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LOGO景观生态学授课老师：陈菁博士邮箱：联系方式：第六章景观空间格局第一节景观空间格局类型第二节景观空间格局分析第六章景观空间格局景观中景观要素间的组合方式经常表现一定的规律性，景观组分的空间结构特征称为景观格局。景观空间格局有均匀格局、聚集格局、随机格局和组合格局四大类型。自然景观绝大多数都是由两种或多种简单景观格局类型共同构成的特定组合或空间联结。景观空间格局分析方法有多种，一般包括景观数据收集和处理、景观数字化、统计分析和结果解释等步骤。空间格局的统计分析技术有大尺度的空间结构检测和小尺度空间格局与尺度确定两类，本质上都是通过检测方差与均值的关系来反映空间格局。第一节景观空间格局类型一、景观空间格局的基本类型景观的总体结构对景观中的各种生态过程产生一定的影响，各种生态过程反过来也影响景观的总体结构，并从实践应用的角度总结景观格局的类型。景观空间格局1.均匀格局景观均匀格局景观是指景观要素间的距离相对一致或表现出一定渐变规律的景观类型。（1）点阵格局由分布距离相对一致的点状（或小斑块）景观要素构成的景观格局。（2）渐变格局由分布距离有一定渐变规律的点状景观要素（或小斑块）构成的景观格局。（3）带状格局由平行带状分布的景观要素构成的景观格局。如全球尺度上的气候带，中等尺度上由气候或湿度造成的山地自然带，侵蚀活跃地区的平行河流廊道，华北平原均匀分布的农田斑块，城市中的平行主干道及其绿带等。（4）交替格局不同景观要素交替出现的带状格局。如连续沙丘和平行山脉地区重复出现的带状格局，农田和森林的带状交替等。（5）棋盘格局由块状景观要素相间分布构成的景观格局。（6）网状格局由线状景观要素相互交织围合而形成的景观格局。（7）环状格局由线状景观要素圈层叠积而形成的景观格局。（8）楔状格局楔状景观要素相对均匀地由周围同向延伸而形成的景观格局。2.聚集格局景观聚集格局景观定义：是指景观要素向某一点或线聚集的景观类型，也包括景观要素由某一点或线向外扩展形成的景观。（1）群集格局（clusterpattern）指一类景观要素向某一点聚集的景观格局。（2）线状格局（linearpattern）指一类景观要素向某一线聚集的景观格局。（3）交错格局（interlacedpattern）由于斑块之间的边界呈不规则状，从而使得景观要素之间出现相互交叉的景观格局。（4）放射格局指某类斑块由中心向四周放射状延伸的景观格局。（5）水系格局各级河流廊道向流域延伸所组成的一种特殊的网状格局。（6）指状格局（或掌状格局）指一类景观要素由中心向某一方向或四周延伸的景观格局。3.随机格局景观随机格局景观（randompatternlandscape）是指所有或某类景观要素在景观内按一定的统计规律随机分布的景观类型。（1）散点格局（plot-scatteredpattern）由点缀在基质里的点状地物随机分布构成的景观格局。（2）散斑格局（patch-scatteredpattern，或块状格局）少数景观要素随机分布在占优势的基质内所形成的景观格局。（3）镶嵌格局（mosaicpattern）由大小相差不多、形状不规则的斑块随机分布构成的景观格局。4.组合格局景观组合格局景观是指两种或多种景观格局类型同时存在的景观类型。组合格局景观对于同类景观要素是其各种形式的斑块、廊道间的组合分布形式，如城市绿地系统的结构分布。城市绿地系统的景观结构可以是环状格局和放射格局组合成的放射环状格局，也可由环状格局和楔状格局、环状格局和指状格局组合而成，也可以是散斑格局或散点格局与环状格局、指状格局、网状格局等组合而成。二、Forman的理想景观格局模式Forman（1995）按“集中与分散相结合（aggregate-with-outlinerpattern）原则”设计了一种理想的景观格局模式。其中心思想是将相似的用地类型集中起来，但在建成区保留一些自然廊道和小的自然斑块，在大型自然植被斑块的边缘也布置一些小的人为活动斑块。这种景观结构模式具有下列优点：①包含大型自然植被斑块②粗粒与细粒要素结合③风险分散④基因变异⑤边界过渡带⑥小的自然植被斑块⑦廊道这一“理想景观模式”适用于从沙漠到林区、从城市到乡村的各种景观，也适用于从大到小的各种不同尺度。200330三、景观生态安全格局俞孔坚等（1996）在“理想景观模式”的基础上提出了景观生态安全格局的理论和方法。他将景观中某些潜在的空间格局，称为景观生态安全格局或景观安全格局，它们由景观中某些关键性的局部、位置和空间联系所构成。在一个明显的异质性景观中，景观生态安全格局组分对控制生态过程的战略意义体现在以下三个方面。（1）主动优势（initiative）（2）空间联系优势（co-ordination）（3）高效优势（efficiency）一个典型的景观生态安全格局包含以下几个景观组分①源（source）②缓冲区（bufferzone）③源间连接（inter-sourcelinkage）④辐射道（radiatingroute）⑤战略点（strategicpoint）景观生态安全格局是一种理想的景观空间格局。[知识链接6-2]景观生态安全格局的识别1、源的确定2、建立阻力面3、根据阻力面判别景观生态安全格局第二节景观空间格局分析一、景观空间格局分析的一般过程景观结构或空间格局分析一般由以下几个基本步骤组成：①收集和处理景观数据（如野外考察测量、遥感影像处理等）；②将景观数字化，并选用适当的景观格局研究方法进行分析；③对分析结果加以解释和综合。景观的数字化有两种形式：一种是栅格化数据；另一种是矢量化数据。景观数据还包括非空间的和空间的，而空间数据又可分为点格局数据（如单个树木的分布）、定量空间数据（如生物量）和定性空间数据（如植被类型图）。景观空间格局的分析方法有多种，既包括一些传统的统计学方法，也包括一些新的、专门解决空间问题的格局分析方法，它们分别适应于不同的研究目的和数据类型。总体上这些方法可分为两类：格局指数方法空间统计学方法空间格局的统计分析技术可分为两类：一类主要用于检测大尺度的空间趋势是否显著区别于随机结构，常用的计算分析反映景观组成与结构特征的代表性指数包括方差均值比、聚集度指数、最近距离指数等；另一类可以定量确定小尺度空间格局和尺度，即点格局分析。这些指数本质上都是通过检测方差与均值的关系来反映空间格局。二、景观格局分析空间取样方法一般按照一定的规则和要求，通过取样（sampling）获得一定数量的样品组成样本，再对样本进行分析从而推断总体属性。通常采用典型取样、机械取样和分层取样法。[知识链接6-3]应用GIS进行景观格局分析数据取样1.统一网格样方取样法2.样方取值的计算方法3.统一网格样点取样法三、景观空间格局的数量研究方法景观格局是许多景观生态过程长期作用的产物，同时景观格局也直接影响景观生态过程。景观格局数量研究方法分为三大类：①主要用于景观组分特征分析的景观空间格局指数；②用于景观整体分析的景观格局分析模型；③用于模拟景观格局动态变化的景观模拟模型。目前应用比较广泛的模型主要包括聚块样方方差分析空间自相关分析变异矩和相关矩空间局部插值法趋势面分析地统计学方法波谱分析、小波分析分形几何学、亲和度分析和细胞自动机等。1.聚块样方方差分析聚块样方方差分析法来源于群落分析中对种群在群落中的空间分布格局的分析，是一种简单而有效的生态学空间格局分析方法。它用于景观格局分析，也可以揭示某一景观要素在景观中的空间分布格局特征。2.空间自相关分析空间自相关分析是用来检验空间变量的取值是否与相邻空间上该变量取值大小有关，如果相关，可以相应地表现为空间正相关和空间负相关。空间自相关数常用来定量描述事物在空间上的依赖关系。空间自相关分析的数据可以是类型变量、序数变量、数量变量或二元变量。1、变量在一定空间单元的取值可以是直接观测值，也可以是样本统计值。2、变量应满足正态分布，并由随机抽样而获得。空间自相关分析一般涉及取样、计算空间自相关数或建立自相关函数以及显著性检验三个步骤。空间自相关分析的第一步是对所检验的空间单元进行配对和采样。所有配对的空间单元对都可以连线图表示出来。空间自相关分析的第二步是计算空间自相关系数。这里介绍两种用语分析数量变量的自相关系数。一种是Moran的I系数：另一种是Geary的C系数：式中，Xi和Xj分别是变量X在配对空间单元i和上j的取值，X是变量X的平均值，Wij是相邻权重，n是空间单元总数。[知识链接6-4]景观空间格局分析的其他方法1.趋势面分析2.分维特征分析3.波谱分析4.地统计学方法空间异质性在景观中是如何连续变化的，即是否具有某种趋势或统计学规律，是理解景观格局本身及其与生态学过程相互作应的重要环节。这就要求景观格局以连续变量来表示，或通过抽样产生点格局数据来表示。地统计学方法正是为解决这些问题发展起来的。在景观生态学的研究中，主要用到的是地统计学中的空间局部插值法，以区域化随机变量理论为基础，研究自然现象的空间相关性和依赖性。半方差分析主要有两种用途：一是描述和识别格局的空间结构，二是用于空间局部最优化插值，即克瑞金插值，简称克瑞金。5.小波分析LOGO