景观生态学实验报告(3)
华 中 农 业 大 学 实 验 报 告
实验课程:景观生态学实验实验时间:2015年11月15日 成 绩: 专业班级:地信1302学号:[1**********]13姓名:纪秋磊 批阅老师:
不同水平的景观空间格局定量分析
一、实验目的
1.熟悉和学习Fragstats的使用;
2.掌握不同水平的空间格局定量分析的方法;
3.观察和分析在不同幅度和粒度下各景观指数的特点; 二、实验内容
利用在实验一和实验二中处理产生的不同幅度,不同粒度的景观图。分析幅度变化和粒度变化,景观空间格局指数的变化特征。分析的指标包括:
斑块数量(NP):NP=ni,ni为在整个景观中第i种类型所包含斑块总数;斑块数量在一定程度上,可以衡量某一特定斑块类型的破碎程度
斑块面积
(Patch Area):
,每一个包括景观马赛克的斑块的区域,也许是
包含在景观中的最重要的和有用的信息。圈定斑块的4-邻域或8-邻域规则的选择都会对这一指标的影响。
斑块周长(Patch Perimeter):
PERIM=Pij,斑块周长包括任何内部孔,无论周边是真正的边缘或没有(例如,当景观边界存在时,一个斑块被景观边界一分为
二)。
斑块密度(Patch Density):
PD=N/A,即每平方公里的斑块数
景观聚集度指数(Aggregation Index):
C=Cmax+i1Pj1nnijln(Pij),式中Cmax是聚集度指数的最大值
[2ln(n)],n为景观中斑块类型总数,Pij为斑块类型i与j相邻的概率
分维数(Fractal Dimension Index):
P=kAFd/2,Fd=2ln(P/k)/ln(A),式中,P是斑块的周长,A是斑块的面积,Fd是分维数,即不规则几何形状的非整数维数。k是常数。
Shannon多样性指数
(Shannon Diversity Index): ,即每一斑块类型所占景观总面积的比例乘以其对数,然后求和,取负值,当斑块类型增加或各类型板块所占面积比例趋于相似时,SHDI的值也相应增加。
周长面积比(Perimeter-Area Ratio)
: ,即斑块的周长与面积的比值,周长面积比是一个简单的形状复杂度,但没有对简单的欧氏形状(例如,正方形)标准化。这个指标的一个问题是,它随斑块大小而变化。例如,保持形状不变,斑块尺寸的增加会导致周长面积比减少。
平均斑块面积指数(Mean Patch Area Index):
MPS=(A/N)*10,表示景观中所有斑块的总面积(平方米)除以斑块总数,再乘以10(转换成平方千米)。
斑块丰富度(Patch Richness):
PR=m,表示景观中不同斑块类型总数。
斑块形状指数( Patch Shape Index):
66面积(平方米)的平方根,再乘以正方形校正系数。当景观中只有一个正方形斑块时,LSI=1;当景观中斑块形状不规则或偏离正方形时,LSI值增大。
共11个指标,产生分析曲线(如图),结合理论课内容,解释原因。
三、实验步骤及结果
1、打开Fragstats软件点击新建,新建一个工程
2、点击Add layer,添加数据;逐一添加自己处理的后的img图像
3、在Commontables中的classdescriptors添加类属性文件命名为header.Fcd
4、在Analysisparameters中的samplingstrategy设置分析参数
5、选择景观分析指数
(01)在Patchmetrics中的Area-Edge选项卡中勾选Patch Area(AREA)和Patch Perimeter(PERIM)
(02)在Classmetrics中的Aggregation选项卡中勾选Number of Patches(NP)和Patch Density(PD)
(03)在Landscape metrics中的Diversity选项卡中勾选Patch Richness(PR)和Shannon’s Diversity Index
6、点击运行(Run)并得出结果
7、同理,添加不同粒度图像,进行景观指数分析。
8、将结果在Excel中整理分析
四、实验结果
在类型水平上研究斑块数量(Number of Patches)和斑块密度(Patch Density)的关系,从实验结果的折线图中可以看出,在相同幅度下,粒度越大NP(斑块数量)越小,PD(斑块密度)越小,两者趋势相同,这是因为随着粒度的增大,相近的斑块可能会发生合并,因而导致斑块数减少,在相同面积内,密度也随之减小;在相同粒度下,幅度越大NP越大,PD无明显变化,这是因为,随着幅度的增大,影像区域随之增大,斑块数量故而增大,而同时,幅度的变化对相同区域内的斑块数并无明显影响,所以斑块密度无明显变化。
在景观水平上研究景观聚集度指数(Aggregation
Index)、Shannon多样性指数(Shannon Diversity Index)
的关系,从实验结果的折线图上可以看出,它们随景观幅度或粒度的变化趋势大致相同,随景观幅度和粒度的变化趋势大致相反,幅度越大,AI(景观聚集度指数)、SHDI(多样性指数)越大,粒度越大,AI、SHDI越小。
五、实验心得
这次的实验我们接触到了新的软件Fragstats,对我们来说是一个挑战,Fragstats看似简单,但是功能却相当强大,是数据处理的强大助手,在借助Excel的情况下控制变量,通过折线图得出了实验结果,不同水平的景观空间格局的定量分析。