景觀動(dòng)態(tài)變化

1、第三章第三章 景觀動(dòng)態(tài)變化景觀動(dòng)態(tài)變化一一 景觀穩(wěn)定性的概念景觀穩(wěn)定性的概念1 1 景觀參數(shù)的變化曲線景觀參數(shù)的變化曲線o 若不考慮時(shí)間尺度，景觀參數(shù)隨時(shí)間變化曲線的特點(diǎn)若不考慮時(shí)間尺度，景觀參數(shù)隨時(shí)間變化曲線的特點(diǎn)可以由可以由3個(gè)獨(dú)立參數(shù)來(lái)描述：個(gè)獨(dú)立參數(shù)來(lái)描述： 變化的總趨勢(shì)（上升、下降和水平趨勢(shì)）；變化的總趨勢(shì)（上升、下降和水平趨勢(shì)）； 圍繞總趨勢(shì)的相對(duì)波動(dòng)幅度（大范圍和小范圍）；圍繞總趨勢(shì)的相對(duì)波動(dòng)幅度（大范圍和小范圍）； 波動(dòng)的韻律（規(guī)則和不規(guī)則）。波動(dòng)的韻律（規(guī)則和不規(guī)則）。第一節(jié)第一節(jié) 景觀穩(wěn)定性景觀穩(wěn)定性景觀變化的景觀變化的12條變化曲線條變化曲線 （a）美國(guó)田納西洲阿巴拉契亞

2、硬木林在）美國(guó)田納西洲阿巴拉契亞硬木林在1000年內(nèi)預(yù)測(cè)的生物量變化年內(nèi)預(yù)測(cè)的生物量變化 （b）英國(guó)劍橋附近羅金厄姆林地面積）英國(guó)劍橋附近羅金厄姆林地面積400年來(lái)的變化年來(lái)的變化 （c）夏威夷冒納羅亞山上空）夏威夷冒納羅亞山上空22年間大氣中年間大氣中co2含量的變化含量的變化2.2.對(duì)景觀穩(wěn)定性的理解對(duì)景觀穩(wěn)定性的理解 從景觀變化的趨勢(shì)認(rèn)識(shí)：從景觀變化的趨勢(shì)認(rèn)識(shí)： 持久性持久性：表示系統(tǒng)或某些成分的生存時(shí)間。：表示系統(tǒng)或某些成分的生存時(shí)間。 恒定性或變異性恒定性或變異性：表示系統(tǒng)某些特征的波動(dòng)頻率和：表示系統(tǒng)某些特征的波動(dòng)頻率和幅度。幅度。從景觀對(duì)干擾的反應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)：從景觀對(duì)干擾的反應(yīng)來(lái)認(rèn)識(shí)

3、： 恢復(fù)性或彈性恢復(fù)性或彈性：表示系統(tǒng)發(fā)生變化后恢復(fù)到原來(lái)狀：表示系統(tǒng)發(fā)生變化后恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的能力。態(tài)的能力。（恢復(fù)性可用系統(tǒng)回到原狀態(tài)所需的時(shí)間來(lái)度（恢復(fù)性可用系統(tǒng)回到原狀態(tài)所需的時(shí)間來(lái)度量。）量。） 抗性阻力抗性阻力：表示系統(tǒng)抵抗外界變化的能力。：表示系統(tǒng)抵抗外界變化的能力。 二二 影響景觀穩(wěn)定性的基本因素影響景觀穩(wěn)定性的基本因素o 氣候變化氣候變化o 地貌形態(tài)地貌形態(tài)o 巖石和土壤巖石和土壤o 流水和水文變化流水和水文變化o 植被變化植被變化o 干擾干擾三三 景觀穩(wěn)定性的生態(tài)機(jī)制景觀穩(wěn)定性的生態(tài)機(jī)制o景觀生態(tài)系統(tǒng)普遍存在的異質(zhì)性景觀生態(tài)系統(tǒng)普遍存在的異質(zhì)性o景觀生態(tài)系統(tǒng)的開(kāi)放性景觀生態(tài)

4、系統(tǒng)的開(kāi)放性o景觀生態(tài)系統(tǒng)的生物進(jìn)化過(guò)程景觀生態(tài)系統(tǒng)的生物進(jìn)化過(guò)程 第二節(jié)第二節(jié) 景觀變化的驅(qū)動(dòng)因子景觀變化的驅(qū)動(dòng)因子一、自然驅(qū)動(dòng)因子一、自然驅(qū)動(dòng)因子 指在景觀發(fā)育過(guò)程中，對(duì)景觀形成起作用的自然因素。 較大的時(shí)空尺度上作用于景觀，它可以較大的時(shí)空尺度上作用于景觀，它可以引起大面積的景觀發(fā)生變化。引起大面積的景觀發(fā)生變化。1 地貌的形成地貌的形成2 氣候的影響氣候的影響3 生命的定居生命的定居4 土壤的發(fā)育土壤的發(fā)育5 自然干擾自然干擾二、人為驅(qū)動(dòng)因子二、人為驅(qū)動(dòng)因子 包括人口、技術(shù)、政治經(jīng)濟(jì)體制、包括人口、技術(shù)、政治經(jīng)濟(jì)體制、政策和文化等因子，對(duì)景觀的影響十分重政策和文化等因子，對(duì)景觀的影響十

5、分重要。要。第三節(jié)第三節(jié) 景觀變化中人的作用景觀變化中人的作用一、人類(lèi)對(duì)自然景觀的干擾作用一、人類(lèi)對(duì)自然景觀的干擾作用1、干擾方式主要有：旅游、狩獵、采集、污染等2、人類(lèi)干擾對(duì)景觀的破壞 裸地，采伐跡地，棄耕地，沙漠化土地，采礦廢棄地，垃圾堆放場(chǎng)，水域污染二、人類(lèi)對(duì)管理景觀的改造作用二、人類(lèi)對(duì)管理景觀的改造作用改造作用的方式：改造作用的方式：n 開(kāi)墾與農(nóng)業(yè)種植n 農(nóng)田防護(hù)林建設(shè)n 森林采伐與更新n 人工造林n 圍欄草場(chǎng)三、人類(lèi)對(duì)人工景觀的構(gòu)建作用三、人類(lèi)對(duì)人工景觀的構(gòu)建作用n 水利工程建設(shè)水利工程建設(shè)n 圍湖造田與梯田建設(shè)圍湖造田與梯田建設(shè)n 河堤建設(shè)河堤建設(shè)n 城市建設(shè)城市建設(shè)第四節(jié)第四節(jié)

6、景觀變化的生態(tài)環(huán)境影響景觀變化的生態(tài)環(huán)境影響一、景觀變化對(duì)氣候的影響一、景觀變化對(duì)氣候的影響景觀景觀氣候氣候通過(guò)以下三方面來(lái)實(shí)現(xiàn)：通過(guò)以下三方面來(lái)實(shí)現(xiàn)： 土地表面性質(zhì)的變化土地表面性質(zhì)的變化 地表反射率的變化地表反射率的變化 溫室氣體和痕量氣體的變化溫室氣體和痕量氣體的變化 二、景觀變化對(duì)土壤的影響二、景觀變化對(duì)土壤的影響v 對(duì)土壤有關(guān)生態(tài)過(guò)程的影響對(duì)土壤有關(guān)生態(tài)過(guò)程的影響 能量交換能量交換 水交換水交換 侵蝕和堆積侵蝕和堆積 生物循環(huán)和農(nóng)作物生產(chǎn)生物循環(huán)和農(nóng)作物生產(chǎn)v 對(duì)土壤養(yǎng)分流動(dòng)的影響對(duì)土壤養(yǎng)分流動(dòng)的影響 不同土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的影響不同土地利用結(jié)構(gòu)對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的影響（傅伯

7、杰等，（傅伯杰等，1998） a，b，c表示了黃土坡地上三種表示了黃土坡地上三種15年以上不同土地利用結(jié)構(gòu)。年以上不同土地利用結(jié)構(gòu)。a：林地：林地-耕地耕地-草地；草地；b：林地：林地-草地草地-耕地；耕地；c：草地：草地-林地林地-耕地。耕地。三、景觀變化對(duì)水環(huán)境的影響三、景觀變化對(duì)水環(huán)境的影響o對(duì)水量的影響對(duì)水量的影響 水資源短缺水資源短缺o 森林變化的影響森林變化的影響 o 草地變化的影響草地變化的影響o 耕地的影響（包括灌溉和農(nóng)業(yè)集水區(qū)）耕地的影響（包括灌溉和農(nóng)業(yè)集水區(qū)）o 聚居地和其它非農(nóng)用影響聚居地和其它非農(nóng)用影響 o對(duì)水質(zhì)的影響對(duì)水質(zhì)的影響 非點(diǎn)源污染非點(diǎn)源污染 四、景觀變化帶來(lái)

8、的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題四、景觀變化帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題o 大氣質(zhì)量下降大氣質(zhì)量下降 景觀變化可以改變大氣中氣體的組成和含量，從而影響景觀變化可以改變大氣中氣體的組成和含量，從而影響大氣的質(zhì)量。大氣的質(zhì)量。o 土壤侵蝕和土地沙化土壤侵蝕和土地沙化 o 水資源短缺水資源短缺 河水?dāng)嗔骱铀當(dāng)嗔鳎狐S河斷流：黃河斷流 海水入侵海水入侵：我國(guó)的大渤海地區(qū)由于水資源緊缺，：我國(guó)的大渤海地區(qū)由于水資源緊缺，地下水超采，地面下沉，造成沿海地區(qū)的海水地下水超采，地面下沉，造成沿海地區(qū)的海水入侵。入侵。o 濕地減少濕地減少第五節(jié)第五節(jié) 景觀變化的動(dòng)態(tài)模擬景觀變化的動(dòng)態(tài)模擬一、景觀變化動(dòng)態(tài)一、景觀變化動(dòng)態(tài)二、景觀變化模擬的步驟

9、二、景觀變化模擬的步驟三、景觀變化動(dòng)態(tài)模型三、景觀變化動(dòng)態(tài)模型四、景觀動(dòng)態(tài)模擬的發(fā)展趨勢(shì)四、景觀動(dòng)態(tài)模擬的發(fā)展趨勢(shì)一、景觀變化動(dòng)態(tài)一、景觀變化動(dòng)態(tài)1、概念、概念 景觀變化動(dòng)態(tài)：是指景觀變化的過(guò)去、景觀變化動(dòng)態(tài)：是指景觀變化的過(guò)去、現(xiàn)在和未來(lái)趨勢(shì)?，F(xiàn)在和未來(lái)趨勢(shì)。2、類(lèi)型、類(lèi)型 根據(jù)關(guān)注景觀變化的側(cè)重點(diǎn)不同，景觀變化根據(jù)關(guān)注景觀變化的側(cè)重點(diǎn)不同，景觀變化動(dòng)態(tài)可分為兩種：景觀空間變化動(dòng)態(tài)，景觀過(guò)動(dòng)態(tài)可分為兩種：景觀空間變化動(dòng)態(tài)，景觀過(guò)程變化動(dòng)態(tài)。程變化動(dòng)態(tài)。3、景觀變化的動(dòng)態(tài)模擬需要考慮的問(wèn)題、景觀變化的動(dòng)態(tài)模擬需要考慮的問(wèn)題 景觀的初始狀態(tài)景觀的初始狀態(tài) 景觀變化的方向：趨勢(shì)景觀變化的方向：趨勢(shì)

10、 景觀的變化率：過(guò)程景觀的變化率：過(guò)程 景觀變化的可預(yù)測(cè)性：結(jié)果景觀變化的可預(yù)測(cè)性：結(jié)果 景觀變化的可能性和程度：機(jī)制景觀變化的可能性和程度：機(jī)制（一）、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立（一）、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立（二）、模擬模型的建立（二）、模擬模型的建立（三）、模擬結(jié)果的分析（三）、模擬結(jié)果的分析（四）、模擬結(jié)果的驗(yàn)證（四）、模擬結(jié)果的驗(yàn)證二、景觀變化模擬的步驟二、景觀變化模擬的步驟 1 1、遙感圖像：航空像片、衛(wèi)星圖像、遙感圖像：航空像片、衛(wèi)星圖像 航空像片是景觀變化中使用很廣的數(shù)航空像片是景觀變化中使用很廣的數(shù)據(jù)來(lái)源，根據(jù)它，可以直接得到土地利用據(jù)來(lái)源，根據(jù)它，可以直接得到土地利用類(lèi)型和景觀變化率。一般為類(lèi)型和景

11、觀變化率。一般為15m分辨率。分辨率。 衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)有衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)有 avhrr數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（1.1km分分辨率）、辨率）、mss數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（70m分辨率）、分辨率）、tm數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)（30m分辨率，分辨率，etm15m分辨率）、分辨率）、 spot數(shù)據(jù)（數(shù)據(jù)（515m分辨率）、分辨率）、 quickbird（iknos）（）（2m分辨率）等。分辨率）等。（一）、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立（一）、數(shù)據(jù)庫(kù)的建立深圳地區(qū)城市化過(guò)程示意圖2003年衛(wèi)星影像圖（下）1988年衛(wèi)星影像圖（上） 遙感數(shù)據(jù)選擇需要考慮的幾個(gè)數(shù)據(jù)屬性遙感數(shù)據(jù)選擇需要考慮的幾個(gè)數(shù)據(jù)屬性 1）類(lèi)型：遙感平臺(tái)類(lèi)型、數(shù)據(jù)表達(dá)類(lèi)型）類(lèi)型：遙感平臺(tái)類(lèi)型、數(shù)

12、據(jù)表達(dá)類(lèi)型 2）范圍：地表覆蓋范圍、目標(biāo)客體涵蓋范圍）范圍：地表覆蓋范圍、目標(biāo)客體涵蓋范圍 3）分辨率水平：目標(biāo)細(xì)節(jié)的表現(xiàn)水平）分辨率水平：目標(biāo)細(xì)節(jié)的表現(xiàn)水平 4）時(shí)段：數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間、不同時(shí)段的分布情況）時(shí)段：數(shù)據(jù)獲取的時(shí)間、不同時(shí)段的分布情況2 2、空間數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù) 包括植被圖、土地利用圖、土壤圖、地形圖等，包括植被圖、土地利用圖、土壤圖、地形圖等，以及由此生成的一些圖，如坡度圖、坡向圖、以及由此生成的一些圖，如坡度圖、坡向圖、ndvindvi（歸一化植被指數(shù)）圖。（歸一化植被指數(shù)）圖。 一般以矢量或柵格形式儲(chǔ)存。一般以矢量或柵格形式儲(chǔ)存。3 3、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)資料、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)資料

13、文獻(xiàn)數(shù)據(jù)主要是與所要模擬的景觀過(guò)程文獻(xiàn)數(shù)據(jù)主要是與所要模擬的景觀過(guò)程有關(guān)的變量數(shù)據(jù)和參數(shù)值；統(tǒng)計(jì)資料包括有關(guān)的變量數(shù)據(jù)和參數(shù)值；統(tǒng)計(jì)資料包括工農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、年鑒、森林資源清查數(shù)工農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、年鑒、森林資源清查數(shù)據(jù)等。據(jù)等。4 4、氣象數(shù)據(jù)、氣象數(shù)據(jù) 主要有溫度、降水量和太陽(yáng)輻射等。主要有溫度、降水量和太陽(yáng)輻射等。（二）、模擬模型的建立（二）、模擬模型的建立1、統(tǒng)計(jì)相關(guān)模型、統(tǒng)計(jì)相關(guān)模型（1）統(tǒng)計(jì)相關(guān)建模目的）統(tǒng)計(jì)相關(guān)建模目的 變量間相關(guān)性研究變量間相關(guān)性研究 形成科學(xué)的成因假設(shè)形成科學(xué)的成因假設(shè) 預(yù)測(cè)預(yù)測(cè) 數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化數(shù)據(jù)簡(jiǎn)化或結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化 （2）模型分類(lèi)模型分類(lèi)根據(jù)統(tǒng)計(jì)相關(guān)模型的應(yīng)用目的

14、，將模型分為三類(lèi)：1）相關(guān)分析：相關(guān)分析：相關(guān)分析模型研究變量間的相互關(guān)系并進(jìn)行信度檢驗(yàn)。 2）回歸分析：回歸分析：使用統(tǒng)計(jì)回歸方法，建立解釋變量與因變量之間的關(guān)系表達(dá)式。3）因子分析：因子分析：是使用數(shù)學(xué)方法建立起來(lái)的關(guān)于變量之間組合關(guān)系的方法。（3）建模步驟）建模步驟 數(shù)據(jù)整理數(shù)據(jù)整理 數(shù)據(jù)預(yù)處理數(shù)據(jù)預(yù)處理 模型計(jì)算模型計(jì)算 模型檢驗(yàn)?zāi)Ｐ蜋z驗(yàn) 模型解釋和應(yīng)用模型解釋和應(yīng)用 2、生理生態(tài)學(xué)過(guò)程模型、生理生態(tài)學(xué)過(guò)程模型 包含一些生理生態(tài)學(xué)機(jī)理，機(jī)理意義更包含一些生理生態(tài)學(xué)機(jī)理，機(jī)理意義更明確，普適性更強(qiáng)，但實(shí)際應(yīng)用上更多地還明確，普適性更強(qiáng)，但實(shí)際應(yīng)用上更多地還是采用半理論半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，因而這一

15、領(lǐng)域的是采用半理論半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，因而這一領(lǐng)域的模型仍處于迅速發(fā)展的階段。模型仍處于迅速發(fā)展的階段。3、遙感模型、遙感模型 遙感模型由地形模型、物理模型和數(shù)遙感模型由地形模型、物理模型和數(shù)學(xué)模型構(gòu)成，是用遙感信息和地理信息影學(xué)模型構(gòu)成，是用遙感信息和地理信息影像化的方法建立的一種模型，它是形象模像化的方法建立的一種模型，它是形象模型與抽象模型結(jié)合的一類(lèi)可視化模型。型與抽象模型結(jié)合的一類(lèi)可視化模型。 （三）、模擬結(jié)果的分析（三）、模擬結(jié)果的分析 運(yùn)用運(yùn)用gis手段進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的處理、手段進(jìn)行空間數(shù)據(jù)的處理、分析和顯示。分析和顯示。 （四）、模擬結(jié)果的驗(yàn)證（四）、模擬結(jié)果的驗(yàn)證 模型的模擬結(jié)果必須得到

16、一定程度的模型的模擬結(jié)果必須得到一定程度的驗(yàn)證，才能確定其精度和可行性。驗(yàn)證，才能確定其精度和可行性。 三、景觀變化動(dòng)態(tài)模型三、景觀變化動(dòng)態(tài)模型 1 1、景觀整體變化模型、景觀整體變化模型 將景觀作為一個(gè)整體，模擬景觀整體某一值將景觀作為一個(gè)整體，模擬景觀整體某一值或某一屬性的變化情況?；蚰骋粚傩缘淖兓闆r。 用微分方程表示：用微分方程表示：dx/dt = f(xdx/dt = f(x) )； 用差分方程表示：用差分方程表示：x xt+1t+1 = f(x = f(xt t) )。 x x是景觀整體的變化量，是景觀整體的變化量，f(xf(x) )是變量是變量x x的函的函數(shù)，數(shù)，t t是時(shí)間。是時(shí)間。2、景觀分布變化模型、景觀分布變化模型 景觀分布變化模型著眼于景觀一系列變景觀分布變化模型著眼于景觀一系列變量值的分布，對(duì)景觀各變量占景觀的比例量值的分布，對(duì)景觀各變量占景觀的比例變化進(jìn)行模擬；不提供景觀中各要素的實(shí)變化進(jìn)行模擬；不提供景觀中各要素的實(shí)際位置和構(gòu)型，所包含的信息不十分全面，際位置和構(gòu)型，所包含的信息不十分全面，但它比景觀空間模型簡(jiǎn)單，易于使用和發(fā)但它比景觀空間模型簡(jiǎn)單，易于使用和發(fā)展。展。3、景觀空間模型、景觀空間模型 是景觀變化中最重要的模擬，不僅可是景觀變化中最重要的模擬，不僅可以模擬景觀要素變化的數(shù)量，而且可以模以模擬景