李团胜05景观动态变化

1、n景观稳定性及测度n景观动态与干扰景观动态与干扰 n人类在景观变化中的作用人类在景观变化中的作用n景观变化的生态环境效应景观变化的生态环境效应n景观变化的空间过程和模式景观变化的空间过程和模式n景观变化的定量表述与动态模拟景观变化的定量表述与动态模拟Forman和和Godron（1986）把景观随）把景观随时间的变化总结为时间的变化总结为12条曲线。（等下看图）条曲线。（等下看图）他们并认为如不考虑时间尺度，景观随时间变化他们并认为如不考虑时间尺度，景观随时间变化的趋势可由三个独立的参数来表征：变化的总趋的趋势可由三个独立的参数来表征：变化的总趋势；围绕总趋势的相对波动幅度；波动的韵律势；围绕

2、总趋势的相对波动幅度；波动的韵律（规则或不规则）。（规则或不规则）。景观变化的景观变化的12条变化曲线条变化曲线 可以运用视觉观察或统计方法确定景观可以运用视觉观察或统计方法确定景观变化属于上述变化属于上述12条曲线中的哪一类，一般条曲线中的哪一类，一般说来，首先找出景观参数的观测值是否能用说来，首先找出景观参数的观测值是否能用一条回归直线表示，也就是确定景观变化的一条回归直线表示，也就是确定景观变化的大致趋势，然后确定波动幅度的大小以及直大致趋势，然后确定波动幅度的大小以及直线上下观测值的变化是否规则。线上下观测值的变化是否规则。 作为对干扰的反应，稳定性就是恢复和作为对干扰的反应，稳定性就

3、是恢复和抗性的产物。如果景观受到外界干扰后，能抗性的产物。如果景观受到外界干扰后，能恢复到原来状态，景观就是稳定的，且恢复恢复到原来状态，景观就是稳定的，且恢复时间越短，稳定性越大。景观建立起了与干时间越短，稳定性越大。景观建立起了与干扰相适应的机制。扰相适应的机制。 对不同景观而言，其稳定性的影响因素不同。对不同景观而言，其稳定性的影响因素不同。如绿洲的稳定性取决于绿洲景观内外部环境以及如绿洲的稳定性取决于绿洲景观内外部环境以及绿洲景观中人与自然的协调性。绿洲景观中人与自然的协调性。 景观是由景观要素构成的，其稳定性本质上景观是由景观要素构成的，其稳定性本质上是景观各要素稳定性的综合体现。是

4、景观各要素稳定性的综合体现。 （a） （b） （c） （d） 16 8 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4 4 4 4 8 景观变化景观变化取决于斑块动态取决于斑块动态，也就是斑块的出，也就是斑块的出现、持续和消失，而以景观破碎化最为典型。现、持续和消失，而以景观破碎化最为典型。该过程指景观变化增加了斑块数量，减少了生该过程指景观变化增加了斑块数量，减少了生物物种内部生境的面积，相应增加了开放边缘物物种内部生境的面积，相应增加了开放边缘的容量，或说增加了残余斑块的隔离度。的容量，或说增加了残余斑块的隔离度。不断增加的作用力对景观系统的影响不断增加的作用力对景观系

5、统的影响结果结果新平衡新平衡恢复恢复波动波动SDN RO人口因素是景观变化的主要驱动因子，还有科学人口因素是景观变化的主要驱动因子，还有科学技术和人们消费水平。环境压力技术和人们消费水平。环境压力I=PAT。 由于科学技术的进步，人类对景观的作用越由于科学技术的进步，人类对景观的作用越来越强。影响范围越来越大，甚至某种科学技术来越强。影响范围越来越大，甚至某种科学技术的诞生可能会产生世界范围的景观变化。可以从的诞生可能会产生世界范围的景观变化。可以从欧洲农业发展的过程中，看到科学技术对农业用欧洲农业发展的过程中，看到科学技术对农业用地的影响。地的影响。 科学技术的进步不仅改变了土地覆盖类型，科

6、学技术的进步不仅改变了土地覆盖类型，也改变了人类利用土地的方式，人类从粗放型的也改变了人类利用土地的方式，人类从粗放型的土地利用方式逐渐走向可持续的土地利用方式。土地利用方式逐渐走向可持续的土地利用方式。从人类文明的发展看，人类对景观的影响越来越从人类文明的发展看，人类对景观的影响越来越大。大。 景观的改变在各层次上都要受到政治、经济、景观的改变在各层次上都要受到政治、经济、社会因素的制约。社会因素的制约。政治经济体制政治经济体制对景观变化影响对景观变化影响至少集中在三个层次上：国际水平、国家水平和至少集中在三个层次上：国际水平、国家水平和当地水平。当地水平。政策政策对土地利用也有重要影响。对

7、土地利用也有重要影响。文化文化对景观有着对景观有着深刻深刻影响。所有的农影响。所有的农业景观、乡村景观和城市景观是不同业景观、乡村景观和城市景观是不同程度受文化影响的景观。人们根据自程度受文化影响的景观。人们根据自己对环境的感知、认识、美学准则、己对环境的感知、认识、美学准则、信念等文化背景来建造和改变着景观。信念等文化背景来建造和改变着景观。 景观对气候的影响是通过景观景观对气候的影响是通过景观表面性质表面性质、反反射率射率的变化以及随景观变化而改变的的变化以及随景观变化而改变的温室气体和温室气体和痕量气体量痕量气体量实现的。实现的。 地表性质决定了地表对太阳辐射的吸收状况地表性质决定了地表

8、对太阳辐射的吸收状况与地表反射率，土地利用改变了地表性质，从而与地表反射率，土地利用改变了地表性质，从而引起地表对太阳辐射吸收状况的变化，影响温度引起地表对太阳辐射吸收状况的变化，影响温度和湿度。和湿度。 土地表面是温室气体和痕量气体的重要来源。土地表面是温室气体和痕量气体的重要来源。 景观利用方式和景观类型的空间组合影响着景观利用方式和景观类型的空间组合影响着土壤养分的流动规律，土壤营养成分的迁移在很土壤养分的流动规律，土壤营养成分的迁移在很大程度上依赖于景观格局的变化。大程度上依赖于景观格局的变化。 景观变化还引起土壤质地的变化。景观变化还引起土壤质地的变化。 景观变化与土壤侵蚀和土地沙化

9、也有关系。景观变化与土壤侵蚀和土地沙化也有关系。 景观变化对水循环、水平衡及洪水的影响早景观变化对水循环、水平衡及洪水的影响早已引起人们的关注。景观变化对区域降水有影响。已引起人们的关注。景观变化对区域降水有影响。 景观变化对水质有影响，主要体现在三个方景观变化对水质有影响，主要体现在三个方面：一是地表景观变化直接影响水质；二是景观面：一是地表景观变化直接影响水质；二是景观变化引起的区域或全球气候变化间接影响水质；变化引起的区域或全球气候变化间接影响水质；三是景观变化引起气候的变化，变化了的气候反三是景观变化引起气候的变化，变化了的气候反过来影响景观变化，进一步又影响了水质。过来影响景观变化，

10、进一步又影响了水质。 景观变化是影响生物多样性变化的一个重要景观变化是影响生物多样性变化的一个重要原因。景观变化使得生物的栖息地发生了扰动或原因。景观变化使得生物的栖息地发生了扰动或改变，这大大影响了生物的生存和发展。改变，这大大影响了生物的生存和发展。 景观变化不仅使生物个体数量减少，还会使景观变化不仅使生物个体数量减少，还会使大量的物种和遗传学上独立的种群消失。大量的物种和遗传学上独立的种群消失。不同的空间过程，其空间特性不同，这些过程对不同的空间过程，其空间特性不同，这些过程对生物多样性、侵蚀和水化学等生态特征具有重要生物多样性、侵蚀和水化学等生态特征具有重要影响影响土地转化不同阶土地转

11、化不同阶段中的五种空间段中的五种空间过程的不同过程的不同 Forman认为景观变化主要有六种认为景观变化主要有六种原因：砍伐森林、城市化、廊道建设、原因：砍伐森林、城市化、廊道建设、荒漠化、农业活动的加强和植树造林，荒漠化、农业活动的加强和植树造林，并总结了景观变化的空间模式。并总结了景观变化的空间模式。 不同的原因所产生的景观空间格局变不同的原因所产生的景观空间格局变化是不同的。化是不同的。 同种原因产生的空间格局可能不同，同种原因产生的空间格局可能不同，景观变化的空间模式也不同。景观空间景观变化的空间模式也不同。景观空间模式常见主要有六种：模式常见主要有六种： Forman认为，对大斑块属

12、性来说，认为，对大斑块属性来说，边缘模式最好。其次是单核心模式较好。边缘模式最好。其次是单核心模式较好。散布模式是生态学上最差的一种模式，散布模式是生态学上最差的一种模式，因会过早丧失所有大斑块。廊道模式也因会过早丧失所有大斑块。廊道模式也有其生态局限性。景观变化的空间过程有其生态局限性。景观变化的空间过程与景观变化的空间模式有关。但边缘模与景观变化的空间模式有关。但边缘模式也有生态缺陷。式也有生态缺陷。 Forman认为，对大斑块属性来说，认为，对大斑块属性来说，边缘模式最好。其次是单核心模式较好。边缘模式最好。其次是单核心模式较好。散布模式是生态学上最差的一种模式，散布模式是生态学上最差的

13、一种模式，因会过早丧失所有大斑块。廊道模式也因会过早丧失所有大斑块。廊道模式也有其生态局限性。景观变化的空间过程有其生态局限性。景观变化的空间过程与景观变化的空间模式有关。但边缘模与景观变化的空间模式有关。但边缘模式也有生态缺陷。式也有生态缺陷。 生态学上最好的景观变化是一种生态学上最好的景观变化是一种“颌状颌状”模式（又称模式（又称“口状口状”模式）。模式）。三个优点：一直维持原来方形生境斑块；三个优点：一直维持原来方形生境斑块；廊道连接性得到加强；颌状模式明显增加廊道连接性得到加强；颌状模式明显增加边界长度，为多生境物种和边缘物种提供边界长度，为多生境物种和边缘物种提供了更多的生境。了更多

14、的生境。一、景观变化动态一、景观变化动态二、景观变化的定量描述二、景观变化的定量描述（一）景观格局指数变化分析（一）景观格局指数变化分析 定量表达景观结构的有效手段，通过比较不同定量表达景观结构的有效手段，通过比较不同时段的景观结构的变化来分析景观的动态变化。时段的景观结构的变化来分析景观的动态变化。（二）土地利用（二）土地利用/覆盖变化模型覆盖变化模型 定量表达景观结构的有效手段，通过比较不同定量表达景观结构的有效手段，通过比较不同时段的景观结构的变化来分析景观的动态变化。时段的景观结构的变化来分析景观的动态变化。 提出了土地资源提出了土地资源数量变化数量变化指数、土地指数、土地利用程度利用

15、程度变化指数、土地利用变化指数、土地利用变化区域差异变化区域差异指数、土地指数、土地利用利用空间空间变化指数等一系列模型，刻画景观的动态变化。变化指数等一系列模型，刻画景观的动态变化。1.土地资源土地资源数量变化数量变化指数指数（1）单一土地利用类型动态度）单一土地利用类型动态度 定量表达景观结构的有效手段，通过比较不同定量表达景观结构的有效手段，通过比较不同时段的景观结构的变化来分析景观的动态变化。时段的景观结构的变化来分析景观的动态变化。%1001112,TLALALAKtititii 式中，式中，Ki为研究时间段某一利用类型动态度；为研究时间段某一利用类型动态度；LA（i,t2）和和LA

16、（i,t1） 为研究末、初该种利用类型的为研究末、初该种利用类型的数量；数量；T为研究时段长。为研究时段长。（2）综合土地利用类型动态度）综合土地利用类型动态度 某一地区综合土地利用动态度有两种表达方式：某一地区综合土地利用动态度有两种表达方式：%10011,1,11TLAULALASnitiniiti 式中，式中，S为某一区综合土地利用动态度；为某一区综合土地利用动态度；ULAi为未变化的部分，为未变化的部分，LA（i,t1）为研究初该种利为研究初该种利用类型的数量；用类型的数量；T为研究时段长。（刘盛和等，为研究时段长。（刘盛和等，2002） 二是用下式计算二是用下式计算（何春阳等，（何春

17、阳等，2000；朱会义；朱会义等，等，2001）：）：%100121,1,11TLAULALASnitiniiti 式中，式中，S为某一区综合土地利用动态度；为某一区综合土地利用动态度；ULAi为未变化的部分，为未变化的部分，LA（i,t1）为研究初该种利为研究初该种利用类型的数量；用类型的数量；T为研究时段长。为研究时段长。（3）空间分析模型）空间分析模型土地利用变化分为转移速率和新增速率。土地利用变化分为转移速率和新增速率。转移速率转移速率表示为表示为%100111,TLAULALATRLtiitii 式中，式中， 为为i类利用类型在监测期间类利用类型在监测期间的转移为非的转移为非i类利用

18、类型面积总和。类利用类型面积总和。TLRi为转移速为转移速率；其他符号含义同前。（刘盛和等，率；其他符号含义同前。（刘盛和等，2002）itiULALA1,土地利用变化土地利用变化新增速率新增速率表示为：表示为：%100112,TLAULALATRLtiitii 式中，式中， 为为i类利用类型在监测期间类利用类型在监测期间的新增面积。的新增面积。TLRi为新增速率；其他符号含义同为新增速率；其他符号含义同前。（刘盛和等，前。（刘盛和等，2002）itiULALA2, 土地利用变化速率应为土地利用变化速率应为转移速率转移速率与与新增新增速率速率之之和和：iiiIRLTRLCCL 式中，式中，CC

19、Li为某一利用类型的变化速率。为某一利用类型的变化速率。显然：显然：iiiIRLTRLKiiTRLS 2.土地土地利用程度变化利用程度变化指数指数（1）土地利用）土地利用综合程度综合程度指数指数两种表达式为：两种表达式为：iniiCAL1 式中，式中，L为研究区域土地利用综合指数；为研究区域土地利用综合指数；Ai为为研究区内第研究区内第i级土地利用程度指数；级土地利用程度指数；Ci为研究区内为研究区内第第i级土地利用程度面积百分比。级土地利用程度面积百分比。iniiCAL1100（2）土地利用）土地利用程度变化程度变化参数参数表达为：表达为： 式中，式中， L（b-a）为土地利用程度变化参数；

20、为土地利用程度变化参数；La和和Lb分别为分别为a时间和时间和b时间区域土地利用程度综合时间区域土地利用程度综合指数。指数。baabLLL3.土地土地利用变化区域差异利用变化区域差异指数指数 土地利用的区域差异主要由土地利用类型相对土地利用的区域差异主要由土地利用类型相对变化率表征。两种表示为：变化率表征。两种表示为：baaabaCCKCKKR 式中，式中，R代表土地利用类型相对变化率；代表土地利用类型相对变化率；Ka和和Kb分别代表区域某一特定利用类型研究初、末期分别代表区域某一特定利用类型研究初、末期的面积；的面积；Ca和和Cb分别代表全研究区某一特定土地分别代表全研究区某一特定土地利用类

21、型研究初、末期的面积。利用类型研究初、末期的面积。babaCCKKR 4.土地土地利用空间变化利用空间变化指数指数 土地利用空间变化指数用土地资源重心表示：土地利用空间变化指数用土地资源重心表示：nininiatCXCX11 式中，式中，Xi，Yi分别表示第分别表示第t年某种土地利用年某种土地利用/覆覆盖类型分布重心的经纬度坐标；盖类型分布重心的经纬度坐标；Cn表示第表示第i个小区个小区域该种土地资源的面积；域该种土地资源的面积；Xi，Yi分别表示研究区域分别表示研究区域的几何中心的经纬度坐标；的几何中心的经纬度坐标；n表示研究区域内小区表示研究区域内小区域的总个数。域的总个数。nininintCYCY11三、景观变化动态模型三、景观变化动态模型（一）景观变化动态模型的特点（一）景观变化动态模型的特点景观动态模型：景观动态模型：),(ttmtYXfX 式中，式中，Xt+m表示从表示从t时刻到时刻到t+m时刻景观空间时刻景观