景观结构和空间格局.ppt

第4章景观结构和空间格局 第1节景观结构模型 1 1景观结构概念 景观要素的类型 分类属性 数量关系特征称为景观结构1 2景观结构模型斑块 廊道 本底模型 Forman 1995 将景观要素分为 斑块 廊道 本底3类基本类型 用来描述景观的组成 结构 格局 功能 动态变化 并将景观规划和管理中对这3类成分进行调节和控制网络 结点模型 网络景观由廊道 结点 网眼构成 如城市景观中的道路系统景观安全格局模型 俞孔坚 1998 景观由通道 战略点 影响域等构成 第1节景观结构模型 1 3斑块1 3 1概念斑块是外观与周围景观要素有明显区别的 具有相对同质性的非线性地表区域1 3 2特征可分辨 斑块与周围其它景观要素有明显区别 空间可分辨均质性 斑块内景观要素无差异 相对同质形状 不规则的团聚形块状空间实体 斑块占据一定范围的地表空间斑块既可以是有生命斑块 也可以是无生命斑块斑块是景观的基本结构单元 功能单元 第1节景观结构模型 1 3斑块1 3 3类型 环境资源斑块 自然环境资源的空间异质性和镶嵌分布形成的斑块 如 森林中的沼泽 沙漠中的绿洲等 干扰斑块 局部干扰而形成的斑块 如 垦荒后的森林斑块 森林砍伐后草地斑块 残存斑块 大面积干扰后 残存下来的局部未受干扰的自然或半自然斑块 如 大范围森林采伐后保留的局部森林 大面积蝗虫暴发后未受侵害的草地 引入斑块 人类将生物引进一个地区而形成的 或者完全由人工建立和维护的斑块 如 植物园 作物地 居民区绿地 公园绿地等引入斑块又可分为种植斑块 聚居地斑块 第1节景观结构模型 1 3斑块1 3 3类型 种植斑块 人为种植活动形成的斑块种植斑块通过锄草 施肥 浇水等管理活动 使引入物种能够长期占优势 改变或延缓了自然演替过程 如果不进行管理 本底中的物种将侵入种植斑块内 并发生自然演替 导致斑块与本底融合 聚居地斑块 人为建筑活动而形成的斑地聚居地斑块包括 房屋 院落 生物 周围环境 第1节景观结构模型 1 3斑块1 3 4斑块大小 概念 斑块大小亦斑块规模 具有长 宽 形态的空间特征 斑块大小的意义 斑块大小与物种多样性 斑块内物种多样性符合岛屿生物地理学原理 斑块中物种数目随着斑块面积的增加而增加 初期增加速度很快 当接近斑块物种最大承载量时逐渐停止 斑块的物种多样性还取决于物种的迁入速度和灭绝速率之间的动态平衡 第1节景观结构模型 斑块大小的意义 斑块大小与生境适宜性 面积较大的斑块可适宜更多的物种生存 并为其它景观提供种源 面积较小的斑块是物种传播或物种灭绝后重新定居的 踏脚石 小型斑块不足以吸引大型捕食动物 使小型斑块成为某些小型动物的避难所 敏感物种和特有物种 如 仙湖苏铁 伯乐树等 需要在大型斑块生存 并且需要在大型斑块的核心区生存 斑块大小与边缘效应 斑块之间的物质循环和能量流动随着边缘的增加而增加斑块越小 单位面积的斑块的边缘长度越长 斑块与周围其它景观要素之间的物质循环和能量流动越强烈 斑块越易受到干扰的影响 斑块的稳定性越差 第1节景观结构模型 1 3斑块1 3 5斑块形状 斑块形状的测度长宽比 长宽比 斑块长度值 斑块宽度值周长面积比 周长面积比 斑块长度值 斑块面积值紧密型 长宽比和周长面积比近似1的斑块 近似园 近似方 松散型 长宽比和周长面积比大于1或小于1的斑块 边界蜿蜒曲折的不规则形状 第1节景观结构模型 1 3斑块1 3 5斑块形状 斑块形状的意义紧密型斑块 与周围的相互作用面小 斑块内部最大直线距离短 生境异质性较小 有利于保蓄能量 养分 有利于保存物种多样性 稳定性好松散型 与周围的相互作用面大 有利于物质 能量 物种的交换 稳定性较差 内部物种稀少 第1节景观结构模型 1 3斑块1 3 6斑块边界形态斑块边界突出或凹陷 在景观中具有较高的生态和景观意义扩展要素 凸边界 能量 物质 有机体与外界交换相对频繁 稳定性相对较差残遗景观边界 凹边界 能量 物质 有机体与外界交换相对较弱 稳定性相对较差平缓波浪形边界 平缓波浪形边界稳定性好 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 1概念 廊道是外观与本底景观要素有明显区别 具有线性或带状特征地表空间单元廊道是斑块间能量流动 物质循环 信息传递的基本物质栽体 是实现区域生态有序平衡 是确保区域生态系统功能实现的基本物质栽体1 4 2特征 空间特征 线性或带状 长宽度比的不对称性空间实体 廊道占据一定范围的地表空间 可以孤立存在 亦经常与斑块相连可分辨 廊道与周围其它景观要素有明显区别 空间可分辨同质性 廊道内景观要素无明显差异 与本底有明显区别 但与斑块可能同质廊道既可以是有生命廊道 廊道也可以是无生命廊道廊道是景观的基本结构单元 功能单元 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 3廊道类型 按形态分类 线状廊道 指由边缘物种占优势的狭长条带 如公路 铁路 树篱 单行或多行树木 排水沟 动力线 灌渠等线状廊道稳定性较差 风 人类活动 物种 土壤对线状廊道影响较大 带状廊道 指含有丰富内部生物的中心环境的较宽条带 如 多行树木 防护林带 河岸带 高速公路等带状廊道形成了内部环境 河流廊道 指河流和沿河流分布的植被带 包括河床 河床边缘 河漫滩 堤坝 河岸高地等河流两旁特有的植被带 是陆地生态系统与河流生态系统的交错区 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 3廊道类型 按功能分类 自然资源保护廊道 此类廊道是具有生态意义的廊道和生境 是自然保护系统的组成部分 休闲游乐廊道 休闲游乐廊道是连接公园 景区 社区的通行环境和通行空间 属开放空间 历史文化资源保护廊道 此类绿道是具有保护和保卫意义的廊道 复合型廊道 复合型廊道是指在同一条廊道的不同区位 廊道的景观要素和功能具有显著差异 同一条廊道内集合了上述二种或二种以上的廊道类型 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 4廊道功能 传输通道功能 廊道最明显的功能是景观生态流的传输功能 植物繁殖体 养分以及有机物质在廊道中移动 动物沿廊道移动 繁殖 迁徙 筑巢 过滤和屏障功能 廊道对能量 物质 生物流有过滤 阻抑 屏障的作用过滤 不同的物质廊道有不同的渗透率 植物和动物也以不同的渗透率进入廊道中 如河流 公路对某些动物有过滤 隔离 效果阻抑 廊道的宽度会限制进驻的生物物种 廊道中的狭窄处和断裂缝对生态流传输起阻抑功能 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 4廊道功能 物种源汇功能源功能 廊道中移动的物质 如人类 动物 水 植物 养分 甚至是噪音 灰尘 化学物质等 可以从廊道扩散到周遭的本底环境中 起到源的作用汇功能 廊道的阻截和吸收作用 起到汇作用 栖息地功能廊道所形成的栖息地通常以边缘种 生存能力强的物种占优势 同时有助于外来种及多栖性物种入侵 线状廊道多以边缘种为主 带状廊道中央为内部种 边缘则为边缘种 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 5廊道结构特征 长宽比 表达式1 宽度 长度表达式2 P L A式中P为周长比 L廊道的长度 A为廊道面积生态意义长度 确定廊道同基质接触的程度宽度 确定廊道对基质的干扰和对动植物阻隔的程度廊道宽度变化影响物种沿廊道或穿越廊道迁移的阻力以及与廊道的相互作用强度 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 5廊道结构特征 宽度廊道宽度是计量廊道短轴 水平 空间距离的数值指标 不同类型的廊道 对宽度的技术要求存在着很大差异 尤其对生物资源保护廊道更是如此 同时 同一条廊道的不同空间位置 廊道宽度亦可能不同理论计算式WL SL n式中 WL为廊道宽度指标 SL为在廊道内等距或代表性截取的n条廊道短轴水平距离之和 n为量测宽度取值次数 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 5廊道结构特征 连通度连通度是度量廊道空间是否连续 评判廊道通道传输能力的技术指标 一般采用廊道长轴的间断点数量或间断点面积表达绿道连通度 连通度数值越大 表明廊道的通道传输能力越强 反之亦然理论计算式FT DS GA式中 FT为廊道连通度指标 DS为廊道间断点所占面积之和 GA为廊道面积 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 5廊道结构特征 曲度曲度是度量廊道空间弯曲程度 评判廊道连接斑块空间形状和传输性能的技术指标 曲度数值越大 表明廊道长轴弯曲程度越小 廊道的通道传输性能愈强 曲度数值越小 表明廊道长轴弯曲程度越大 廊道的通道传输性能愈弱理论计算式WC SL PL式中 WC为廊道曲度指标 S为廊道长轴起点至终点的直线空间距离 PL为廊道实际长度 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 5廊道结构特征 空间形态指数形态指数用于描述廊道空间形态特征 是判断廊道空间形态复杂程度的技术指标 形态指数数值越大 表明廊道形状越复杂理论计算式S 式中 S为廊道形态指数 P为廊道周长 A为廊道面积 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 5廊道结构特征 密度密度是度量和评判规划区域内廊道疏密程度的技术指标 密度数值越大 表明廊道越密集 廊道功能愈强 密度数值越小 表明廊道越稀疏 廊道功能愈弱理论计算式D A S式中 D为廊道密度指数 A为规划区域廊道面积之和 S为规划区域总面积 第1节景观结构模型 1 4廊道1 4 5廊道结构特征 破碎度破碎度是度量廊道景观类型碎裂程度 评判绿道景观类型团聚程度的技术指标 破碎度数值越小 表明绿道的团聚程度越低 破碎度数值越大 表明绿道的团聚程度越高理论计算式FN1 ND 1 NCFN2 NF 1 MPS式中 FN1为廊道的整体破碎度 NC是廊道内所有景观类型团聚块的平均面积 ND是廊内各类景观类型团聚块总数量 FN2为廊道内某景观类型的破碎度 MPS是廊道内某类景观类型团聚块的平均面积 NF是廊道内某类景观类型团聚块总数量 第1节景观结构模型 1 5本底 基质 1 5 1概念 景观中范围最广 连接度最高 决定景观性质 在景观功能上起着优势作用的景观要素类型本底也称 基质 模地 第1节景观结构模型 1 5本底 基质 1 5 2本底结构特征 孔隙率 概念 孔隙率指单位面积本底中的斑块数目 即斑块密谋生态意义 本底孔隙率影响景观中物种的隔离程度和景观总体边缘效应的大小 孔隙率低说明本底环境受斑块影响小 本底的内部生境条件较稳定 边界形状 概念 边界形状指本底与其它景观要素之间的边界形态 分为 凸边界 凹边界 平缓波浪形生态意义 两个物体间的相互关系与其公共界面基本成比例 最小周长与面积之比的形状与外界的能量和物质交换小 如园形对保护能量 物质 生物作用明显 反之亦然 连通性 概念 单位面积本底间断点的数量 即隔离程度生态意义 对保护生物多样性有关键意义 第1节景观结构模型 1 5本底 基质 1 5 3本底判断的一般性方法 相对面积 相对面积是其一景观要素面积占景观总面积的比例 相对面积作为定义本底的第一条标准当某一要素比其他要素大时 从逻辑上说 这种要素类型就可能是本底通常本底的面积超过现存的任何其他景观要素的总面积 则基本上是基质 否则需要附加特征 第1节景观结构模型 1 5本底 基质 1 5 3本底判断的一般性方法 连通性当一个景观要素完全连通并将其他要素包围时 则可将它视为本底 然而 本底通常并不是完全连通的 而是被分成几块空间地域本底是景观连接最好的景观要素类型 第1节景观结构模型 1 5本底 基质 1 5 3本底判断的一般性方法 动态控制作用动态控制作用指对景观的动态变化的起点 速度 方向起主导和控制作用图片 举例 公共绿地 第1节景观结构模型 1 5本底 基质 1 5 3本底判断的一般性方法如何确定本底呢 相对面积最大 动态控制最难 连通性介于两者之间在确定不熟悉的景观中哪种景观要素类型是本底时 最好先计算全部景观要素的相对面积和连接度水平 如果某种景观要素类型的面积较其它景观要素大得多 就可确定为本底 如果计算出现的景观要素类型的面积大体相当 那么连通性最高的可视为本底 如果计算了相对面积和连接性之后 仍不能确定哪种景观要素类型是本底时 则要进行野外观测或获取有关物种组成和生活史特征信息 估计现存哪种景观要素对景观动态的控制作用最大 第2节景观异质性 2 1景观多样性和景观异质性的概念景观多样性 景观多样性是指景观结构 功能和时间变化方面的多样性 是生物组成在景观水平上多样化程度的表征 如农业景观 森林景观 草地景观 荒漠景观 城市景观 果园景观等景观异质性 景观异质性是由景观要素多样性和景观要素的空间相互关系共同决定的景观要素属性的变异程度景观异质性的内涵 景观组分和要素 如本底 斑块 廊道 动物 植物 生物量 热能 水分 空气 矿质养分等等 在景观中总是不均匀分布的 由于生物不断进化 物质和能量不断流动 干扰不断 因此景观永远也达不到同质性的要求 第2节景观异质性 2 2景观多样性和景观异质性的生态意义景观多样性 景观多样性构成了其它层次生物多样性的背景景观异质性 参差多态 动力之源景观异质性是景观要素之间物质 能量 信息流的基本动力 景观异质性是基本生态过程和物理环境过程在空间和时间尺度上共同作用的产物 第2节景观异质性 2 3景观异质性的类型空间异质性 指景观要素类型在空间上的不均匀性 包括 空间组成异质性 空间构型异质性 空间相关异质性功能异质性 指景观要素功能在空间上的变异程度 第2节景观异质性 2 4景观异质性的形成机制景观受资源环境的空间分异 生物群落演替 干扰的影响 而产生分异资源环境的空间分异 热能 水分 空气 矿质养分 物质 能量 在空间配置的不均匀 从而产生景观分异生物群落演替 生物群落演替的不同步性 是景观异质性形成的重要动力机制干扰 干扰的规模 程度 时序等的不同 从而形成景观异质性 第2节景观异质性 2 5景观异质性的测度 信息熵法 孔隙度指数法 景观异质性指数 第3节景观空间格局 3 1景观空间格局概念概念 景观要素在空间的配置和组合形式内涵 在长期的景观生态过程作用下 景观要素类型 数目 空间分布 组合配置形式 总是呈现出一些基本规律 符合特定模式 第3节景观空间格局 3 2景观空间格局基本类型 规则式均匀格局 景观要素在景观中的空间关系基本相同 距离基本一致的格局 如 平原农田林网景观 聚集格局 同一类型的景观要素斑块相对聚集 同类景观要素相对集中的格局形态 如 丘陵农业景观 线状格局 同一类景观要素呈线状分布 如 河岸植被带景观 平行格局 同一类型景观要素呈平行分布 如 宽阔河谷两岸的河岸带 特定组合或空间连接 一种景观要素的出现与另一种景观要素的出现相关联的格局形式 如 城市景观与道路景观 第3节景观空间格局 3 3景观空间格局的意义景观空间格局是景观生态过程的外现 景观空间格局在很大程度决定景观功能景观生态过程和景观功能是景观生态学的主要研究 但景观生态功能和景观功能具有隐含性 而景观格局具有表征性 通过建立景观格局与景观生态过程等之间的关系模型 从而了解景观生态过程特征 思考题 1什么是景观结构和景观格局 2简述斑块 廊道 本底模型的要点 3什么是斑块 4什么是廊道 5什么是本底 本底如何判断 6如何理解景观空间异质性 7什么是景观空间格局