景觀生態(tài)學(xué)的數(shù)學(xué)方法(存儲版)
【正文】 要性 ? 第一，由于受時間、空間以及設(shè)備和資金的限制，在 大尺度上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和觀測研究往往困難重重 ，而模擬可以充分利用和推廣所得的有限數(shù)據(jù)。 ? 格式 （ 柵格或矢量 ） ? 柵格的大小或分辨率 ? 模型變量 ? 變化的算法 （一）、數(shù)據(jù)庫的建立 （二）、模擬模型的建立 （三）、模擬結(jié)果的分析 （四）、模擬結(jié)果的驗(yàn)證 生 態(tài) 學(xué) 建 模 的 一 般 過 程 建立概念模型（ 1 ） 明確地定義所研究的問題（ 2 ） 確定建模目的（ 3 ） 確定系統(tǒng)邊界（ 4 ） 建立因果關(guān)系圖建立定量模型 （或概念模型的定量化）（ 1 ） 選用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)方法（ 2 ） 確定變量間的函數(shù)關(guān)系（ 3 ） 估計參數(shù)值（ 4 ） 編寫計算機(jī)程序（ 5 ） 確定模擬的時間步長（ 6 ） 運(yùn)行模型，獲得最終結(jié)果模型檢驗(yàn)?zāi)Ｐ痛_認(rèn) （ m od e l ve r i f i c a t i on ）：仔細(xì)檢查數(shù)學(xué)公式和計算機(jī)程序模型驗(yàn)證 （ m od e l va l i da t i ng ）：（ 1 ） 對模型結(jié)構(gòu)和變量間關(guān)系合理性的檢驗(yàn)（ 2 ） 模型輸出結(jié)果與實(shí)際值的直接比較（ 3 ） 模型的敏感性分析 （ s e ns i t i v i t y a na l ys i s ）（ 4 ） 模型的不確定性分析 （ un c e r t a i nt y a na l ys i s ）注：這并非意味著一個模型必須要經(jīng)過上述多種方法的檢驗(yàn)，但多種方法為模型檢驗(yàn)提供了必要的選擇余地 （詳見 Ry ki e l ， 1996 ）。 氣象數(shù)據(jù) 主要有溫度、降水量和太陽輻射等。 四、景觀變化動態(tài)模型舉例 景觀整體變化模型 將景觀作為一個整體 ， 模擬景觀整體某一值或某一屬性的變化情況 。 ? 一種簡單的空間馬爾科夫模型是把景觀根據(jù)其空間特征先進(jìn)行區(qū)域化，對于每個區(qū)域，采用不同的轉(zhuǎn)移概率矩陣。它已成為理論景觀生態(tài)學(xué)研究的必備工具。 ? 中性模型的主要作用是為研究景觀格局與過程提供一個公共參照系統(tǒng)。 ? 傳統(tǒng)馬爾科夫模型的公式為： ? 馬爾科夫模型反映的是總體景觀類型面積比例的變化情況，由于它不考慮空間格局對轉(zhuǎn)移概率的影響。 （三）、模擬結(jié)果的分析 運(yùn)用 GIS手段進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示。 一般以矢量或柵格形式儲存 。 “ 科學(xué) ” 成分指反映系統(tǒng)或現(xiàn)象的客觀現(xiàn)實(shí) 。 ?孔隙度隨尺度變化的曲線可以 反映景觀中的空間質(zhì)地 (texture)，在景觀生態(tài)學(xué)研究中受到重視。 ? 地統(tǒng)計學(xué)強(qiáng)調(diào) 在短距離之內(nèi)的觀察值比遠(yuǎn)距離的觀察值要更相似，即方差較小 。 ? 常用的空間自相關(guān)系數(shù)有兩個： Moran的 I 系數(shù)和 Geary 的 c 系數(shù) ? I 系數(shù) ：取值范圍在 1 倒 1 之間， 0 表示負(fù)相關(guān)， 0 表示正相關(guān)， 接近于 0 表示不相關(guān)。 一、空間自相關(guān)分析 spatial autocorrelation ? 空間自相關(guān)性分析的目的是： ? 確定空間變量在空間上是否相關(guān)，以及相關(guān)的程度。 ?連接度指標(biāo)只在斑塊類型和景觀水平上有效，沒有單個斑塊水平的指標(biāo)。 ?幾何距離為幾何長度。 形狀指標(biāo) (shape index) 斑塊形狀指數(shù) 景觀形狀指數(shù) 形狀分維指標(biāo) (fractal dimension index) 分維（數(shù)）可以直觀地理解為不規(guī)則幾何形狀的非整數(shù)維數(shù)。 第一節(jié)：景觀指標(biāo)方法 ? 景觀指數(shù) ：能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面特征的簡單定量指標(biāo)。 ? Shannon Weaver 多樣性指標(biāo) Pk: 類型 k的斑塊在景觀中的面積比例 Simpson 多樣性指標(biāo) 景觀優(yōu)勢度指標(biāo) (landscape dominance index) 景觀均勻度指標(biāo) (landscape evenness index) 景觀豐富度指標(biāo) (landscape
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