景观生态学实验指导3-海淀的浪荡汉子

景观生态学实验郑景明编写2013-2014学年练习三区域土地利用变化分析前两次课，我们掌握了Fragstats的规范操作程序，已经能够对已有的数据进行计算，并将结果转换成EXCEL形式，以便进一步制作图和表。同时，我们还学习了各种景观格局指数的具体含义，从而可以对计算结果进行分析。我们要培养规范的操作习惯，提交出一个简洁的、分类明确、注释清晰的结果。本次课程，我们首先将学习Fragstats的一些高级功能，然后，我们学习利用计算结果进行土地利用变化分析。一、Fragstats高级应用1、保存设置（.frg）和查看结果（tool-browse）学会保存过程设置.frg，使用菜单中的图表运行各步骤，使用browse查看结果，如果没有保存可再补充保存过程。2、Classproperityfile（类型属性文件）的编辑如果不指定景观中各土地类型的名称，那么在输出的结果文件中TYPE栏会显示各土地类型的数值，例如，“第一次课”文件夹下的northbj99.class中，我们看到TYPE栏下显示0、4、3、1、2、5，其实它们分别对应于背景、农业用地、绿地、水体、城市用地和未利用地。当然，我们可以Excel中将上述数值替换成文字。但是，如果土地类型很多或者要对多个文件进行计算，整理起来就麻烦了。所以，Fragstats提供了Classproperities工具来设定土地类型名称，但类型属性文件应提前用记事本等工具建立，Classproperities工具本身不能建立文件。在RunParameters（运行参数设置）页面里，点击“Classproperitiesfile”按钮就可以指定类型属性文件。Fragstats以.fdc作为类型属性文件的默认后縀，但未强制用户使用，用户也可以指定其他后縀的纯文本文件作为类型属性文件。类型属性文件的语法如下：类型值，类型名称，是否参与计算，是否作为背景值如Classname.fdc，内容如下：0,背景,false,true1,水体,true,false2,城市用地,true,false3,绿地,true,false4,农田,true,false5,未利用地,true,false注意：本实验所用材料，不同年代的图文件，其同一类型表示颜色不同(可用ArcGIS查看)，请尝试采用上述方法设定不同年代的类型属性文件，查看计算结果，在对计算结果分析时注意类型的匹配。1999年的土地类型1991年的土地类型1984年的土地类型0,背景,false,true1,水体,true,false2,城市用地,true,false3,绿地,true,false4,农田,true,false5,未利用地,true,false0,背景1,水体2,城市用地3,绿地4,农田0,背景1,水体2,绿地3,城市用地4,农田景观生态学实验郑景明编写2013-2014学年3、Batchfileeditor（批处理文件）的编辑用Tools\BatchfileEditor功能来实现，可用于多个文件同时计算。（1）先点“＋”，窗口中出现invalidentry，选中该invalidentry，点击InputData下拉框，选择ArcGrid格式。（2）点击File后边的浏览框，选中你要处理的文件。（3）修改Backgroup值为999，因为是Grid格式的文件，所以无需修改Cellsize，Row，Column等选项。点击“Apply”确认。（4）重复1~3步，将多个文件加入窗口中。（5）点击File\Save，存盘退出。之后在RunParameters（运行参数）设置中，将InputFileType改为BatchFile，如图。其余选项与计算单个文件相同。注意：请尝试采用匹处理功能，同时完成对８４年和９９年的数据计算（有余力的同学可以将９１年的数据也计算一下），计算内容见上次作业（如下）。计算要求：从面积/密度/边界指数、形状指数、多样性/均匀度指数三大类景观指数中，选取不少于6个类型水平指数和不少于3个景观水平指数，进行计算。景观水平的多样性/均匀度指数必选。二、深入理解景观格局指数的含义学习并参考圆明园案例和东北土地利用案例，根据所选的上述９个景观格局指标的计算结果，完成1984（1991）、1999年北京城区景观格局变化分析。注意说明所选指标变化的含义，我们需要的结果不仅仅是一个表或一个图，一个曲线，还要说明这个图表背后的含义。三、区域土地利用变化分析构建土地利用变化模型是深入了解土地利用变化成因、过程，预测未来发展变化趋势及环境影响的重要途径，也是土地利用变化研究的主要方法。本次课主要采用了土地资源数量变化模型来分析研究区的土地利用动态变化，了解其变化发展趋势。景观生态学实验郑景明编写2013-2014学年1、土地利用特征分析请同学们构建批处理文件，利用Fragstats对1984、1991、1999年北京城区土地利用图中各土地利用类型（5类）的面积进行统计，取CA（TotalArea）指数，根据计算结果填写计算结果整理表（如下）。表1XX.年北京城区土地利用分类面积表一级类型1984-CA面积(/hm2)1991-CA面积(/hm2)1999-CA面积(/hm2)耕地绿地（林地和草地）水域城市未利用土地合计注：土地利用变化即景观变化（早期景观生态来自区域土地研究）２、土地利用变化幅度区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化。其中，面积变化首先反映在不同类型的总量变化上，通过分析土地利用类型的总量变化，可了解土地利用变化总的态势和土地利用结构的变化。研究土地利用变化幅度，就是研究各类型的土地面积变化量。由上面完成的1984、1991、1999年北京城区土地利用分类面积表中，求算出三个年份间、各土地类型面积变化量。填写计算结果整理表（如下），并用柱状图表示各年份变化幅度，然后用文字简要描述一下不同年份各类型的变化情况。表2北京城区84-99年土地利用变化分类面积表土地利用类型1984年面积百分比1991年面积百分比1999年面积百分比1984-1991年面积变化量%1991-1999年面积变化量%耕地绿地（林地草地）水域城市未利用土地合计3、土地利用变化速度区域土地利用变化速度可采用土地利用动态度这一指标来定量描述。土地利用动态度以土地利用类型的面积为基础，反映了各土地利用类型面积的变化速度。它对比较土地利用变化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势都具有重要的作用。（1）单一土地利用类型动态度单一土地利用类型动态度表达的是某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量景观生态学实验郑景明编写2013-2014学年变化情况，其表达式为：%1001TUUUKaab式中，K为研究时段内某一土地利用类型动态度；Ua、Ub分别为研究期初和研究期末某一种土地利用类型的数量；T为研究时段长。当T的时段设定为年时，Ｋ为研究时段内某一土地利用类型的年变化率。（2）综合土地利用动态度综合土地利用动态度表达的是某研究区一定时间范围内土地利用的数量变化情况，其表达式为：%1001211TLULULCniiniji式中，LUi为监测起始时间第i类土地利用类型面积；△LUi-j为监测时段第i类土地利用类型转为非i类土地利用类型面积的绝对值；T为监测时段长度。当T的时段设定为年时，LC的值就是该研究区土地利用年综合变化率。根据上述公式，请同学们计算出北京城区土地利用5种类型的年变化率和土地利用年综合变化率，填写计算结果整理表，并用文字简要描述一下两个阶段的土地利用变化有何不同。表3北京城区土地利用动态度分析表(X年--Y年)耕地绿地（林地和草地）水域城市未利用土地XX年间面积变化(/hm2)1984-1991年年变化率K(/%)年综合变化率LC(/%)XX年间面积变化(/hm2)1991-1999年年变化率K(/%)年综合变化率LC(/%)由于各种土地利用类型的面积基数不同，因此上述结果中，年变化率高的土地利用类型只是变化快的类型，而并不一定是区域变化的主要类型。此外，上述结果忽略了土地利用变化的内在过程，只反映了土地利用数量上的变化速度。所以，土地利用变化分析一定要结合速度和幅度来分析。4土地利用程度变化（参考文献自学，《土地利用动态变化研究方法探讨》，1999）（1）土地利用程度综合指数（2）土地利用程度变化景观生态学实验郑景明编写2013-2014学年四、最后的实验报告要求（下节课完成）根据范例，完成北京城区景观动态分析结果和土地利用变化分析。昀后提交一个总的实验报告，作为实习评定成绩的依据。要用自己的话写作，不许互相抄袭，如果有相同的报告，则两者都被视为无效。要求：1、报告以Word形式提交打印版，A4纸，小4宋体。2、至少要有1984、1999两年份的景观格局比较，学有余力的同学可将1991年数据也加进来分析。从面积/密度/边界指数、形状指数、多样性指数三大类景观指数中，共选取6个以上类型水平和3个以上景观水平的指数，进行计算。景观水平的多样性/均匀度指数必选。要求有整体的比较（景观水平）和分类型的比较（类型水平）；所用指标要清楚其含义，并解释指标变大变小代表什么。3、完成土地利用分析的三个表的计算及结果分析，其中至少有一项比较采用图的形式展示并有文字说明。4、在总报告的昀后附件中加上第一次实验的课堂作业内容(Fragstatas指标缩写对应表)。