部分景观指数生态意义

1 Area density edge metrics Radius of Gyration hijr pij 第 i 类第 j 个斑块 中第 r 个象 元与该斑块中心象元间的象元中心距离 z pij 第 i 类第 j 个斑块 中的象元数 描述Gyrate 等同于斑块中每一个象元与斑块 中心点的平均距离 单位米 取值范围Gyrate 0 无上限 当斑块仅有一个象元组成时 Gyrate 0 并且随着斑块范围的增大而无限制的增 大 当某斑块组成整个景观时 Gyrate 达到最大 注释Radius of Gyration 测量斑块范围 所以 斑块大小和斑块紧凑度影响它的取值 利用四邻域或八邻域规则对该斑块进行 描述对该指数将产生不同的结果 Percentage of Landscape pi 第 i 类景观类型在整个 景观的比例 aij pij 第 i 类第 j 个斑块 的面积 m2 A 总景观面积 m2 描述PLAND 是相关斑块类型的 面积总和除以景观总面积 再乘以 100 换句话说 PLAND 是相关斑块类型组 成景观所占百分比 值得 注意的是 总面积 A 包 括内背景 单位百分数 范围0 PLAND0 无上限 注释周长 面积比是对形状复杂度的简单测量 但 没有标准化到简单的欧几里德形状 例如 正方形 该指数作为形状指数的一个问题是 它随着斑块大小而变 例如 保持形状不变 增加斑块大小 周长面积比反而降低 形状指数 Shape Index Pij 由栅格表层数目决定的斑块 ij 的周长 minPij 由栅格表层数目决定的 斑块 ij 的最小周长 描述SHAPE 等于斑块周长 由栅格表层细胞给定 除以最小周长 由栅格表层细胞给定 斑块最 小周长可能是对应斑块面积的最大紧凑斑块 正方栅格格式 如果 aij是斑块 ij 的面积 n 是最大正方形的边长 该正方形面积小于 aij m aij n2 斑块 ij 的最小周长将采用以下三 种形式的一个 Milne 1991 Bogaert et al 2000 Min pii 4n 当 m 0 Min pii 4n 2 当n2 n 1 n 单位无 取值范围SHAPE 1 无上限 当斑块是最大紧凑 即正方形或近似正方形 时 SHAPE 1 随着斑块形状越来越不规则 SHAPE 无上限增加 注释形状指数 SHAPE 通过调整到正方形或近似正 方形标准形状 解决了周长面积比指数 PARA 随斑块大小变化的问题 因此 SHAPE 是测量整体形状复杂度的最简单 最直 接的测量 值得注意的是 最小周长按描述中 提到的方式计算 对于大斑块 即 aij 100 像素 时 最小周长渐进于面积大小为 aijFRAGSTATS 以前的版本就用这大板块近似 计算形状指数 因此 结果与以前版本运算不 同 尽管仅当包括非常小的斑块时 差异才有 效 3 Core area metrics Core Area 核心面积 aijc 基于特定边缘深度的斑块 ij 的核心面 积 描述CORE 等于斑块内远于特定边缘深度 距离的面积 然后除以 10 000 目的 是把单位转化为公顷 如果不存在景 观边界 沿着景观边界的边长部分被 看成背景 在这种情况下 边界信息 明确指定边界边长类型 单位公顷 取值范围CORE0 无上界 当斑块内每一位置是在特定的边缘深 度距离之内 从斑块边缘起算 时 CORE 0 随着边缘深度距离降低和形 状被简化 CORE 接近于 AREA 斑 块真实面积 注释核心面积表示大于特定边缘深度距离 的斑块面积 值得注意的是 一个单 独的边缘深度距离用于所有边 或者 用户可以特定一边缘深度文件 该文 件为每一对类型的斑块提供一特定的 距离 Average Depth Index 平均深度指数 描述ADEPTH 等于 MAT 模板的平均值乘以象 元大小后再减去象元大小 减法的目的是 为了把最小值调到 0 当仅有一个象元时 MAT 的平均值是 1 单位米 取值范围ADEPTH 0 无上限 当仅有一个象元宽度的线性斑块时 ADEPTH 0 此时 斑块内每一象元将是 边界 因此斑块将无深度 ADEPTH 随着 斑块面积的增大和形状上越趋向于欧几里 德而增大 注释Average depth index 平均深度指数 Gustafson and Parker 1992 基于斑块的平均坐 标轴转换 该指数是基于给定面积的线性斑 块的 MAT 模板比拥有同等面积的正方形斑块 更接近于边缘 因此有更小的平均距离 计算该指数采用绝对距离 米 而非象元数 以便直接给出解释性值 该指数表示到斑块 核心的平均深度 因此 对斑块大小和形状 是敏感的 保持形状不变 斑块越大 MAT 的平均深度越大 同样 保持面积面积不变 形状越紧凑和越接近欧几里德型 MAT 的平 均深度越大 4 Isolation proximity metrics Proximity Index 相似度指数 aijs 在斑块 ij 特定邻域内斑块 ijs 的面 积 m2 hijs 斑块 jis 和斑块 jis 之间的距离 该距离基于斑块边对边距离 象元中 心到象元中心的距离 描述PROX 是斑块面积之和除以斑块与相 关斑块的核心斑块间最近边对边距离 的平方 相关斑块是指边长在核心斑 块的指定距离之内的斑块 值得注意 的是 当搜索缓冲区超过景观边界时 仅计算包含在景观内的边界 除此之 外 边对边距离是象元中心到象元中 心的距离 单位无 取值范围PROX 0 如果一个斑块在给定搜索半径内没有相 同斑块类型的邻域 PROX 随着邻域内 越来越多的同类斑块在分布上变得越来 越紧凑时变得越大 PROX 的上限受搜 索半径和斑块间的最小距离影响 注释Gustafson and Parker 1992 发展相似 度指数 并且考虑了斑块大小和所有 给定搜索半径内斑块的相似度 注意 到 FRAGSTATS 利用核心斑块与搜索 半径内另一板块的距离 相似于 Whitcomb et al 1981 的独立指数 而不是搜索半径内每一斑块的最近邻 域距离 那可能是与非核心斑块的距 离 该指数是无量纲的 即无单位 因此该指数的绝对值几乎无解释意义 但是它被用作比较指数 5 Contrast metrics 边长对比指数 Edge Contrast Index Pijk 斑块 ij 连接到斑块类的边长 dik 斑块类 i 和 k 的边长对比权 重 Pij 斑块 ij 的周长 描述ECON 等于斑块周长部分长度乘 以相关的对比权重的总和除以斑 块总周长 然后再乘以 100 以转 换到百分数 如果景观边界不存 在的话 沿着景观边界的边长部 分看成背景 此已被定义在边长 对比权重文件中 此情况下 边界信息明确定义边界边长类型 单位百分数 范围 0 ECON 100 如果景观仅有一个斑块或景观边 界包括所有背景 即无边界 或 权重为 0 时 ECON 0 还有 构成斑块周长的所有边长与之相 邻的斑块的权重在边长对比权重 文件中指定为 0 当整个斑块周长 被赋予最大权重 d 1 当斑块周长 的部分边长被赋予权重 d 1 时 ECON 0 5 时 方格存在同类相邻 PLADJ 随着同类相邻象元数比 例的增加而增加 当景观仅包 含一个斑块和仅同类斑块相邻 和整个景观边界由同类组成时 PLADJ 100 如果景观仅有一个 斑块组成但不包含一个边界 由于存在背景边长 PLAND 将 小于 100 最后 如果一个类 仅包含单个栅格时 PLADJ 在 basename 类文件中被定义 成 N A 注释同类相邻比例利用邻接矩阵计 算 邻接矩阵中给出了不同对 斑块类 包括同类相邻数 的 频率 此指数测量目标斑块类 的聚集程度 因此 该指数是 对特定类聚集度的测量 如果 斑块类最大分散 不管目标类 在景观中占多大比例 该指数 总是最小的 如果斑块类最大 聚集 该指数将是最大的 然 而该指数不能解释同类相邻比 例随机分布等于 pi 的情况 如 果同类相邻比例小于 pi 斑块 类比期待值更分散 反之 如 果同类相邻比例大于 pi 斑块 类聚集分布 值得注意的是 该指数仅测量空间分布 并不 能测量散布 因此 该指数能 在和 pi 联合解释的情况下 测 量目标类的破碎度 散布与并列指标 Interspersion and Juxtaposition Index eik 与类型为 k 的斑块相邻 的斑块的边长 m m 景观中存在的斑块类数 包括景观边界处 描述IJI 等于与某斑块类型 i 相 邻的各斑块类型的邻接边 长除以拼块 i 的总边长再乘 以该值的自然对数之后的 和的负值 除以拼块类型 数减 1 的自然对数 最后 乘以 100 是为了转化为百 分比的形式 换句话说 它是在给定斑块类型数条 件下与最大可能散布相对 比的观测性散布 注意到 IJI 考虑了包括景观边内的 所有斑块类 包括一直存 在的景观边界在内 忽略 所有的背景边长 如果没 有提供外边界时 同时忽 略景观边界 这是因为这 些边长邻接度信息不可靠 并且目标类与背景的内混 合假定是非相关的 单位百分数 取值范围 0 0 无上限 注释斑块丰富度密度标准化丰 富度到单位面积基准 从 而有利于景观间的比较 注意到 该指数在景观丰 富度和相对斑块丰富度都 存在的情况下是多余的 香农多样性指数 Shannon s Diversity Index Pi是类 i 在景观中所占比 例 描述SHDI 等于 SHDI 在景观级