【文章內(nèi)容簡介】 化環(huán)境、保持水土、減輕災害等。Castanza根據(jù)已出版的研究報告和少數(shù)原始數(shù)據(jù)進行最低估計，獲得全球生態(tài)系統(tǒng)提供的服務總價值為：每年平均33萬億（16～54萬億）美元，與之相比，全球GNP的年總量為18萬億美元。o BioScience1997年的一篇報道認為生物多樣性的恢復與保育對每個國家都很重要，它提供經(jīng)濟和環(huán)境效益。估計美國每年從生物多樣性，如有機廢物處理、土壤形成和生物固氮等方面可以獲得3000億美元。 o 我國國家環(huán)保局估計我國生物多樣性的直接使用價值每年達2000億美元，間接使用價值達4萬億每年。第四章 景觀動態(tài)變化第一節(jié) 景觀穩(wěn)定性一 景觀穩(wěn)定性的概念1 景觀參數(shù)的變化曲線若不考慮時間尺度，景觀參數(shù)隨時間變化曲線的特點可以由3個獨立參數(shù)來描述：變化的總趨勢（上升、下降和水平趨勢）；圍繞總趨勢的相對波動幅度（大范圍和小范圍）；波動的韻律（規(guī)則和不規(guī)則）。 從景觀變化的趨勢認識： 持久性：表示系統(tǒng)或某些成分的生存時間。 恒定性或變異性：表示系統(tǒng)某些特征的波動頻率和幅度。從景觀對干擾的反應來認識： 恢復性或彈性：表示系統(tǒng)發(fā)生變化后恢復到原來狀態(tài)的能力。（恢復性可用系統(tǒng)回到原狀態(tài)所需的時間來度量。） 抗性阻力：表示系統(tǒng)抵抗外界變化的能力。二 影響景觀穩(wěn)定性的基本因素1氣候變化2地貌形態(tài)3巖石和土壤4流水和水文變化5植被變化6干擾三 景觀穩(wěn)定性的生態(tài)機制1景觀生態(tài)系統(tǒng)普遍存在的異質(zhì)性2景觀生態(tài)系統(tǒng)的開放性3景觀生態(tài)系統(tǒng)的生物進化過程第二節(jié) 景觀變化的驅(qū)動因子一、自然驅(qū)動因子 指在景觀發(fā)育過程中，對景觀形成起作用的自然因素。較大的時空尺度上作用于景觀，它可以引起大面積的景觀發(fā)生變化。1 地貌的形成2 氣候的影響3 生命的定居4 土壤的發(fā)育5 自然干擾二、人為驅(qū)動因子 包括人口、技術(shù)、政治經(jīng)濟體制、政策和文化等因子，對景觀的影響十分重要。第三節(jié) 景觀變化中人的作用一、人類對自然景觀的干擾作用干擾方式主要有：旅游、狩獵、采集、污染等人類干擾對景觀的破壞裸地，采伐跡地，棄耕地，沙漠化土地，采礦廢棄地，垃圾堆放場，水域污染二、人類對管理景觀的改造作用改造作用的方式：1開墾與農(nóng)業(yè)種植2農(nóng)田防護林建設(shè)3森林采伐與更新4人工造林5圍欄草場三、人類對人工景觀的構(gòu)建作用n 1水利工程建設(shè)2圍湖造田與梯田建設(shè)3河堤建設(shè)4城市建設(shè)第四節(jié) 景觀變化的生態(tài)環(huán)境影響一、景觀變化對氣候的影響通過以下三方面來實現(xiàn)：1土地表面性質(zhì)的變化2地表反射率的變化3溫室氣體和痕量氣體的變化 二、景觀變化對土壤的影響對土壤有關(guān)生態(tài)過程的影響1 能量交換 2水交換3 侵蝕和堆積 4生物循環(huán)和農(nóng)作物生產(chǎn) 5對土壤養(yǎng)分流動的影響三、景觀變化對水環(huán)境的影響1對水量的影響 水資源短缺2森林變化的影響 3草地變化的影響4耕地的影響（包括灌溉和農(nóng)業(yè)集水區(qū)）5聚居地和其它非農(nóng)用影響 6對水質(zhì)的影響 非點源污染四、景觀變化帶來的生態(tài)環(huán)境問題1大氣質(zhì)量下降 景觀變化可以改變大氣中氣體的組成和含量，從而影響大氣的質(zhì)量。2土壤侵蝕和土地沙化 3水資源短缺 河水斷流：黃河斷流 海水入侵：我國的大渤海地區(qū)由于水資源緊缺，地下水超采，地面下沉，造成沿海地區(qū)的海水入侵。4濕地減少第五節(jié) 景觀變化的動態(tài)模擬一、景觀變化動態(tài)二、景觀變化模擬的步驟三、景觀變化動態(tài)模型四、景觀動態(tài)模擬的發(fā)展趨勢一、景觀變化動態(tài)概念 景觀變化動態(tài)：是指景觀變化的過去、現(xiàn)在和未來趨勢。類型 根據(jù)關(guān)注景觀變化的側(cè)重點不同，景觀變化動態(tài)可分為兩種：景觀空間變化動態(tài)，景觀過程變化動態(tài)。景觀變化的動態(tài)模擬需要考慮的問題 167。 景觀的初始狀態(tài) 167。 景觀變化的方向：趨勢 167。 景觀的變化率：過程 167。 景觀變化的可預測性：結(jié)果 167。 景觀變化的可能性和程度：機制二、景觀變化模擬的步驟 （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)果的驗證（一）、數(shù)據(jù)庫的建立遙感圖像：航空像片、衛(wèi)星圖像航空像片是景觀變化中使用很廣的數(shù)據(jù)來源，根據(jù)它，可以直接得到土地利用類型和景觀變化率。一般為1～5m分辨率。 衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)有 AVHRR數(shù)據(jù)（）、MSS數(shù)據(jù)（70m分辨率）、TM數(shù)據(jù)（30m分辨率，ETM15m分辨率）、 SPOT數(shù)據(jù)（5～15m分辨率）、 QUICKBIRD（IKNOS）（2m分辨率）等。遙感數(shù)據(jù)選擇需要考慮的幾個數(shù)據(jù)屬性 1）類型：遙感平臺類型、數(shù)據(jù)表達類型 2）范圍：地表覆蓋范圍、目標客體涵蓋范圍 3）分辨率水平：目標細節(jié)的表現(xiàn)水平 4）時段：數(shù)據(jù)獲取的時間、不同時段的分布情況空間數(shù)據(jù) 包括植被圖、土地利用圖、土壤圖、地形圖等，以及由此生成的一些圖，如坡度圖、坡向圖、NDVI（歸一化植被指數(shù)）圖。 一般以矢量或柵格形式儲存。文獻數(shù)據(jù)和統(tǒng)計資料 文獻數(shù)據(jù)主要是與所要模擬的景觀過程有關(guān)的變量數(shù)據(jù)和參數(shù)值；統(tǒng)計資料包括工農(nóng)業(yè)統(tǒng)計數(shù)據(jù)、年鑒、森林資源清查數(shù)據(jù)等。氣象數(shù)據(jù) 主要有溫度、降水量和太陽輻射等（二）、模擬模型的建立統(tǒng)計相關(guān)模型（1）統(tǒng)計相關(guān)建模目的①．變量間相關(guān)性研究 ②．形成科學的成因假設(shè) ③．預測④．數(shù)據(jù)簡化或結(jié)構(gòu)簡化 （2）模型分類根據(jù)統(tǒng)計相關(guān)模型的應用目的，將模型分為三類：1）相關(guān)分析：相關(guān)分析模型研究變量間的相互關(guān)系并進行信度檢驗。 2）回歸分析：使用統(tǒng)計回歸方法，建立解釋變量與因變量之間的關(guān)系表達式。3）因子分析：是使用數(shù)學方法建立起來的關(guān)于變量之間組合關(guān)系的方法（3）建模步驟 ①．數(shù)據(jù)整理 ②．數(shù)據(jù)預處理 ③．模型計算 ④．模型檢驗 ⑤．模型解釋和應用 生理生態(tài)學過程模型 包含一些生理生態(tài)學機理，機理意義更明確，普適性更強，但實際應用上更多地還是采用半理論半經(jīng)驗模型，因而這一領(lǐng)域的模型仍處于迅速發(fā)展的階段。遙感模型 遙感模型由地形模型、物理模型和數(shù)學模型構(gòu)成，是用遙感信息和地理信息影像化的方法建立的一種模型，它是形象模型與抽象模型結(jié)合的一類可視化模型。（三）、模擬結(jié)果的分析 運用GIS手段進行空間數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示。 （四）、模擬結(jié)果的驗證模型的模擬結(jié)果必須得到一定程度的驗證，才能確定其精度和可行性。三、景觀變化動態(tài)模型 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。 用微分方程表示：dx/dt = f(x)； 用差分方程表示：xt+1 = f(xt)。 x是景觀整體的變化量，f(x)是變量x的函數(shù)，t是時間。景觀分布變化模型景觀分布變化模型著眼于景觀一系列變量值的分布，對景觀各變量占景觀的比例變化進行模擬；不提供景觀中各要素的實際位置和構(gòu)型，所包含的信息不十分全面，但它比景觀空間模型簡單，易于使用和發(fā)展。景觀空間模型 是景觀變化中最重要的模擬，不僅可以模擬景觀要素變化的數(shù)量，而且可以模擬景觀要素空間位置的變化。 四、景觀動態(tài)模擬的發(fā)展趨勢從景觀空間變化到景觀過程變化從單純景觀現(xiàn)狀模擬到通過驅(qū)動因子模擬景觀變化從單一尺度到多尺度的景觀變化從宏觀變化到個體反應機制的模擬 與地理信息系統(tǒng)結(jié)合與社會經(jīng)濟模型結(jié)合模型的可視化第五章 景觀格局分析方法第一節(jié) 概念第二節(jié) 景觀格局分析的基本步驟第三節(jié) 景觀指數(shù)第四節(jié) 空間統(tǒng)計學方法第五節(jié) 景觀格局分析中的誤差問題第一節(jié) 概念一、景觀格局(景觀空間格局)的概念景觀要素在景觀空間內(nèi)的配置和組合形式。 二、景觀格局的基本類型1）規(guī)則或均勻分布格局規(guī)則或均勻分布格局：指某一特定類型景觀要素間的距離相對一致的一種景觀。 美國華盛頓洲貝克山山坡針葉林中砍伐斑塊的規(guī)則分布格局2）聚集（團聚）型分布格局同一類型的景觀要素斑塊相對聚集在一起，同類景觀要素相對集中，在景觀中形成若干較大面積的分布區(qū)，再散布在整個景觀中。 如：在丘陵農(nóng)業(yè)景觀中，農(nóng)田多聚集在村莊附近或道路的一端。3）線狀格局指同一類景觀要素的斑塊呈線性分布。如：沿公路零散分布的房屋，干旱地區(qū)（或山地）沿河分布的耕地。4）平行格局指同一類型的景觀要素斑塊呈平行分布。 如：侵蝕活躍地區(qū)的平行河流廊道，以及山地景觀中沿山脊分布的林地。5）特定的組合或空間聯(lián)結(jié)格局指不同的景觀要素類型由于某種原因經(jīng)常相聯(lián)結(jié)分布?？臻g聯(lián)結(jié)可以是正相關(guān)，也可以是負相關(guān)。 如：稻田總是與河流或渠道并存是正相關(guān)空間聯(lián)結(jié)的實例；平原的稻田區(qū)很少有大片林地出現(xiàn)是負相關(guān)的實例。三、景觀格局分析概念 用來研究景觀結(jié)構(gòu)組成特征和空間配置關(guān)系的分析方法。 通過研究空間格局可以更好地理解生態(tài)學過程。第二節(jié) 景觀格局分析的基本步驟一 景觀格局研究的目的1確定產(chǎn)生和控制空間格局的因子及其作用機制；2比較不同景觀鑲嵌體的特征和它們的變化；3探討空間格局的尺度性質(zhì)；4確定景觀格局和功能過程的相互關(guān)系；5為景觀的合理管理提供有價值的資料二 景觀格局分析的基本步驟1以研究目的和方案為指導，收集和處理景觀數(shù)據(jù)2將真實的景觀系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為數(shù)字化的景觀，選用適當?shù)母窬盅芯糠椒ㄟM行分析3最后對分析結(jié)果加以解釋和綜合4收集景觀數(shù)據(jù)o 野外考察、測量（獲得植被、森林、土壤等相關(guān)資料）o 遙感數(shù)據(jù)：航空遙感，衛(wèi)星遙感第三節(jié) 景觀指數(shù)一、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。二、景觀要素斑塊特征分析1 景觀要素斑塊規(guī)模A: 斑塊面積B: 內(nèi)部生境面積2 景觀要素斑塊形狀 A:景觀要素斑塊形狀指數(shù)B:景觀要素斑塊分維數(shù)A: 斑塊面積o 類斑塊平均面積：景觀中某類景觀要素斑塊面積的算術(shù)平均值。式中：Ni——第i類景觀要素的斑塊總數(shù)；Aij——第i類景觀要素第i個斑塊的面積。最大和最小斑塊面積：指景觀中某類景觀要素最大和最小斑塊的面積。o類斑面積標準差(Si)和變動系數(shù)(Ci)：是指景觀中某類景觀要素斑塊面積的統(tǒng)計標準差和變動系數(shù)。B: 內(nèi)部生境面積類斑塊內(nèi)部生境總面積：該類生境全部斑塊內(nèi)部面積之和。式中 AIi——第i類生境的內(nèi)部生境總面積； Aij——第i類生境的斑塊平均內(nèi)部生境面積； EAij——第i類景觀要素第j斑塊的邊際帶面積；o 平均內(nèi)部生境面積：該類生境全部斑塊內(nèi)部面積算術(shù)平均值。A: 景觀要素斑塊形狀指數(shù)o 斑塊形狀指數(shù)D：通過計算某一斑塊形狀與相同面積的圓或正方形之間的偏離程度來測量其形狀的復雜程度。以圓為參照：以正方形為參照： P為斑塊周長；A為斑塊面積。斑塊的形狀越復雜或越扁長，D的值就越大。B: 景觀要素斑塊分維數(shù)o 分形維數(shù)（fractal dimension）o 分形：不規(guī)則的非歐幾里德幾何形狀可通稱為分形。組成部分以某種方式與整體相似的形體稱分形。o 分形維數(shù)或分維數(shù)：不規(guī)則幾何形狀的非整數(shù)維數(shù)。對于單個斑塊：P是斑塊的周長，A是斑塊的面積，D是分維數(shù)，k是常數(shù)。對于柵格景觀而言，k=4。一般地說，歐幾里德幾何形狀的分維為1，具有復雜邊界斑塊的分維則大于1，但小于2三 景觀異質(zhì)性指數(shù)1）景觀斑塊密度和邊緣密度A:景觀斑塊密度B:景觀邊緣密度2）景觀多樣性A: 多樣性指數(shù)與均勻度B: 景觀要素優(yōu)勢度A:景觀斑塊密度式中:PD——景觀斑塊密度 PDi——景觀要素的斑塊密度 M——研究范圍內(nèi)某空間分辨率上景觀要素類型總數(shù) A——研究范圍景觀總面積。B: 景觀邊緣密度（邊界密度） Pij——景觀中第i類景觀要素斑塊與相鄰第j類景觀要素斑塊間的邊界長度。A: 多樣性指數(shù)與均勻度o 景觀均勻度指數(shù)B: 景觀要素優(yōu)勢度描述景觀由少數(shù)幾類斑塊控制的程度。通常，較大的D（RD）對應于一個或少數(shù)幾個斑塊類型占主導地位的景觀。o 優(yōu)勢度指數(shù)D： D = Hmax – Ho 相對優(yōu)勢度RD： RD = 1 E = 1 —（H / Hmax）第四節(jié) 空間統(tǒng)計學方法167。 空間自相關(guān)分析 o 景觀格局的最大特征就是空間自相關(guān)性——被稱為是地理學第一定律，指在空間上越靠近的事物或現(xiàn)象就越相似，即景觀特征或變量在鄰近范圍內(nèi)的變化往往表現(xiàn)出對空間位置的依賴關(guān)系。o 空間自相關(guān)分析：檢驗某一空間變量的取值是否與相鄰空間上該變量的取值大小相關(guān)，以及相關(guān)程度如何。o 空間自相關(guān)系數(shù)：度量物理或生態(tài)學變量在空間上的分布特征及其對其鄰域的影響程度。o 若某一空間變量的值隨著測定距離的縮小而變得更相似，則這一變量呈空間正相關(guān)；若所測值隨距離的縮小而更為不同，則這一變量呈空間負相關(guān)；若表現(xiàn)出任何空間依賴關(guān)系，則這所測值變量表現(xiàn)出空間不相關(guān)性或空間隨機性。167。 空間自相關(guān)分析的步驟1對所檢驗的空間單元進行取樣2計算空間自相關(guān)系數(shù)（Moran的I系數(shù)和Geary的c系數(shù)）3進行顯著性檢驗第五節(jié) 景觀格局分析中的誤差問題167。 景觀格局分析中誤差的來源o 原始數(shù)據(jù)收集過程引入的誤差：技術(shù)方法本身和與觀察者有關(guān)的種種原因造成。o 數(shù)據(jù)處理和分類過程引入的誤差：