2022年景观生态学—格局、过程、尺度和等级.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 景观生态学格局、过程、尺度与等级邬建国 高等训练出版社 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进展起源于中欧和东欧,可追溯到20 世纪 30 岁月；德国区域地理学家Troll 于 1939 年创造了“ 景观生态学” 一词,并将其定义为讨论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）继承并进展了欧州景观生态学的概念,提出“ 景观

2、生态学是基于系统论、掌握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 岁月初才开头逐步兴起；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,为该科学增加了新内容和新特点；讨论范畴讨论对象和内容（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；主要表达在能量、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、外形

3、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；讨论的重点：（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点以及尺度演绎问题；（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）的维护和治理；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；过程强调大事或现象的发生、进展的动态特点；尺度（ Scale）,广义地讲,是指在讨论某一物体或现象是所采纳的空间或时间单位,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

4、畴和发生的频率；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点长度、面积或体积；时间粒度指某一现象或大事发生的（或取样的）频率名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 或时间间隔；幅度指讨论对象在空间或时间上的连续范畴或长度；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匀称性及其复杂程度；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

5、成特点及其空间分布与配置关系,比异质性在概念上更为详细化一些；而梯度就指沿某一方向景观特点有规律地逐步变化的空间特点；生态学干扰 指发生在肯定地理位置上,对生态系统结构造成直接损耗的、非连续性的物理作用或大事；它有三个方面构成：系统、大事和尺度域；系统具有肯定的尺度域,而干扰大事来自于系统外部,并发生在肯定尺度上；缀块廊道基底模式 Forman 和 Godron（1981, 1986）在观看和比较各种不同景观的基础上,认为景观的结构单元不外乎三种：缀块（Patch）、廊道（ Corridor ）和基底（ Matrix ）；缀块泛指与四周环境在外貌或性质上不同,并具有肯定内部均质性的空间单元；廊

6、道是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构；基底就是指景观中分布最广、连续性最大的背景结构；缀块廊道基底模式是基于岛屿生物地理学和群落缀块动态讨论之上形成进展起来 的；为详细描述景观结构、功能和动态供应了一种“ 空间语言” ；景观格局的形成、结构和功能景观格局通常是指景观的空间结构特点,而空间缀块性是景观格局最普遍的形式,它 表现在不同的尺度上；影响景观格局形成的主要因素主要有非生物、生物和人为三方面成因；现实中,景观格局往往是很多因素和过程共 同作用的结果,故具有多层异质结构；缀块的结构和功能特点缀块的主要类型、成因和机制名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精

7、选学习资料 - - - - - - - - - Forman 和 Godron（1981, 1986）依据不同的起源和成因,将常见的缀块分为以下四 种类型：（1）残留缀块（ Remnant Patch）：由大面积干扰（森林大火、城市化等）所造 成的、局部范畴内幸存的自然或半自然生态系统或其片段；（2）干扰缀块（Disturbance Patch）：由局部性干扰（树木死亡、小范畴火灾等）造成的小面积斑块；（3）环境资源缀块（Environmental Resource Patch）：由于环境资源条件在空间分布的不匀称性造成的缀块；（4）人为引入缀块（Introduced Patch）：由于人们有

8、意或无意地将动植物引入某些地区形成而形成的局部性生态系统（如种植园、居民区等）；缀块的结构特点和生态学功能（1）种面积关系和岛屿生物地理学理论：景观中的缀块大小、外形以及数目对生 物多样性和各种生态过程都有影响；（城市规模与城市功能的关系）（2）边缘效应（ Edge Effect ）：是指边缘部分由于受外界影响而表现出与缀块中心 部分不同的生态学特点的现象；缀块总面积、核心区面积以及边缘面积之间存 在肯定的数量关系；一般而言,当生境缀块面积增加时,核心区面积比边缘面 积增加得快；反之,当生境面积减小时,核心面积就比边缘面积减小得快；当 缀块很小时,核心区边缘环境差异不复存在,因此整个缀块便全部

9、为边缘种 或对生境不敏锐的种占据；（城市缀块具有这一特点）（3）缀块结构与生态系统过程；缀块的结构特点对生态系统的生产力、养分循环和 水土流失等过程都有重要影响；一般而言,缀块越小越简洁受到外围环境或基 底中的各种干扰的影响；而这些影响的大小不仅与缀块的面积有关,同时也与 缀块的外形及其边界特点有关；（城市型态与城市生态的关系）（4）缀块外形及其生态学效应；缀块外形和特点可以用长宽比、周界面积比以及 分维数等方法来描述；例如,缀块的长宽比或周界面积比越接近方型或园形的 值,其外形就越“ 紧密” ；依据外形和功能的一般型原理,紧密型外形在单位 面积中的边缘比例小,有利于保蓄能量、养分和生物；而松

10、散型外形易于促进 缀块内部与外围环境的相互作用,特别是能量、物质和生物方面的交换；（城 市在进展初起宜实行集聚型态,到了进展中后期,随着内部能量的增加,需要 加强与外界环境进行能量与物质的交换,引入负熵流,可以实行分散布局的方 式）廊道、网络与基底的结构和功能特点廊道的结构和功能特点分类 和缀块一样,依据成因,廊道可分为五种：干扰型、残留型、资源环境型、再生型和 人为引入型；依据其组成内容或生态系统类型,廊道又可分为：森林廊道、河流廊道、道 路廊道等；名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 结构特点 廊道的重要结构特点包

11、括：宽度、组成内容、内部环境、外形、连续性及其与四周缀 块或基底的相互关系；主要功能（1）生境：如和变生态系统或植被条带；（2）传输通道：如植物传播体、动物以及其他物质随植被或河流廊道在景观中运 动；（3）过滤和阻抑作用：如道路、防风林道以及其他植被廊道对能量、物质和生物（个体）流在穿越时的阻截作用；（4）作为能量、物质和生物的源（Source）或汇（ Sink）,如农田中的森林廊道,一方面具有较高的生物量和如干野生动物种群,为景观中其他组分起到源的作 用,而另一方面也可以阻截和吸取来自四周农田水土流失的养分与其他物质,从而起到汇的作用；网络与基底的结构和功能特点廊道相互交叉形成网络；网络具有

12、一些特殊的结构特点,如网络密度（单位面积的廊道数量）、网络联接度（Network Connectivity廊道之间的连接程度）以及网络闭合性（Network Circuitry ,即网络中廊道形成闭合回路的程度）；网络与廊道的功能相像,但是 与基底的联系更加广泛和亲密；如何区分基底、缀块及廊道？Forman（1995）认为识别基底的三条标准是：面上的优势、空间上的高度连续性和对景观总体动态的支配作用；但是在实践中,要准确划分基底、缀块和廊道是困难的,也是没有必要的,由于在不同的尺度下,这三者其实是可以相互转化的；景观镶嵌体格局和生态学过程缀块镶嵌体空间格局与生态学过程的关系是景观生态学讨论中的

13、一个核心问题；为此,有必要定量地描述景观缀块体空间特点（表）；景观镶嵌体的一些可测量特点特点 描述缀块大小分布 某种缀块类型的大小分布特点（如对数正态分布、匀称分布等）边界外形 边界的宽度、长度、连续性和曲折性（如分维数）周长与面积比 缀块的边界长度与其面积比值,反映缀块的外形缀块走向 缀块相对于具有方向性的过程（如水流、生物运动等）的空间位置基底 与缀块直接联系在一起的下垫面或景观中的主要组成类型对比度 通过某一边界时相邻缀块之间的差别程度连接度 缀块间通过廊道、网络而连接在一起的程度丰富度 某一地去内缀块类型的数目匀称度 景观镶嵌体中不同缀块类型在其数目或面积方面的匀称程度缀块类型分布 缀

14、块类型在空间上的分布格局可猜测性 有时亦称为空间自相关性,即某一生态学特点在其邻近空间上表现出的相关程度名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 依据 Weins J A., Stenseth N C, Horne B V ,et al. 1993. Ecological mechanisms and landscape ecology. Oikos, 66:369380. 景观空间格局影响能量、物质以及生物在景观中的运动；而这些运动又可概括为以下 三种方式：（1）扩散（ Diffusion ）：通常假设扩散运动是随机的,

15、其一般形式可表达为：Q k C,式中, Q 是某物质（或种群的）扩散通量,k 为扩散系数,C 表示该物质（或种群）的浓度或密度梯度；（2）物流（ Mass Flow ）：包括河流、地表和地下径流；物流受重力支配,并受土 壤、地势、植被等因素的影响；（3）携带运动（ Locomotion ）：指动物和人在景观中的活动对能量、物质与生物体 在空间上的重新安排；与前两种形式相比,携带运动常造成能量、物质和生物在空间上的高度集聚；（城市即是这种集聚的典型产物）景观生态学中的一些重要理论岛屿生物地理学理论主要涉及种群丰富度的影响因素及影响过程方面的理论；包括最早由 Preston（1962）提出的种面积

16、方程：z S=cA 式中： S 是种群丰富度,A 是面积, c 和 z 是常数；MacArthur 和 Wilson （1967）系统地进展了岛屿生物地理学平稳理论；认为岛屿物种的丰富度取决于两个过程：物种迁入（Immigration ）和绝灭（ Extinction ）；此外,不同岛屿之间,种迁入率随其与大陆种库（或迁入源）的距离而下降,称为“ 距离效应” （Distance Effect ）；而岛屿面积越小,种群就越少,由随机因素引起的物种灭亡率就越高,称为“ 面积效应” （Area Effect ）；复合种群理论Levins 在 1970 年制造了复合种群（Metapopulation

17、）一词,认为复合种群是由空间上彼此隔离,而在功能上又相互联系的两个或两个以上的亚种群（Subpopulation ）或局部种群（ Local Population ）组成的种群缀块系统；Harrision1991 认为上述狭义的复合种群在自然界中并不常见；后来,Hanski 和 Gilpin（1997）提出广义的复合种群概念,即全部占据空间上非连续生境缀块的种群集合体,只要缀块之间存在个体（对动物而言）或繁衍体（对植物而言）,不管是否存在局部种群周转现象,都可称为复合种群；所谓种群周转是狭义复合种群概念中所强调的,即局部生境缀块中生物个体全部消逝,而后又重新定居,如此反复的过程；与复合种群有关

18、的概念及其定义名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 概念 定义缀块 又称生境缀块或生境岛屿；指空间上连续的、具有种群生存所需资源的地理单元,被非生境基地与其他缀块相隔离；在某一时刻缀块可能有种群定居,也可能没有；局部种群又称亚种群或同类群（Deme）；指居住在同一生境缀块中某一物种的全部个体；亚种群的个体之间存在有频繁的相互作用和沟通（如竞争,繁衍行为等）复合种群又称复合体（Composite Population ）或（亚）种群组成的种群；指某一地理区域内同一种物种的亚种群集合；通常缀块间存在肯定的个体沟通；Levi

19、ns 复 合 又称经典复合种群；有很多特点相像的小缀块组成；每个缀块都经受灭亡过种群 程；亚种群动态比复合种群动态快得多；大陆 岛屿 又称 BoormanLevitt 复合种群；由一个大缀块（其种群永不绝类）和很多型复合种群 小缀块（其种群频繁绝灭）组成；再定居过程是单向的,即从大缀块到小缀块；源汇 复合 有高质量和低质量两种生境缀块组成；高质量缀块中亚种群的增长率总大于种群 零（即不经受绝灭过程）,而低质量缀块中亚种群增长率在没有来自高质量缀块的个体流的情形下总是小于零（即趋于局部绝灭）；故尔有“ 源缀块”和“ 汇缀块” 之称；在功能上与大陆岛屿复合种群很相像；非平稳 态复 由于在大时间幅度

20、上的物种绝灭率大于再定居率而造成的不断衰减的复合种合种群 群；极端的一个例子就是景观破裂化后形成的,由彼此远离,几乎无任何交流的残留缀块组成的复合种群；相反,假如再定居率长期地大于灭亡率,就会导致复合种群的不断增加；这可以认为是非平稳态复合种群的另一种表现；种群周转 或称定居绝灭动态,是指局部生境缀块中种群消逝,而后又取为新种群定居,以次反复显现的过程；复合种 群持 或称复合种群的期望寿命；指复合种群从其产生（或现在）到全部局部种群续时间 绝灭的时间；Hanski I. 1997. Ecology: Be Diverse, Be Predictable. Nature,390:440441.

21、景观连接度和渗透理论景观连接度（ Landscape Connectivity）是 指 景 观 空 间 结 构 单 元 之 间 的 连 续 性 程 度 ； 可 以 从 结 构 连 接 度 （ Structural Connectivity ）和功能连接度（Functional Connectivity ）两个方面来考虑；临界阈现象和渗透理论 所谓临界阈现象（Critical Threshold Characteristic）是指某一大事或过程在影响因素或环境条件达到肯定程度（阈值）时突然进入另一种状态的情形；渗透理论（Percolation Theory ）以及与其亲密相关的相变理论（Theo

22、ry of Phase Transition ）就是特地讨论临界阈现象的；渗透理论最突出的要点就是当媒介的密度达到某一临界密度（ Critical Density）时,渗透突然能够从媒介材料的一端到达另一端；例如在随机栅格景观中,如采纳四邻规章,当全部生境缀块占面积总数小于60时,景观中没有连名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通缀块形成；当栅格景观中生境缀块所占面积总数达到60时,景观中连通缀块形成的概率突然达到 100；在渗透理论中,答应连通缀块显现的最小生境面积百分比称为渗透阈 值 （ Percolation

23、threshold ） 或 临 界 密 度 （ Critical Density ） 或 临 界 概 率 （ Critical Probability ）；等级理论和景观复杂性等级理论的主要内容等级（系统）理论（Hierarchy Theory）是 20 世纪 60 岁月以来逐步进展形成的关于复 杂系统结构、功能和动态的理论；它的进展是基于一般系统论、信息论、非平稳热力学以 及现代哲学和数学有关理论之上的；广义地讲,等级是一个由如干单元组成的有序系统（Simon,1973 ）；等级缀块动态范式生态学范式及其变迁自然均衡范式：生态学中历史最悠久,影响最广的自然均衡观,即自然界在不受人类 干扰的情

24、形下总是出与稳固平稳状态,各种不稳固因素相互抵消,从而使整个系统表现出 自我调剂、自我掌握的特点,这一思想被广泛地运用于生态学的各个领域,形成了生态学 经典范式；然而近 20 年来的讨论说明,自然界并非出与均衡状态；于是提出 多平稳态理论 ；非平稳范式 强调生态系统的非平稳动态、开放性以及外部环境对系统的作用；等级缀块动态范式平稳范式、非平稳范式以及多平稳范式均不足以供应一个能将异质性、尺度和多层次关联作用整合为一体的概念构架；自20 世纪 80 岁月以来,生态学中逐步形成一个新的范式,这就是等级缀块范式；其标志是缀块动态理论的显现；缀块：任何与四周环境不同,而表现出较明显的边界的地理单元；缀

25、块动态（ Patch Dynamics ）：是指缀块个体本身的状态变化和缀块镶嵌体水平上的结 构和功能的变化；等级缀块动态范式是以缀块动态理论和等级理论的高度综合为特点的,其要点包括以 下 5 个方面：名师归纳总结 （1）生态学系统是由缀块镶嵌体组成的巢式（或包涵型）等级系统；第 7 页,共 12 页（2）系统动态是各个尺度上缀块动态的总体反映；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 景观格局分析方法景观指数常用的景观指数（ 1） 缀块外形指数（ Patch Shape Index ）是经过某种数学转化的缀块边长与面积之比,一般通过运算某一缀块外形与相同面积

26、的元或者正方形之间的偏离程度来测定其外形的复杂程度；如以圆为参照,就指数公式为：S=P/2A 1/2 如以正方形为参照,就指数公式为：S=0.25P/2A 1/2 式中, P 是缀块周长, A 是缀块面积； 缀块的外形越复杂,S 的取值就越大；（2） 景观丰富度指数（Landscape Richness Index）是指景观中缀块类型的总数；即：R=m 式中, m 是景观中的缀块类型数目；在比较不同景观时,相对丰富度（Relative Richness）和丰富密度（Richness Density ）更为相宜；即：Rr=m/m max Rd=m/A （3）景观多样性指数（ Landscape

27、Diversity Index）是基于信息论基础之上,用来度量系统结构组成复杂程度的一些指数；IShannon-Weaver 多样性指数： H= PklnPk 式中, Pk 是缀块类型k 在景观中显现的概率（通常以该类型占有的栅格细胞数或相元数占景观栅格细胞总数的比例来估算）IISimpson 多样性指数： H 1 Pk2 多样性指数的大小取决于两方面的信息：一是缀块类型的多少（丰富度）,二是各类缀块类型在面积上分布的匀称程度；对于给定的缀块类型数,当各类缀块的面积相同时（即 Pk1/n）, H 达到最大值,通常,随着 H 的增加,景观结构的复杂性也趋于增加；（4）景观优势度指数（Landsc

28、ape Dominance Index）是多样性指数的最大值与实际计算值之差： D=H max PklnPk 式中, H max 是多样性指数的最大值,Pk 是缀块类型 k 在景观中显现的概率,m 是景观中缀块类型总数；通常,较大的 D 值对应于一个或少数几个缀块类型占主导位置的景观；（5）景观匀称度指数（Landscape Evenness Index）是反映景观中各缀块在面积分布上的不匀称程度,通常以多样性指数和其最大值之比来表示；以 Shannon多样性指数为例：E=H/H max PklnPklnn 当 E 趋于 1 时,景观缀块分布的匀称程度也趋于最大；（6）景观外形指数（Lands

29、cape Shape Index）： LSI=0.25E/A 1/2 式中, E 为景观中全部缀块边界的总长度,A 为景观总面积；当缀块外形不规章或偏离正方形时, LSI 增大；（7）正方相元指数 （ Square Pixel Index ）是周长与缀块面积比的另一种表达方式,它名师归纳总结 将取值标准化在0 与 1 之间： SQP=14A1/2E 第 8 页,共 12 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 式中, A 为景观中缀块总面积,E 为总周长； 当景观中只有一个缀块且为正方形时,SQP 为 0；当缀块外形越来越复杂或偏离正方形时,SQP 增大,

30、渐趋于1；（8）景观集聚度指数（Contagion Index ）： C=C max Pij lnPij 式中, Cmax是集聚度指数的最大值2 lnn, n 是景观中缀块类型总数,Pij 是缀块类型 I 与 j 相邻的概率；在一个栅格化的景观中,Pij 的一般求法是：PijPiPj/I式中, Pi 是一个随机抽取的栅格细胞属于缀块类型I 的概率（可以缀块类型占整个景观的面积比例来估算）,而Pj/I 是在给定缀块类型I 的情形下,缀块类型j 与其相邻的条件概率,即Pj/I=mij /mi式中, mij 是景观栅格网中缀块I 和 j 相邻的细胞边数,mi是缀块类型I 细胞的总变数；在比较不同的景

31、观时,相对集聚度 C CCmax 假如一个景观由很多离散的小缀块组成,其集聚度值较小；当景观中以少数大缀块为 主或同一类型缀块高度连接时,其集聚度值较大；可以反映景观组分的空间配置特点；（9）分维 （Fractal Dimension ）可以懂得为不规章几何外形的非整数维数；缀块的分维数可用下式求得：PkAF d/2即, Fd2lnP/k/lnA 式中, P 是缀块周长,A 是缀块面积, Fd 是分维数, k 是常数；对于栅格景观而言,k=4；一般来说欧几里得几何外形的分维数为1；具有复杂边界缀块的分维数就大于1,但小于 2；在用分维数来描述景观缀块镶嵌体的几何外形复杂性时,通常采纳线性回来法

32、,即,Fd2s 式中, s 是对景观中全部缀块的周长和面积的对数回来而产生的斜率；空间统计学方法空间自相关分析空间自相关性（Spatial Autocorrelation ）指在空间上越靠近的事物或现象就越相像；假如某一变量的值随着测定距离的缩小而变得更相像,这一变量呈空间正相关；如所 测定的值随距离的缩小而更为不同,就称之为空间负相关；如不表现出任何空间依靠关 系,那么,这一变量表现出空间不相关性；空间自相关分析一般涉及到三个步骤：（自相关函数,（3）自相关显著性检验；1）取样,（ 2）运算空间自相关系数或建立Moran 的 I 系数和 Geary 的 c 系数,严格地讲,只适用于数值型变量

33、；I 系数和 c 系数的运算公式分别是：名师归纳总结 I=n wij x i-x 0x j-x 0/ wijxi-x 02第 9 页,共 12 页C=n-1 wij x i-x j 2/2 w ijx i-x 0 2 式中, xi 和 xj 是变量x 在相邻配对空间单元的取值,x0 是变量的平均值,wij 是相邻权重（如空间单元I 和 j 相邻就取值1,否就取值0）n 是空间单元总数；I 系数的取值在1 和1 之间：小于0 表示负相关,等于0 表示不相关,大于0 表示正相关； C 系数的取值在02 之间：大于1 表示负相关,小于1 表示正相关,等于1 表示不相关；- - - - - - -精选

34、学习资料 - - - - - - - - - 半方差分析是地统计学中的一个重要组成部分,主要有两种用途：（构；（ 2）用于空间局部最优化插值,即克瑞金插值；1）描述和识别格局的空间结半方差的定义为： h=1/2VarZx 1-Zx 2 h 时的抽其运算公式为： h1/2nh Zx i+h-Zx i2I=1, nh 式中, Z 为代表某一系统属性的随机变量,x 为空间位置, nh是抽样间距为样对的总数；趋势面分析趋势面分析（ Trend Surface Analysis ）是用来讨论区域尺度上空间结构的趋势和逐步变 化的一种空间分析方法；依据对某一变量的观测值和其取样的多项式回来结果来进行内插

35、值,从而产生一维、二维或三维连续线段、平面或立风光；常可用来区分区域尺度的空间 格局与局部尺度的空间变异,去除空间数据中存在的趋势,或空间插值等目的；聚块样方方差分析聚块样方方差分析（Blocked Quadrad Analysis ）采纳连续网格系统取样,而后逐级归 并相邻样方并运算每一聚块水平方差,最终以方差为纵轴,聚块大小为横轴作图,即均方 差聚块大小关系图（Mean Square Variance-block Size Graph ）,曲线的峰和谷可以用来表 示景观缀块性的尺度特点（如缀块平均大小）；通常,峰值所对应的是缀块的平均大小,而谷值所对应的是缀块内均值部分；谱分析（ Spec

36、tral Analysis）可用来分析一维或二维空间数据中反复显现的缀块性格局及其尺度特点；其基本思想 是利用傅丽叶转换（Fourier Transformation ）将实测数据分解为如干不同频率、不同振幅和 不同起始点的一组正旋波,然后寻求对实际数据拟合最好的波函数；特别适合于分析具有 周期性结构的时间和空间数据；但是这种分析好像对小尺度格局敏锐,而对大尺度结构特 征却不很有效；小波分析（ Wavelet Analysis）是一种能将时间上或空间上的格局与不同尺度以及详细时空位置相联系的分析方法；经过小波转换后的数据成为尺度和详细空间位置的函数,以此作图即可将数据中不同尺度 上的特点和等级

37、结构；孔隙度分析（ Lacunarity Analysis）名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 是一种多尺度的用来分析景观格局“ 质地” （Texture）的方法；景观指数普遍存在一个问题是“ 一值多形” ,即不同的空间格局可以具有相同的景观指数值,就连那具有相同分维数的物体也可以是不同外形的；基于多尺度的孔隙度分析就可以防止这一弊端；二维的空间数据的孔隙度可以下式运算： r=Ss 2r/S 0 2r+1 Ss 2r是其方差,而r式中, S0r是用滑动框每次取样所含“ 缀块网细胞” 的平均值,是滑动框的边长；一般而

38、言,高孔隙度表示景观中某一缀块类型的集聚程度较高,或者其孔隙的大小变异很大；景观模型空间概率模型是生态学中的马尔可夫（Markovian ）模型在空间上的扩展；可表示为：N rct+ t=P rcN rct 式中, N rct+ t 、N rct 分别表示以栅格细胞组成的区域在 t 和 t+ t 时刻第 r 行 c 列栅格细胞位置上的状态向量,P rc 是反映该空间位置上的异质性特点的转化概率矩阵；这是景观生态学中应用最早和最广泛的模型之一；多用来描述或猜测植被演替或植物群落的空间结构变化以及土地利用变化；细胞自动机模型细胞自动机模型（Cellular Automation Model ）是指

39、一类由很多相同单元组成的,依据一些简洁的邻域规章（Neighborhood Rule）即能在系统水平上产生复杂结构和行为的离散型动态模型；它是由数学家Van Neumann 在 20 世纪 50 岁月基于自然自动机（如人的神经系统）和人工自动机（如自复制机）之上进展起来的；这一领域的快速进展和广泛应用始 于 70 岁月；典型的细胞自动机模型具有以下几个一般特点：（1）栅格网中全部细胞可具有的状态总数是有限的,而且是已知的；（2）每一栅格细胞的状态是由它与相邻细胞的局部作用所打算的,这些作用关系由一系列转化规章（Transition Rule）或邻域规章（Neigborhood Rule）来详细

40、定义；（3）邻域规章可以是确定型的,也可以是随机型的；（4）这些局部性转化规章在整个栅格的任何位置上都是一样的；（在时间上是离散的（即非连续性变化）；5）细胞从一种状态转化为另一种状态一般而言细胞自动机模型可产生4 类结果：（ 1）空间均质状态；（2）稳固太或周期性结构；（ 3）混沌行为（ Chaos）；（ 4）扩散性有限,但局部结构复杂的格局；该模型最大优点之一是可以把局部性小尺度上观测的数据接合到邻域转化规章之中,然后通过运算机模拟来讨论在大尺度上系统的动态特点；名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 景观生态学应

41、用应用原理在应用中的突出特点表达在：（1）强调空间异质性的重要性；（2）强调尺度的重要性；（ 3）强调空间格局与生态学过程的相互作用；（4）强调生态学系统的等级特点；（5）强调缀块动态观点,明确地将干扰作为系统的一个组成部分来考虑；（6）强调社 会、经济等人为因素与生态过程的亲密联系；土地利用规划领域中的应用景观生态学的主要目的之一就是懂得空间结构如何影响生态学过程；土地利用规划（包括 景观和城市规划与设计）强调人类与自然的和谐性,自然爱护思想在这一领域日趋重要；因此,景观生态学可以为土地利用规划供应一个亟需的理论基础,并可以帮忙评判和猜测 规划和设计可能带来的生态学后果；此外,景观生态学仍为土地利用规划和设计供应了一 系列方法、工具和资料；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页