景观生态学中的数量化方法

景观生态学中的数量化方法第一节：景观指标方法第二节：空间统计方法第三节：景观模型景观格局分析基本步骤：数据收集->景观图数字化->景观格局数量化分析->结果分析数据来源野外考察、大地测量、现有地图、航空照片、卫星遥感图像、雷达图像等数字化景观图的空间数据模型矢量数据(vectordatamodel)栅格数据(rasterdatamodel)点数据类型(pointdatamodel)景观数据类型类型数据(categoricaldata)数值数据(quantitativedata)第一节：景观指标方法一、景观指标概述：适合的数据类型类型数据表达的景观适合使用景观指标法三个层次的景观指标

整体景观的指标(landscapeindices/metrics)斑块类型的指标(patchclassindices/metrics)单个斑块的指标(individualpatchindices/metrics)景观指标的种类多样性指标(diversitymetrics)斑块面积/密度/边界长度指标(area/density/perimeter)形状指标(shapemetrics)核心区指标(coreareametrics)隔离指标(isolationmetrics)对比度指标(contrastmetrics)聚集度指标(contagionmetrics)连接度指标(connectivitymetrics)二、常用的景观指标及计算公式：多样性指标多样性指标只有景观水平的指标，没有斑块类型和单个斑块水平的指标。主要有：多样性指标、均匀度指标、优势度指标、景观丰富度指标。ShannonWeaver多样性指标Pk:类型k的斑块在景观中的面积比例Simpson多样性指标景观优势度指标(landscapedominanceindex)景观均匀度指标(landscapeevennessindex)景观丰富度指标(landscaperichnessindex)R:绝对丰富度，Rr:相对丰富度，Rd:丰富度密度m:景观中斑块类型数，mmax:景观中最大可能类型数A:景观面积斑块面积/密度/边界长度指标单个斑块层次的指标包括：斑块面积、周长、Gyration半径。斑块类型层次的指标包括：斑块类型面积比例、斑块密度、边界密度、最大斑块指标、斑块面积分布等。景观层次的指标包括：斑块密度、边界密度、最大斑块指标、斑块面积分布等。这些指标的定义与斑块类型层次的定义类似，只是对所有斑块类型适用，而不仅仅对一种类型的斑块。多数指标的定义简单，从字面上即可理解其含义，下面解释：Gyration半径、最大斑块指标和斑块面积分布Gyration半径最大斑块指标(largestpatchindex)：斑块臣面积奇分布企(p鬼at侍ch溜a触re水a谨di侵st析ri关bu拴ti唇on楼)：唐包括命简单恳平均蓄值、创面积狭加权探平均狐值，累中数膀、范肃围、锐标准敲差和仰变异甩系数蚁。形状腥指标单个隐斑块裳层次递的指慎标主绝要有缴：周铸长面斩积比啦、形爸状指遭数和港形状愉分维侍指数喜。斑块让类型届层次南的指促标包诞括：融各单订斑块仗指标点的分甩布（尽均值解，中天值、敲面积抹加权营均值裂、范哪围等鸟）整个悼景观置层次勿的指泼标包点括：示各单溪斑块售指标饲的分仰布斑块璃类型智层次猪、景醉观层僻次的贱指标屠有一勿个独蛋特的虎指标值：周犁长面黑积分枯维数鼓是单萌个斑易块所琴没有窜的。下面胳介绍垫形状蛙指数箭、形副状分预维值例数、瞒周长泊面积饿分维少指数蛛。形状广指标见(s死ha逮pe臣i纱nd碑ex嫩)形状塔分维芽指标禾(f傅ra胀ct垫al斧d李im扰en呜si椅on仆i廊nd恒ex手)周长胳-面杰积分亮维指回标(落pe烧ri拾me第te构r-宪ar倚ea野f毁ra随ct伍al痒d疑im棋en膊si渔on肝)核心迟区指嫂标单个哥斑块论层次的上的诵指标看是：累核心瓜区面吨积指托标斑块爸类型者和整何个景皂观层屯次的姥指标破还包扁括：兆核心轰区面项积被有百分抬比、升和独汗立核产心区妹密度位。计算酒核心哗区指虚标前给，需昨要确肉定边据缘深酷度。幸边缘替深度叉取决子于研旷究对喂象对吴边缘挪区的庆识别敌程度姨。核心固区指屡标对碗于破湾碎化建生境冰中濒暑危物牧种保弓护有介重要侨作用张。核心票区指叠标(其co破re御a哨re柏a敞in梢de晴x)核心移区面祝积百馆分比族(c蔬or树e镜ar江ea碰p屡er尖ce鼻nt饿ag钢e奸to谅l义an堤ds肆ca蚀pe嘱)独立淹核心宝区密捎度(海di恒sj莫un喝ct泊c史or阶e驻ar揭ea兰d恼en链si贺ty荡)隔离阅度指斑块白层次恐的指沫标包害括：减接近膛度指邻标、加相似南指标示、几锯何最订近邻党居距因离、赠功能筹最近密邻居蝇距离巧。几何典距离尘为几诵何长扔度。哄功能欣距离旗可为爽：坡我面距魄离、升运动榨时间电、能煤量需龙求等搬。斑块知类型造、整巴体景蚁观指报标为梨上述耻四种其指标骑的分司布接近屿度指私标(怀pr疯ox冤im杀it剧y膊in腥de周x宗)相似借指标鱼(纲si秘mi填la够ri杆ty娃i额nd炎ex扭)对比倦度指助标斑块箩层次宴上的埋指标批：边惯界对战比度今指标斑块是类型议、景扫观层鞋次的见指标依包括拥：边挎界对依比度冬分布晓，以筹及总慨边界至对比梯度。边界糠对比饼度指惨标(俯ed奴ge烛c洁on拒tr吉as喇t惊in书de奸x)斑块狂类型层层次最的总圾边界袄对比描度(栗to侮ta演l拔ed粗ge旋c认on育tr州as分t杜in袭de葡x)景观笼层次但的总镰边界罗对比剃度(田to翁ta扰l枣ed榴ge梁c旨on清tr余as奥t话in庸de暑x)聚集莲度指资标聚集锤度指抄标描呢述景追观中还斑块忆的整唇体属测性或羞斑块麻间的蚕关系纷，因茂此没腿有斑帽块层隶次的搁指标斑块障类型芬层次亮的指贸标包子括：枯聚合雹指标啄(a劳gg蛾re移ga膜ti懒on恼i驻nd买ex让)、难分割闻指标缺(l晒an银ds弟ca厦pe挪d敲iv太is宰io议n影in焰de碍x)灵。景观伶层次需的指罩标包激括：段聚合暴指标逼、分枪割指旁标、但以及幅聚集激度指僚标(胳co损nt婶ag订io贺n)冷。州聚集谦度指望标是姿对整昂体景踩观各者类型镇斑块背聚集桌程度今的描址述，移是景默观生等态学占中引条人注双目的淘一个载景观机指标站。聚合津指标偏(a夜gg有re拥ga百ti固on遵i伟nd幕ex栗)分割么指标霸(l组an仿ds根ca原pe王d壳iv窜is孟io恢n墨in村de尤x)聚集永度指省标(虎co槐nt镇ag廉io现n昂in茧de虚x)连接扯度指亚标连接预度表失示相驱同生专境类顾型的佛斑块吊之间椅的连夺接性肃，与馒很多递景观门功能轧密切屑相关致。该险指标久能很龙好地苗反映五动物歼对生挽境破目碎化辜的反插应。连接巾度指齿标只柄在斑强块类隐型和毅景观交水平笛上有稿效，帆没有皂单个海斑块饼水平香的指贵标。描述沃景观移连接柳度的音指标围主要幼有两挪个：稠斑块绣粘合刑度指冷标(唐pa谅tc甜h凳co隶he到si驳on休i侧nd藏ex枯)和熄连接遇度指绩标(膜co折nn扣ec崖ta宵nc库e津i丸nd跑ex吴)连接观度指命标(锣co洒nn苦ec齐ta周nc厉e送in厅de波x)斑块技粘合箭度指侵标(垒pa膏tc乡丰h喷co谣he愧si荒on剥i穴nd裤ex幻玉)第二傍节：退空间你统计溪方法空间诊统计泪学方组法适吴合于泛数值李数据魔、或布者可果转化豪为数城指数他据的符景观贷格局蒸分析蹄当中秤。空间父统计饰学方列法与永景观卧指标熄法相珍比，煌具有刷更确赖切的贩数学粒基础椒，因获此具象有较远高的寒可靠物性。散但在蛋应用侧时需耐要较搅复杂纲的数集学计挣算，世而且澡其结邪果不哈够直行观，杂需要榨一定爆的统葵计学纵基础塑。空构间统迷计学灿方法遣仍处田于不公断完跑善中诞。常用花的空林间统蚂计学宝方法谦包括瞎：空守间自议相关覆分析论、半骗方差自分析竞、尺旗度方脆差分第析、弓孔隙庸度分躲析。肉另外炭，谱胆分析赞、趋竭势面虑分析彩、小坚波分柳析等技的应叶用也柄较常薯见。一、餐空间屋自相货关分税析顶sp遮at结ia能l讨au片to诊co继rr搭el觉at明io伸n空间拾自相敌关性萌分析蚊的目更的是潮确定事空间俩变量勉在空坡间上苦是否楚相关橡，以尼及相握关的验程度向。空间洲自相硬关系瓦数用睡来描笼述生排态学脖变量归在空愚间上衰的分喇布特愁征及匀其对秆其邻趋域的戏影响舍程度尤。变量思在空伶间上投呈正怖相关泻，表合示邻嗽域内美变量虫的相间似性吧大于府随机移分布弟。相模同类竿型之杆间有阁相互昏吸引江或相搭互促买进的细作用宾。呈负怠相关葬，表壶示邻趋域内扣变量袍的相循似性猛小于厌随机陈分布因。相争同类征型之类间有虫相互征排斥厉或相悔互拟佣制的请作用令。不相栋关，假表示租邻域盗内变贤量的锣相似育性接扒近随徐机分犁布。秒变量虑分布硬在空坡间上络没有刺依赖祥关系边。常用羊的空皂间自坐相关么系数杜有两州个：约Mo张ra读n的吹I冒系隶数和脸Ge简ar以y光的及c盾系数I丈系数赵的取桌值范衔围在懒-攻1食倒肺1附之间员，<击0载表扯示负眠相关唇，>吊0痒表小示正嫩相关插，百接近节于才0像表示随不相渡关。c碎系数掀的取筝值范召围在追0晓倒渐2农之备间，睁>蹈1菊表示毒负相跌关，冲<开1姜表示瞎正相厅关，添接谊近于图1夜表慎示不耽相关撞。可通馅过统袋计学脑方法薯检验巡寿I类值啊和c梦值是滨否显确著地任偏离叛不相腿关值夜，即臂相关咬性是敞否显纱著。自相井关贷图（罢Co储rr棋el售og耀ra价m）空间防自相炎关系鸣数随驼观察斥的尺谎度改量变而谜变化答。在框空间钟自相犁关分丸析时印，在就一系俯列不蛙同尺皆度上资计算尤空间热自相景关系垂数，枯以样润点间妹距为莲横坐雀标，杠以相壁关系确数为茎中坐探标，拾绘出桃的图担称自座相关脖图。自相厅关图智能反景映自旅相关污性随辛尺度凑的变蕉化。二、绘半方问差分锯析照se怠mi岂va群ri荣an甲ce越a奇na克ly蝇si拌s半方轧差分削析是叠地统捞计学历(G仓eo蔬-s精ta侮ti腔st袋ic揉)的裳重要日组成呆部分趁。地统喉计学娘是一洽系列役检测油、模衡拟、耗估计悲变量舞在空魄间上亩的相联关关计系和眯格局使的统删计学剪方法遍。半方嗽差分业析的副用途桑主要万有2救种，挽一是逗描述市和识遵别空奖间格水局，抛二是邮用于维局部柿优化莲差值猾(K紧ri辟gi羽ng顾).奸景购观生奋态学铃常用慨其第送一个漠用途粉。半方异差是脊估计删变量槐空间毅自相砖关性梨的一狱种方纵法。半方景差的脆定义她及计鄙算公被式理想陵化的叮半方福差图自相慕关阈锣值：民au袜to授co摄rr继el牺at陈io连n慕ra冶ng朽e结构端方差柿：s臣tr君uc金tu攀ra省l恩va缝ri铁an材ce块金担方差逢n直ug亡ge请t耗va械ri橡an让ce谣基快台值埋：s节il压l基台弦值表悠示变触量在租该区门域中穗总的殿变异痒性块金好方差谅是最西小抽宽样距百离的孤空间扮变异唐性及摇测量伴误差窑的和结构申方差乔表示骄空间等非随抽机性联造成轧的变桶异性演减小踢的值自相屠关阈悼值表浙示变雅量空拔间自陷相关腔性的宋空间伤幅度统，大以于该起阈值亿的空偶间尺营度上丸不再它存在震自相滩关性景观作生态享学中派，根用据半肉方差敞图可衔判断刷景观用是否缓具有笨斑块午性，早斑块捆格局随的规言律，袄斑块肯大小辩及尺爹度特凡征。几种浩典型之空间召结构宿与其得半方群差图具有没多尺梦度特泪征的奏等级某结构厌的半长方差敲图三、筛尺度炉方差国分析月s衫ca陡le故v喷ar饮ia知nc拐e悬an拖al饮ys揉is尺度抢方差托是一云种空男间等遣级分缺析方阴法，枪可用谢来确鞭定系棉统总含方差套在各泰个组捎织水例平上刊的分梅配，狮反映膊变量卧不同漂组织夺水平矛上的验变异涛程度舟。尺度买方差翠分析贞在鉴蹦别景野观的黑多尺涂度性买以及贺景观赖的等岛级结及构特党别有旬效。方差枪的可房诚分解椅性是捆尺度诊方差己分析会的理源论基熊础下面皂以4哗个层所次的淹等级钳系统限为例轻，给尸出方奴差分紫解公永式：尺度嫂方差畅公式用尺俭度方间差、东空间旦自相处关系诊数鉴监别等增级尺慰度四、珠孔隙盟度分亏析国(L亮ac规un编ar姜it衰y呼an迫al繁ys刮is呀)孔隙久度分舍析与从分形眯几何尊的发讽展有筑密切较关系饰。孔隙嫩度随呀尺度介变化锦的曲批线可毒以反缝映景糕观中老的空促间质件地(欣te变xt怨ur汤e)甚，在鉴景观评生态酿学研摊究中能受到体重视脱。孔隙掠度曲亮线的服不光干滑性伤能反静映景延观的钟特征浅尺度草。孔隙锻度的欧计算油方法孔隙盏度的店应用痕举例第三梅节：肃景观挺模型生态布学模狮型很逗多，乖其分嘱类方身法多猎种多匆样，姿如：解析挖模型歉—模迅拟模馋型连续盐模型壁—离浅散模病型确定弟性模延型—披随机皱模型现象株模型垂—机山理模斤型—册过程好模型非空巾间模我型—吼准半洞空间逆模型新—空六间显裤式模呆型景观律生态窝学模亦型多纸为准珠空间具模型孝或空壶间显召式模逮型本节公介绍萄景观异生态瓜学中俩频繁垦应用土的3功种模载型：悬马尔煌科夫苦模型岛、复恼合种棵群动车态模俱型、浮中性偶模型慎。一、貌马尔鄙科夫险模型马尔轮科夫吓模型杆是景艳观生显态学您中最甜早，光也是屡曾经燥被最篇广泛割应用种的模称型。约该模由型属钩于随脖机模露型。怀传统翠的马铺尔科暗夫模辞型是喊非空桃间模罢型。传统领马尔篇科夫瓣模型捐的公旨式为码：马尔遭科夫火模型颤反映距的是急总体猜景观驰类型歉面积辫比例弹的变访化情拾况，捞由于磨它不锻考虑私空间保格局傲对转盾移概项率的借影响点。因触此，忘在空钥间关毙系对括景观闲变化崭起重长要作良用的易景观干时会晕产生锅较大碧误差干。一种枝简单锐的空饺间马市尔科袍夫模润型是昂把景惕观根沟据其羞空间剪特征坡先进唤行区准域化敞，对勤于每宰个区汤域，验采用聪不同今的转圾移概虑率矩健阵。空间腹马尔麻科夫呀模型牵虽然胶引入华了空明间分间区，期但仍岸不能滔考虑渠相邻涉景观辟元素算间的泥相互乖作用达，只落能算舌是准氧空间形模型喉。另外掠它是膀不考存虑空饱间格渣局变闷化机神理的础现象由模型塔。尽管确许多昂研究厌者试臭图采拨用各侧种方右法改闸进马胡尔科叔夫模街型：扔如高孕阶马怠尔科玻夫模瓦型，纵遗传娇算法影，但岔多数念学者乳认为弟该方敏法用庭于描票述景扛观变苗化很姓有效菠，用抹于对扶景观僚变化仿的预证测则泥存在围许多括缺陷底。二、莲复合母种群签模型杰(m粪et丧ap越op坟ul召at食io纳n载mo吨de析l)复合基种群瞎的概炮念经典棋复合诵种群栋定义瓶(L镜ev晴in撒s定应义)疗:仓满足龙2个恢条件沉，一摸是频鼠繁的鸽亚种期群水土平的乖灭绝荐，二貌是亚镰种群怕间的版生物脑繁殖粒体或叹个体应的交精流，虎使局烧地灭森绝的祝生境齿经常屑性的页再定打居。境称具蓝有这桐样特清征的绢种群别为复态合种军群。广义滥复合裁种群名定义薄：在省自然杆界中丙，严箩格满扰足L睬ev控in氏s定功义的溪复合屿种群罢并不欺多见秩。许社多学勉者将焦占据鬼空间支上非迷连续即生境谜斑块捧的种篇群集迹合，璃只要脑存在慕繁殖诞体或扩个体冶在生令境斑柏块间稻的交桃流，傲无论斩是否酒存在壶局部用灭绝盒，都湿被称馒为复叶合种惊群，井这是处广义厘复合币种群策的定朽义广义龙复合粮种群厅有多播种类望型Le舱vi浊ns鹿的纺复合槽种群见动态沾模型式中系