景观格局与景观指数

景观格局与景观指数景观格局通常是指景观的空间结构特征，具体是指由自然或人为形成的，一系列大小、形状各异，排列不同的景观镶嵌体在景观空间的排列，它即是景观异质性的具体表现，同时又是包括干扰在内的各种生态过程在不同尺度上作用的结果。空间斑块性是景观格局最普遍的形式，它表现在不同的尺度上。景观格局及其变化是自然的和人为的多种因素相互作用所产生的一定区域生态环境体系的综合反映，景观斑块的类型、形状、大小、数量和空间组合既是各种干扰因素相互作用的结果，又影响着该区域的生态过程和边缘效应。不同的景观类型在维护生物多样性、保护物种、完善整体结构和功能、促进景观结构自然演替等方面的作用是有差别的；同时，不同景观类型对外界干扰的抵抗能力也是不同的。因此，对某区域景观空间格局的研究，是揭示该区域生态状况及空间变异特征的有效手段。可以将研究区域不同生态结构划分为景观单元斑块，通过定量分析景观空间格局的特征指数，从宏观角度给出区域生态环境状况。景观结构的基本组成要素包括基质、斑块、廊道以及要素的空间配置形式。从结构上，景观格局可以分为点格局、线格局、网格局。点格局是指特定景观类型的斑块大小相对于它们之间的距离要少得多的一种景观类型；线格局是指景观要素呈长带状的空间分布形式；网格局是点格局与线格局的复合体。还可以从景观要素的空间分布关系上分为均匀分布格局、聚集型分布格局以及特定组合分布格局。景观格局指数包括以下指标：（1）景观破碎度破碎度表征景观被分割的破碎程度，反映景观空间结构的复杂性，在一定程度上反映了人类对景观的干扰程度。它是由于自然或人为干扰所导致的景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程，景观破碎化是生物多样性丧失的重要原因之一，它与自然资源保护密切相关。公式如下：Ci=Ni/Ai式中Ci为景观i的破碎度，Ni为景观i的斑块数，Ai为景观i的总面积。（2）景观分离度指某一景观类型中不同斑块数个体分布的分离度。Vi=Dij/Aij式中Vi为景观类型i的分离度，Dij为景观类型i的距离指数，Aij为景观类型i的面积指数。（3）干扰强度和自然度干扰强度表示人类的干扰作用，干扰强度越小，越利于生物的生存，因此，其针对受体的生态意义越大。Wi=Li/Si；Ni=1/WiWi表示受干扰强度，Li是指i类生态系统内廊道(公路、铁路、堤坝、沟渠)的总长度，Si是指i类生态系统的总面积，Ni是i类生态系统类型的自然度。（4）景观多样性指数多样性指数是指景观元素或生态系统在结构、功能以及随时间变化方面的多样性，它反映了绿地景观类型的丰富度和复杂度。计算公式如下：式中，H为多样性指数；Pi是景观类型i所占面积的比例；m为景观类型数目。H值越大，表示景观多样性越大。（5）优势度D为景观的优势度，它与多样性指数成反比，对于景观类型数目相同的不同景观，多样性指数越大，其优势度越小。（6）均匀度E=(H/Hmax)×100%均匀度和优势度一样，也是描述景观由少数几个主要景观类型控制的程度。这两个指数可以彼此验证。（7）分维数D=2ln(P/4)/ln(A)式中，D表示分维数；P为斑块周长；A为斑块面积。D值越大，表明斑块形状越复杂，D值的理论范围为1.0～2.0，1.0代表形状最简单的正方形斑块，2.0表示等面积下周边最复杂的斑块。（8）聚集度指数RC=1－C/Cmax式中，RC是相对聚集度指数，取值范围为0～1之间；C为复杂性指数，Cmax是C的最大可能取值，C和Cmax的计算公式为：其中，P(i，j)是生态系统i与生态系统j相邻的概率，m是景观中生态系统类型总数。在实际计算中，P(i，j)可由下式估计：P(i，j)=E(i，j)/Nb，式中E(i，j)是相邻生态系统i与j之间的共同边界长度，Nb是景观中不同生态系统间边界的总长度。RC的取值越大，则代表景观由少数团聚的大斑块组成，RC值小，则代表景观由许多小斑块组成。计算某地区现状的景观指数可以帮助理解和评价该地区的景观现状和土地利用格局（如图4），对不同时段的景观指数的计算还可以了解分析出该地区的景观格局变化和土地利用演变的趋势，分析发生这些变化的驱动因子和发展趋势，为后面的规划提供参考。总之，对景观格局的分析有助于增加对规划区景观的理解程度，然后可以通过组合或引入新的景观要素来调整或构建新的景观结构，以增加景观异质性和稳定性，这就是景观规划与设计的重要内容。斑块个数(NP)、景观类型面积(CA)、景观类型百分比(%LAND)、拼块平均大小(MPS)、最大斑块面积百分比(largestpatchindex,LPI)、景观类型斑块破碎度指数(perimeterareafractaldimension)、景观优势度指数(landscapedominanceindex,LDI)、景观多样性指数(landscapediversityindex)