地形因子对森林景观格局多尺度效应分析

以TM影像和野外调查为数据源,3S技术为研究手段,分析了泰山的森林景观结构动态变化以及景观格局沿高程的分异。选择相对高差较大的区域设计了8个地形方位,采用3种由连续样方组成的辐射状样带,在遥感影像上进行信息采集,研究地形对森林景观格局的多尺度效应,分析了不同地形因子对森林景观分异的影响。结果表明,在景观尺度上,地形方位、海拔、山地类型是影响森林景观镶嵌格局的控制因素,坡向、坡度是重要因素,坡形、坡位是不明显因素。以TM影像为信息源,从森林景观分异和梯度分析上,首先要考虑海拔坡向指数、坡形坡位指数和海拔,并立足于地形方位。地形主要因子间存在着稳定的显著正相关,为森林分异多尺度格局提供了较强的综合解释能力。     

地形对大兴安岭北坡林火迹地森林景观格局影响的梯度分析

198 7年大兴安岭“5 .6”特大森林火灾 ,过火面积 1.33× 10 6 hm2 。火后 ,不同的火烧强度区和岛状的未火烧区形成了一个异质镶嵌体 ,然而在自然演替和人为干扰作用下 ,十几年过去之后这种异质镶嵌体格局已经发生了明显变化。以大兴安岭北坡 ,图强林业区的育英和奋斗两个林场为研究区 ,总面积 1.2× 10 5hm2 ,在景观尺度上 ,以遥感和地理信息系统为技术手段 ,将地形因子进行梯度划分 ,并运用分布指数和偏相关分析探讨了大兴安岭在 1987年大火后森林景观在地形梯度上的变化情况。研究结果表明 :森林景观在地形梯度上的格局发生了明显的变化 ,但是不同的景观斑块类型变化幅度不同 ,不同的地形因子对不同森林景观斑块类型变化的影响强度也迥异 ;偏相关分析表明地形对主要森林景观斑块类型之间的变化影响最大的是坡度 ,其次是海拔 ,坡向的影响不明显。     

气候、植被和地形对大兴安岭林火烈度空间格局的影响

在北方森林中火干扰是森林景观变化的主导因素。林火烈度作为衡量林火动态的重要指标,较为直观地反映了火干扰对森林生态系统的破坏程度,其空间格局深刻地影响着森林景观中的多种生态过程(如树种组成、种子扩散以及植被的恢复)。解释林火烈度空间格局有助于揭示林火干扰后森林景观格局的形成机制,对预测未来林火烈度空间格局以及制定科学合理林火管理策略均有重要意义。基于LandsatTM/ETM遥感影像,将2000—2016年大兴安岭呼中林区的36场火的林火烈度划分为未过火、轻度、中度、重度4个等级。采用FRAGSTAT景观格局分析软件从类型水平上计算了斑块所占景观面积比、面积加权平均斑块面积、面积加权平均斑块分维数、面积加权边缘面积比、斑块密度5个景观指数,以对林火烈度空间格局进行了定量化描述。并且采用随机森林模型,分析了气候、地形、植被对林火烈度空间格局的影响及其边际效应。通过研究得出以下结果:(1)相对于未过火、轻度、以及中度火烧斑块,重度火烧斑块的面积更大、形状更简单;(2)海拔对重度火烧斑块的空间格局起着至关重要的作用,其次是坡向、坡度、植被覆盖度、相对湿度、温度等;(3)随着海拔的升高,面积加权平均斑块面积和面积加权平均斑块分维数的边际效应曲线呈上升趋势,而面积加权边缘面积比和斑块密度呈下降趋势;除了面积加权平均斑块面积外,都受到火前植被覆盖度的影响,且植被覆盖度为0.2—0.3范围内,重度火烧斑块在景观中所占比例最大。总的来看,2000—2016年大兴安岭呼中森林景观中重度火烧斑块与未过火、轻度以及中度火烧斑块存在显著差异性。相对于气候,地形和植被对于塑造重度火烧斑块空间格局具有重要作用。因此,应针对重度火烧区域进行可燃物处理,从景观层面上合理配置森林斑块,从而降低高烈度森林大火发生的风险。     

森林景观恢复过程中景观要素空间分布格局及其动态研究

在ARC/INFO支持下,应用空间趋势面分析法,采用统一网络样点取样法,通过对关帝山天然次生林区从1959年到1992年4个时期景观要素空间分布趋势的定量化分析,从高度异质和变化的复杂景观中,揭示了一些不随时间发生根本变化的森林景观空间分布格局及其主要控制因素,研究结果表明,以海拔,坡向和坡度为主要因素形成的立地条件空间格局和人为干扰的空间格局,共同控制着森林景观恢复过程及其空间格局;高海拔带上的森林恢复过程主要受立地条件格局的控制,景观要素的生态潜力高,而较低海拔和沟谷地段的森林恢复过程受人为活动的影响较强,景观要素生态潜力较低;不同海拔带上,坡度和坡向的作用有明显差异;总的来说,研究范围内随着海拔的降低,坡向的作用增强,但在低海拔带上由于人为干扰的作用增强,植被类型分布格局的变化较复杂。坡度对植被类型空间分布的作用以中高海拔带上最强,高海拔带上的作用不明显,中海拔带上的作用也有所下降,而在低海拔带上,由于坡度对人为干扰格局的显著作用和坡度对坡向效应的加强,出现坡度大森林植被分布多的情况,控制人为干扰的强度和曼延是森林景观恢复和建设规划中不容忽视的重要内容。     

地形对亚热带山地景观尺度植被格局影响的梯度分析

用 7个指标反映三峡大老岭地区森林群落生境的地形特征 ,采用 DCCA排序方法定量分析不同地形因子对亚热带山地森林植被格局的影响及它们各自的生态意义 ;并分析它们的作用强度沿海拔的变化。结果表明 :1)DCCA排序的前 4个轴分别与海拔、坡位和坡度、坡向和坡面显著相关 ;山地森林植被存在多重尺度和方向的分异格局 ;2 )山地森林群落样方生境的热量、水分 (养分 )和光照条件可主要由海拔、坡位和坡度、坡向等地形特征分别反映 ;3)在垂直梯度上 :海拔的影响在海拔 6 0 0～ 80 0 m和 15 0 0～ 170 0 m最大 ;坡向影响的峰值在山顶带 ;坡度、坡位与坡形的影响在山地中部影响最大 ,其中坡度在海拔 6 0 0 m以下的影响也很显著 ;坡面的影响在山地中部最显著。     

岷江上游不同景观结构小流域水量平衡的比较

研究了1988～2002年岷江上游两个小流域（镇江关流域和黑水河流域）不同景观结构（土地覆盖、海拔、坡度、斑块密度、最大斑块指数等）对水量平衡的影响.基于两个流域土地覆盖类型、1988～2002年多年平均降水量和蒸散量的空间分布、两个流域土地覆盖类型同期多年平均径流深度的数据,得到不同土地覆盖类型的海拔、坡度、坡向与降雨、蒸散、径流的关系.结果表明,两个流域有林地海拔、坡度、坡向的不同导致其降水、蒸散降水比、径流降水比各异;两个流域草地水量平衡对景观格局的响应模式与有林地基本一致;由于黑水河流域的耕地分布在干旱河谷中,其蒸散量远远大于降水量,耕地本身的景观结构（坡向、坡度,斑块密度）并不对其水量平衡产生影响,这一点与镇江关完全不同.     

植被恢复对洪雅县近15年景观格局的影响

退耕还林和天然林保护等重大林业生态工程的实施对我国西部地区生态环境建设起到了积极的推动作用。植被的重建、恢复和保护,不仅改变了景观的类型组成,也强烈地影响着景观的空间构造。以四川盆地山地丘陵区边缘的四川省洪雅县为研究对象,采用景观生态学原理和方法,对工程实施前后15年来（1994—2009）洪雅县景观格局的变化进行分析,探讨了植被恢复对景观格局的影响。结果显示,林地增加、耕地和草地减少,是15年间洪雅县景观变化的主要特点。耕地的减少和林地的增加主要集中于人为活动影响更为强烈的海拔1000 m以下区域,反映了退耕还林对景观类型组成改变的巨大推动作用;海拔1500 m以上区域,更多地受到天然林保护和自然因素影响,面积变化相对稳定,景观格局空间构造方面的变化更为显著;海拔1000—1500 m区域,两种工程实施的影响交错,过程相对复杂。坡度≤5 ?的平缓地中,人为活动影响强烈,林地增加明显;而在坡度25 ?附近的坡地中,耕地较多,退耕还林潜力较大,耕地—林地转换相对其他坡度区段更为明显。总体上,林地向低海拔、缓坡度区域扩张,斑块间空隙还林面积较多,有连片发展趋势;而耕地在面积减少的同时,向低海拔、缓坡度区域收缩,斑块规模更小,格局更加破碎。     

基于DEM 的森林景观空间分布分析

在3S 技术的支持下, 通过遥感解译获取南岭国家级自然保护区乳阳片区的森林景观数据, 并建立了该区域数字高程模型(DEM), 提取了海拔、坡度、坡向等地形因子。在ArcGIS9.3 软件中进行叠加分析, 探讨了研究区森林景观空间分布与地形因子(坡度、坡向)的相关关系, 尝试找出其空间分布趋势。结果表明: 阔叶林种对于环境的适应 性是最好的, 在各级坡度和坡向上均有较大范围、较为均衡的分布; 针叶林、山顶阔叶矮林、采伐迹地趋向于聚集分布; 针叶林景观多分布在阳坡和半阳坡, 山地草甸景观倾向于分布在阴坡, 人类干扰所形成的各个景观类型倾向于平坡和缓坡分布。     

川西亚高山森林恢复的空间格局分析

以米亚罗林区为例,利用森林样地调查和遥感影像解译方法,通过森林植被图与数字地形的叠加,分析了川西亚高山森林大规模采伐和更新后,主要森林植被类型外貌与起源之间的联系,以及各类型分布的地形分异规律和空间格局.结果表明,大规模采伐和更新后,森林植被类型的外貌与起源相关,老龄针叶林为保留下来的原始林,中幼龄针叶林为人工林,落叶阔叶林为天然次生林,而针阔混交林中既有天然次生的成分,也有人工、天然更新共同作用的成分.海拔2 800~3 600 m是米亚罗的主要伐区,森林恢复表现出坡向分异:人工更新的中幼龄针叶林主要分布于阳坡、半阳坡;落叶阔叶林和针阔混交林受天然更新的影响,主要分布于阴坡、半阴坡.老龄针叶林主要保留在海拔3 600 m以上.恢复过程中各种森林植被类型镶嵌分布,景观破碎化严重.     

川西亚高山森林恢复的空间格局分析

以米亚罗林区为例,利用森林样地调查和遥感影像解译方法,通过森林植被图与数字地形的叠加,分析了川西亚高山森林大规模采伐和更新后,主要森林植被类型外貌与起源之间的联系,以及各类型分布的地形分异规律和空间格局.结果表明,大规模采伐和更新后,森林植被类型的外貌与起源相关,老龄针叶林为保留下来的原始林,中幼龄针叶林为人工林,落叶阔叶林为天然次生林,而针阔混交林中既有天然次生的成分,也有人工、天然更新共同作用的成分.海拔2 800～3 600 m是米亚罗的主要伐区,森林恢复表现出坡向分异:人工更新的中幼龄针叶林主要分布于阳坡、半阳坡;落叶阔叶林和针阔混交林受天然更新的影响,主要分布于阴坡、半阴坡.老龄针叶林主要保留在海拔3 600 m以上.恢复过程中各种森林植被类型镶嵌分布,景观破碎化严重.     

黑龙江省森林景观多样性动态

讨论了1949—1981年黑龙江省森林景观多样性的动态。利用1949年和1981年森林资源分布图,选取7个有代表性的度量景观多样性的定量指标：斑块密度、周长-面积分数维、聚集度、斑块散布与毗连指数、Shannon多样性指数、优势度、均匀度,在ESRI’S ARCGIS 8和FRAGSTATS 3．3软件支持下,系统研究了景观元素空间格局的变化。结果表明在近32年的时间进程中,区域森林景观破碎化现象加剧,其中以红松(Pinus koraiensis)林的破碎化最为严重。从斑块多样性、格局多样性和类型多样性的动态变化分析看出,原生的景观斑块类型在数量上不断减少或被异类景观所代替,即景观类型所占景观表面的百分比发生了变化,从而引起景观内部空间格局的改变。整个森林的景观多样性和景观类型分布的均匀性降低,优势度增加。人类不合理的经济活动,如毁林开荒、乱砍滥伐等,改变了景观异质性,从而造成景观多样性的变化。现在应该把对森林的保护和经营提到日程上来。天然林保护工程的实施对于促进林业部门休养生息、培育与保护森林资源,保护生物多样性和改善生态环境等具有重要意义。保护现有森林资源,实行采育结合,实施天然林保护工程,使森林的经营走可持续发展的道路是切实可行的解决办法．     

福建旅游型海岛景观格局变化——以妈祖圣地湄洲岛为例

在RS和GIS技术支持下,利用1993和2005年遥感资料,选取景观斑块数、多样性指数、均匀度、优势度、分维数、破碎度等反映景观空间格局的指数,对福建省旅游型海岛典型代表湄洲岛的景观格局变化进行了分析。结果表明:1993—2005年,湄洲岛总的景观斑块数明显增加;景观多样性指数虽略有减少,但整体较高;景观破碎化指数呈明显增加趋势;在各景观类型中,建设用地、林地、沙滩及裸岩3种与旅游业紧密相关的景观类型面积增加,破碎化程度提高,受人类干预的强度在加大;耕地、荒草地、坑塘水体、海滩景观斑块类型的面积减少、破碎化程度降低,受人类干预的强度在缩小。     

1980—2015年秦岭地区景观格局变化及其对人为干扰的响应

了解景观格局变化及其对人为干扰的响应对于生态系统保护和管理具有重要意义.本研究利用秦岭地区1980—2015年土地利用数据,基于景观格局指数和地表覆盖分类系统,构建景观格局脆弱度指数和人为干扰度,研究了秦岭地区景观格局时空变化及其对人为干扰的响应.结果表明: 1980—2015年,秦岭地区景观破碎化程度逐渐增加,景观形状变得复杂,景观聚集度、连通性降低,景观格局指数空间分布呈现明显的地形分异特征;景观格局脆弱性整体呈下降趋势,其中,低脆弱区空间格局变化比较明显,主要以西安市、汉中市为中心向周围区域扩张;景观格局人为干扰程度逐渐增加,空间分布表现为东部高、西部低,北坡高、南坡低,周边高、中间低;人为干扰度越大,景观格局脆弱度、斑块密度、Shannon多样性指数越大,聚集指数、最大斑块指数越小;人为干扰程度对景观格局脆弱度影响逐渐减弱,对Shannon多样性指数、最大斑块指数的影响逐渐增强,而对斑块密度、聚集指数的影响变化不明显.     

长江源区土地覆盖变化与草地退化格局的时空分异

基于野外调查、遥感影像和统计资料,分析了1987-2007年长江源头地区土地覆盖变化和草地退化格局的时空分异特点,并从海拔、坡度和坡向3方面探讨了导致长江源区草地生态环境变化的主要自然因素.结果表明： 研究期间,长江源头地区土地类型破碎化整体呈增加趋势,自然地理条件和气候变化是导致土地格局变化的主要驱动因素;不同海拔草地退化面积差异显著,研究区草地退化主要发生在海拔4800～5100 m范围内,且退化面积随海拔的升高呈增加趋势,退化面积比重在不同坡度和坡向的差异较大.1987-2007年,长江源头地区气候呈暖干化趋势,区域土地覆盖类型空间结构变化明显;不同坡向、坡度和海拔的草地退化分布格局与高寒环境和人为干扰的格局基本一致,高寒环境和气候演化对草地生态系统格局起决定作用.     

黑河上游天然草地蝗虫物种丰富度与地形关系的GAM分析

地形差异性导致的环境异质性为小尺度范围内生物空间格局的形成与维持提供了一种重要机制, 是形成物种丰富度差异性的前提条件。借助GIS和S-PLUS软件, 利用广义可加模型(GAM)于7-8月对影响蝗虫分布的地形因子进行了研究, 在定量分析黑河上游祁连山区北坡地形的海拔分异特征的基础上研究了该区域蝗虫的丰富度与地形复杂度的关系。结果表明： 在36个样方中共采集蝗虫3 149头, 隶属于3科10属13种; 蝗虫丰富度受地形因子影响的顺序为海拔＞坡向＞坡度＞剖面曲率＞平面曲率＞坡位; 蝗虫的分布在平面曲率和剖面曲率各个梯度上的分布比较均衡, 在海拔、 坡向以及坡位的每个梯度上呈二次抛物线分布, 坡度上呈递减趋势; 从分布的区域上来看, 蝗虫在整个区域都有较高的丰富度, 但主要分布在海拔2 600~2 700 m区域, 坡向上则主要集中在西北坡和西坡, 与实际观测情况相一致。蝗虫丰富度与地形因子之间的相互关系以及分布状态, 反映了地形因子对水热条件的重分配使蝗虫分布格局出现多元化以及破碎化。     

二维与三维景观格局指数在山区县域景观格局分析中的应用

景观格局指数是景观格局分析中常用的定量分析工具,而传统二维景观格局指数却忽略了地形对景观的影响,在定量描述山区景观格局时可能存在一定局限.本文以典型山地丘陵区山东栖霞市为研究区,在地形结构分析的基础上,选择面积/密度(类型面积、平均斑块大小)、边缘/形状(边缘密度、景观形状指数、平均斑块分维数)、多样性(香农多样性指数、香农均匀度指数)、聚散性(聚集度)4个方面的8个景观格局指数,比较分析传统二维景观格局指数与三维景观格局指数对山区景观格局及其动态变化定量描述的差异.结果表明:三维类型面积、平均斑块大小和边缘密度与其相应二维指数差异显著,三维景观形状指数、平均斑块分维数、香农多样性指数和香农均匀度指数与其相应二维指数差异不显著,三维聚集度与二维聚集度无差别.由于采用斑块表面面积和表面周长计算三维景观格局指数,采用各斑块的投影面积和投影周长计算二维景观格局指数,所以在描述山区景观面积、密度、边界等指标时三维景观格局指数相对精确,但在测定景观形状、多样性和聚散性等指数时,则与传统的二维景观格局指数差异不显著.三维景观格局指数引入了地形特征,对景观格局及其动态变化的反映相对精确.     

庙岛群岛北五岛景观格局特征及其生态效应

海岛由于自然特征的空间差异、人类活动的日益增强以及生态系统的脆弱性,其景观格局空间分异性明显且生态效应趋于复杂。以庙岛群岛北五岛为研究区,基于现场调查和3S技术,从景观尺度、海岛尺度和区块尺度分析海岛景观格局空间特征,进而探讨景观格局与净初级生产力(NPP)、植物多样性和土壤性质的关系。结果显示:(1)不同尺度景观格局均表现出了空间差异。景观尺度上,针叶林、阔叶林和草地3类植被景观面积最大,斑块密度、边缘密度和平均形状指数总体较高,建筑用地也具有较大规模,其斑块密度较高,平均形状指数处于最低值,裸地也具有一定规模,其各项景观指标处于中间位置;海岛尺度上,随着海岛面积、人口和GDP的增加,斑块密度和人为干扰指数均明显增大;区块尺度上,斑块密度、边缘密度和平均形状指数与海拔呈显著正相关,人为干扰指数与海拔和坡度均呈显著负相关。海岛面积、地形和人类活动分别是北五岛景观格局的基本因子、重要限制因子和直接驱动因子。(2)海岛景观格局的生态效应与尺度密切相关。景观尺度上,各项生态效应指标在不同景观类型上均具有显著差异,海岛尺度上的生态效应指标对景观格局的响应不甚灵敏;区块尺度上,生态效应指标与景观格局指数表现出了显著的简单相关性和偏相关性,但二者结果具有差异。NPP和土壤水分主要受到景观类型和植被生长状况的影响,多样性和土壤养分同时受到景观类型和景观格局破碎度、边缘效应的影响,人为活动强度的增大地带来了各项生态效应指标的降低。控制建设规模、优化景观布局与改进开发利用方式是维系海岛生态系统稳定性的重要措施。     

快速城市化过程中土地覆盖格局研究——以深圳市为例

研究一个以城市化过程为主的土地利用/覆盖变化可以从不同的角度出发。选择景观生态学中的景观格局的研究方法,对快速城市化地区——深圳市的城市化过程中的土地利用/覆盖的动态变化进行研究。具体选择景观格局指数中的破碎度指数、Shannon-Weaver多样性指数和聚集度指数,来表征斑块水平、景观水平、区域水平3个不同层次的土地覆盖格局。首先在区域水平上,分析了深圳全市,以及经济特区和特区外的宝安区、龙岗区的土地覆盖格局变化。在此基础上,以研究区的镇级行政单元为景观单元,计算了镇级行政区域以及镇级行政区海拔0～30m的区域的景观格局指数,在景观水平上分析了区域经济发展水平和速度,以及地形因素对土地覆盖格局变化的影响。随后分析了研究区各土地覆盖类型以及不同时期的斑块水平上的土地覆盖格局。最后以城镇用地比例表征城市化水平,讨论了城市化水平与土地覆盖格局变化的关系。在城市化初期,景观类型多样性和斑块破碎化程度出现上升趋势,空间聚集性下降,生态安全问题开始突现。在城市化水平20%～40%之间,其景观类型多样性和斑块破碎化程度达到较高水平,而空间聚集度水平较低,生态安全水平明显下降;随着城市化过程的不断深入,城市化水平不断提高,景观类型多样性和斑块破碎化程度又出现了较为明     

关帝山林区景观要素沿环境梯度分布趋势的研究

 应用空间趋势面分析法研究森林景观空间格局,阐明其技术路线和工作步骤,并提出在ARC／INFO支持下的统一网格样点图上取样法。通过对不同景观要素生态潜力的定量化,对关帝山天然次生林区景观要素沿环境梯度的分布趋势进行了研究。试图从高度异质的复杂景观中,揭示景观要素的空间分布规律及其控制机制。结果表明：在研究地区30～50km的空间尺度上,水平地理位置对景观要素空间分布格局的影响极为有限,景观要素总体空间分布格局更多地受地形特征和干扰格局的综合控制,海拔、坡向和坡度是控制研究地区景观要素空间分布格局的基本因素,在不同海拔带上,坡向和坡度对景观要素空间分布格局的影响作用,在方向和强度上都有明显差别。本文应用空间趋势面分析法进一步对这些差别进行了详细分析,并得出了一些基本规律,这将有利于促进研究地区森林可持续经营和景观规划与管理水平的提高。     

基于地形梯度特征的福州市景观格局演变

地形是土地景观格局变化的重要因素.为揭示不同地形梯度下景观格局的时空特征和变化规律,以1995、2005和2015年3期福州市遥感影像和数字高程模型(DEM)数据为基础,运用地形位指数、土地利用分布指数、地学信息图谱分析和景观指数等方法,探讨景观格局的地形梯度效应以及形成原因.结果表明: 研究期间,研究区林地主要位于中低、中高和高等级地形位,农地、水体、建设用地和未利用土地主要集中位于低等级地形位.1995—2015年,福州市林地、农地和未利用土地面积减少,建设用地和水体面积增加.景观类型变化以稳定型为主,主要分布于中低、中高及高等级地形梯度区域;景观格局在地形梯度上变化差异明显,低地形位区域景观类型主要转向建设用地,而在中低及中高地形位区域,主要发生农地与林地的交替转变.研究区景观格局破碎化、景观异质性和景观多样性等属性逐年上升,随着地形梯度升高而降低.