曾輝北京大學環境學院2004年2月景觀生態學一、景觀生態學及發展進程（2）二、景觀組分（3）三、景觀整體結構（1）四、景觀生態學的一些基本法則（1）五、景觀生態學中的一些重要理論（2）六、景觀生態學數量分析方法（6）景觀生態學授課結構安排

1.FormanRTT等，景觀生態學，肖篤寧等譯，科學出版社，19902.傅伯杰等編注，景觀生態學原理及應用，科學出版社，20013.鄔建國，景觀生態學—格局、過程、尺度與等級，高等教育出版社，20004.ZevNaveh等，景觀生態學—理論與應用，李團勝等譯，西安地圖出版社，2001參考書目

*Forman:景觀是指一組以相似方式重復出現的相互作用的生態系統所組成的異質性地表區域。

關鍵詞：相似方式，重復出現，生態系統，異質性，地表區域景觀組分（landscapeelement）：景觀內部的不同生態系統類型被稱為景觀組分。*Naveh:景觀是地理圈與生物圈和人類圈綜合為一體，是人類生存空間內可見的客體。

關鍵詞：地理圈，生物圈，人類圈，人類生存空間*Wiens：從微觀到宏觀不同尺度上具有異質性或鑲嵌性的空間單元。

關鍵詞：尺度，異質性，鑲嵌性，空間單元第一講景觀生態學：概念及研究范疇1.景觀（Landscape）*Forman:景觀生態學是以景觀結構、功能和動態特征為主要研究對象的一門新興宏觀生態學分支學科。

關鍵詞：結構，功能，動態，宏觀生態學*Naveh:景觀生態學是地理學與生態學之間的一門中間學科，是對人類生態系統進行整體論研究的新興學科。關鍵詞：地理學，生態學，中間學科，人類生態系統，整體論2.景觀生態學(LandscapeEcology)

*景觀結構(landscapestructure)：景觀組分的數量構成及空間組合與分布特征，其中景觀組分的空間結構特征又被稱為景觀格局（landscapepattern）*景觀功能(landscapefunction)：景觀對自身內部及其他相關生命系統生存和發展所能提供的支撐作用；*景觀動態(landscapedynamic)：景觀在各種內外部驅動因素作用下其結構和功能的時間變化過程與特征。*景觀組分(landscapeelements)：構成景觀的不同生態系統類型被稱為景觀組分*斑塊（patch）：一個與周圍環境不同的相對均質性非線性區域。*廊道（corridor）：不同與兩側相鄰土地的一種特殊的帶狀要素類型。*基質（matrix）：景觀鑲嵌內的背景生態系統或土地利用類型*網絡（network）：是指一個相互連接的廊道系統。幾個有關概念個體→種群→群落→生態系統→景觀→區域→生物圈（全球）*主要研究層次：生態系統、景觀和區域。*學科特色：宏觀生態學研究*認識論特點：整體論途徑*問題切入點：格局與過程*傳統學科的涉及范疇：生態學、地理學、社會學、人類學、資源學等*問題解析角度選擇：時間+空間3.景觀生態學的學科特點1）宏觀學科特色強調異質性研究是景觀生態學的顯著學科特色，特別是關于空間異質性研究，是所有生態學分支學科中，景觀生態學所特有的。*異質性(heterogeneity)：景觀內部事物或者其屬性在時間或空間分布上的不均勻性或非隨機性特征。與異質性相反的景觀特征被稱為均質性（homogeneity）Risser甚至認為景觀生態學主要研究景觀的空間異質性：1）景觀空間異質性的發展和動態；2）異質性景觀的相互作用和變化；3）空間異質性對生物和非生物過程的影響；4）空間異質性的管理。2）異質性景觀生態學是生態學學科群中唯一將時空分異特征作為自身研究重點的分支學科，涉及的重點研究領域包括：異質性、等級特征、景觀格局、尺度效應、干擾擴散等。*尺度(scale)：在觀察景觀現象或過程時一個特定的空間分辨率或標準時間單元。*尺度效應(scaleeffect)：優勢景觀現象或過程特征隨尺度變化而變化的現象。3）強調時空分異

景觀的宏觀性特征使其成為很容易與人為活動研究進行銜接的生態學分支學科（城市景觀、人為景觀、干擾等），Naveh認為景觀生態學是生態學和人類生態學研究的橋梁。（以下是最初國際景觀生態學大會的一些討論題目）1）研究和規劃的方法論（地域尺度上的應用研究）2）土地利用格局對景觀功能的影響3）生態理論及其管理涵義4）景觀生態學中的聯結度5）海岸沙丘管理6）城市生態問題7）景觀的空間格局和功能關系8）景觀利用的生態原則9）景觀生態學和空間信息系統10）景觀結構和生態過程之關系11）自然保護：廊道的作用12）氣候變化的景觀生態評價4）注重人為活動

1）景觀是一組生態系統的聚合體；

2）各生態系統之間通過相互之間的生態流密切聯系在一起（相互影響）；

3）具有特定的氣候和地貌類型特征；

4）具有特定的干擾和動態驅動機制。4）景觀的界定原則*干擾（disturbance）：一種明顯改變景觀結構、功能和動態變化過程的事件。干擾具有以下特點：1）干擾是一種突發性非連續事件；2）干擾一般對景觀格局具有強烈改造作用；3）干擾可能會中斷景觀中一些甚至全部生態過程；4）干擾具有強烈尺度效應；5）干擾可以是自然的，也可以是人工的。干擾第二講：景觀生態學歷史與現狀1國際景觀生態學發展歷程簡介

1）景觀生態學最初起源與上世紀三十年代的中歐地區，1939年德國學者特羅爾（C.Troll）提出景觀生態學這一研究方向。

2）歐洲為適應土地利用及城市規劃的需要，一直延續這方面的理論研究與應用探索

3）70年代末到80年代初，歐美生態學家們同時意識到了景觀這一重要研究層次的重要性。景觀生態學進入快速發展時期。

4）新發展方向得到生態學界的普遍認同（特別是資源學、林學、生物保護學等），學科進入蓬勃發展時期。2國內學科發展簡介

1）中國的景觀生態學研究始于1980’s年代初期；

2）地理學家門雜器尋求新的學科定位過程中率先注意到歐洲的經管生態學研究思路；

3）八十年代初期北美景觀生態學的蓬勃發展引起了國內一批學者的關注；

4）國內有諸多科研單位面臨業務重新定位的發展需求；

5）從八十年代中后期開始，國內景觀生態學進入蓬勃發展階段；

6）目前，該學科已經成為最為活躍的分支學科。3景觀生態學的發展現狀

1）理論和方法論呈現蓬勃發展態勢；

2）相關學科的全面介入，為景觀生態學拓展了更為廣闊的發展空間；

3）理論、方法論和應用研究出現了明顯的破碎化傾向；針對近年來景觀生態學理論和應用研究逐漸出現的破碎化傾向，一批有遠見的景觀生態學家提出了以實際應用問題為導向進行生態學研究的整和，這從IALE第五次大會上可以明顯的反映出來：*碎裂化（fragmentation）：一種生境、生態系統或土地利用類型被分割成更小單元的現象或過程。IALE第五次年會研討專題主題：科學與行動（22專題）1）碎裂化效應：概念、實驗設計及一般結論2）生態網絡和綠色通道：自然與人文規劃的新理念3）不同農業系統的景觀效應4）空間分析的理論與方法5）流域與河岸過程6）從人類的綜合行為了解景觀水平的生態過程7）景觀生態學用于景觀規劃與設計的障礙、機會、策略及模型IALE第五次年會研討專題主題：科學與行動8）空間格局與生態過程9）變化景觀政策和規劃工具的案例研究10）生物多樣性保護的工具11）景觀保護規劃的地區性途徑12）景觀生態學用于森林管理的進展與問題13）景觀生態學的實驗模型系統14）景觀異質性：模型及區域化的尺度及層次性問題15）可持續河流管理的恢復與規劃IALE第五次年會研討專題主題：科學與行動16）城市景觀與城市梯度17）景觀的長時限動力學與歷史變化18）自然干擾效應19）農業景觀問題20）自然與農業景觀中的生物多樣性21）土地利用規劃22）遙感數據應用總結（基于conf.5）1.方法論問題2.格局與過程3.生物多樣性保護4.規劃與設計5.景觀管理第三講景觀組分：斑快（patch）一、斑塊的起源干擾斑塊（disturbancepatch）：源于小面積干擾活動而形成的斑塊類型；殘遺斑塊（remnantpatch）：景觀中一個小面積區域逃逸出周圍地區干擾而形成的斑塊；環境資源斑塊（environmentalpatch）：由于環境條件的局部差異性而形成的斑塊類型；更新斑塊（regeneratedpatch）：在大面積受干擾地區通過植被恢復而的斑塊類型；引入斑塊（introducedpatch）：由于人類的種植和建筑活動而形成的斑塊類型?！锇邏K除起源方面表現出顯著差異外，其它重要形狀特征還包括斑塊面積、邊界和形狀等，這些性狀均具有重要的理論和應用價值。二、

斑塊的規模效應（1）

大斑塊：保護水質、發育河流網絡、內部生境、核心生境、種源、小生境、保持自然干擾、緩沖能力強。

小斑塊：中繼站、邊緣生境、降低捕食幾率、提供特定小生境、保護小型物種與生境

★我們可以推斷，一個優化的景觀，應當有一些大的斑塊，周圍還有一些小的斑塊，一同散布在基質中。

二、

斑塊的規模效應（2）

此外斑塊大小還將影響景觀中的許多生態過程的空間分異，主要包括：

1）生產率和生物量分布

2）侵蝕和營養元素流動

3）水分流動和循環等不過上述問題的研究目前尚無完整的規律性總結，但是許多現象已引起了生態學家們的注意。★在涉及為了物種生存和自然保護目的而考慮斑塊面積的時候，通常需要關注以下幾個參數：

1）斑塊內的基因流；

2）最小生存種群；

3）大斑塊的安全數量。三、

邊界與邊緣（1）

*邊界（boundary）：構成相鄰生態系統邊界的區域。*邊緣（edge）：一個生態系統周邊的附近地區，該區域將緩解環境對生態系統內部的影響。景觀中的邊界具有不同的功能（生態流障礙、管理界限、環境變化的急變區等）人類是邊緣種，并且經常通過各種活動創造更多的邊界（景觀碎裂化）。邊界問題研究通常包括：邊界結構、調控機制、邊界功能以及邊界動態。三、

邊界與邊緣（2）：1類型與突變程度★邊界的形成機制：1）自然環境的鑲嵌性特增，如土壤類型或地形等；2）自然擾動；3）人為活動?！镞吔缤蛔兂潭龋河策吔纾和ǔＶ改切┲本€型具有高對比度的邊界軟邊界：指那些有一定過渡性質并帶有一條或兩條邊緣的邊界區域。*邊緣效應（edgeeffect）：通常指與生態系統內部生境相比，邊緣地區特有的與眾不同的物種組成和豐度★邊界的尺度差異：精尺度邊界：道路和相鄰局部生態系統之間的邊界；中尺度邊界：中尺度地形及長期土地利用方式之間的邊界（如流域邊界或大面積農田及果園之間的邊界）；粗尺度邊界：景觀、氣候區、生物區邊界。三、

邊界與邊緣（3）：2邊緣發育及調控機制邊緣的結構一般受到四類動力學機制的塑造作用，既小氣候、土壤、動物和人類。這些因子之間的相互作用決定了邊界地區的寬度、高度和長度。1）小氣候：光照、溫度、蒸發、風特征等；2）土壤：土壤的性質、發生和發展、水分含量、礦物養分含量等（差異形成原因：兩邊土地利用方式、微氣候特點、生物特征、特定人為活動等）；3）動物：種類、分布、捕食等；4）人為活動：生產和管理。三、邊界與邊緣（4）：3邊界的功能（1）斑塊的邊界功能類似于細胞膜的功能（小分子傳輸、大分子選擇性傳輸以及能量損耗性傳輸等），景觀斑塊邊界的功能大致可以物化成五個部分：生境功能、濾網功能、通道功能、物種源功能以及匯的功能，這里重點探討生境功能和濾網功能。

1）生境功能；主要影響邊緣物種的種類、豐度、密度和生物量。

A．邊緣生境與內部生境相比具有顯著差異；

B．邊緣地區的生物種類多為景觀內部的常見種，一部分為僅在邊緣生境中出現的生物種類，很少有稀有種類出現在邊緣生境中；

C．邊緣生境中的生物種類主要為邊緣種和多生境物種；三、

邊界與邊緣（5）：3邊界的功能（2）

2）濾網功能：主要影響景觀內的各種生態流的流量和流速。

A．景觀內的各種客體（種子、顆粒物、生物量、熱量）主要通過六種方式進行移動，即風、水流、飛翔動物、陸地動物、人和機械。

B．景觀內的客體移動一般有兩種形式，一種為群體移動（如風和水流）；另一種為個體移動，如野生動物和人的移動等。

C．邊界對于景觀中的群體移動影響表現為改變運動狀態（如文丘里效應）。

D．邊界對于個體移動的影響則表現為明顯的選擇傾向。第四講景觀組分（斑快）三、邊界與邊緣（6）4相鄰生態系統之間的相互作用

以基質和斑塊的相互作用為例，可觀察到四種顯著的生態過程：1）基質對斑塊施加的影響；2）斑塊對外界影響的抵抗；3）斑塊自身的穩定作用；4）斑塊對基質的擴散性影響。三、邊界與邊緣（7）5邊界的寬度和曲度（1）1）邊界的寬度邊界的寬度一般受自然和人為作用的雙重影響，并與邊界的發育時間和計量標準有直接聯系。A．作用力的方向；B．發育時間；C．計量方式和研究目的三、邊界與邊緣（8）5邊界的寬度和曲度（2）2）邊界的曲度邊界的曲度何以利用兩點之間的實際邊界長度與兩點之間的直線距離之間的比值來衡量。自然起源斑塊邊界的曲度一般應大于人類起源的斑塊類型，所以直線型邊界一般與人類的城市化過程密切相關?！镌谝吧鷦游锕芾硌芯恐?，有如下關于邊界曲度的研究結論：A．斑塊內有兩個物種沿垂直方向進行擴散時，易于形成曲度較大的邊界；B．沿著邊界進行的生物運動將隨著邊界曲度的增加而減少；C．邊界曲度增加時，導致跨越邊界的生物運動數量的增加；D．大型野生動物趨向于利用直線型邊界?！镞吔绲那€形狀大致有8種類型：淺突起、突起、直線、淺凹型、凹型、夾角型、微波動和大幅度波動?！镂锓N在跨越不同曲度邊界運動時能夠觀察到顯著的半島效應和管道效應。三、邊界與邊緣（9）6邊界的變化斑塊邊界的變化可以通過邊界的形狀來判斷，一般情況下，突起邊界意味著擴張邊界，而凹陷型邊界則意味著收縮邊界。而圓形斑塊可能是擴張斑塊，也可能是收縮斑塊。不同斑塊的斑塊邊界變化情形亦不相同，殘遺斑塊的邊界具有擴張的趨勢；干擾斑塊則可能會收縮；環境資源斑塊的邊界一般比較穩定，而引入斑塊的邊界變化趨勢則比較復雜，取決于人類管理工作的維持強度和水平。四、斑塊的形狀1）斑塊形狀研究的意義：A．斑塊的形狀可以綜合反映內外界條件對于斑塊發育的影響，B．不同形狀的斑塊對于景觀中的生態流亦具有不同的意義，C．同時斑塊的形狀對于斑塊的動態變化具有顯著影響。2）斑塊形狀研究的三個主要問題：A．斑塊起源對斑塊形狀的影響；B．斑塊形狀的功能和動態效應；C．斑塊的形狀分析方法。3）斑塊的形狀與功能聯系的一般法則：A．圓形斑塊在自然資源保護方面具有最高的效率；B．卷曲形斑塊在強化斑塊與基質之間的聯系上具有最高的效率；C．網絡性的斑塊結構有助于動植物在斑塊內的移動。D．斑塊形狀差異直接影響斑塊內外部生境的分割比例。第三講景觀組分（廊道）廊道是景觀中重要的線形要素，它能把景觀內部各組分間的生態應力有效地從主體傳授到受體上去?？缭骄坝^的廊道，還能把地域范圍內的空間聯系和功能聯系以各種方式滲透到每一個景觀中去。一、廊道的功能1）保護功能：建造防護林帶、各種人工渠道、道路、綠籬和田埂等；2）傳輸功能：物質傳輸、能量傳輸、物種傳輸；3）資源功能：生物能源、食物、其他生物資源（木材）等；4）美學功能幾乎所有景觀都為廊道所分割，同時又被廊道聯系在一起，這種雙重反向作用決定了廊道在景觀內的獨特功能位置。二、廊道的起源1）干擾廊道：是由各種帶狀干擾所形成的廊道，例如線性采伐作業、道路的修建以及某些斷層區域；2）殘遺廊道：一般是由基質內干擾所形成的帶狀區域，如森林砍伐后留下的帶狀林帶，穿越農牧交錯帶大片農田兩側所形成的特殊植被帶均是殘遺的植被群落；3）環境資源廊道：是由環境資源的空間線性異質性特征所形成的廊道，如河流廊道或山脊線等；4）種植廊道：由人類特殊目的的種植活動而形成的廊道，如農田防護林和道路兩邊的植被帶等；5）再生廊道：是指受到干擾地區再生的植被所形成的廊道，例如沿著一些柵欄或鐵絲網形成的特殊廊道類型。1）廊道內外部環境的穩定性；2）廊道內部生物類群的穩定性；3）廊道外部斑塊的穩定性；4）人工維護性管理投入；5）兩側人類活動特征。三、廊道的穩態維護

第五講：景觀組分（廊道）四、廊道的結構（1）1.廊道的空間特征空間特征描述參數主要有曲度、結點和間斷區特征。1）廊道的曲度：就是指廊道在空間的蜿蜒程度?！锷鷳B客體在廊道內運動時，對廊道曲度有不同需求，主要包括安全型和效益型兩種。決定廊道曲度的因素通常有以下幾種：A．地形地貌的控制作用，對資源廊道的約束作用較強；B．區域人文活動特征及空間分布格局，對道路廊道的影響明顯；C．生態保護和美化方面的考慮；對防護林和城市帶狀綠地系統的影響比較突出；D．經濟效益方面的考慮，道路建設成本方面的考慮使道路建設一般遵循最短距離法。四、廊道的結構（2）2）廊道的結點：廊道中的局部膨大部分被稱為結點。A．廊道中的結點對于內部的生態流而言通常具有中繼站的功能；B．兩條廊道交叉地區通常形成結點；C，河流的突起部分往往因新河灘的不斷形成，而形成結點，有時會發育串珠狀節點。3）廊道的間斷區：廊道的間斷區是指廊道的生物部分在空間的不連續地段。A．廊道間斷區形成達原因可以是自然的，也可以是人工的。B．廊道間斷區可以利用數量、累積長度、風險權重或連接度等概念進行評價。2.廊道的內部特征1）多數廊道都包含一個中心帶，兩側各有一條邊緣帶。2）廊道的高度與基質高度的差異對于廊道邊緣效應的寬度有顯著影響。3）廊道內部的結構差異還可以顯著地表現在小氣候差異上。4）由于廊道通?？梢栽诰坝^內延伸很長一段距離，所以其生物組成沿著廊道的走向會顯示出一定的差異來。五、廊道的類型（1）

1.線狀廊道2.帶狀廊道由于帶狀廊道結構相對復雜，故存在著顯著的邊緣效應。3.河流廊道河流廊道是景觀中最重要的廊道類型，特別是在礦物養分的輸送和某些生物種類遷移方面具有其它廊道類型所無法替代的作用。五、廊道的類型（2）*河流廊道

★河流廊道的主要特點：A．河流廊道的跨度大，形狀條件復雜，如果一側的高地有連續的森林分布，則往往形成有效的生物遷移通道；B．河流廊道的發育受地形影響較大，因而常形成復雜的侵蝕和沉積格局，對景觀內生態流產生不同的影響；C．河流廊道通常具有層次性的結構發育，這種層次結構因河流廊道所處的地形條件不同而具有不同的特征（如樹枝狀水系、扇型水系和平行水系等），對景觀內的生態流產生不同影響；D．河流廊道與人類的社會生產實踐關系密切，人工改造活動（修建渠道、水壩、引水、限制河流泛濫等）通?？梢詷O大地影響河流廊道結構和功能特征，并產生一些潛在的生態問題（不利于生物遷移和養分輸送、土壤鹽化等）。第三講

基質景觀構建有兩種極端情況：1）景觀基質廣闊而均勻，各種斑塊散布其中，形成一種類似疤痕結構；2）景觀是由各種不同的斑塊組合而成。現實景觀大都界于這兩種極端情況之間，其斑塊、廊道和基質的構成比例和空間構型的差異，導致功能方面也具有不同的特征。一、基質的一般特征基質通常指景觀中面積大，連接度好，在景觀功能和動態上起著重要作用的組分類型。基質往往呈凹陷型邊界將斑塊包圍起來，當斑塊密度比較大時，基質的連接可能是很窄的條帶壯區域。二、基質的判定標準(1)1.相對面積指標景觀中基質的面積通常超過現存的任何其它景觀要素的總面積。在景觀功能執行過程中，面積最大的景觀要素類型往往控制著景觀中的流。面積指標雖然可以作為基質的判別標準，但不是唯一標準。2.連接度指標當某一種景觀要素連接度較其它現存的景觀要素類型高，甚至完全連接并環繞其它景觀要素類型，那么這種景觀要素很可能是基質。*連接度（connectivity)：如果如果某一組分在空間不能分割成兩個開放的整體，則此空間是完全連接的。二、基質的判定標準(2)★基質連接度的特殊功能含義：A．該元素可以起到一種分割其它景觀要素的物理屏障作用。對于那些只適合于在特殊斑塊內生存的植物種類，基質的屏障作用更為明顯。B．當斑塊面積較大，基質的聯系呈細長的條帶狀時，基質可能起到廊道的作用，便于物種遷移和基因交換，不過這種功能僅限于那些在基質內生活的物種和部分在斑塊內生活的物種。C．當連接度較高的景觀要素環繞其它景觀要素，使之成為孤立的生物島嶼時，該要素可以在不同的生物島嶼之間起到一種遺傳隔離作用，使得同一景觀內不同斑塊的生物種群因這種隔離作用而在遺傳上出現變異。二、基質的判定標準(3)3.動態控制指標在自然特色比較鮮明的景觀中，基質往往具有種源的功能，它可以通過向斑塊輸送物種而控制整個景觀的動態過程。三、幾個相關問題1）上述三個指標中，面積指標最好掌握，而動態控制指標則最難評價（有時可能因為時間關系而無法評價，因為生物群落的動態發育周期有時需要以百年來計算），連接度指標界于兩者之間。2）基質對景觀動態變化的主導作用不僅僅表現為生物過程上，一些基質類型的主導作用有時會表現成為一種物理作用（如沙漠）。3）目前在人為活動占優勢的景觀研究中，由于景觀碎裂化程度較大，斑塊類型多，加上景觀結構、功能和動態變化過程受到人類活動強烈干擾甚至左右，所以很難判斷那種景觀要素是基質。第六講景觀的整體格局與功能一、景觀的整體結構景觀整體結構研究通常涉及多樣性、碎裂化、異質性等重要研究參數，且大多數整體結構描述參數均為典型的空間尺度相關屬性特征，因此，景觀整體結構研究通常與尺度研究聯系在一起。

★景觀整體結構細節顯示水平與人們觀察的尺度水平密切相關。

★景觀整體結構是一種整體性綜合水平的具體表現，而不是組分的簡單疊加。1景觀多樣性

景觀多樣性：是指景觀組分類型和數量構成的復雜性；景觀優勢度：是指景觀實際的多樣性與同樣類型組成的景觀可能的最大多樣性水平之間的差異；景觀均勻度：用于衡量景觀中組分的數量分布結構的均勻性情況。景觀多樣性分析可以通過其他景觀屬性特征來進行，最常見的屬性特征（具有顯著類型和數量結構差異）是邊界，因此，有學者提出了一套給予邊界特征的景觀多樣性（復雜性）分析方法。2景觀碎裂化景觀碎裂化通常利用單位面積的組分個體數量（斑塊）來加以衡量。碎裂化指標可以用來單獨衡量某一類景觀組分的碎裂化程度，也可以用來衡量整體景觀碎裂化水平。景觀碎裂化通常用于研究對斑塊面積敏感的問題，如生境功能問題，景觀擴張問題等。3景觀異質性景觀異質性重點用于描述景觀組分的空間分布差異。景觀組分的空間分布情況大致有三種比較典型的分布格局：1）聚集分布：導致景觀組分出現的內在驅動因素在空間分布上是不均勻的，某種景觀結構特征（或組分類型）只在一些特殊地段出現。2）隨機分布：導致景觀組分出現的內在驅動因素在空間分布上是非常均勻的，無顯著的空間作用力類型和強度差異。3）規則分布：意味著景觀組分出現的動力學在空間分布遵循一定的規則，最后組分也呈顯著的規則分布。在自然和人文景觀中，景觀空間結構的異質性水平大致有兩種主要的情形，即大異質性和小異質性差異。1）大異質性：隨著分析尺度的增大，景觀異質性特征越來越不明顯（成因：背景條件差異不明顯，或驅動力因素變化復雜）。2）小異質性：隨著分析比例尺的增大，異質性特征越來明顯（背景條件差異明顯）。4常見景觀格局

1）規則或均勻分布格局：指某種特定的景觀組分類型的距離相對一致（平原村莊、石灰巖孤峰）。

2）聚集型分布格局：指某些景觀組分呈團塊狀聚合在一起（城市建成區）。

3）線狀格局：景觀組分呈線性排列（道路、河流的附屬成分）。

4）平行格局：景觀組分呈平行排列（山區）。

5）特定組合和空間連接：指景觀內部有兩種以上景觀組分呈密切相關（可能是正相關或負相關）?！锞劢裹c：三個以上景觀組分交匯于一點，通常稱為景觀的聚焦點。聚焦點在景觀內部通常具有重要的節點功能。5景觀對比度景觀對比度反映的是景觀內部組分性質的反差的量度，根據對比度水平的差異，可以將景觀分成高對比度景觀和低對比度景觀兩種不同的類型。1）低對比度景觀（結構）：景觀組分類型簡單，不同組分之間的性狀差別小，相似形程度高（草原、熱帶雨林和極端環境條件下形成的景觀類型等）。2）高對比度景觀（結構）：組分類型構成復雜，或者不同組分類型之間的性狀差別大，相似形程度低（城鄉結合部、人文景觀、農業景觀等）。6景觀粒度粒度是景觀組分規模大小的量度，這是一個與尺度密切相關的概念。通常的景觀分析中，斑塊平均面積小于1ha時一般為細粒度景觀；1-100ha之間時為中粒度景觀；大于100ha時為粗粒度景觀。7特殊結構一些在景觀中偶然出現的組分類型和結構組合往往被稱為特殊結構。這些特殊結構可以為景觀整體結構分析提供了非常重要的線索。二、景觀的整體功能

景觀功能研究是景觀生態學研究中最薄弱的環節，問題的關鍵在于沒有形成自身的功能描述方式和特色研究范式。1景觀功能的自然觀把景觀生態功能歸結為各種生態流的實現。生態流類型：能流、物流、物種流運動載體：風、水流、飛翔動物、陸地動物、人和機械研究內容：生態流的運動特征，如流量、流速及時空分布差異以及不同景觀組分對于生態流實現過程中的作用。2景觀功能的社會人文觀（1）

在考慮生態學特色的基礎上，綜合考慮人為活動的具體需求，將景觀功能進行進一步的現實化，如deGroot(1992)關于加拉帕戈斯國家公園功能的描述?！镒匀挥^點可以為景觀功能分析建立比較符合科學要求的分析內容及研究范式，但功能的具體指向不明確，特別是針對與人為活動聯系密切的景觀而言，這種研究方法很難得出對人類活動具有指導意義的直接成果?！锶宋挠^點盡管可以有很明確的功能表現形式，但內容無法形成景觀生態學自身的鮮明特色。這是關于形式與特色的一個顯著悖論。

2景觀功能的社會人文觀（2）

1.調節功能氣候調節海岸保護與防洪保持水土、防止侵蝕固定生物能人體廢物的儲存與循環提供生物控制移棲生境和動物繁殖場所生物多樣性保護2.載體功能水產養殖娛樂與旅游自然保護3.生產功能食物或營養(食用植物和動物)基因資源建筑原材料生物化學機質能源（燃料、太陽能等）觀賞資源（如黑珊瑚）4.信息功能美學信息精神或倫理信息歷史信息文化或藝術激勵科學或教育信息第七講景觀生態學的一些本法則1Risser（1983）（1）

1）格局—過程關系普適性原理：空間格局和生態過程關系并不局限于單一的或特殊的空間尺度或時間尺度。

2）格局—尺度共性原理：對于景觀生態學在一個空間或時間尺度上問題的理解，也許會受益于對格局作用在較小或較大尺度上的實驗與觀察。

3）過程—尺度差異原理：在不同的時間或空間尺度上，生態學過程的作用或重要性將發生變化。因此，生物地理過程在確定局部格局方面也許相對來講是不重要的，但對區域來講可能會起主要作用。1Risser（1983）（2）

4）物種—尺度差異原理：不同物種和物種類群（如植物、食草動物、肉食動物和寄生生物）在不同空間尺度上活動；因此在一個給定尺度上的研究，對不同的物種或物種類群的分辨性可能是不同的。每一物種對景觀的觀察和反映也是獨特的。對于一個種來說均質性的斑快對于另一個種可能是相當異質性的。

5）尺度變化原理：景觀尺度是由具體的研究目的或確切的經營問題的空間尺度或大小來定義的。假如一個研究或經營問題主要涉及一個特定的尺度，那么在更小尺度上出現的的過程與格局并不總是可以被觀察到，而在更大尺度上出現的過程與格局則可能被忽略。2Forman（1986）（1）

1）景觀結構與功能原理：景觀是異質性的，物種、能量和物質在斑快、廊道和基質之間的分布方面表現出不同的結構，因此，景觀在這些結構性景觀要素間的物種、能量和物質流動方面有功能性的差異。

2）生物多樣性原理：景觀多樣性減小稀有內部物種的多度，增加邊緣種及需要兩個以上景觀組分（生境）的物種的多度，并提高所有潛在種的共存機會。

3）物種流動原理：物種在景觀組分之間的擴張和收縮既影響景觀的異質性，也受景觀異質性的控制。2Forman（1986）（2）

4）養分再分布原理：礦物養分在景觀組分之間的再分布速率隨這些組分中干擾強度的增加而增加。

5）能量流動原理：熱能和生物量通過景觀各組分邊界的速率隨景觀異質性的增加而增大。

6）景觀變化原理：在無干擾條件下，景觀的水平結構逐漸向著均質性發展；中度干擾將迅速增加異質性；而嚴重干擾則可能增加，也可能減少異質性。

7）景觀穩定性原理：景觀斑快的穩定性可能以3種明顯不同的方式增加：①趨向于物理系統穩定性（以沒有生物量為特征）；②趨向于干擾后的迅速恢復（存在低生物量）；③趨向于對干擾的高度抗性（通常存在高生物量）。3Forman（1995）（1）

1）景觀與區域：一系列地方性的生態系統或土地利用類型相混合，在一個地區重復出現，就構成了景觀。在更大尺度上的區域中，景觀是互不重復、對比性強、粗粒度格局的基本結構單元。

2）斑快—廊道—基質：景觀中斑快、廊道和基質的組合或結構格局是景觀功能流的主要決定因素，也是其格局和過程隨時間發生變化的主要決定因素。

3）大型自然植被斑快：大型植被斑快是景觀中唯一可以保護水源和相互溝通的水系網絡，使多數內部物種得以生存，為許多大棲境脊椎動物提供核心棲息地和庇護所，并允許有近自然狀態干擾的一種結構?？梢栽O想，最優景觀是由幾個大型自然植被斑快所組成的，并由分散在基質中的一些小斑快所補充。或者，小斑快的功能也可以由基質中的小廊道來實現。3Forman（1995）（2）

4）斑快形狀：為完成斑快的幾個關鍵性功能，其生態學上的最佳形狀應為一個大的核心區加上彎曲的邊界和狹窄的指狀凸起，且其延伸方向與周圍流的方向相一致。

5）生態系統間的相互作用：景觀中所有生態系統都是相互聯系的，物質運動或流的速率隨著距離的增大迅速減小，但同類生態系統中物種間的相互作用減小得較慢。

6）碎裂種群動態：對于孤立斑快內的亞種群來說，局地滅絕率隨生境質量的提高或斑快的增大而減小，其重新定居的可能性隨著廊道、中繼站、合適的基質生境或較短斑快距離的存在而增大。3Forman（1995）（3）

7）景觀抗性：空間要素，尤其是障礙、通道和高異質性區域的組合，決定著物種、能量、物質和干擾在景觀中的流動和運動。

8）粒度大?。汉屑毩^域的粗粒景觀最有利于大型斑快生態效益的獲得，也有利于包括人類在內多生境物種，并提供較廣的環境資源和條件。

9）景觀變化：土地被一些次序上相互重疊的空間過程所改造，它們造成了生境的喪失和孤立，但另一方面又會對空間格局和生態過程產生截然不同的影響。孔隙化、分割、碎裂化、收縮和消失是土地變化的5種基本過程。3Forman（1995）（4）

10）鑲嵌序列：在少量基本鑲嵌序列中，土地生境的可適性變得越來越小，最佳的生態轉換是從邊緣開始，呈平行條帶狀逐漸推進，而在這種格局基礎上進行的調整就會引出一個“最佳生態序列”。

11）集中與分散相結合：通過土地的集中布局，在建成區保留一些小的自然斑快和廊道，同時在人類活動的外部環境中，沿自然廊道布局一些小的人為斑快，這就是有人類活動的最佳生態土地組合。

12）必要格局：自然保護中生態效益無可替代的最首要格局，是一些大型自然植被斑快，保護水道的寬闊綠色走廊，供關鍵物種在大斑快之間運動的連接通道，以及發達地區提供自然異質性的小斑快和廊道。3Forman（1995）（5）其中：

1）～2）為景觀與區域方面的一般法則；

3）～6）為斑快與廊道方面的一般法則；

7）～10）為斑快方面的一般法則；

11）～12）則是景觀應用方面的法則。第八講景觀生態學中的一些重要理論一、島嶼生物地理學理論1基本原理（1）島嶼作為一種特殊的生境類型，生態學家們最早關注的是島嶼面積與物種數量之間的關系，并由Preston(1962)提出以下關于島嶼種—面積關系方程：Ss=cAzlogSs=logc+zlogA

其中，S是物種豐富度，A是島嶼面積，c和z是常數。z的理論值為0.263，通常在0.18～0.35之間。c值的變化反映出地理位置變化對物種豐度的影響。1基本原理（2）

McArthur和Wilson：島嶼生物地理學平衡理論

1）大島嶼的物種數量要多于小島嶼（面積效應）；

2）靠近大陸島嶼物種數量要高于遠離大陸的島嶼（距離效應）；

3）年輕的島嶼物種豐度較小，物種周轉率（遷入量/滅絕量）高，以后則不斷降低，直到二者相等，物種數量達到動態均衡。結論：島嶼的面積、孤立程度和年齡依次是控制生物遷植、滅絕和物種數量的關鍵因子。島嶼生物地理學關鍵因子方程：Si=f[面積(+),孤立性(-)]2島嶼生物地理學理論在景觀生態學中的應用（1）

1.景觀中某種特定生境空間分布屬性類似于島嶼，這種特征在不同尺度均可以表現出來；

2.景觀中生境及周圍環境的特殊組成使很多島嶼生物地理學理論無法直接應用，理由如下：

1）鑲嵌特征：景觀的特征是鑲嵌，雖然生境類型和適應性的異質性程度較高，但大多數物種可以在景觀內遷移，孤立性現象不顯著。且生物在長期進化過程中，已經發育了在景觀內遷移的能力；

2）斑塊特征：由于斑塊含有內部生境多樣性，單位面積指數現象不顯著，干擾可能增加或減少物種數量；

3）方法論問題：斑塊大小的差異較大，利用樣地法調查有困難，因為物種在斑塊內和斑塊之間的分布是非隨機的。另外，斑塊內可能含有許多利用周圍基質生物種類；

4）物種組成與分布：島嶼生物地理學的均衡理論不適合陸地表面的生物組成和分布情況，因為群落中的物種組成和分布通常是波動的。島嶼生物地理學是以物種數量研究為核心，平等對待每一個物種，而陸地生物研究還同時關注物種組成和關鍵物種問題研究。2島嶼生物地理學理論在景觀生態學中的應用（2）

★景觀鑲嵌中的物種數量景觀鑲嵌中的物種數量通常與下列因子有關，另外，在景觀內物物種數量預測過程中，面積是第一位的因素，起作用要遠遠高于斑塊年齡、孤立性等因子。

1）生境多樣性：

2）干擾：中度干擾假說；

3）斑塊內部生境面積：對內部物種有正向影響；

4）斑塊年齡：物種成熟結構形成過程中的情況差異；

5）基質異質性：主要指干擾斑塊的情況；

6）斑塊的孤立性：基質連同程度的好壞影響物種的基因交換和空間分布。

★斑塊內的物種數量Sp=f[生境多樣性(+),干擾(+或-),斑塊內部生境面積(+),年齡(+或-),基質異質性(+),孤立性(-)]2島嶼生物地理學理論在景觀生態學中的應用（3）

★關于斑塊性狀與物種組成的一些規則現象1）對于殘遺斑塊和環境斑塊而言，大斑塊生物多樣性要高于小斑塊；2）景觀鑲嵌中的物種可以分成兩個類型，一類是邊緣鐘，一般只生活在斑塊的邊界地區；另一類是內部種，一般不生活在邊界地區；3）不同生物種類對斑塊的面積有不同的反映，一類是斑塊面積敏感種，只生活在某種類型的斑塊內，另一種是斑塊面積非敏感種，對斑塊面積大小有廣泛的適應性；4）干擾斑塊通常具有較高的物種周轉率；5）干擾斑塊中的物種如能在擾動中生存下來，通常需要一個最小動力學面積，這一面積應能有效保證這類物種逃過各種干擾；6）干擾斑塊大小將影響生物演替進程和物種生長情況（如林窗）。二、復合種群理論

1有關概念（1）復合種群（metapopulation）：是由空間上彼此隔離，功能上又相互聯系的兩個或兩個以上亞種群（subpopulation）或局部種群（localpopulation）組成的種群斑塊系統（經典狹義概念，Levins，1970）。

★復合種群的兩個基本條件

1）頻繁的亞種群（或生境斑塊）水平的局部性滅絕；

2）亞種群（或生境斑塊）間的生物繁殖體或個體的交流（遷移與再定居過程）。1有關概念（2）

★復合種群研究涉及的兩種尺度

1）亞種群（或斑塊）尺度：生物個體通過采食或繁殖活動發生頻繁相互作用；

2）復合種群（景觀）尺度：不同亞種群之間通過植物種子和其他繁殖體傳播或動物運動發生較頻繁的交換作用。

★幾個相關概念匯種群（sinkpopulation）：因生境質量較差而只能靠外來生物個體或繁殖體維持生存的亞種群。源種群（sourcepopulation）：能夠為匯種群提供生物個體或繁殖體的亞種群。鑒于實際上復合種群類型復雜，故有如下廣義定義：所有占據空間上非連續生境斑塊的種群集合體，只要斑塊之間存在個體（對動物而言）或繁殖體（對植物而言），不管是否存在局部種群周轉現象，均可稱為復合種群（廣義概念，Harrison，1991）。2復合種群的基本類型（1）

1.經典復合種群1）由許多大小和生境特征相似的斑塊構成；2）亞種群滅絕概率相同；3）系統穩定性來自斑塊之間的生物個體或繁殖體交流；4）系統穩定性隨斑塊斑塊數量增加而增加。2.大陸—島嶼型復合種群1）由少數大型生境斑塊和許多小生境斑塊組成；2）大斑塊具有源種群功能，基本不經歷局部滅絕現象；3）小斑塊種群雖頻繁滅絕，但可獲得源種群的有效補充；4）少數高質量的小斑塊或由數量較多的斑塊構成的緊密型復合體可能會補償無大斑塊對種群延續形成的影響。2復合種群的基本類型（2）3.斑塊性復合種群1）生境斑塊之間的個體或繁殖體交流非常頻繁；2）交流發生在同一生命周期或同一代中，功能上形成統一整體；3）種群局部滅絕現象十分罕見。4.非平衡態復合種群1）生境斑塊的空間結構類似于經典復合種群或斑塊性復合種群；2）再定居過程不明顯或沒有（人為或自然干擾）；3）系統處于不穩定狀態。5.混合型復合種群1）中心部分的斑塊相互作用密切，滅絕率低；2）外圍的斑塊之間相互聯系逐漸減弱，滅絕率高。3復合種群理論的應用延伸及缺陷

1）復合種群現象與景觀中的許多斑塊作用關系極為相似，因此某些理論成果完全可以用于對應景觀問題的研究（如建設用地）；2）復合種群理論把景觀簡化為生境和非生境二值性景觀，而景觀的實際結構要復雜得多；3）只考慮斑塊的相對面積，未考慮生境的覆蓋情況；4）亞種群之間的作用中未考慮廊道的影響。第九講景觀生態學中的一些重要理論（2）三、景觀聯結度和滲透理論1基本概念*景觀聯結度（landscapeconnectivity）：是指景觀空間單元之間的連續性程度。*結構聯結度（structuralconnectivity）：景觀在空間上表現出來的表觀連續性。*功能聯結度（functionalconnectivity）：所研究的生態學對象或過程特征來確定的聯結性。

★景觀聯結度用于研究景觀格局對景觀現象或過程在景觀中運動或擴散的影響。針對不同的研究對象，聯結度表現出明顯的尺度效應。2臨界閾值現象和滲透理論*臨界閾值現象（criticalthresholdcharacteristic）：某一事件或過程（因變量）在影響因素或環境條件（自變量）達到一定程度（閾值）時突然進入另外一種狀態（發生質的突變）的情形?！镂锢韺W在這類現象研究中，逐步形成了滲透理論及與之相關的相變理論。景觀生態學關于聯結度問題的研究，也可以歸結為生態流與介質之間的關系研究。

★對于一個二值化的生境，我們可以通過四鄰規則（邊）和八鄰規則（邊和點）確定生境聯結度的統計閾值。這個閾值將隨著生境形狀的差別而有所差別。四鄰規則下正方形生境單元的臨界閾值為0.5928；八鄰規則為0.4072；三角形生境單元為0.50；六邊形生境單元為0.70。3景觀中性模型*中性模型（neutralmodel）：不包含任何具體生態學過程和機理的，只產生數學上或統計學上所期望的時間或空間格局的模型。

★中性模型的最大作用就是為景觀格局和過程的相互作用研究提供一個參照系統。通過對比隨機滲透系統和真實景觀的結構與行為特征，就可以有效地檢驗有關格局與過程關系的假設或探討景觀動態過程中的一些機理性規律。4滲透理論在景觀聯結度研究中的幾個問題

1.景觀格局與過程之間的相互關系不是隨機的；

2.生物對生境的利用有時可以突破非生境障礙；

3.特殊聯系通道的出現可以大幅度降低生境聯結度的閾值；

4.很多生物種類具有溝通島狀生境相互聯系的特殊能力；

5.生態學過程和生境特征均可以對聯結度有直接或間接影響。

★景觀有上述約束性影響，但景觀中臨界值現象還是非常突出的，特別是生境隔離效應什么時候可能對物種生長發育構成嚴重威脅甚至發生進化歧化是現代保護生物學研究的關鍵問題之一。第九講景觀生態學研究方法（1）一、景觀生態學的主要研究方法1景觀生態學研究的基本特征

1）景觀生態學通常需要處理復雜問題，涉及的層面包括環境、生物、社會、人文等多個領域，多數問題屬于典型的多學科問題，所需知識基礎和方法論多種多樣；強化完善生態規劃活化整合生態資產孵化誘導生態產業優化升華文化品位典型示范滾動發展合縱聯橫系統管理景觀生態建設戰略

2）景觀生態學分析通常需要面對海量數據，性狀參數多，變量復雜，數據冗余現象普遍。

3）現代科學技術手段的進步對景觀生態學研究方法論的發展具有極大的推動作用，特別是計算機、模型和3S技術。確定訓練區MSS、TM影像波段拉伸幾何校正監督分類土地覆蓋類型圖地形圖幾何控制點野外調查資料建立分類系統景觀多樣性分布圖

2在景觀生態學研究中可資借鑒的一些理論工具

1）熱力學原理→景觀的秩序性分析；

2）物質運動定律→生態流分析；

3）膜生理學原理→邊界或特定生境對生態流的影響；

4）滲透原理→景觀中的干擾或物種擴散；

5）網絡理論→景觀中的廊道結構和功能分析；

6）中心地原理→景觀中的物種擴散趨勢或通道選擇分析；3實驗與觀察

通過實驗與觀察獲得數據，用于解釋景觀現象中的因果聯系，使景觀生態學研究走向嚴謹化是目前該學科發展的一個重要課題。

1）自然格局觀察→關注自然現象；

2）人文格局觀察→關注人文現象；

3）景觀綜合實驗→設立景觀尺度的調查樣地，獲取實驗數據；

4）小尺度實驗→利用一些小動物在理想條件下進行實驗。*景觀生態研究數據獲取的基本手段1樣地調查喬木調查灌木調查草本調查2樣線調查3區域定點普查4景觀生態學數量分析方法的主要內容

1.景觀組分分析主要分析內容：類型、數量、面積（總面積、平均面積、面積譜分布等）、形狀（邊型特征、分維特征）、邊界分析（類型、數量、長度、復雜性程度等）、個體碎裂化特征。

2.景觀格局分析主要分析內容：多樣性特征、異質性特征、相鄰度特征、空間分異特征。

3.景觀動態分析主要分析內容：多時段比較分析、組分轉移特征分析、動態模擬分析等。CrossTabulate1989ChangeSite2*多時段比較*轉移概率方法*動態模型方法第N年城市建設用地分布圖城市化指數圖城市斑塊面積圖距離指數圖鄰域水平圖道路分布圖城市空間擴展潛力圖第N+1年城市建設用地分布圖空間擴展潛力臨界閾值函數高程分布圖第十講景觀生態學研究方法（2）二、遙感技術在景觀生態學研究中的應用1景觀研究的需求特征

1）景觀生態學研究的跨度范圍大，對應變量多；

2）景觀組成的個體數量多，特征參數復雜；

3）景觀格局與動態變化的驅動機制復雜；

4）景觀格局與過程的時空關聯程度高；

5）景觀現象的尺度特征顯著。*景觀研究中經常使用的遙感數據類型1）衛星影像數據AAVHRR數據（1.1km分辨率）BMSS數據（70m分辨率）CTM數據（30m分辨率，ETM15m分辨率）DSPOT數據（5～15m分辨率）EQUICKBIRD（IKNOS）（2m分辨率）2）航空相片一般為1～5m分辨率2重點領域及現狀：結構與格局

結構：景觀組分的類型組成和數量構建特征格局：景觀組分的空間分布及組合特征

1）結構與格局研究需要大量組分屬性數據加以描述，以發現其無序表象下的內在特征。遙感技術作為數據源的優勢明顯。表4-4林地斑塊的結構指數

結構指數19881990199219941996面積比重（%）46.9640.9233.2230.1924.01平均斑塊面積（hm2）23.3010.326.9612.876.71斑塊數量653128515477601159碎裂化指數0.030.120.220.060.17平均斑塊最近距離（像元）10.388.297.349.038.81相鄰度指數0.880.990.960.831.00

2）遙感數據介入景觀結構與格局分析為大量新技術手段的應用奠定基礎，特別是景觀格局指數的篩選，和某些景觀格局規律的實驗驗證分析（采樣）。2重點領域及現狀：功能

功能：主要指景觀內部的各種生態流研究，集中在能流、物流和物種流研究上現狀：是景觀生態學研究中遙感技術應用比較薄弱的一個領域，主要是利用遙感技術的一些傳感特點研究各種生態流。成功案例：

1）紅外遙感數據進行能流研究（目前尚不十分普遍，原因是研究人員對數據特性不熟悉；獲取途徑困難；衛星數據分辨率太大；高分辨率數據成本太高）；

2）利用示蹤電子設備和雷達等對動物遷徙進行研究；

3）利用遙感面狀數據結合地面調查進行特定物質循環研究。未來發展方向：遙感數據與地面數據結合，總結規律性模式（場強規律）。01年北京市熱島分布圖

2重點領域及現狀：動態*動態特征：50年左右尺度的動態研究中，遙感數據優勢得天獨厚

1）一般研究：不同時段遙感數據的對比研究和轉移概率研究；

2）動態模型研究：景觀空間明晰化模型構建的必要資料基礎；

3）長時間尺度研究：與其他資料相結合2000CrossTabulate1989ChangeSite22重點領域及現狀：尺度效應

*尺度效應

1）數據特性的直接應用：不同傳感器數據的對比分析；

2）結合其他方法進行實驗：將尺度轉換方法結合到遙感數據應用中（分辨率轉換）；

3）研究單元的確定：分辨率實驗（窗口轉換）2重點領域及現狀：應用研究（1）*生物多樣性保護

1）生物多樣性調查：遙感資料結合地面調查數據進行生物屬性特征描述（如樹高、樹冠監測，動物示蹤等）；

2）生境調查與評估：利用遙感資料結合地面調查進行；

3）生物與生境關系分析：利用遙感資料結合相關學科的知識進行綜合，包括一般規律分析和模型建設等；

4）監測：直接利用遙感手段進行動態連續監測。2重點領域及現狀：應用研究（2）*景觀規劃

1）基礎調查：組分類型及分布、數量統計；

2）評價：根據規劃目標，基于遙感數據特性進行相關方法論建設和應用實踐；

3）預測研究：多時段數據構建預測基礎；

4）決策支持：專用系統構建，結合GIS技術組合使用。3技術優勢

1）資料覆蓋面廣、易于管理、更新周期快、更新和維護費用低；

2）類型多，使用范圍寬；

3）可以支持調查及分析方法創新與優化；

4）便于其他空間與時序分析方法的引進和使用；

5）為各種模型建設工作提供強有力的支持。4相關問題與發展前瞻（1）*遙感技術應用的核心問題

1）作為一種基礎數據源，應以目標導向性應用為原則；

2）不能濫用，尤其不能完全替代地面調查工作；

3）數據類型轉化應突出合理性和誤差矯正；

4）配套方法選擇和環境建設必須完善。4相關問題與發展前瞻（2）*未來發展前景

1）進一步拓寬應用范圍；

2）開展規范化景觀調查方法研究；

3）進行智能專用分析系統建設；

4）推進應用研究。5數據類型選擇（1）*遙感數據選擇需要考慮的幾個數據屬性

1）類型：遙感平臺類型、數據表達類型

2）范圍：地表覆蓋范圍、目標客體涵蓋范圍

3）分辨率水平：目標細節的表現水平

4）時段：數據獲取的時間、不同時段的分布情況5數據類型選擇（2）*數據選擇的主要方式

1）目標導向型方式：根據研究目標涉及的時空尺度要求進行數據選擇

2）對象導向型方式：根據研究對象的時間與空間分布特征進行數據選擇

3）方法導向型方式：根據方法對數據特性的要求進行數據選擇5數據類型選擇（3）*數據類型選擇的核心問題：尺度效應

1）分辨率水平選擇不當，將導致數據冗余或對象的細節顯示度不足

2）不同尺度的生態學現象的尺度轉換規則尚無法建立

3）時間尺度和空間尺度的分辨率水平與空間范圍適宜性應統一6數據轉換（1）*數據前處理過程（以人工監督分類為例）數據前處理過程主要是數據綜合合成方案確定、拉伸與增強及數據校正。

1）一般合成方案：綜合反映研究區域景觀整體特征；

2）特殊合成方案：突出某種景觀組分或景觀屬性特征；

3）數據校正：包括地形校正和特定成圖條件校正。6數據轉換（2）1）背景知識準備a）工作區的自然因子和社會經濟背景；b）工作區特定的生物、自然和社會經濟過程；c）歷史與文化背景。

6數據轉換（3）2）數據預判：a）整體自然分異特征（地形、植被、地表水、人類活動）；b）特定的景觀組分分布與組合；c）典型異常區域；d）整體格局特征。

6數據轉換（4）3）實地調查：a）量化自然和社會經濟背景調查與收集；b）基本樣點調查；c）特定組分格局調查；d）異常區域類型判定及成因調查；e）相關資料收集。

6數據轉換（5）4）圖象分類：a）方法選擇（最大似然法、神經網絡法等）；b）訓練區確定（注意訓練區的色彩組合與不同類型訓練區之間的差異顯著性）；c）亞類型與組合（盡可能把所有亞類型確定出來，最后根據相關知識進行組合）；d）平滑與濾波處理。6數據轉換（6）5）精度判斷：a）驗證點精度判斷；b）總體趨勢判斷；c）組分轉移判斷。6數據轉換（7）6）圖象校核：a）分類程序校核；b）實地校核；d）知識校核6數據轉換（8）*結果表達

1）數據表達形式

2）圖象表達形式第十一講景觀生態學研究方法（2）一、景觀組分分析1斑塊形狀特征分析方法：變量定義A:斑塊面積；Ac:包含一個斑塊在內的最小圓面積；l:斑塊長軸的長度；n:如將斑塊看成一個多邊形的話，邊緣線的數量；p:斑塊的邊長；pc:與斑塊面積相同的圓的邊長；Rj:第j個斑塊的半徑（從斑塊中心到邊緣的長度）；w:斑塊的寬度。1斑塊形狀特征分析方法：常見指數（1）1）davis（1986）形狀指數：

2）davis（1986）長度指數：

3）davis（1986）環度指數：

4）bosch（1978）聚合度指數：5）patton（1975）多樣性指數：6）griffith（1982）環度指數：F≥1E≤1Ci≤1K1≤1D≥1C2≤1/4or1/π1斑塊形狀特征分析方法：常見指數（2）7）unwin（1981）環度指數：

8）stoddart（1965）環度率指數：

9）boyce（1964）平均半徑指數：10）horton（1945）形率指數：11）stoddart（1965）橢圓指數：12）bosch（1978）形狀指數：13）davis（1986）粒形指數：C3≤1C4≤1FR≤1SF≤1GSI≥π2組分的碎裂化特征分析

FN2=（NF-1）/MPSNF為某類組分在特定研究單元中的斑塊數量，MPS為該研究單元標準計量單位的數量。二、景觀格局分析（1）1基于斑塊面積的景觀多樣性指數

1）多樣性指數：

H為景觀多樣性指數，m為景觀類型的數量，Ｐi為第i類景觀類型所占的面積比例。

2）最大多樣性指數：

S為景觀中組分類型的數量。

3）均勻度指數：

4）優勢度指數：2景觀整體碎裂化指數景觀整體碎裂化指數：FN1=（NP-1）/MPSNP為某一分析單元中斑塊的總數量。龍華地區景觀多樣性類指數計算結果景觀指數19881990199219941996整體碎裂化0.080.110.150.100.11多樣性1.291.391.591.641.65均勻度0.720.780.890.910.92優勢度0.500.400.200.150.14龍華地區景觀組分的面積比例景觀組分19881990199219941996農田24.3523.7019.7116.4318.94果園21.6424.4823.4321.5822.79林地46.9640.9233.2230.1924.01水體1.310.772.482.351.47城鎮3.675.459.8612.7117.49開發區2.064.6911.2916.7315.30龍華地區斑塊面積譜分布結果分級(公頃)198819921996斑塊數量面積比例斑塊數量面積比例斑塊數量面積比例＜0.515231.0221161.3915431.180.5～16711.438131.767131.561～512297.77163210.8915199.955～102595.053636.953336.4810～5026715.8734319.2533218.2450～100326.10387.26478.83＞1002462.744552.504853.76二、景觀格局分析（2）

3景觀相鄰度指數（1）

1）單個斑塊的隔離度指數：式中n是與i斑塊相鄰的斑塊數目，dij是斑塊i與斑塊j之間的距離。ri值越大，說明i斑塊與其它斑塊之間的平均距離越遠，隔離程度越高。

2）斑塊的易接近度指數：式中各代碼的意義與隔離度指數相同。ai值越大，說明i斑塊與相鄰斑塊之間累積距離越遠，斑塊的易接近程度越低(單個斑塊)。

3）斑塊間的相互作用指數：式中Aj是與i斑塊相鄰的任一斑塊的面積，dj是斑塊i與斑塊j之間的距離（邊緣距離）。Ii值越大，說明相鄰斑塊對i斑塊的作用越大。二、景觀格局分析（3）

3景觀相鄰度指數（2）

4）多個斑塊的隔離度指數：式中D是一個景觀中所有斑塊的隔離度指數，將所有斑塊置于x-y坐標構成的二維平面上，計算所有斑塊的平均位置和方差（δx2、δy2），得出上述指數。D越大，說明該景觀中斑塊的隔離度越大。

5）多個斑塊的分散度指數：

Rc是整個景觀內斑塊的分散度指標。式中dc是從一個斑塊中心部位到距離最近的另一個斑塊間的平均距離；λ是斑塊的平均密度。當Rc=1時，景觀中的斑塊呈隨機分布；當Rc〈1時，斑塊呈聚集分布；當Rc〉1（最大為2.194）時，斑塊呈規則分布。二、景觀格局分析（4）

6基于邊界特征的景觀格局分析方法

1）景觀多樣性指數：式中pi/j是i類型斑塊與j類型斑塊之間的邊界數量（邊界累積長度）占邊界總數（總長度）的比例，m是所有邊界的類型數。與基于組分面積的景觀多樣性類指數相同，基于邊界特征的最大多樣性指數為Hmax=log(n)（表明所有邊界類型數量或累積長度相同）。

2）均勻度指數：

3）景觀異質性質數：式中H(l)表示景觀異質性，N代表整個景觀中的邊界總數量。當n=N時，H(l)取最大值1。該異質性指數可用于表達將景觀劃分成各種顯著不同部分的可能性。

4）景觀復雜性指數：式中C(s)表示空間復雜性，其他變量與以上公式相同。三、基于邊界特征的景觀格局分析（常平案例）1工作區內研究期間土地利用變化情況

組分類型1988年1990年1992年1994年1996年城鎮1.772.159.4512.1719.18開發區0.500.712.366.283.72農田48.3742.6231.4228.4027.28果園24.3330.3136.9930.6928.70林地18.4020.1216.5318.6418.09水體6.634.083.253.823.01

aaabababaaaaaabcaccbccabbabb

ababababaaababcdbacabcabbbab（1）節點的8種像元結構（2）邊界點的6種像元結構（圖中每個方格代表一個像元，a、b、c和d代表不同的景觀組分類型）圖1節點及邊界點的滑箱像元結構2邊界的鑒別3邊界數量和累積長度變化情況

邊界類型1988年1992年1996年所有邊界14802/3009.60