乡。③1988?2019年植被覆盖度呈破碎化、异质性、多样性降低、空间分布不均匀的变化趋势,而聚集度呈增大趋势。不同盖度等级下的空间格局表现为极低、低、中、中高植被覆盖斑块异质性减小,斑块形状趋于简单化;高、极高植被覆盖占优势地位,其形状趋于不规则,极高植被覆盖主要以较为集中的连片形式分布。  结论  兴国县植被覆盖及其空间格局总体上向良性方向发展,有利于区域的可持续发展。土地利用类型、海拔、人类活动等因素对植被空间格局有着重要影响。图5表2参35     

海口市热力景观时空格局与分异特征

  目的  了解海口市热力景观的时空演变特征,缓解快速城市化引起的城市热环境问题。  方法  以2000、2005、2010、2015和2019年共5期Landsat遥感影像为数据源,采用单窗算法反演地表温度研究热环境时空演变;基于地理信息系统(GIS)平台,结合地统计学和景观格局指数法定量分析城市热岛时空分异特征。  结果  热岛强度等级面积曲线符合正态分布特征,其中较弱冷岛、弱冷岛和弱热岛斑块始终占主导格局;热岛等级中心集中区由西海岸分别向江东新区和西南老城方向扩散转移。温度剖面分析可知:中心城区始终是“高原”区,工业区、美兰机场区域多“高峰”值,大面积水域、林地处通常出现“谷”值。2000?2010年高温区扩张快,热岛斑块不断缩小,大型斑块逐渐分解,斑块形状愈加复杂,热岛效应不断增强;2010?2019年扩张慢,热岛斑块不断扩张,小版块逐渐连接成片,斑块形状变化趋于平稳,热岛效应不断减弱。研究期间,同类别热力斑块连通性始终较高。  结论  海口热力景观演变与城市不同发展阶段相对应,基于等级理论的热力景观格局指数分析,有助理解热力景观的时空演变趋势,为生态可持续城市发展规划提供理论依据。图7表3参20     

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     

北京鹫峰景观格局空间特征与森林火险的关联分析

  目的  研究景观格局空间特征与森林火险的关系与影响,为深入研究基于景观尺度的森林空间布局对降低森林火灾风险的影响奠定理论基础。  方法  本研究以北京市鹫峰林场区域为研究对象,利用层次分析法计算森林火险指数并做火险等级评价,提取景观尺度下景观格局信息,探索各景观指数与森林火险指数的关系。先对所获得的GF-1高峰一号遥感影像进行预处理并分类,得到鹫峰土地利用分类图。利用Fragstats4.2计算林场各小班的景观指数,用层次分析法结合二类清查资料计算各个小班火险指数,并对火险分5个等级。统计各火险等级的景观指数,采用灰色关联度分析和相关性分析法,研究景观格局空间特征与森林火险指数的关系。  结果  （1）景观形状指数LSI,景观丰度指数PR,香浓多样性指数SHDI在低火险区最大值最高。说明在一定程度上斑块形状越复杂,景观分割度越大,生物多样性越大,阻火性能越好。（2）在低火险区,7种景观指数（斑块数量NP,斑块密度PD,蔓延度CONTAG,景观分割度DIVISION,景观丰度PR,景观丰都密度PRD,香浓多样性SHDI）对森林火险的线性影响均不大;在中火险等级区域中,与森林火险指数的关联度最低的是斑块密度指数PD,关联度最高的是景观丰度密度指数PRD。在较低火险等级（II）,高（IV）、较高火险（V）等级中,均是斑块密度指数PD与森林火险指数的关联度最小,PR与森林火险指数关联度最大,PR与森林火险指数相关系数分别为?0.452和?0.497呈负相关,相关性较显著,说明景观异质性随着景观要素种类增多而提高,景观异质性越高,森林火灾发生的危险性越小。  结论  在一定程度上,景观斑块密度越大,景观丰度越高,蔓延度越低,越不容易发生火灾,在火灾中抗干扰能力和阻碍能力最强。景观格局内异质性低、生物多样性少则更容易发生火灾。通过对众多景观指数与森林火险指数的灰色关联度和相关性计算,筛选更能表征与森林抗火性有关的指数,其中蔓延度指数CONTAG,景观分割度指数DIVISION,香农多样性指数SHDI,景观丰度PR和景观丰度密度指数PRD等能更好的表达对森林景观的抗火性。      

黄山松人工林林分空间结构对林下植物多样性的影响

  目的  探究黄山松Pinus taiwanensis人工林林分空间结构对林下植物多样性影响的主导因子,旨在为营造健康稳定的黄山松人工林提供科学依据。  方法  以河南省大别山区黄柏山林场40年生黄山松人工林为研究对象,计算林分角尺度、混交度、空间密度指数、林层指数、开敞度和Hegyi竞争指数等6个林分空间结构参数和林下草本、灌木以及更新树种植物多样性测度指标,分别采用灰色关联度分析、Pearson相关分析和典型相关分析方法研究了林分空间结构对林下植物多样性的影响。  结果  灰色关联度分析结果表明:所有林分空间结构参数中,与林下草本植物多样性灰色关联度最大的为角尺度,而与灌木和更新植物多样性灰色关联度最大的为混交度。Pearson相关分析结果表明:角尺度与林下草本Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数以及灌木Simpson优势度指数呈极显著正相关(P＜0.01),混交度与草本Pielou均匀度指数、灌木Shannon多样性指数和Margalef丰富度指数呈显著正相关(P＜0.05),而空间密度指数与林下更新树种Margalef丰富度指数呈极显著正相关(P＜0.01)。典型相关分析结果表明:6个林分空间结构参数与林下草本、灌木植物多样性指标的整体相关性强,相关系数分别为0.998 5和0.999 5,其中角尺度和混交度对林下灌草植物多样性的影响较大。  结论  黄山松人工林林分空间结构对林下植物多样性产生较为显著的影响,可通过调整林分水平空间结构,优化林分竞争态势及林分垂直空间结构等方式提高黄山松人工林林下植物多样性。表6参34     

4种遥感数据时空融合模型生成高分辨率归一化植被指数的对比分析

  目的  针对时空融合方法在遥感植被状况调查及动态变化监测中的应用,比对时空自适应反射率融合模型(STARFM)、增强型时空自适应反射率融合模型(ESTARFM)、回归拟合空间滤波和残差补偿模型(Fit-FC)和规则集回归树融合模型(RPRTM)等4种时空融合模型对归一化植被指数(NDVI)的融合效果。  方法  以三江源地区2块具有差异性地表特征的区域为研究样地,采用上述4种时空融合方法,融合空间分辨率30 m的Landsat 8影像和250 m时间步长16 d的MODIS NDVI数据,生成步长为16 d的30 m空间分辨率的NDVI数据。基于Landsat NDVI影像通过定性的目视判别和定量的统计分析来评价不同融合模型结果的空间特征模拟效果,并以真实的MODIS NDVI时间动态为参考,分析了不同融合方法对地表植被动态特征的拟合效果。  结果  ①关于空间特征的捕捉,在地表覆盖状况较复杂的区域,RPRTM融合效果最佳(R2=0.82);而对于输入影像差异较大的区域,ESTARFM融合效果最佳(R2=0.95)。②关于时间动态的捕捉,RPRTM针对不同的植被型均取得了最佳效果(R2为0.97~0.99)。③相对于模型输入数据的时空可比性,地表异质性对STARFM和ESTARFM融合效果的影响更大。  结论  4种时空融合模型能有效用于生成高时空分辨率的NDVI数据,不同模型其融合效果各有不同,RPRTM在复杂地表区域与模拟植被生长动态变化中均有较好表现。图4表1参38     

额敏县新疆野苹果种群空间分布格局及其关联性

  目的  研究新疆塔城地区额敏县新疆野苹果Malus sieversii种群空间分布格局及其关联性,为该地区新疆野苹果种群恢复和持续经营提供科学依据。  方法  通过典型样地调查法,设置20块标准样地(30 m×30 m)进行新疆野苹果个体调查,使用径级结构代替年龄结构,并运用点格局分析中的单变量函数和双变量函数分析方法,对不同龄级新疆野苹果个体的空间分布格局及其关联性进行研究。  结果  ①新疆野苹果种群的年龄结构呈现类似纺锤形的非典型金字塔型,更新状况不良,种群结构不稳定。②较小年龄的新疆野苹果个体部分呈现出聚集分布,随着年龄的不断增加,逐渐趋向随机分布。③年龄相近的个体空间关联性部分呈正关联或无显著关联,随着个体年龄间差距的增加,空间关联性大多数表现为无关联状态。  结论  额敏县新疆野苹果种群结构不稳定,不同龄级个体之间空间关联性不强,应加强抚育管理,通过人工种植等方法改变其现有的随机分布状态,使其聚集生长,以促进当地新疆野苹果种群稳定生长及资源恢复。图3表1参35     

浙江松阳县生态公益林群落分类排序及优势种种间关联分析

  目的  对浙江松阳县生态公益林群落进行分类和排序，探讨多样性变化规律及种间关系，有助于揭示植物群落和多样性在复杂环境梯度上的分布规律。  方法  以松阳县重点公益林128个固定监测样地为研究对象，利用双向指示种分析(TWINSPAN)、典范对应分析(CCA)、物种多样性指数及种间联结分析等对该县公益林群落特征展开研究。  结果  TWINSPAN结果显示:松阳公益林群落可分为6种群丛类型。CCA结果显示:松阳县公益林群落分布和类型在环境梯度上呈现明显的分异规律，其主要受到海拔、土壤类型和坡向的影响。物种多样性结果表明:针阔混交林和阔叶林为主导的群丛Shannon-Wiener指数和Simpson指数显著高于其他群丛，以毛竹Phyllostachys edulis为主导的群丛多样性显著低于其他群丛。种间联结分析显示:样地内大多数乔木树种呈现不显著联结，正负关联比为1.9，说明群落整体稳定。  结论  松阳县公益林应进行差别化管理，积极推广针叶林混交化和阔叶化。可考虑对不同立地条件不同林分的公益林进行不同的补植措施，对毛竹林进行边缘控制，对一些能适应各类环境的群落组合进行适当推广。图4表3参37     

白洋淀大清河流域油松精准适宜性空间分布

  目的  油松Pinus tabulaeformis作为白洋淀大清河流域上游山区主要造林树种，研究其精准适宜性空间分布对流域内水源涵养林的建设与提升具有生产指导作用。  方法  依据植物生态学、植物地理学原理，采用空间限制性因子叠加及最大熵模型(MaxEnt)，以白洋淀大清河流域油松为研究对象，基于野外190个样方数据，结合24个地理环境变量(高程、坡度、坡向、气象、岩石类型、土壤类型等)，其中气象因子通过多元线性回归克里金插值方法(multiple linear regression Kriging, MLRK)得到，对白洋淀大清河流域油松的适宜性空间分布进行了研究。  结果  油松适宜性预测模型效果达到准确水平(受试者工作曲线ROC值为0.869)，积温、年均最大日降水量、高程、年均气温标准差为流域油松适宜性主导地理环境变量，油松高适宜区主要分布在灵丘县、涞源县、涞水县、易县、房山区等。  结论  白洋淀大清河流域油松的适宜性条件为:积温2 800~3 800 ℃、海拔500~1 200 m、年均日最大降水量70~110 mm、年均气温标准差0.31~0.42 ℃，按照该适宜性条件进行油松林营造，可充分发挥其有益机能。图8表2参30