景觀形狀指數(shù)簡(jiǎn)介

中文名稱(chēng)

景觀形狀指數(shù)

英文名稱(chēng)

landscape shape index

定　　義

計(jì)算整個(gè)景觀內(nèi)斑塊形狀特點(diǎn)的指數(shù)。

應(yīng)用學(xué)科

生態(tài)學(xué)（一級(jí)學(xué)科），景觀生態(tài)學(xué)（二級(jí)學(xué)科）

原則如下：

1、選取盡可能反映景觀全局或各類(lèi)型的變化，且相關(guān)性較小的典型變量；

2、所選指數(shù)是可以表征景觀的組成、結(jié)構(gòu)，或兼而有之；

3、所選指數(shù)具體表征哪些方面。

選?。?

1、斑塊密度（Patch Density，PD），百分比。描述破碎度情況。

2、景觀形狀指數(shù)（Landscape Shape Index，LSI），LSI≥1.無(wú)上限值。LSI反映了景觀的形狀變化。值越大形狀越復(fù)雜。

3、斑塊所占景觀面積比例（Percentage of Landscape，PLAND），PLAND∈（0，100]。

4、聚合度指數(shù)（Aggregation Index，AI），AI∈（0,100]。AI考察了每一種景觀類(lèi)型斑塊間的連通性。取值越小，景觀越離散。

1、景觀多樣性指數(shù)

多樣性指數(shù)是指景觀元素或生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)、功能以及隨時(shí)間變化方面的多樣性，它反映了景觀類(lèi)型的豐富度和復(fù)雜度。

2、景觀優(yōu)勢(shì)度指數(shù)

景觀的優(yōu)勢(shì)度與多樣性指數(shù)成反比，對(duì)于景觀類(lèi)型數(shù)目相同的不同景觀，多樣性指數(shù)越大，其優(yōu)勢(shì)度越小。

3、景觀均勻度指數(shù)

均勻度和優(yōu)勢(shì)度一樣，是描述景觀由少數(shù)幾個(gè)主要景觀類(lèi)型控制的程度。

4、景觀破碎化指數(shù)

破碎度表征景觀被分割的破碎程度，反映景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在一定程度上反映了人類(lèi)對(duì)景觀的干擾程度。它是由于自然或人為干擾所導(dǎo)致的景觀由單一、均質(zhì)和連續(xù)的整體趨向于復(fù)雜、異質(zhì)和不連續(xù)的斑塊鑲嵌體的過(guò)程，景觀破碎化是生物多樣性喪失的重要原因之一，它與自然資源保護(hù)密切相關(guān)。

5、景觀聚集度指數(shù)

RC=1－C/Cmax ；

RC 是聚集度指數(shù)，取值范圍為 0～1 之間；C 為復(fù)雜性指數(shù)，Cmax 是 C 的最大可能取值。

RC 的取值越大，則代表景觀由少數(shù)團(tuán)聚的大斑塊組成，RC 值小，則代表景觀由許多小斑塊組成。

6、景觀分維度指數(shù)

D=2ln(P/4)/ln(A)；

式中，D表示分維數(shù)；P為斑塊周長(zhǎng)；A為斑塊面積。D 值越大，表明斑塊形狀越復(fù)雜，D 值的理論范圍為 1.0～2.0，1.0 代表形狀最簡(jiǎn)單的正方形斑塊，2.0 表示等面積下周邊最復(fù)雜的斑塊。

7、景觀干擾度和自然度指數(shù)

干擾強(qiáng)度表示人類(lèi)的干擾作用，干擾強(qiáng)度越小，越利于生物的生存，因此，其針對(duì)受體的生態(tài)意義越大。

Wi = Li / Si；Ni = 1 / Wi；

Wi表示受干擾強(qiáng)度，Li是指i類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)廊道(公路、鐵路、堤壩、溝渠)的總長(zhǎng)度，Si是指i類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)的總面積，Ni是i類(lèi)生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型的自然度。2100433B

在對(duì)景觀進(jìn)行空間分析，建立格局與過(guò)程相互聯(lián)系的過(guò)程中及其它理論如島嶼生物地理學(xué)理論、滲透理論等向景觀生態(tài)學(xué)滲透的過(guò)程中，形成了許多描述景觀格局及其變化的景觀指數(shù)。由于景觀指數(shù)數(shù)量多且由于新理論在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用而不斷推陳出新，目前，對(duì)景觀指數(shù)的分類(lèi)還未形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。Forman曾把描述斑塊的景觀指數(shù)分為兩大類(lèi), 即描述斑塊形狀的景觀指數(shù)如形狀指數(shù)(Shape index) 等及描述斑塊鑲嵌的景觀指數(shù)如相對(duì)豐度( Relative richness) 、優(yōu)勢(shì)度( Dominance index) 和分維數(shù)(Fractal dimension) 等. Hulshoff認(rèn)為景觀指數(shù)可劃分為景觀格局指數(shù)( Pattern index) 和變化指數(shù)( Changing index) ，前者如斑塊類(lèi)型、數(shù)量及形狀指數(shù); 后者如斑塊數(shù)目變化率等。Tur ner 等認(rèn)為，景觀指數(shù)可以分為斑塊數(shù)目與大小、斑塊分維數(shù)(Fractal dimension) 、景觀要素之間的邊緣數(shù)和多樣性(Diversity) 、優(yōu)勢(shì)度( Dominance ) 與蔓延度( Contagion) 。

以上劃分均是先人為確定景觀空間格局及動(dòng)態(tài)的主要方面, 然后對(duì)現(xiàn)有的景觀指數(shù)進(jìn)行功能分析以確定歸屬的，這種分類(lèi)方法較為主觀；另一種分類(lèi)則從現(xiàn)有景觀指數(shù)整體出發(fā)，先不考慮景觀功能，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法如相關(guān)分析、因子分析等將景觀指數(shù)分成不同的類(lèi)，然后對(duì)各類(lèi)指數(shù)進(jìn)行描述功能分析、定類(lèi)。如Riitters 等對(duì)85 幅土地利用圖的55 個(gè)景觀指數(shù)進(jìn)行了計(jì)算, 并用因子分析法對(duì)55 個(gè)景觀指數(shù)進(jìn)行了維數(shù)壓縮。經(jīng)綜合分析，最后將55 個(gè)景觀指數(shù)分成5 組: 1)描述斑塊平均壓縮度的指數(shù); 2) 描述景觀總體質(zhì)地的指數(shù);3) 描述斑塊形狀的指數(shù); 4) 斑塊周長(zhǎng)、面積比例指數(shù)及斑塊類(lèi)型指數(shù). 值得注意的是, 地理信息系統(tǒng)雖然是管理與分析空間數(shù)據(jù)的有效工具, 但由于其涉及面廣，提供的景觀指數(shù)計(jì)算功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們的實(shí)際需要. 因此, 人們常將地理信息系統(tǒng)的這部分功能進(jìn)行延伸, 形成了基于地理信息系統(tǒng)的各具特色的景觀指數(shù)軟件包, 如rlle 軟件包、SPAN軟件包、Fragstats 軟件包。其中，F(xiàn)ragstats 是由美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)開(kāi)發(fā)的，軟件最新版本共能計(jì)算景觀指數(shù)66 個(gè)，是最為常用的景觀指數(shù)軟件包. 有關(guān)各軟件包的具體內(nèi)容及其分類(lèi)方法，可參閱相應(yīng)文獻(xiàn). 由于景觀生態(tài)學(xué)是一門(mén)新興的交叉學(xué)科，多種學(xué)科如信息論、空間理論、滲透理論等不斷向景觀生態(tài)學(xué)滲透，因此景觀指數(shù)的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)多種多樣。但要很好地理解和把握景觀指數(shù)分類(lèi)，還得從景觀生態(tài)學(xué)的基本原理出發(fā)，從斑塊、廊道、基質(zhì)的基本結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)景觀指數(shù)進(jìn)行分類(lèi)。景觀指數(shù)可分為描述景觀要素的指數(shù)和描述景觀總體特征的指數(shù)兩個(gè)層次；描述景觀要素的指數(shù)和描述景觀總體特征的指數(shù)也具有不同的層次。 因此，景觀指數(shù)的分類(lèi)從整體上說(shuō)是一個(gè)層次結(jié)構(gòu)。

單個(gè)要素的指數(shù)如描述斑塊的面積、周長(zhǎng)、形狀指數(shù); 描述廊道的長(zhǎng)度、曲度等. 同類(lèi)型要素之間關(guān)系的指數(shù)主要是指單個(gè)要素指數(shù)的統(tǒng)計(jì)值如均值、極值、離差及空間關(guān)系(斑塊密度、斑塊平均大小、斑塊面積方差等) ; 不同類(lèi)型要素之間關(guān)系的指數(shù)主要是指描述具有相同生態(tài)學(xué)意義的不同類(lèi)型要素統(tǒng)計(jì)值及空間關(guān)系指數(shù); 不同要素之間關(guān)系的指數(shù)如描述斑塊與廊道之間空間關(guān)系( 空間距離等) 的指數(shù)( 最鄰近距離、平均鄰近距離等) , 目前有關(guān)于這方面的指數(shù)還不多; 我們把指數(shù)值受要素大小、個(gè)數(shù)影響的景觀指數(shù)分為基于景觀要素的景觀總體特征指數(shù)如優(yōu)勢(shì)度( Dominance) 、蔓延度( Contagion) . 基于景觀構(gòu)型的景觀總體特征指數(shù)是指景觀構(gòu)型的數(shù)量化表示, Forman曾根據(jù)景觀結(jié)構(gòu)特征劃分出4 種景觀類(lèi)型, 即斑塊散布的景觀、網(wǎng)絡(luò)狀景觀、指狀景觀和棋盤(pán)狀景觀, 4 種景觀中斑塊分布構(gòu)型不同, 對(duì)應(yīng)的基本生態(tài)過(guò)程也各異. 目前這方面的研究較少, 有待于進(jìn)一步深入探索。