fragstats景观格局指数归纳
FRAGSTATS提供的景观指标
英文缩写指标名称应用尺度英文全称单位
面
积指标AREA斑块面积斑块Area ha LSIM斑块相似系数斑块Landscape similarity index% CA斑块类型面积类型Class area ha %LAND斑块所占景观面积比例类型Percent of landscape% TA景观面积类型/景观Total landscape area ha
LPI最大斑块占景观面积比
例
类型/景观Largest patch index%
密度大小及差异NP斑块数量类型/景观Number of patches#
PD斑块密度类型/景观Patch density#/100ha MPS斑块平均大小类型/景观Mean patch size ha PSSD斑块面积方差类型/景观Patch size standard deviation ha
PSCV斑块面积均方差类型/景观Patch size coefficient of variation%
边缘指标PERIM斑块周长斑块Perimeter m EDCON边缘对比度斑块Edge contrast index% TE总边缘长度类型/景观Total edge m ED边缘密度类型/景观Edge density m/ha CWED对比度加权边缘密度类型/景观Contrast-weighted edge density m/ha TECI总边缘对比度类型/景观Total edge contrast index% MECI平均边缘对比度类型/景观Mean edge contrast index%
AWMECI面积加权平均边缘对比
度
类型/景观Area-weighted mean edge contrast index%
形状指标SHAPE形状指标斑块Shape index
FRACT分维数斑块Fractal dimension
LSI景观形状指标类型/景观Landscape shape index
MSI平均形状类型/景观Mean shape index
AWMSI面积加权的平均形状指
标
类型/景观Area-weighted mean shape index DLFD双对数分维数类型/景观Double log fractal dimension
MPFD平均斑块分维数类型/景观Mean patch fractal dimension
AWMPFD面积加权的平均斑块分
形指标
类型/景观
Area-weighted mean patch fractal
dimension
核心面积指标CORE核心斑块面积斑块Core area ha NCORE核心斑块数量斑块Number of core areas# CAI核心斑块面积比指标斑块Core area index% C%LAND核心斑块占景观面积比类型Core area percent of landscape% TCA核心斑块总面积类型/景观Total core area ha NCA核心斑块数量类型/景观Number of core areas#
CAD核心斑块密度类型/景观Core area density#/100ha MCA1平均核心斑块面积类型/景观Mean core area per patch ha CASD1核心斑块面积方差类型/景观Patch core area standard deviation ha CACV1核心斑块面积均方差类型/景观Patch core area coefficient of variation% MCA2独立核心斑块平均面积类型/景观Mean area per disjunct core ha CASD2核心斑块面积方差类型/景观Disjunct core area standard deviation ha
CACV2核心斑块面积均方差类型/景观Disjunct core area coefficient of
variation
%
TCAI总核心斑块指标类型/景观Total core area index% MCAI平均核心斑块指标类型/景观Mean core area index%
邻近度指标NEAR最邻近距离斑块Nearest-nei**or distance m PROXIM邻近指标斑块Proximity index
MNN平均最近距离类型/景观Mean nearest –nei**or distance m NNSD最邻近距离方差类型/景观Nearest-nei**or standard deviation m NNCV最邻近距离标准差类型/景观Nearest-nei**or coefficient of variation MPI平均邻近度指标类型/景观Mean proximity index%
多样性指标SHDI香农多样性指标景观Shannon’s diversity index
SIDI Simpson多样性指标景观Simpson’s diversity index
MSIDI修正Simpson多样性指标景观Modified Simpson’s diversity index
PR斑块多度（景观丰度）景观Patch richness# PRD斑块多度密度景观Patch richness density#/100ha RPR相对斑块多度景观Relative patch richness% SHEI香农均匀度指标景观Shannon’s evenness index
SIEI Simpson均匀度指标景观Simpson’s evenness index
MSIEI修正Simpson均匀度指标景观Modified Simpson’s evenness index
聚散性IJJ散布与并列指标类型/景观Interspersion and Juxtaposition index% CONTAG蔓延度指标景观Contagion index%
斑块类型面积（CA），单位：ha，范围：CA>0
（2-1）
公式描述：CA等于某一斑块类型中所有斑块的面积之和（m2），除以10000后转化为公顷（ha）；即某斑块类型的总面积。
生态意义：CA度量的是景观的组分，也是计算其它指标的基础。它有很重要的生态意义，其值的大小制约着以此类型斑块作为聚居地（Habitation）的物种的丰度、数量、食物链及其次生种的繁殖等，如许多生物对其聚居地最小面积的需求是其生存的条件之一；不同类型面积的大小能够反映出其间物种、能量和养分等信息流的差异，一般来说，一个斑块中能量和矿物养分的总量与其面积成正比；为了理解和管理景观，我们往往需要了解斑块的面积大小，如所需要的斑块最小面积和最佳面积是极其重要的两个数据。
景观面积（TA），单位：ha，范围：TA>0
（2-2）
公式描述：TA等于一个景观的总面积，除以10000后转化为公顷（ha）。
生态意义：TA决定了景观的范围以及研究和分析的最大尺度，也是计算其它指标的基础。
在自然保护区设计和景观生态建设中，对于维护高数量的物种，维持稀有种、濒危种以及生态系统的稳定，保护区或景观的面积是最重要的因素。
斑块所占景观面积的比例（%LAND），单位：百分比，范围：0<%LAND<=100
（2-3）
公式描述：%LAND等于某一斑块类型的总面积占整个景观面积的百分比。其值趋于0时，说明景观中此斑块类型变得十分稀少；其值等于100时，说明整个景观只由一类斑块组成。生态意义：%LAND度量的是景观的组分，其在斑块级别上与斑块相似度指标（LSIM）的意义相同。由于它计算的是某一斑块类型占整个景观的面积的相对比例，因而是帮助我们确定景观中模地（Matrix）或优势景观元素的依据之一；也是决定景观中的生物多样性、优势种和数量等生态系统指标的重要因素。
斑块个数（NP），单位：无，范围：NP>=1
NP = n （2-4）
公式描述：NP在类型级别上等于景观中某一斑块类型的斑块总个数；在景观级别上等于景观中所有的斑块总数。
生态意义：NP反映景观的空间格局，经常被用来描述整个景观的异质性，其值的大小与景观的破碎度也有很好的正相关性，一般规律是NP大，破碎度高；NP小，破碎度低。NP对许多生态过程都有影响，如可以决定景观中各种物种及其次生种的空间分布特征；改变物种间相互作用和协同共生的稳定性。而且，NP对景观中各种干扰的蔓延程度有重要的影响，如某类斑块数目多且比较分散时，则对某些干扰的蔓延（虫灾、火灾等）有抑制作用。
最大斑块所占景观面积的比例（LPI），单位：百分比，范围：0 （2-5） 公式描述：LPI等于某一斑块类型中的最大斑块占据整个景观面积的比例。 生态意义：有助于确定景观的模地或优势类型等。其值的大小决定着景观中的优势种、内部种的丰度等生态特征；其值的变化可以改变干扰的强度和频率，反映人类活动的方向和强弱。斑块平均大小（MPS），单位：ha，范围：MPS>0 （2-6） 公式描述：MPS在斑块级别上等于某一斑块类型的总面积除以该类型的斑块数目；在景观级别上等于景观总面积除以各个类型的斑块总数。 生态意义：MPS代表一种平均状况，在景观结构分析中反映两方面的意义：景观中MPS值的分布区间对图像或地图的范围以及对景观中最小斑块粒径的选取有制约作用；另一方面MPS可以指征景观的破碎程度，如我们认为在景观级别上一个具有较小MPS值的景观比一个具有较大MPS值的景观更破碎，同样在斑块级别上，一个具有较小MPS值的斑块类型比一个具有较大MPS值的斑块类型更破碎。研究发现MPS值的变化能反馈更丰富的景观生态信息，它是反映景观异质性的关键。 面积加权的平均形状因子（AWMSI），单位：无，范围：AWMSI>=1 （2-7） 公式描述：AWMSI在斑块级别上等于某斑块类型中各个斑块的周长与面积比乘以各自的面积权重之后的和；在景观级别上等于各斑块类型的平均形状因子乘以类型斑块面积占景观面积的权重之后的和。其中系数0.25是由栅格的基本形状为正方形的定义确定的。公式表明面积大的斑块比面积小的斑块具有更大的权重。当AWMSI=1时说明所有的斑块形状为最简单的方形（采用矢量版本的公式时为圆形）；当AWMSI值增大时说明斑块形状变得更复杂，更不规则。 生态意义：AWMSI是度量景观空间格局复杂性的重要指标之一，并对许多生态过程都有影响。如斑块的形状影响动物的迁移、觅食等活动]，影响植物的种植与生产效率；对于自然 斑块或自然景观的形状分析还有另一个很显著的生态意义，即常说的边缘效应。 面积加权的平均斑块分形指数（AWMPFD），单位：无，范围：1<=AWMPFD<=2 （2-8） 公式描述：AWMPFD的公式形式与AWMSI相似，不同的是其运用了分维理论来测量斑块和景观的空间形状复杂性。AWMPFD=1代表形状最简单的正方形或圆形，AWMPFD=2代表周长最复杂的斑块类型，通常其值的可能上限为1.5。 生态意义：AWMPFD是反映景观格局总体特征的重要指标，它在一定程度上也反映了人类活动对景观格局的影响。一般来说，受人类活动干扰小的自然景观的分数维值高，而受人类活动影响大的人为景观的分数维值低。应该指出的是，尽管分数维指标被越来越多地运用于景观生态学的研究，但由于该指标的计算结果严重依赖于空间尺度和格网分辨率，因而我们在利用AWMPFD指标来分析景观结构及其功能时要更为审慎。 平均最近距离（MNN），单位：m，范围：MNN>0 （2-9） 公式描述：MNN在斑块级别上等于从斑块ij到同类型的斑块的最近距离之和除以具有最近距离的斑块总数；MNN在景观级别上等于所有类型在斑块级别上的MNN之和除以景观中具有最近距离的斑块总数。 生态意义：MNN度量景观的空间格局。一般来说MNN值大，反映出同类型斑块间相隔距离远，分布较离散；反之，说明同类型斑块间相距近，呈团聚分布。另外，斑块间距离的远近对干扰很有影响，如距离近，相互间容易发生干扰；而距离远，相互干扰就少。但景观级别上的MNN在斑块类型较少时应慎用。 平均邻近指数（MPI），单位：无，范围：MPI>=0 （2-10） 公式描述：给定搜索半径后，MPI在斑块级别上等于斑块ijs的面积除以其到同类型斑块的最近距离的平方之和除以此类型的斑块总数；MPI在景观级别上等于所有斑块的平均邻近指数。MPI=0时说明在给定搜索半径内没有相同类型的两个斑块出现。MPI的上限是由搜索半径和斑块间最小距离决定的。 生态意义：MPI能够度量同类型斑块间的邻近程度以及景观的破碎度，如MPI值小，表明同类型斑块间离散程度高或景观破碎程度高；MPI值大，表明同类型斑块间邻近度高，景观连接性好。研究证明MPI对斑块间生物种迁徙或其它生态过程进展的顺利程度都有十分重要的影响。 景观丰度（PR），单位：无，范围：PR>=1 （2-11） 公式描述：PR等于景观中所有斑块类型的总数。 生态意义：PR是反映景观组分以及空间异质性的关键指标之一，并对许多生态过程产生影响。研究发现景观丰度与物种丰度之间存在很好的正相关，特别是对于那些生存需要多种生境条件的生物来说PR就显得尤其重要。 香农多样性指数（SHDI），单位：无，范围：SHDI>=0 （2-12） 公式描述：SHDI在景观级别上等于各斑块类型的面积比乘以其值的自然对数之后的和的负值。SHDI=0表明整个景观仅由一个斑块组成；SHDI增大，说明斑块类型增加或各斑块类型在景观中呈均衡化趋势分布。 生态意义：SHDI是一种基于信息理论的测量指数，在生态学中应用很广泛。该指标能反映景观异质性，特别对景观中各斑块类型非均衡分布状况较为敏感，即强调稀有斑块类型对信息的贡献，这也是与其它多样性指数不同之处。在比较和分析不同景观或同一景观不同时期 的多样性与异质性变化时，SHDI也是一个敏感指标。如在一个景观系统中，土地利用越丰富，破碎化程度越高，其不定性的信息含量也越大，计算出的SHDI值也就越高。景观生态学中的多样性与生态学中的物种多样性有紧密的联系，但并不是简单的正比关系，研究发现在一景观中二者的关系一般呈正态分布。 香农均度指数（SHEI），单位：无，范围：0<=SHEI<=1 （2-13） 公式描述：SHEI等于香农多样性指数除以给定景观丰度下的最大可能多样性（各斑块类型均等分布）。SHEI=0表明景观仅由一种斑块组成，无多样性；SHEI=1表明各斑块类型均匀分布，有最大多样性。 生态意义：SHEI与SHDI指数一样也是我们比较不同景观或同一景观不同时期多样性变化的一个有力手段。而且，SHEI与优势度指标（Dominance）之间可以相互转换（即evenness=1-dominance）,即SHEI值较小时优势度一般较高，可以反映出景观受到一种或少数几种优势斑块类型所支配；SHEI趋近1时优势度低，说明景观中没有明显的优势类型且各斑块类型在景观中均匀分布。 散布与并列指数（IJI），单位：百分比，范围：0 （2-14） 公式描述：IJI在斑块类型级别上等于与某斑块类型i相邻的各斑块类型的邻接边长除以斑块i的总边长再乘以该值的自然对数之后的和的负值，除以斑块类型数减1的自然对数，最后乘以100是为了转化为百分比的形式；IJI在景观级别上计算各个斑块类型间的总体散布与并列状况。IJI取值小时表明斑块类型i仅与少数几种其它类型相邻接；IJI=100表明各斑块间比邻的边长是均等的，即各斑块间的比邻概率是均等的。 生态意义：IJI是描述景观空间格局最重要的指标之一。IJI对那些受到某种自然条件严重制约的生态系统的分布特征反映显著，如山区的各种生态系统严重受到垂直地带性的作用，其分布多呈环状，IJI值一般较低；而干旱区中的许多过渡植被类型受制于水的分布与多寡，彼此邻近，IJI值一般较高。 蔓延度指数（CONTAG），单位：百分比，范围：0 （2-15） 公式描述：CONTAG等于景观中各斑块类型所占景观面积乘以各斑块类型之间相邻的格网单元数目占总相邻的格网单元数目的比例，乘以该值的自然对数之后的各斑块类型之和，除以2倍的斑块类型总数的自然对数，其值加1后再转化为百分比的形式。理论上，CONTAG 值较小时表明景观中存在许多小斑块；趋于100时表明景观中有连通度极高的优势斑块类型存在。应该指出的是，该指标只能运行在FRAGSTA TS软件的栅格版本中。 生态意义：CONTAG指标描述的是景观里不同斑块类型的团聚程度或延展趋势。由于该指标包含空间信息，是描述景观格局的最重要的指数之一。一般来说，高蔓延度值说明景观中的某种优势斑块类型形成了良好的连接性；反之则表明景观是具有多种要素的密集格局，景观的破碎化程度较高。而且研究发现蔓延度和优势度这两个指标的最大值出现在同一个景观样区。该指标在景观生态学和生态学中运用十分广泛，如Graham等曾用蔓延度指标进行生态风险评估；Musick和Grover用它来量测图像的纹理等。 景观特征指数 1)景观多样性指数 景观多样性指数(H)反映景观要素的多少及各景观要素所占比例的变化.其计算是基于Shannon2W iener指数,公式如下: 式中,H为多样性指数;Pi为景观类型i所占面积比例;m为景观类型的数量. 2)优势度指数 景观优势度指数用于测度景观多样性对景观最大多样性的偏离程度,或描述景观由少数几个主要的景观类型控制的程度.公式如下: 式中,SHDI为景观优势度指数;Hmax为最大多样性指数;Pi为景观类型i所占面积比例. 3)斑块密度 斑块密度从斑块数目这一侧面反映了景观被分割的破碎程度,其计算公式为: 式中,PD为斑块密度;n为斑块的总个数;A为景观的总面积; i为斑块类型. 4)分离度指数 景观分离度指某一景观类型中不同斑块个体分布的分离程度.最先由Pearce提出,陈利顶等在 1996年对该公式进行了修正,本文采用修正后的公式：式中 Di为斑块的分离度;Si为景观类型的面积指数;Ai为斑块类型i的面积;A为景观的总面积; i为斑块类型;n为斑块的总个数. 5景观破碎度 景观破碎度是指景观被分割的破碎程度，景观破碎程度与自然资源保护密切相关，许多生物种要求有一定面积的生境才能生存下去。同时，景观破碎度指数在一定程度上可以反映人类活动对景观格局的影响。关于景观破碎度的计算方法有多种，但多较繁锁，本文采用平均斑块面积作为衡量景观破碎程度的指标，通过两期景观斑块平均面积及斑块数的比较，可 以看出景观破碎化程度的变化情况。 C是平均斑块面积;A，是i种景观要素的总面积;ni是i种景观要素的总斑块数。 6斑块面积: 斑块的面积即景观要素的大小，它可以直接反映景观要素的规模，面积的增减是景观动态的直接反映。 A:是i种景观要素的总面积，ai是i种景观要素的单个斑块面积。 景观生态学—格局、过程、尺度与等级 邬建国高等教育出版社2000年12月 Landscape Ecology Pattern，Process，Scale and Hierarchy，Higher Education Press 景观生态学中的基本概念 起源与发展 起源于中欧和东欧，可追溯到20世纪30年代。德国区域地理学家Troll于1939年创造了“景观生态学”一词，并将其定义为研究某一景观中生物群落只见错综复杂的因果反馈关系的科学。Naveh和Lieberman（1984）继承并发展了欧州景观生态学的概念，提出“景观生态学是基于系统论、控制论和生态系统学之上的跨学科的生态地理科学，是整体人类生态系统科学的一个分支。”在北美，直到20世纪80年代初才开始逐渐兴起。如今，等级理论、分形理论、渗透理论、尺度观点以及一系列空间格局分析方法和动态模拟途径在景观生态系中的广泛应用，为该科学增添了新内容和新特点。 研究范畴 研究对象和内容 （1）景观结构：景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。 （2）景观功能：景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作用。主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程。 （3）景观动态：景观在结构和功能方面随时间的变化。也就是景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物质和生物在分布与运动方面的差异。 研究的重点： （1）空间异质性或格局的形成和动态及其与生态学过程的相互作用； （2）格局—过程—尺度之间的相互关系； （3）景观的等级结构和功能特征以及尺度演绎问题； （4）人类活动与景观结构、功能的相互关系； （5）景观异质性（或多样性）的维持和管理。 格局、过程、尺度 格局（Pattern）是指空间格局，广义地讲，它包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。 过程强调事件或现象的发生、发展的动态特征。 尺度（Scale），广义地讲，是指在研究某一物体或现象是所采用的空间或时间单位，同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及到的范围和发生的频率。在景观生态学中，尺度往往以粒度（Grain）和幅度（Extent）来表达。空间粒度之景观中最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积；时间粒度指某一现象或事件发生的（或取样的）频率． 或时间间隔。幅度指研究对象在空间或时间上的持续范围或长度。 空间异质性和缀块性 空间异质性（Spatial Heterogeneity）是指某种生态变量在空间分布上的不均匀性及其复杂程度。是空间缀块性（Patchness）和空间梯度（Gradient）的综合反映。缀块性强调缀块的种类组成特征及其空间分布与配置关系，比异质性在概念上更为具体化一些。而梯度则指沿某一方向景观特 景观格局计算指数 （注：每个景观指数包含的信息依次为英文缩写——英文全称——指标名称——应用尺度——单位） 一、面积指标 1.Area/Perimeter ①AREA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Area——斑块面积（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——ha(ha、%) ≥0 2.Isolation/Proximity ①LSIM——Landscape Similarity Index——斑块相似系数——斑块——% 3.Area/Density/Edge ①CA——Total Class Area——斑块类型面积——类型——ha＞0 ②PLAND(%LAND)——Percentage of Landscape——斑块所占景观面积比例——类型——% [0,100] ③TA——Total Landscape Area——景观面积——景观——ha＞0 ④LPI——Largest Patch Index——最大斑块占景观面积比例——类型/景观——% 二、密度大小及差异 1.Area/Density/Edge ①NP——Number of Patches——斑块数量——类型/景观——n ≥1 ②PD——Patch Density——斑块密度——类型/景观——n/100ha ③AREA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPS、PSSD、PSCV)——Patch Area（Mean、Standard Deviation、Coefficient of Variation）——斑块大小（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（斑块平均大小、斑块面积方差、斑块面积均方差）——类型/景观——ha(ha，%，%) ④GYRA(同上)——Radius of Gyration——回转半径——类型/景观——m 三、边缘指标 1.Area/Perimeter ①PERIM(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Perimeter——斑块周长（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——m ≥0 FRAGSTATS 英文缩写提供的景观指标指 标名称斑块面积斑块 相似系数斑块类型面 积斑块所占景观面积 比例 应用尺度 斑块 斑块 类型 类型 英文全称 Area Landscape similarity index Class area Percent of landscape 单位 ha % ha % 面AREA LSIM CA %LAN D 积指TA景观面积类型/景观T otal landscape area ha 标最大斑块占景观面积比 LPI例类型/景观L argest patch index% 密NP斑块数量类型/景观N umber of patches# 度PD斑块密度类型/景观P atch density#/100ha 大MPS斑块平均大小 类型/景观M ean patch size ha 小PSSD斑块面积方差类型/景观P atch size standard deviation ha 及 差PSCV斑块面积均方差类型/景观P atch size coefficient of variation% 异 PERIM斑块周长斑块Perimeter m EDCON边缘对比度斑块Edge contrast index% 边 TE总边缘长度类型/景观T otal edge m ED边缘密度类型/景观E dge density m/ha 缘指CWED对比度加权边缘密度类型/景观C ontrast-weighted edge density m/ha J I=I TECI总边缘对比度类型/景观T otal edge contrast index% MECI平均边缘对比度类型/景观M ean edge contrast index%面积加权平均边缘对比 AWMECI度类型/景观Area-weighted mean edge contrast index % SHAPE形状指标斑块Shape index FRACT分维数斑块Fractal dimension LSI景观形状指标类型/景观L andscape shape index 形MSI平均形状类型/景观M ean shape index 状面积加权的平均形状指 指AWMSI标 类型/景观A rea-weighted mean shape index 标DLFD双对数分维数类型/景观D ouble log fractal dimension MPFD平均斑块分维数类型/景观M ean patch fractal dimension 面积加权的平均斑块分Area-weighted mean patch fractal AWMPFD类型/景观 形指标dimension 核CORE核心斑块面积斑块Core area ha 心NCORE核心斑块数量斑块Number of core areas#面CAI核心斑块面积比指标斑块Core area index%积C%LAND核心斑块占景观面积比类型Core area percent of landscape% 指TCA核心斑块总面积类型 /景观T otal core area ha 标NCA核心斑块数量类型/景观N umber of core areas# 景观指数英文及简称索引 二景观指数英文及简称索引 最近整理的Fragstats3.3软件Grid格式下可以计算的景观指数，希望大家共同学习探讨 （注：每个景观指数包含的信息依次为英文缩写——英文全称——指标名称——应用尺度——单位） 一、面积指标 1.Area/Perimeter ①AREA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Area——斑块面积（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——ha(ha、%) ≥0 2.Isolation/Proximity ①LSIM——Landscape Similarity Index——斑块相似系数——斑块——% 3.Area/Density/Edge ①CA——Total Class Area——斑块类型面积——类型——ha＞0 ②PLAND(%LAND)——Percentage of Landscape——斑块所占景观面积比例——类型——% [0,100] ③TA——Total Landscape Area——景观面积——景观——ha＞0 ④LPI——Largest Patch Index——最大斑块占景观面积比例——类型/景观——% 二、密度大小及差异 1.Area/Density/Edge ①NP——Number of Patches——斑块数量——类型/景观——n ≥1 ②PD——Patch Density——斑块密度——类型/景观——n/100ha ③AREA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPS、PSSD、PSCV)——Patch Area （Mean、Standard Deviation、Coefficient of Variation）——斑块大小（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（斑块平均大小、斑块面积方差、斑块面积均方差）——类型/景观——ha(ha，%，%) ④GYRA(同上)——Radius of Gyration——回转半径——类型/景观——m 三、边缘指标 1.Area/Perimeter ①PERIM(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Perimeter——斑块周长（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——m ≥0 ②GYRA(同上)——Radius of Gyration——回转半径——斑块——m 2.Contrast ①EDCON(同上)——Edge Contrast Index——边缘对比度——斑块——% 3.Area/Density/Edge 西北林学院学报2009,24(2):166~170 Journal o f No rthw est F or est ry U niversit y 景观格局指数的粒度效应 以沈阳城市森林为例 李小马,刘常富* (沈阳农业大学林学院,辽宁沈阳110161) 摘 要: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<30m)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5m。 关键词:景观格局指数;粒度效应;城市森林 中图分类号:S731.2 文献标识码:A 文章编号:1001 7461(2009)02 0166 05 Grain Size Effect on Landscape Patt ern Indices A Case Study of Shenyang Urban Fo rest LI Xiao ma,LIU Chang fu* (F or estry Colle ge,Sh enyang Ag ricu ltural Univ er sity,S heny ang,L iaoning110161,China) Abstract:Gr ain size effect on landscape pattern indices of Shenyang urban fo rest w as investigated at the fine gr ain scale(one side of a pix el w as less than30m)through25comm only used landscape indices based on the QuickBird satellite image taken in2006.T he results show ed that(1)the25landscape pattern indi ces can be divided into thr ee types acco rding to their responses to grain size changing.Indices o f the fir st ty pe incr eased or decr eased mo no to nically,and the second type sho w ed u or n sty le,w hile the third gro up displayed uncertain responses;(2)Responses o f landscape pattern indices to gr ain size changing of the five urban forest ty pes fell into tw o trends.Patch num ber o f subor dinated forest and r oad forest decreased fast w ith g rain size changing,w hich caused the corr espo nding landscape pattern indices to change g reatly,be cause the tw o urban for est ty pes w ere mainly com posed of small patches.On the contrary landscape and recreation for est,production and manag em ent fo rest,and eco logical and public w elfare fo rest,character ized by big patches,w ere no t sensitive to patch number but sensitive to patch ar ea,w hich m ade landscape pattern indices such as area w eig hted m ean patch size and effective mesh size to chang e g reatly;(3)5m w as the optim al grain size for Shenyang urban forest landscape patter n r esearch based on landscape pattern indices scalog ram. Key words:landscape patter n indices;grain size effect;urban for est 景观格局指数是指能够高度浓缩景观格局信息,反映景观结构组成和空间配置特征的定量指标, 收稿日期:2008 05 36 修回日期:2008 07 27 基金项目:国家自然科学基金(30600482)。 作者简介:李小马,男,硕士,从事城市森林生态研究。 *通讯作者:刘常富,男,博士,副教授,硕士生导师,从事城市森林生态和园林生态研究。 景观格局指数 Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT 景观格局计算指数（注：每个景观指数包含的信息依次为英文缩写——英文全称——指标名称——应用尺度——单位） 一、面积指标 Perimeter ①AREA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Area——斑块面积（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——ha(ha、%) ≥0 Proximity ①LSIM——Landscape Similarity Index——斑块相似系数——斑块——% Density/Edge ①CA——Total Class Area——斑块类型面积——类型——ha＞0 ②PLAND(%LAND)——Percentage of Landscape——斑块所占景观面积比例——类型——% [0,100] ③TA——Total Landscape Area——景观面积——景观——ha＞0 ④LPI——Largest Patch Index——最大斑块占景观面积比例——类型/景观——% 二、密度大小及差异 Density/Edge ①NP——Number of Patches——斑块数量——类型/景观——n ≥1 ②PD——Patch Density——斑块密度——类型/景观——n/100ha ③AREA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPS、PSSD、PSCV)——Patch Area （Mean、Standard Deviation、Coefficient of Variation）——斑块大小（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（斑块平均大小、斑块面积方差、斑块面积均方差）——类型/景观——ha(ha，%，%) 表4.3-6 沁河流域不同水平年景观指数（Landscape）计算结果 景观中模地（Matrix）或优势景观元素的依据之一；也是决定景观中的生物多样性、优势种和数量等生态系统指标的重要因素。 拼块个数（NP），单位：无，范围：NP>=1 公式描述：NP在类型级别上等于景观中某一拼块类型的拼块总个数；在景观级别上等于景观中所有的拼块总数。 生态意义：NP反映景观的空间格局，经常被用来描述整个景观的异质性，其值的大小与景观的破碎度也有很好的正相关性，一般规律是NP大，破碎度高；NP小，破碎度低。NP对许多生态过程都有影响，如可以决定景观中各种物种及其次生种的空间分布特征；改变物种间相互作用和协同共生的稳定性。而且，NP对景观中各种干扰的蔓延程度有重要的影响，如某类拼块数目多且比较分散时，则对某些干扰的蔓延（虫灾、火灾等）有抑制作用。 最大拼块所占景观面积的比例（LPI），单位：百分比，范围：0 77第35卷中南林业科技大学学报 各测量指标小区间均差异显著。 另外，同一处理不同降雨下氮的流失量较为稳 定，而磷、钾的流失则随月份增加有加重的趋势， 这很有可能跟果树后期施用含磷、钾的肥料多有关。 3.4 重金属流失 3次降雨条件下不同处理小区径流水样重金属 流失见表5。 从表5看出，3次降雨观测的7种重金属流失 小区间均差异显著，处理1＜处理2＜处理3，说 明生草，无论是人工植草或自然生杂草，对重金 属均能起到显著削减作用。以处理1和处理2的3 次降雨平均数比较，前者比后者Ni减少32.8%， Cu减少59.4%，Cr减少33%，Zn减少82.9%，Pb 减少64.1%，Cd减少3.8%，Hg减少31.1%。 表 5 不同处理小区径流水样重金属流失 Table 5 Losses of heavy metal in runoff water samples in three field treatment plots 降雨小区处理Ni /(μg·mL-1)Cu /(μg·mL-1)Cr /(μg·mL-1)Zn /(μg·mL-1)Pb /(μg·mL-1)Cd /(μg·mL-1)Hg /(ng·mL-1) I 10.000 1 c0.001 8 c0.002 1 b0.000 9 c0.003 8 b0.001 0 b0.120 c 20.000 6 b0.004 0 b0.003 7 a0.014 7 b0.003 4 c/0.254 a 30.002 1 a0.005 4 a0.003 6 a0.022 1 a0.005 3 a0.001 5 a0.154 b II 10.001 4 b0.004 7 c0.001 9 c 0.005 3 c0.002 3 c0.001 5 a0.046 b 20.001 4 b0.014 2 a0.003 7 a0.018 0 a0.007 9 b/0.100 a 30.002 6 a0.011 2 b0.003 3 b0.014 7 b0.013 9 a0.001 2 b0.042 b III 10.001 7 c0.017 4 b0.003 4 b0.022 9 b0.016 5 b0.001 2 b0.190 b 20.004 4 a 0.027 3 a0.003 9 a0.056 1 a0.098 5 a0.001 6 a0.272 a 30.002 8 b0.007 3 c0.0029 c0.004 0 c0.006 7 c/ 0.100 c 3次降雨平均10.001 4 0.004 6 0.002 3 0.003 40.004 3 0.001 3 0.088 7 20.002 1 0.011 3 0.003 4 0.019 90.011 9 0.001 3 0.128 7 30.002 1 0.015 2 0.003 8 0.029 60.036 6 0.001 6 0.208 7 表 4 不同处理小区径流水样中氮、磷、钾的流失?Table 4 Losses of nitrogen, phosphorus and potassium in runoff water samples in three field treatment plots 降雨处理pH值 全氮 /(μg·mL-1) 全磷 /(μg·mL-1) 全钾 /(μg·mL-1) I 1 6.89 c/ 0.0001 c 2.96 c 27.18 b/ 0.076 b15.04 b 37.23 a/0.29 a20.28 a II 1 6.60 c 1.58 c0.02 c 4.66 c 2 6.91 b 3.80 a0.70 b31.6 3 b 37.25 a 3.36 b0.9 4 a62.96 a III 17.05 c 1.56 c0.13 c23.89 c 27.07 b 4.11 a0.43 b46.29 b 37.31 a 3.00 b 2.28 a178.70 a 3次降雨平均1 6.85 1.570.05 10.50 27.05 3.96 0.40 30.99 37.26 3.18 1.1787.31 ?“/”表示结果小于检出限。同列字母相同表示差异显著，不同则表示差异著。下同。 4 结论 （1) 成熟果园的水土流失往往被忽视。本试验说明，即使是修建了梯田的成熟果园，如果缺乏其它水土保持措施，在降雨强度大时，水土流失仍然十分严重，同时伴随氮磷钾的流失。 （2)果园水土流失中存在重金属污染现象。现有研究表明，重金属主要来自于污水灌溉、化肥农药的大量使用、城市垃圾等。因此，果园需要更加环保、清洁的田间管理。 （3)植被过滤带拦截径流和泥沙等方面发挥重要作用[9]。因此，作为一种过滤带，无论是人工植草还是自然生杂草，对防治水土流失及重金属污染方面均有很好的效果。在成熟脐橙果园，如何有效地控制自然生杂草、发挥其水土保持作用应当在今后的研究中加以重视。参考文献： [1] 吴电明,夏立忠扣,俞元春,等.坡耕地氮磷流失及其控制技 术研究进展[J].土壤,2009,41(6):857-861. [2] 方少文,杨洁.江西省红壤土壤侵蚀与防治技术研究[M]. 郑州:黄河水利出版社,2010:21-28. [3] 莫明浩,方少文,涂安国,等.水土流失面源污染及其防控研 究综述[J].中国水土保持,2012,(6):32-33. [4] 李秋芳,宋维峰.农业面源污染及其防治对策研究进展[J]. 亚热带水土保持,2012,24(2):23-26. [5] 李德荣,董闻达,王锋尖,等.红壤坡地果园不同水土保持措 施对磷素流失的影响[J].水土保持学报,2004,18(4):81-84. [6] 牟信刚,陈为峰,史衍玺,等.不同措施在防治山地果园水 土流失及面源污染中的应用研究[J].环境污染与防治,2007, 29(12): 916-919. （下转第89页） 网络出版时间：2015-04-27 15:56 网络出版地址：https://www.wendangku.net/doc/ef3749121.html,/kcms/detail/43.1470.S.20150427.1556.028.html 景观格局计算指数（注：每个景观指数包含的信息依次为??英文缩写——英文全称——指标名称——应用尺度——单位） 一、面积指标 Perimeter ①AREA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Area——斑块面积（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——ha(ha、%) ≥0 Proximity ①LSIM——Landscape Similarity Index——斑块相似系数——斑块——% Density/Edge ①CA——Total Class Area——斑块类型面积——类型——ha＞0 ②PLAND(%LAND)——Percentage of Landscape——斑块所占景观面积比例——类型——% [0,100] ③TA——Total Landscape Area——景观面积——景观——ha＞0 ④LPI——Largest Patch Index——最大斑块占景观面积比例——类型/景观——% 二、密度大小及差异 Density/Edge ①NP——Number of Patches——斑块数量——类型/景观——n ≥1 ②PD——Patch Density——斑块密度——类型/景观——n/100ha ③AREA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPS、PSSD、PSCV)——Patch Area （Mean、Standard Deviation、Coefficient of Variation）——斑块大小（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（斑块平均大小、斑块面积方差、斑块面积均方差）——类型/景观——ha(ha，%，%) ④GYRA(同上)——Radius of Gyration——回转半径——类型/景观——m 三、边缘指标 Perimeter ①PERIM(CSD、CPS/LSD、LPS)——Patch Perimeter——斑块周长（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——m ≥0 森林景观格局研究进展 森林经理学吴兆艳 2009116022013 摘要：森林在生态系统中发挥着不可替代的作用，景观尺度上的森林景观格局与生态过程研究已经成为当前森林的研究热点。在阐明森林及其景观格局与过程概念的基础上,综述了现在森林景观格局与过程的研究内容、研究方法的进展情况,指出了以下几个方面有望成为今后森林景观研究的发展方向以及在森林景观格局的不足之处。 关键词：森林景观；景观格局；3S技术；景观指数 Abstract:Forest ecological system in plays an irreplaceable role on landscape scale, the forest landscape patterns and ecological processes of forest has become the hotspot. The forest and landscape patterns and process on the basis of the concept of forest landscape pattern are reviewed and the process is the research contents, the research methods of progress, pointed out the following aspects are expected to become the future research direction of development of forest landscape in the forest landscape pattern and the deficiencies. Keywords: Forest landscape, The landscape pattern, 3S technology, Landscape index 1.森林景观 森林景观是以森林生态系统为主体所构成的景观。森林景观生态研究的对象是以森林生态系统为主体所构成的森林景观，也包括森林在景观整体格局和功能中发挥重要作用的其他类型的景观。其目的在于通过对森林景观结构、功能、动态变化以及它们之间的相互影响和控制机制的研究，揭示基本的科学规律，以达到对其调控的目的。 2.景观格局 景观格局( landscape pattern)即景观结构,广义包括景观组成单元的类型、 第一节概念 一、景观格局的概念 主要指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。 景观格局研究在生态学文献中占有很大比重，成为景观生态学研究的焦点之一。 二、景观格局的基本类型 对景观格局的认识并没有一定的标准，不同的目的、不同的角度可以将景观格局分成不同的类型。著名的美国生态学家福尔曼针对不同的景观格局和结构类型进行了分类与归纳，如下： 1）规则或均匀分布格局 指某一特定类型景观要素间的距离相对一致的一种景观。大面积林区长期的规则式采伐和更新造成的森林景观、平原农田林网控制下的景观都属于规则式均匀格局。 2）聚集（团聚）型分布格局 同一类型的景观要素斑块相对聚集在一起，同类景观要素相对集中，在景观中形成若干较大面积的分布区，再散布在整个景观中。 如：在丘陵农业景观中，农田多聚集在村庄附近或道路的一端。 3）线状格局 指同一类景观要素的斑块呈线性分布。如：沿公路零散分布的房屋，干旱地区（或山地）沿河分布的耕地。 4）平行格局 指同一类型的景观要素斑块呈平行分布。如：侵蚀活跃地区的平行河流廊道，以及山地景观中沿山脊分布的林地。 5）特定的组合或空间联结格局 指不同的景观要素类型由于某种原因经常相联结分布。空间联结可以是正相关，也可以是负相关。如：稻田总是与河流或渠道并存是正相关空间联结的实例；如平原的稻田区很少有大片林地出现。 三、景观格局分析的概念 景观生态学研究最突出的特点是强调空间异质性、生态学过程和尺度的关系。研究空间异质性自然会用到一些已经在生态学中应用的空间割据分析方法，同时又有必要发展新的方法来弥补传统方法的不足。 研究景观的结构是研究景观功能和动态的基础。 景观格局分析方法：用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法。 他们不仅包括一些传统的统计学方法，同时也包括一些新的、专门解决空间问题的格局分析方法。 如何定量地分析景观格局是景观生态学一个重要而具有挑战性的研究课题。 生态学中长期以来缺乏将空间格局、生态学过程和尺度结合到一起来研究，而景观生态学的一系列研究方法正是强调这三者的相互关系。这一点已成为景观生态学与其它生态学科的主要区别之一。通过研究空间格局可以更好地理解生态学过程。从格局到过程的推绎仍然是景观生态学面临的一大挑战。 第二节景观格局分析的基本步骤 景观生态学课程论文 景观生态学景观格局分析方法综述 目录 摘要 ................................................................................................................................ I 引言 . (1) 1 景观生态学的格局分析方法 (1) 1.1景观格局分析概述 (1) 1.2景观空间格局指数 (1) 1.2.1景观单元特征指数 (1) 1.2.2景观异质性指数 (2) 1.2.3景观指数的实例应用 (3) 1.3景观分析的统计学方法 (4) 2不同类型景观格局分析方法及案例 (4) 2.1基于GIS 的山林地区的景观格局分析方法——以宁远县为例 (4) 2.1.1研究区域概况 (4) 2.1.2研究数据与处理 (5) 2.1.3土地利用分类系统 (5) 2.1.4研究方法——景观空间格局指数分析法 (5) 2.1.5景观格局特征指数变化结果分析 (6) 2.2基于GIS干旱区绿洲城市景观格局分析方法——以石河子市为例 (7) 2.2.1研究区域概况 (7) 2.2.2研究数据与处理 (7) 2.2.3景观格局指数分析 (8) 2.2.4城市景观格局总体变化特征结果分析 (9) 2.3城市湿地公园景观格局分析——以白鹭湾湿地公园为例 (10) 2.3.1研究区域概况 (11) 2.3.2研究数据与处理 (11) 2.3.3景观空间格局特征指数分析研究方法 (11) 2.3.4结果与分析 (12) 3 结语 (13) 参考文献 (14) 景观格局指数53389 第一节概念 一、景观格局的概念 主要指空间格局，包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置。如不同类型的斑块可在空间上呈随机型、均匀型或聚集型分布。 景观格局研究在生态学文献中占有很大比重，成为景观生态学研究的焦点之一。 二、景观格局的基本类型 对景观格局的认识并没有一定的标准，不同的目的、不同的角度可以将景观格局分成不同的类型。著名的美国生态学家福尔曼针对不同的景观格局和结构类型进行了分类与归纳，如下： 1）规则或均匀分布格局 指某一特定类型景观要素间的距离相对一致的一种景观。大面积林区长期的规则式采伐和更新造成的森林景观、平原农田林网控制下的景观都属于规则式均匀格局。 2）聚集（团聚）型分布格局 同一类型的景观要素斑块相对聚集在一起，同类景观要素相对集中，在景观中形成若干较大面积的分布区，再散布在整个景观中。 如：在丘陵农业景观中，农田多聚集在村庄附近或道路的一端。 3）线状格局 指同一类景观要素的斑块呈线性分布。如：沿公路零散分布的房屋，干旱地区（或山地）沿河分布的耕地。 4）平行格局 指同一类型的景观要素斑块呈平行分布。如：侵蚀活跃地区的平行河流廊道，以及山地景观中沿山脊分布的林地。 5）特定的组合或空间联结格局 指不同的景观要素类型由于某种原因经常相联结分布。空间联结可以是正相关，也可以是负相关。如：稻田总是与河流或渠道并存是正相关空间联结的实例；如平原的稻田区很少有大片林地出现。 三、景观格局分析的概念 景观生态学研究最突出的特点是强调空间异质性、生态学过程和尺度的关系。研究空间异质性自然会用到一些已经在生态学中应用的空间割据分析方法，同时又有必要发展新的方法来弥补传统方法的不足。 研究景观的结构是研究景观功能和动态的基础。 景观格局分析方法：用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法。 他们不仅包括一些传统的统计学方法，同时也包括一些新的、专门解决空间问题的格局分析方法。 如何定量地分析景观格局是景观生态学一个重要而具有挑战性的研究课题。 生态学中长期以来缺乏将空间格局、生态学过程和尺度结合到一起来研究，而景观生态学的一系列研究方法正是强调这三者的相互关系。这一点已成为景观生态学与其它生态学科的主要区别之一。通过研究空间格局可以更好地理解生态学过程。从格局到过程的推绎仍然是景观生态学面临的一大挑战。 应用Fragstats 3.3 计算景观格局指数的步骤 1、根据研究目的确定需要计算的景观格局指数，并列表明确其生态意义。假设 本文在斑块水平选取以下指数： 斑块数目（NP）、平均斑块面积（MPS）、聚集度（AI）、最大斑块指数（LPI）、斑块所占景观面积比例（PLAND）面积加权平均形状指数（AWMSI） 在景观水平选取以上指数外（不含PLAND）还选择香农多样性指数（SHDI）、 香农均匀度指数（SHEI）。本文所选指数见表1 （表格自行设定，不一定按此 类型） 水 景观指数指数全称生态含义取值范围 平 香农多样性Shannon's 反映景观中各斑块类型的复杂性 SHDI% 指数(SHDI) diversity index 和变异性 景 反映景观中各斑块在面积上分布 观香农均匀度Shannon's 的不均匀程度，当值趋于1时，说0 令HEI W 指数(SHEI) evenness index 明各斑块类型在景观中分布均匀 斑块数目值的大小与破碎度之间呈正相关 Number of patches NPS M (NP) 性 平均斑块面积描述景观粒度，一定意义上揭示景 Mean patch area MPS>0 (MPS) 观破碎化程度 聚集度反映景观中不同斑块类型的非随 Aggregation index 0 FRAGSTATS提供的景观指标 英文缩写 指标名称应用尺度英文全称单位 面 积指标AREA斑块面积斑块Area ha LSIM斑块相似系数斑块Landscape similarity index% CA斑块类型面积类型Class area ha %LAND斑块所占景观面积比例类型Percent of landscape% TA景观面积类型/景观Total landscape area ha LPI最大斑块占景观面积比 例 类型/景观Largest patch index% 密度大小及差异NP斑块数量类型/景观Number of patches# PD斑块密度类型/景观Patch density#/100ha MPS斑块平均大小类型/景观Mean patch size ha PSSD斑块面积方差类型/景观Patch size standard deviation ha PSCV斑块面积均方差类型/景观Patch size coefficient of variation% 边缘指标PERIM斑块周长斑块Perimeter m EDCON边缘对比度斑块Edge contrast index% TE总边缘长度类型/景观Total edge m ED边缘密度类型/景观Edge density m/ha CWED对比度加权边缘密度类型/景观Contrast-weighted edge density m/ha TECI总边缘对比度类型/景观Total edge contrast index% MECI平均边缘对比度类型/景观Mean edge contrast index% AWMECI面积加权平均边缘对比 度 类型/景观Area-weighted mean edge contrast index% 形状指标SHAPE形状指标斑块Shape index FRACT分维数斑块Fractal dimension LSI景观形状指标类型/景观Landscape shape index MSI平均形状类型/景观Mean shape index AWMSI面积加权的平均形状指 标 类型/景观Area-weighted mean shape index DLFD双对数分维数类型/景观Double log fractal dimension MPFD平均斑块分维数类型/景观Mean patch fractal dimension AWMPFD面积加权的平均斑块分 形指标 类型/景观 Area-weighted mean patch fractal dimension 核心CORE核心斑块面积斑块Core area ha NCORE核心斑块数量斑块Number of core areas#景观特征指数
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