3S技術(shù)在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用解析課件

3S技術(shù)（RS、GIS、GPS）

在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用3S技術(shù)（RS、GIS、GPS）

在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用GIS在景觀生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)中RS與GIS的技術(shù)支撐作用GIS在景觀生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用3S技術(shù)(RS、GIS、GPS)RS(RemoteSening，遙感)技術(shù)是20世紀(jì)60年代興起并迅速發(fā)展起來的綜合性探測技術(shù)，在航空攝影測量的基礎(chǔ)上，隨著空間技術(shù)、計算機技術(shù)等當(dāng)代科技的高速發(fā)展，以及地學(xué)、生物學(xué)等學(xué)科發(fā)展的需要，發(fā)展形成的一門新興技術(shù)學(xué)科。GIS(GeographicalInfor-maironSystem，地理信息系統(tǒng))是采集、存儲、管理、檢索、分析和描述整個或部分地球表面與空間地理分布數(shù)據(jù)的空間信息系統(tǒng)。GPS(GlobalPositioningSystem,全球定位系統(tǒng))是美國研制的新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，可向全球用戶提供連續(xù)、實時、高精度的三維位置，三維速度和時間信息。景觀生態(tài)學(xué)是一門研究空間格局對生態(tài)過程相互作用的新興交叉學(xué)科，它主要研究景觀的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)。景觀生態(tài)學(xué)運用生態(tài)系統(tǒng)原理和系統(tǒng)方法進行研究，在重視理論建設(shè)的同時，還把地理信息系統(tǒng)等計算機技術(shù)與遙感手段充分結(jié)合，應(yīng)用于其研究目的。3S技術(shù)(RS、GIS、GPS)RS(RemoteSeninRS一、遙感技術(shù)在生態(tài)學(xué)應(yīng)用中經(jīng)歷的階段二、遙感技術(shù)的基本原理三、遙感技術(shù)的優(yōu)點四、遙感數(shù)據(jù)的基本特征五、遙感在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用方面RS一、遙感技術(shù)在生態(tài)學(xué)應(yīng)用中經(jīng)歷的階段二、遙感技術(shù)的基本原

遙感在生態(tài)學(xué)應(yīng)用中經(jīng)歷的階段航空攝影階段：始于19世紀(jì)后期。從航空攝影向航天攝影過渡的階段：大約從20世紀(jì)50年代至70年代。

航天攝影階段：以各種遙感衛(wèi)星和先進的圖像處理技術(shù)為標(biāo)志。

遙感在生態(tài)學(xué)應(yīng)用中經(jīng)歷的階段航空攝影階段：始于19世紀(jì)后遙感技術(shù)的基本原理

指通過任何不接觸被觀測物體的手段來獲取信息的過程和方法。是用光譜掃描儀或紅外掃描儀對地球表面的地物光譜或溫度特征進行記錄，通過計算機的數(shù)據(jù)或圖像處理分析地表特征。遙感遙感技術(shù)的基本原理遙感技術(shù)的基本原理指通過任何不接觸被觀測物體的遙感技術(shù)的優(yōu)點

避免研究者對研究對象的直接干擾。

能夠提供大范圍的瞬間靜態(tài)圖像，是生態(tài)學(xué)家目前獲取大尺度上各種生態(tài)和物理信息的主要手段。

提供了大面積重復(fù)觀測的可能，為資料的快速獲取與更新、為多時段的對比研究和動態(tài)分析提供了基礎(chǔ)，是大尺度格局動態(tài)的唯一監(jiān)測手段。

大大拓寬了人類觀測地球的光譜分辨能力。遙感技術(shù)的優(yōu)點避免研究者對研究對象的直接干擾。

可以提供高空間分辨率的資料，可以有效地為景觀生態(tài)學(xué)研究提供所必需的多尺度上的資料。

遙感數(shù)據(jù)一般都是空間數(shù)據(jù)，這也是研究景觀的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)所必需的數(shù)據(jù)形式。

現(xiàn)代遙感技術(shù)直接提供數(shù)字化空間信息，從而大大地促進了景觀生態(tài)學(xué)資料的收集、貯存，以及處理和分析過程，并且使遙感、GIS和計算機模型的密切配合成為必然?？梢蕴峁└呖臻g分辨率的資料，可以有效地為景觀生態(tài)學(xué)研究提遙感數(shù)據(jù)的基本特征航空像片數(shù)據(jù)的空間分辨率反映在像片的比例尺和膠片的靈敏程度上；數(shù)字遙感數(shù)據(jù)對地物記錄的詳細程度主要反映在空間分辨率上。遙感數(shù)據(jù)的基本特征航空像片數(shù)據(jù)的空間分辨率反映在像片遙感在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用方面遙感在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用方面

遙感資料在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用可以歸納為3類：植被和土地利用分類生態(tài)系統(tǒng)和景觀特征的定量化景觀動態(tài)以及生態(tài)系統(tǒng)管理方面的研究

遙感在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用方面遙感資料在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用可以歸納為3類：遙感在景觀生GIS一、概述二、GIS的數(shù)據(jù)層及數(shù)據(jù)獲取三、GIS的功能四、GIS在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用GIS一、概述GIS是一系列用來收集、存貯、提取、轉(zhuǎn)換和顯示空間數(shù)據(jù)的計算機工具。GIS的應(yīng)用領(lǐng)域包括資源管理、資源配置、城市規(guī)劃和管理、土地信息系統(tǒng)和地籍管理、生態(tài)環(huán)境管理與模擬、應(yīng)急響應(yīng)、地學(xué)研究與應(yīng)用、商業(yè)與市場、基礎(chǔ)設(shè)施管理，網(wǎng)絡(luò)分析、可視化應(yīng)用等各行各業(yè)。其中GIS的應(yīng)用已遍及與地理空間有關(guān)的領(lǐng)域。一方面，GIS具有強大的對空間數(shù)據(jù)的處理和對現(xiàn)實世界的模擬能力，另一方面，又可通過時空模型構(gòu)建，分析空間要素的發(fā)展變化，為咨詢、規(guī)劃與決策提供技術(shù)支持。隨著計算機硬件性能的提高以及面向?qū)ο蟆⒕W(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)挖掘等主流1T技術(shù)的發(fā)展，GIS的應(yīng)用日趨廣泛，已成為城市規(guī)劃、設(shè)施管理和工程建設(shè)的重要工具，同時還進入到軍事戰(zhàn)略分析、商業(yè)策劃、移動通信、文化教育乃至人們的日常生活當(dāng)中，其社會地位發(fā)生了明顯的變化，已被公認(rèn)為21世紀(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。概述GIS是一系列用來收集、存貯、提取、轉(zhuǎn)換和顯示空間數(shù)據(jù)的計算GIS的發(fā)展過程：20世紀(jì)50年代，提出GIS概念。20世紀(jì)70年代后，GIS朝實用的方向發(fā)展。20世紀(jì)80年代，GIS普及和推廣應(yīng)用階段。進入20世紀(jì)90年代，GIS深入到各行各業(yè)。GIS的發(fā)展過程：20世紀(jì)50年代，提出GIS概念。硬件部分（圖A）軟件部分（圖B）空間數(shù)據(jù)

用戶

地理信息系統(tǒng)的組成:硬件部分（圖A）地理信息系統(tǒng)的組成:地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層及數(shù)據(jù)獲取利用GIS表示景觀異質(zhì)性:A.在GIS中不同生態(tài)學(xué)變量以不同數(shù)據(jù)層表示；B.GIS表達空間數(shù)據(jù)的兩種基本途徑：矢量型和柵格型地理信息系統(tǒng)的數(shù)據(jù)層及數(shù)據(jù)獲取利用GIS表示景觀異質(zhì)性:GIS在景觀生態(tài)學(xué)中應(yīng)用GIS的特點:將零散的數(shù)據(jù)和圖像資料加以綜合并存貯在一起。將各類空間數(shù)據(jù)和有關(guān)屬性數(shù)據(jù)通過計算機高效率地聯(lián)系起來。為經(jīng)常不斷地、長期地儲存和更新空間資料及其相關(guān)信息提供一個有效的工具。GIS在景觀生態(tài)學(xué)中應(yīng)用GIS的特點:

為空間格局分析和空間模型提供一個有力又較容易操作的技術(shù)構(gòu)架，從而有利于生態(tài)學(xué)家采用一些數(shù)學(xué)和計算機方法上非常復(fù)雜的研究途徑。

提高了某些景觀資料的質(zhì)量，大大增加了對資料的存取速度和分析能力，從而促進了景觀生態(tài)學(xué)原理和方法在環(huán)境規(guī)劃和資源管理諸方面的實際應(yīng)用。為空間格局分析和空間模型提供一個有力又較容易操作的技術(shù)

景觀單元數(shù)量關(guān)系分析

通過對景觀單元數(shù)量關(guān)系的分析，可以獲知一個景觀地區(qū)的基本結(jié)構(gòu)特征（如不同景觀類型的斑塊個數(shù)、面積、周長、面積所占百分比、平均斑塊周長、平均斑塊面積），同時可以計算該景觀地區(qū)的景觀多樣性指數(shù)、分維數(shù)、破碎度、分離度等一系列指標(biāo)。

GIS在景觀空間格局分析中的應(yīng)用景觀單元數(shù)量關(guān)系分析GIS在景觀空間格局分析中的應(yīng)3S技術(shù)在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用解析ppt課件*不同類型圖件的疊加和再分類*分析不同斑塊在空間的分布關(guān)系，如不同單元之間的距離、鄰接性、連通性、核心區(qū)和邊緣效應(yīng)等。*進行景觀格局對生態(tài)過程的敏感性分析和模擬，研究不同景觀格局對生態(tài)過程的影響。

景觀空間格局分析*不同類型圖件的疊加和再分類景觀空間格局分析緩沖區(qū)的設(shè)計景觀規(guī)劃*某一景觀類型最佳利用方式的確定*對某一景觀要素空間位置的選擇

景觀規(guī)劃與應(yīng)用緩沖區(qū)的設(shè)計景觀規(guī)劃與應(yīng)用在景觀生態(tài)學(xué)研究中，景觀變量的空間分布、一致性或鄰近度等可以作為輸入?yún)?shù)通過GIS進入空間預(yù)測模型；反過來，預(yù)測模型的結(jié)果也可由獨立的數(shù)據(jù)檢驗或重新輸入GIS。在這一過程中，以連續(xù)運用模型，也可把模型作為經(jīng)驗信息或分析技術(shù)來確定合適的變量。

GIS在景觀模型中的應(yīng)用在景觀生態(tài)學(xué)研究中，景觀變量的空間分布、一致性或鄰近度等可以GIS在景觀模型中的應(yīng)用GIS在景觀模型中的應(yīng)用其他應(yīng)用

研究景觀生態(tài)系統(tǒng)的功能和動態(tài)。GIS儲存大量專題數(shù)據(jù)和豐富的程序、模型等，可以通過多層次、多因子的區(qū)域綜合和系統(tǒng)分析，從時間與空間、質(zhì)量與數(shù)量、內(nèi)部與外部、靜態(tài)與動態(tài)、自然與人為等角度綜合認(rèn)識景觀的結(jié)構(gòu)和功能，從而進行景觀功能模擬和動態(tài)預(yù)測。

景觀生態(tài)管理。在綜合、系統(tǒng)地對景觀結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)研究之后，依靠GIS專題研究模型，加上專家系統(tǒng)，對景觀生態(tài)特征進行評價和管理。

研究全球性問題。景觀生態(tài)學(xué)經(jīng)過發(fā)展和完善，已經(jīng)成為一門涉及生物圈、地理圈和智慧圈等，把人類和環(huán)境統(tǒng)一起來進行綜合研究的新興交叉學(xué)科。GIS對此大有可為：第一，有全球性的資源與環(huán)境大容量數(shù)據(jù)庫；第二，綜合了各有關(guān)學(xué)科專家的智慧；第三，有先進的信息網(wǎng)絡(luò)支持，可將在物理上離散的各地數(shù)據(jù)庫、模型庫聯(lián)系起來共享；第四，處理數(shù)據(jù)的速度相當(dāng)快，能在自然過程的形成時間之內(nèi)模擬各種可能出現(xiàn)的結(jié)果，并提出對策

。其他應(yīng)用研究景觀生態(tài)系統(tǒng)的功能和動態(tài)。GIS儲存大量專題數(shù)GPSGPS主要由空間導(dǎo)航系統(tǒng)、地面監(jiān)測系統(tǒng)和用戶設(shè)備三部分組成。GPS的結(jié)構(gòu)組成GPSGPS主要由空間導(dǎo)航系統(tǒng)、地面監(jiān)測系統(tǒng)和用戶設(shè)備三GPS在景觀生態(tài)學(xué)研究中的作用GPS技術(shù)對景觀生態(tài)學(xué)研究有重要推動作用。如用于動物活動行蹤的監(jiān)測，生境圖、植被圖及其它資源圖的制作，航空照片和衛(wèi)星遙感圖像的定位和地面校正，以及環(huán)境監(jiān)測等方面。GPS在景觀生態(tài)學(xué)研究中的作用GPS技術(shù)對景觀生

在景觀生態(tài)學(xué)中，常見的研究方法是以遙感影像為數(shù)據(jù)源，使用圖像處理系統(tǒng)對其進行分類，獲取相應(yīng)的景觀類型圖，再以GIS軟件為手段，計算斑塊的數(shù)目、面積、周長等斑塊特征，計算各種景觀指數(shù)，以用于進行景觀格局分。Rs是以物理手段、數(shù)學(xué)方法和地學(xué)分析為基礎(chǔ)的綜合性應(yīng)用技術(shù)，其最大優(yōu)勢在于強大的數(shù)據(jù)獲取能力。通過該方法可以及時獲得大范圍、多時相、多波段的地表信息，為不同時序上從局域到全球各種現(xiàn)象的綜合分析創(chuàng)造了條件。RS在景觀格局的研究中首先需要根據(jù)研究目的，結(jié)合各種地面調(diào)查數(shù)據(jù)或其它歷史資料，對獲得的遙感數(shù)據(jù)進行影像合成與分析處理：然后把經(jīng)過分類處理的影像數(shù)據(jù)進行結(jié)構(gòu)簡化，將其轉(zhuǎn)換成可用于具體分析過程的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)或圖件；最后以面向用戶的原則將其引入景觀格局模型中，借助數(shù)量分析手段進行景觀格局規(guī)律的探討。在景觀生態(tài)學(xué)中，常見的研究方法

在景觀生態(tài)研究中，GIS不僅被用來采集、處理、存貯、管理和輸出景觀數(shù)據(jù)，還用來進行景觀空間格局的分析與描述、景觀時空變化動態(tài)分析與模擬、景觀優(yōu)化設(shè)計與管理，以及結(jié)合遙感技術(shù)進行景觀信息的自動采集、分析，進行景觀圖及各類專題圖的繪制等。GIS不能代替景觀和景觀生態(tài)學(xué)本身的研究工作，但可以加快、加深、加寬其研究內(nèi)容。通常RS與GIS結(jié)合有兩條途，—是GIS作為RS系統(tǒng)或資源衛(wèi)星系統(tǒng)的子系統(tǒng)，可增強遙感信息的處理和分析能力，提高遙感數(shù)據(jù)的分類精