,第二章 景观空间结构与变化,定义：相同或不同层次水平上的景观生态系统 在空间上的依次更替和组合，是景观生态系统 纵向横向镶嵌组合规律 的外在表现。,景观空间结构（景观结构）,定义：通过直观全面、方便有效的方式透视景观空间结构内在的秩序关联，探究系统的整体性状及其变化规律。 景观生态系统研究的核心之一： 综合分析景观整体功能、 结构及各种组织过程之间 通过多种内在反馈机制 形成的动态平衡关系,空间结构研究,目录,21 景观类型 211 景观系统分类依据 212 景观系统分类原则 213 景观分类体系 214 主要景观类型及特征,第2章 景观空间结构与变化,23 景观变化 231 类型水平的景观指数 232 景观水平的景观指数,22 景观结构 221 斑块 222 廊道 223 基质 224 网络 225 生态交错带, , 景观类型 景观结构 景观变化,景观类型学是研究景观的类型划分及景观分类的生态学原理，侧重于景观分类的理论基础研究。 景观类型划分是掌握景观基本属性与功能的重要手段，同时也是景观评价、景观规划、景观管理的重要基础。,景观类型,景观分类的目的在于：研究景观空间格局、过程及其演化。 主要依据：组成结构 、过程 、功能 、变化等特征。 景观组成结构特征：包括各个景观要素的类型、大小、形状、数量、相互之间 的联系、空间格局 以及景观的总体结构等；,景观系统分类的依据,景观的过程特征：发育中的自然过程、人类作用、景观要素之间的流动、植物的迁移； 景观功能特征：廊道的联通/障碍作用、狭道的瓶颈效应、嵌块体之间的相互作用、基质连接度、栅栏效应； 景观的变化特征：景观 随时间的变化的总体趋势、稳定性、持久性、抗性、恢复力、异质性及其出生机制。,总之：景观异质性是区分不同景观类型的最重要的指标，景观生态过程则是把组成景观的各种要素结合在一起的重要机制，生态过程发生的范围与过程无疑是确定景观边界的最重要的依据。,实用性原则：划分结果依研究目的的不同而不同 景观类型划分的前提 综合性原则：考虑到景观的各个影响因素 区域共轭性原则：区域单位的不可重复性或个体性 相对一致性原则 等级性原则,景观系统分类的原则,景观是由一系列景观簇的有规律组合过程的有序系统，由大到小，依次如下所述： 景观要素：最小的等级构程成分，包括各种景观要素，如农田、道路和村庄等； 景观要素组：又称景观要素链，由一系列组成结构密切相关的景观要素构成， 可以履行一定景观 功能，如演替链、 干扰链和功能链等；,景观分类体系,景观单元：又称景观功能区，由功能上相关的 多种景观要素组构成的相对独立完整的单元， 如村落、林场和集镇等； 景观簇：是多个相似景观功能区的有机组合，森林景观簇、城郊景观簇、城市景观簇； 景观系统：若干景观簇的有规律组合，如南京地区景观系统。,依据景观功能的不同，景观类型可划分为： 以农业生产为主的农业景观 以城市建设为主的城市景观 介于城乡之间的城郊景观 以生态保育为主的自然植被景观 管理景观,主要景观类型及特征,农业景观,一个景观的农业发展分为三个阶段： 传统农业（零星分布有不规则形状的耕作嵌块体，与放牧休闲嵌块体相连接） 传统农业与现代农业相结合（除优质土上具有宽阔、持久、均质的嵌体外，基本与传统农业相似） 现代农业（大面积的持 久性均质地块的景观基质）,农业景观,城市景观,定义：密集的建筑群，零星的分布有人工管理的公园。 城市景观大致由两个主要类型的景观要素构成，即街道和市区，并零星分布着公园和其他不常见的景观特征。 城市景观结构的三种类型： 同心圆模型 扇形模型 多核心模型,城市景观,城郊景观,定义：是产业结构、人口结构和空间结构逐步从城市向农村特征过度的地带，具有强烈的异质性，是典型的生态脆弱带。,城郊景观,自然植被景观,定义：没有明显人类影响植被的景观。,自然植被景观,管理景观,定义：人类经过有目的地对自然景观进行的经营活动所形成的景观。,管理景观,景观结构的研究首先是对个体单元空间形态、分布总体形式的考察。依据空间形态、轮廓和分布等基本特征，可划分出五种基本空间类型。,景观结构,五种空间类型： 1 斑(patch) 2 廊(corridor) 3 基(matrix) 4 网（net） 5 缘（edge）,定义：指依赖于尺度的，与周围环境在性质上或外观上不同的，但又具有同质性的非线性空间实体。,斑块,斑块的主要类型、成因和机制,大面积干扰所造成的、局部范围内幸存的自然或半自然 生态系统或其片段。,局部性干扰造成的小面积斑块。,由环境资源条件在空间分布的不均匀性造成的斑块。,由于人们有意识或无意识的将动植物引入某些地区而形成的局部性生态系统。, ,再生斑块、短生斑块,残留斑块,环境资源斑块,人为引入斑块,干扰斑块,斑块是有尺度的，与周围环境（基底）在性质上或外观上不同的空间实体。 （1）大斑块 保护地下的蓄水层和湖泊的水质、有利于生境敏感种的存在、维持跟近乎自然的生态干扰体系、缓冲五种的灭绝。 （2）小斑块 物种传播的新生境、物种灭绝后重新定居的的“踏脚石”、为许多边缘、小型生物类群和一些稀有生物提供生境。,斑块的结构特征和生物学功能,生态系统的生产力、养分循环、水土流失,定义：不同于两侧本底的狭长地带。 廊道可以是一个独立的带，如公路、河道等。,廊道,廊道的起源,按起源分：干扰廊道、残存廊道、环境资源廊道、引入廊道（种植廊道、再生廊道）。 按宽窄分：线状廊道、带状廊道、河流廊道 按高矮分：低位廊道、高位廊道,线状廊道和带状廊道,线状廊道和带状廊道的差异本质上就是廊道宽度的差异。 线状廊道是一条很窄的，主要由边缘物种组成的狭长条带。 带状廊道指较宽的带状景观要素，有一定的内环境，内部 物种较丰富。,曲度 廊道中两点间的实际距离与直线距离之比表示，生态意义与沿廊道的移动有关。 宽度 对物种沿廊道或穿越廊道的迁移具有重要意义。 连通性 廊道在空间上连续程度的度量，可用廊道单位长度上间断点的数量表示。 内环境 对廊道内的物种迁移具有重要作用。,廊道的结构特征,廊道的功能,传输通道功能,过滤和屏障功能,生境功能,物种源-汇功能,1,2,3,4,廊道最明显的功能。如河水沿河道流淌。,对景观中能量、物质和生物流的过滤、阻碍、节流和屏障作用。,体重特殊的生物生境，在维持生物多样性、景观多样性保护中具有重要的意义。,景观中出现面积最大、流通性最好的景观要素类型，在景观功能上起着重要作用。例如：农业景观中大片的农田是基质，各种廊道斑块镶嵌其中。,基质,孔隙度：单位面积的斑块数目，即板块密度，与斑块大小无关。,基质的判定,相对面积：当某一要素明显比其他要素面积大时，这种要素类型很可能就是基质。 连通性：基质的连通性较其他现存景观要高。 动态控制程度（功能指标）：基质对景观动态的控制程度叫其他景观要素类型要大。 三个标准结合：相对面积+动态控制+连通性。,（“如果一个空间不被两端与该空间的周界隔开， 则认为该空间是联通的）,廊道相互交叉成网络，使廊道斑块和基质相互作用复杂化。,网络,网络结构特征,网络由结点和连线及其本底组成，结点出现在连接线相交的地方，或两个交叉点的连线上。,网络具有一些独特的结构特点，如网络密度（单位面积的廊道数量）、网络连接度（廊道相互之间的连接程度）已经网络闭合性 （网络中廊道形成 闭合回路的程度）,结点 一些交点宽度比廊道大，作为独立的景观要素又太小，但可以起到小片地块的特殊作用，称作结点。结点的连接类型是网络的一个重要结构特征。,网络格局 网眼大小 网络景观中被网络包围的景观要素斑块成为网眼。其特征表现为大小、形状、物种丰富度。 网络结构的影响因素 由景观的 历史文化特征决定,网络的形成与变化,形成因素：能量、结点, 变化：通过添加或删除一条单独的廊道可以引起网络的变化,例如：随着不断汇集的水流，将原来的小溪汇成大江，从而在地面形成树枝状的网络系统。,例如：法国中部超过35年的树篱的数量。连接单位长度上树上的个数都呈减少趋势，而树篱却仍保持连续的状态,生态交错带也称为生态过渡态，是指不同景观斑块空间邻接而产生于斑块特征不同的边缘带。,生态交错带,生态交错带的基本特征,生态交错带是一个应力带 生态交错带的边际效应 生态交错带阻碍物种的分布 生态交错带的空间异质性,生态交错带的结构功能,结构：内部等级结构和水平空间格局的多态性,能量：生产力以及与邻近生态系统的物质和能量的交换。 功能差异：与邻近生态系系统的功能差异程度 对比度：水平方向两个极端水平之间的差异程度 源：提供物质、能量和生物有机体来源 稳定性：抗干扰能力 波动：受干扰后的恢复能力 功能通到作用 栖息地,功能的衡量标准, ,生态交错带的尺度效应,生态交错带的确定与监测是在一定的时空尺度上完成的,景观变化,景观变化多以遥感影像或统计资料为数据来源，采用面积统计对比、转移矩阵或景观指数变化进行分析。 景观变化驱动力多采用定性分析以及主成分分析，向空间变化扩展。 对景观的变化分析要用到的相关指数，在类型水平和景观水平上简单介绍以下指标,类型水平的景观指数,斑块面积（CA） 各类斑块数目（NP） 各类斑块所占百分比（PLAND） 斑块面积和各类斑块所占百分比是进行景观格局计算的基础。, ,斑块密度,用来测定单位面积内某一景观类型的斑块数 式中，ni为景观类型i的斑块总数；A为景观的总面积。, ,最大斑块指数,式中：0LPI100；A为景观的总面积，定义的是各个类型中最大斑块占流域总面积的百分比，它是一种简单的优势度测量法。, ,面积周长分维度指数,式中：1PAFRAC2；aij为第i类景观类型第j个斑块的面积；pij为第i类景观类型第j斑块的周长；ni为景观类型i的斑块总数。该指数用于度量斑块或景观类型的复杂程度，当PAFRAC趋于1时，斑块的形状趋于方形；趋于2时，斑块的形状趋于卷绕。,聚集度指数,式中：0AI 100；gii为根据单一算法类型i相邻的斑块数聚集度指数反映景观中不同斑块类型的非随机型或聚集程度，可反映景观组分的空间配置特征。如果一个景观由于许多离散的小斑块组成，其聚集度的值最小；当景观中以少数大斑块为主或同一类型斑块高度连接时，聚集度的值较大。, ,景观水平的景观指数,（1）斑块总数NP=N，N为整个景观的斑块总数。 （2）斑块密度PD=N/A10 000100，PD0，N为整个景观的斑块总数，A为整个景观的面积。 （3）景观形状指数LSI=E/minE,LSI1，E为居于像元计算的景观边缘总长度，这一指数为景观总边缘长度和边缘密度提供了一个标准化的算法。,斑块结合度指数,式中：0 COHESION100；pij为斑块ij用像元表面测算的周长；aij为斑块ij用像元测算的面积；A为该景观的像元总数；测量的是该类型的物理连通性，在过滤阈值下，斑块内聚性指数对该类型的集合度敏感。当该类型的斑块分布的集合度增加时，斑块聚合度指数值增加。,面积周长分维度指数,这一指数与类型水平的PAFERAC定义基本相同，只是每一项都多了对所有类型的一个累加值。, ,景观的蔓延指数,式中：0CONTAG100；pi为类型i在整个景观中所占的比例；gik为类型i和k中邻接的斑块数；m为景观中所有景观类型的数目。这一指数与边缘密度有关，当边缘密度很低时，例如，当一个单一类型占该景观的大部分比例时，蔓延度指数就大，反之亦然。,聚集度指数,式中：0AI100；gii为根据单一算法类型i相邻的斑块数，它是在类型水平通过相邻矩阵计算得来的，当同一类的斑块最大化的分散时，AI=0；当整个景观仅由一个类型组成时，AI=100., ,景观多样性指数香农多样性指数,式中：SHDI0；pi为类型i在整个景观中所占的比例