rs與gis技術(shù)在濕地景觀生態(tài)研究中的應用

rs與gis技術(shù)在濕地景觀生態(tài)研究中的應用

1濕地景觀生態(tài)研究概況濕地是由喜水生物和過度潮濕環(huán)境組成的特殊自然綜合體。位于生物圈、水圈、巖石圈和氣圈的交匯處。這是各種能流和物流交換和作用的地方。它是地球上重要的生存環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng),具有穩(wěn)定環(huán)境、物種基因保護和資源利用功能,被譽為自然之腎、生物基因庫和人類搖籃。景觀生態(tài)學是20世紀70年代以后蓬勃發(fā)展起來的一門新興的交叉學科。它以生態(tài)學理論框架為依托,吸收現(xiàn)代地理學和系統(tǒng)科學之所長,研究景觀和區(qū)域尺度的資源、環(huán)境經(jīng)營與管理問題,具有綜合整體性和宏觀區(qū)域性特色,并以中尺度的景觀結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程關(guān)系研究見長。自上世紀80年代以來,景觀生態(tài)學便被廣泛的應用于資源、環(huán)境、生態(tài)等方面的研究中。近年來,伴隨著濕地資源遭受到人類活動的不斷破壞,濕地景觀生態(tài)研究也成為了當前研究的熱門領域。景觀生態(tài)學的研究對象是景觀,其空間尺度大體在幾平方公里至幾百平方公里的范圍。對于如此大范圍的生態(tài)研究單元,景觀組分數(shù)量繁多,自然和人為干擾因素并存,其時空格局和生態(tài)過程的相互作用也十分復雜,因此研究中所需的信息數(shù)據(jù)非常龐大,處理過程也極其繁瑣。傳統(tǒng)的景觀生態(tài)學研究主要依賴于野外調(diào)查,而濕地由于其獨特的地域性,使得這一方法的使用受到人力、物力以及自然條件等多方面的限制。近年來,遙感(RS)技術(shù)與地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的發(fā)展給景觀生態(tài)學研究帶來了革命性的進展,生態(tài)學家們越來越多地將野外實地調(diào)查與遙感和地理信息系統(tǒng)等方法結(jié)合起來作為濕地景觀生態(tài)研究的重要技術(shù)手段。RS技術(shù)為獲取濕地資源環(huán)境狀況提供了有效的空間信息源,通過它可以獲取大范圍、多分辨率、多波段、多時相的地表信息,為從不同時序上對濕地進行分析創(chuàng)造了條件;GIS具有強大的空間信息處理和分析功能,能夠快速、精確和綜合的對復雜的濕地系統(tǒng)進行空間定位和過程動態(tài)分析?；谶@兩種技術(shù)的研究方法正在快速穩(wěn)定的發(fā)展。本文回顧總結(jié)了近年來濕地景觀生態(tài)研究中遙感技術(shù)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)的應用現(xiàn)狀、特點,并指出了目前存在的主要問題,最后闡述了濕地景觀生態(tài)研究今后的發(fā)展方向和趨勢。2濕地生態(tài)遙感的研究現(xiàn)狀2.1充實后的充實景觀格局是指景觀的組分構(gòu)成及其在空間分布的形式,包括景觀的空間特征(如景觀組分的大小、形狀及結(jié)構(gòu)等)和非空間特征(如景觀元素的類型、面積、比重等)兩部分。景觀格局研究的目的是剖析異質(zhì)性地表不同景觀組分的組成情況和構(gòu)建特點,總結(jié)景觀異質(zhì)性的內(nèi)在規(guī)律,從表面上無序的景觀中發(fā)現(xiàn)潛在有意義的有序性,從而深入了解景觀空間結(jié)構(gòu)的基本特點。通過格局分析,可以揭示景觀格局的空間關(guān)系,并可在此基礎上根據(jù)景觀生態(tài)學中的結(jié)構(gòu)——功能原理,進行景觀生態(tài)規(guī)劃與設計,從而調(diào)整景觀格局,優(yōu)化景觀功能。大量翔實的景觀組分屬性數(shù)據(jù)是景觀格局研究的基礎,遙感技術(shù)的應用使得景觀生態(tài)研究中的數(shù)據(jù)收集工作變得更為簡易,獲取的數(shù)據(jù)也更為充實。目前應用遙感技術(shù)進行濕地景觀格局研究通常首先需要根據(jù)研究目的,收集各類濕地景觀數(shù)據(jù)(如野外地面調(diào)查數(shù)據(jù)、輔助圖件、遙感圖像等),并對遙感數(shù)據(jù)進行圖像處理,從中提取濕地景觀信息,再以面向用戶的原則將其引入適當?shù)母窬盅芯磕Ｐ椭?通過定量化的分析手段對濕地景觀格局研究結(jié)果加以解釋和探討。如Townsend和Walsh應用多時相和多光譜衛(wèi)星圖像對美國北卡羅來納東北部的Roanoke河下游泛洪平原植物群落成分及景觀結(jié)構(gòu)進行了檢測。研究中使用從單一年份中不同季相(3～4月,5～6月,7～8月)獲取的LandsatTM圖像來發(fā)掘森林濕地物候變化,得到泛洪平原內(nèi)具有生態(tài)重要性的植被類型的覆蓋分類及其植被景觀結(jié)構(gòu),并利用野外現(xiàn)場數(shù)據(jù)以驗證分類后的植被群落成分和結(jié)構(gòu)。Kelly也在對位于北卡羅來納州的濕地棲息地在1984到1992年之間的變化進行定量化研究中使用了分類的LandsatTM圖像,得到了景觀尺度的變化,并將其與特定地點尺度的變化進行了對比分析。王憲禮等利用遙感、GIS手段對遼河三角洲濕地景觀的格局與異質(zhì)性進行研究,具體計算并分析了景觀多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)、均勻度指數(shù)、景觀破碎化指數(shù)、斑塊分維數(shù)、聚集度指數(shù)6種景觀指數(shù)。研究中通過對LandsatTM圖像以及多種輔助圖件數(shù)據(jù)進行分析,繪制出了研究區(qū)的景觀類型圖和濕地類型圖,并通過GIS軟件對上述圖件進行計算,獲得了6種景觀指數(shù),根據(jù)這些指數(shù)對遼河三角洲濕地景觀的格局進行了分析。為了解濕地景觀格局與生態(tài)過程之間的相互作用,需要用有目的的方法對濕地景觀格局進行確定并定量。基于景觀、類別和斑塊等不同層次的景觀指數(shù)很好的量化了景觀結(jié)構(gòu)和組成。近年來,遙感技術(shù)發(fā)展迅速,提供了更多分辨率、多光譜、多波段、多時相和多平臺的各種影像數(shù)據(jù),推動了景觀格局研究中定量分析方法的進一步發(fā)展,現(xiàn)有的大多數(shù)景觀格局指數(shù)的創(chuàng)造、篩選和完善幾乎都與遙感技術(shù)的應用聯(lián)系在一起。隨著定量分析方法的不斷發(fā)展,濕地景觀格局的研究也從定性研究逐漸過渡到定量研究階段,這也有助于建立起景觀格局與功能之間的相互關(guān)系,為人們了解濕地景觀生態(tài)過程奠定基礎。2.2擴展的能量模型景觀功能是指構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的各要素,如能量流動、物質(zhì)流動和物種遷移之間的相互作用,目前研究也主要還是集中在景觀內(nèi)部和景觀之間的這3種流動研究上。國外學者對這方面研究較早,研究成果也較為成熟。Gosz在1986年就曾對由空間格局變化而給景觀內(nèi)部物質(zhì)和能量流動帶來的影響進行了分析研究。對代表著一個生態(tài)系統(tǒng)特征的物質(zhì)流和能量流進行研究,這對于理解生態(tài)系統(tǒng)的行為以及它在面對變化的環(huán)境時表現(xiàn)的適應性有著重要的意義。由于濕地處在特定的非生物環(huán)境(氣候、水文和土壤等)、生物作用和人類活動等因素綜合作用下,其與外部以及其內(nèi)部自身的能量流動和物質(zhì)流動都極為復雜,同時又由于濕地特殊的地理位置因素,現(xiàn)場數(shù)據(jù)獲取普遍較為困難,因此遙感技術(shù)在能量流動和物質(zhì)流動探測方面的優(yōu)勢得以很好的發(fā)揮。近年來基于遙感技術(shù)的濕地景觀功能研究逐漸廣泛的開展起來。Loiselle等在遙感技術(shù)的支持下對偏遠濕地生態(tài)系統(tǒng)的能流進行了模擬。在這一研究中,Loiselle等人應用了一個擴展的能量平衡模型來對代表著濕地及其周邊環(huán)境的能量交換特性的流動進行檢測。大部分對于水生生態(tài)系統(tǒng)能流模擬的研究,由于存在缺乏現(xiàn)場數(shù)據(jù)或是對生態(tài)系統(tǒng)中單個能流不甚關(guān)心等原因,采用的都不是擴展的能量模型,而是相對簡化的能量模型。在此Loiselle等人選取擴展的能量模型出于下面幾個原因,第一個是因為他們致力于研究該濕地的小時動態(tài)變化以及周邊環(huán)境對這一動態(tài)的影響;第二個是因為他們也關(guān)注這一濕地環(huán)境的季節(jié)變化;第三是因為他們同樣也對人為導致的變化在整個生態(tài)系統(tǒng)的完整性上對于生態(tài)系統(tǒng)的潛在影響感興趣。這一基于物理的模型現(xiàn)在被用于檢測區(qū)域和全球環(huán)境對于濕地能量平衡可能帶來的變化量。同時這一模型也與動物群落模型結(jié)合以檢測氣候與人口特性之間的相應關(guān)系。肖篤寧等對遼河三角洲濕地景觀的水文功能進行了研究。其中重點研究了濕地蓄水容量與葦田蒸散發(fā)、濕地水更新率、稻田水量平衡等濕地的水文調(diào)節(jié)功能及人類活動的影響;探討了濕地水文調(diào)節(jié)功能的估算價值,三角洲地下含水層的調(diào)洪功能;并根據(jù)遼河三角洲濕地的景觀生態(tài)特征和在防洪中的功能,將濕地景觀劃分出5個功能區(qū),為制定合理的景觀規(guī)劃,為促進三角洲地區(qū)的可持續(xù)發(fā)展服務。王根緒等在對黃河源區(qū)濕地從20世紀70年代、80年代與90年代近30年間景觀動態(tài)變化研究中,選取景觀生物生產(chǎn)力、景觀土壤養(yǎng)分、景觀植被覆蓋度等景觀功能的表征參數(shù),提出了景觀格局動態(tài)演變下分析景觀功能變化的定量方法及其數(shù)學模型。盡管景觀功能與景觀生境質(zhì)量、生物多樣性密切相關(guān),但是目前對于景觀功能的研究與景觀格局研究相比還相距甚遠,對景觀功能進行全面研究仍有很長的路要走。伴隨著遙感技術(shù)的發(fā)展,以及遙感數(shù)據(jù)與景觀功能特征指標關(guān)系的建立與不斷完善,未來遙感技術(shù)在景觀功能研究中將成為必不可少的工具。2.3濕地景觀格局動態(tài)變化的遙感分析景觀動態(tài)研究著眼于根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)真實的空間分布及其隨時間而變化的空間和時間尺度的變量,推論出導致景觀變化的原因并預測景觀變化趨勢,進而為區(qū)域景觀的管理和未來規(guī)劃制定決策而服務。濕地自古以來便是人類活動頻繁的區(qū)域,人為干擾強烈,同時又由于自然條件的改變,不同時期濕地面積變化較大。因此,對于濕地的動態(tài)變化進行研究,能為我們進一步了解濕地、制定濕地管理決策提供科學依據(jù)。通常動態(tài)變化研究需要的資料時間跨度較長,數(shù)據(jù)量很大。傳統(tǒng)的依靠歷史資料利用地學相關(guān)方法和經(jīng)驗進行推斷研究存在很大程度的不確定性,而新興的遙感技術(shù)在很大程度上彌補了這一缺點。利用遙感技術(shù)大范圍、多分辨率、多時相的動態(tài)監(jiān)測功能,可以獲取區(qū)域內(nèi)景觀的客觀的及時可靠的數(shù)據(jù)。利用遙感數(shù)據(jù)并結(jié)合一些輔助的歷史資料進行濕地景觀動態(tài)變化分析,能很好的還原變化過程,得到濕地景觀在時間和空間上的格局的動態(tài)與趨勢。通過分析濕地景觀格局隨時間的動態(tài)過程,可以揭示濕地景觀變化的動因和規(guī)律性。目前國內(nèi)外濕地景觀動態(tài)變化的研究比較普遍,多種類型的遙感數(shù)據(jù)源也在研究中得到廣泛的應用。Munyati在對贊比亞Kafue沼澤的濕地景觀變化監(jiān)測過程中,使用了1984～1994年的4幅LandsatMSS和TM影像數(shù)據(jù)。研究中通過監(jiān)督分類的最大似然分類法對各年份的濕地景觀進行了提取,得到了濕地景觀動態(tài)變化數(shù)據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)在不同年份間的景觀變化可以通過Kafue沼澤上發(fā)生的規(guī)律性洪水的時間上的變化進行解釋。Maing和Marsh利用LandsatMSS、SPOTXS影像數(shù)據(jù)分析了肯尼亞塔納河下游兩岸濕地1985～1996年的變化,結(jié)果表明人類活動對沿河濕地景觀變化有重大影響。特別是在上游修建大壩,對下游沿河濕地植被、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)將帶來改變,進而改變濕地景觀格局。Saich等利用雷達遙感對越南CatTien國家公園的濕地景觀組成及動態(tài)變化進行了監(jiān)測;Menges等利用TopSAR數(shù)據(jù)對澳大利亞北部Mary河流域的濕地景觀變化進行了識別和監(jiān)測。國內(nèi)相應的景觀動態(tài)變化研究雖然起步較晚,但是發(fā)展也較為迅速,目前也已普遍開展了這方面的研究。王憲禮等利用遙感和GIS手段對遼河三角洲濕地進行了景觀變化分析,研究表明該區(qū)自1986到1994年景觀變化具有獨特方式:即半自然濕地(以葦田為主)向人工濕地(以稻田為主)轉(zhuǎn)化,自然濕地(主要是灘涂景觀)向半自然及人工濕地轉(zhuǎn)化,表現(xiàn)出一種自陸向海的變化趨勢。研究認為該區(qū)景觀變化是由兩種力相互作用形成的,一是自然界本身的發(fā)展和變化,濕地的自然淤張;二是人為干擾、開發(fā)與管理。隨著人類干擾強度的增加,該區(qū)景觀破碎化程度加深,景觀多樣性下降,優(yōu)勢度增高,景觀變化更為明顯。王根緒等利用1975、1985、1995這3個時期的遙感圖像,選取了有代表性的9個有關(guān)度量景觀空間結(jié)構(gòu)與景觀異質(zhì)性的景觀指數(shù),通過FRAGSTATS計算方法,系統(tǒng)研究了黃河源區(qū)濕地景觀生態(tài)結(jié)構(gòu)與景觀格局變化。從這些研究成果可以看出,遙感技術(shù)在濕地景觀動態(tài)研究方面有著不可替代的作用,是當前最主要濕地信息來源。但是同時也必須注意到一個問題,那就是遙感技術(shù)發(fā)展的歷史還比較短,人類迄今為止所積累的遙感資料也不足100年時間。在某些時間跨度更長的濕地景觀動態(tài)變化研究中,遙感的這一缺陷將更大的體現(xiàn)出來,此時各種長期的自然、社會、經(jīng)濟和歷史資料將成為主要的信息來源。遙感資料與其它的輔助自然、歷史資料是相輔相成的,將它們有效的結(jié)合使用能給濕地景觀動態(tài)研究帶來更客觀更豐富的信息。2.4多尺度破碎化指數(shù)景觀是由許多空間上異質(zhì)的區(qū)域所構(gòu)成,它們的結(jié)構(gòu)、功能以及變化都與尺度自相關(guān)。景觀生態(tài)學注重研究景觀的空間異質(zhì)性,空間異質(zhì)性的大小依賴于尺度,即景觀在不同的尺度上表現(xiàn)出不同的空間異質(zhì)性和多樣性。對于景觀功能的觀測,如有機體的流動,也依賴于尺度。或許那種讓人們可以描繪出景觀的邊界和斑塊的尺度與多數(shù)的能流和物種遷移都沒有關(guān)系,但是當我們單獨研究一個特殊的有機體時,我們就不能忽略那些重要的因素,諸如斑塊結(jié)構(gòu)或者其動態(tài)。景觀結(jié)構(gòu)或者功能的變化也是依賴于尺度的,一個動態(tài)的景觀在某個尺度上表現(xiàn)為異質(zhì),但在另一個尺度上很可能表現(xiàn)為均質(zhì)。尺度變換分析和尺度效應研究對于景觀格局的分析,景觀的管理和景觀規(guī)劃設計有著重要的意義。對濕地景觀進行尺度研究時,由于野外實地觀測的不可操作性,因而在尺度變換分析過程中通常采用遙感、地理信息系統(tǒng)和數(shù)學模型等手段。而遙感技術(shù)由于其不同傳感器本身的空間分辨率的不同,使得利用多傳感器遙感影像進行景觀尺度研究成為了最便利的研究手段。在利用遙感技術(shù)進行景觀尺度研究的工作中,分析尺度對于景觀格局指數(shù)的影響是目前進行的最多的一個領域。Saura于第三次西班牙全國森林濕地調(diào)查中,研究分析了尺度對于景觀格局指數(shù)的影響。研究中具體應用LandsatTM和IRS-WiFS兩種不同空間分辨率的圖像對6種常用的破碎化指數(shù)的影響進行分析。這6種破碎化指數(shù)具體為:①斑塊數(shù)(NP);②平均斑塊大小(MPS);③公共邊界長度(EL);④最大斑塊面積比(LPI);⑤景觀分離度(LD);⑥斑塊聚合度(PC)。研究目的在于分析這些景觀指數(shù)在傳感器空間分辨率變化時有何相應變化;哪種破碎化指數(shù)能在不同的空間分辨率下直接相比較;若都不能,能否對其進行糾正以彌補可比較的多尺度破碎化指數(shù)評估。結(jié)果表明,LD與LPI對于空間分辨率的改變是最不受影響的;NP、EL與MPS是目前最敏感的指數(shù),不適用于將從不同空間分辨率獲取的破碎化指數(shù)進行直接對比;PC在類別豐度低時相對于空間分辨率的變化相當明顯,而在類別豐度高時則無明顯改變。Millington等也在對玻利維亞森林濕地破碎化的多時相遙感制圖研究中分析了景觀指數(shù)與尺度之間的依賴關(guān)系。研究中使用了LandsatTM/ETM以及AVHRR數(shù)據(jù),考察了景觀指數(shù)與不同空間分辨率的圖像數(shù)據(jù)(從30m到1100m)之間的關(guān)系,結(jié)果顯示多數(shù)的指數(shù)都在很大程度上由像元的大小決定。曾輝等也利用珠江三角洲地區(qū)1988～1996年間6個時段的LandsatTM數(shù)據(jù)進行了景觀指數(shù)空間分辨率實驗研究。在研究中,將TM圖像分辨率利用GIS軟件進行重采樣,得到了30m、60m、120m、240m、480m、960m共6種分辨率下的研究區(qū)域景觀指數(shù)統(tǒng)計值。研究結(jié)果顯示,景觀指數(shù)隨分辨率的不斷降低出現(xiàn)了顯著的變化,其中斑塊數(shù)量、周長、景觀整體破碎度指數(shù)以及斑塊形狀指數(shù)對分辨率改變敏感,而斑塊面積百分比、景觀多樣性、優(yōu)勢度和組分破碎化指數(shù)受分辨率改變影響甚小。這些分析結(jié)果對于在不同尺度下進行景觀指數(shù)統(tǒng)計計算有著借鑒意義。3數(shù)據(jù)存儲、分析、管理如果說在濕地景觀生態(tài)研究中,遙感是最主要的數(shù)據(jù)收集手段,則GIS就是數(shù)據(jù)存儲、分析、管理的最有效的方法。GIS技術(shù)在濕地景觀生態(tài)研究中的應用主要體現(xiàn)在輔助景觀類別分類,景觀制圖及景觀指數(shù)統(tǒng)計,景觀動態(tài)信息提取與分析和景觀規(guī)劃管理4個方面。3.1在相關(guān)知識的基礎上應用gis來指導分類濕地景觀生態(tài)研究過程中,特別是對濕地景觀格局進行研究時,需要得到詳細的濕地景觀分布信息,這就要求對遙感影像進行景觀類別的分類。GIS數(shù)據(jù)庫中含有大量的可供遙感影像分類的知識,可以作為先驗知識指導濕地景觀分類,也可以用其對分類后景觀圖像進行簡單驗證。諸如該區(qū)域有無植被、植被類型或者面積等可以直接通過GIS查詢功能獲得;而其它的知識諸如空間位置分布規(guī)律、空間關(guān)聯(lián)規(guī)則、形態(tài)特征區(qū)分規(guī)則等,雖未直接存于空間數(shù)據(jù)庫中,但也可以利用GIS通過計算獲得。Sader等在對緬因州森林濕地進行分類研究中,對比了非監(jiān)督分類法、纓帽變換分類法、混合分類法和GIS下基于規(guī)則的分類法的效用。結(jié)果表明基于GIS規(guī)則的分類法分類精度優(yōu)于非監(jiān)督分類法,也同樣優(yōu)于纓帽變換分類法,而與混合分類法的分類精度相當。3.2景觀指數(shù)的求算濕地景觀生態(tài)圖件對于國家和地區(qū)的濕地調(diào)查都有著重要的意義,是濕地信息數(shù)據(jù)庫不可缺少的組成部分,可以作為區(qū)域生態(tài)管理的決策依據(jù)之一,同時也在未來濕地調(diào)查中起著資料數(shù)據(jù)的作用。通常對于經(jīng)遙感圖像分類處理后獲得的濕地景觀類別,可以利用GIS技術(shù)進行不同比例尺的景觀生態(tài)專題圖的編制。與此同時,由于濕地景觀空間格局分析都是通過景觀指數(shù)對其進行定量化,因此也需要對圖像分類后的景觀斑塊進行景觀指數(shù)的求算。目前常用的景觀格局分析軟件FRAGSTATS就是與GIS相結(jié)合進行景觀指數(shù)計算的,它的優(yōu)勢在于各種指數(shù)是在GIS中一個完全一體化的模式下進行計算,適用于數(shù)字化地圖。目前相應的應用研究很多,如布仁倉等對黃河三角洲的景觀組分進行了判定,利用GIS軟件的空間分析功能對從遙感圖像中提取的濕地景觀圖進行計算和分析,獲取了相應的空間信息,根據(jù)這些空間信息對黃河三角洲濕地景觀格局進行了分析。依據(jù)斑塊的空間屬性及空間關(guān)系對景觀的主要組分(基質(zhì)和廊道)進行了識別,并對濕地景觀進行了破碎化分析。王樹功等采用遙感和GIS相結(jié)合的方法,對近20年來珠海市淇澳島紅樹林濕地的景觀格局進行了分析。這一研究采用了1988、1995、2002年3個時相的TM衛(wèi)星圖像,利用遙感圖像處理軟件ERDAS應用專家系統(tǒng)方法分類,并結(jié)合ArcGIS軟件以及FRAGSTATS景觀格局分析軟件進行景觀指數(shù)計算,在斑塊和類型水平上進行空間指數(shù)分析,揭示導致其變化的驅(qū)動力,為淇澳島紅樹林濕地保護和利用提供數(shù)據(jù)。3.3變化建模方法濕地景觀動態(tài)的研究也是目前濕地景觀生態(tài)研究的一個熱門領域。利用GIS技術(shù)能對濕地景觀的動態(tài)變化進行分析,繪制景觀變化圖;同時也可以建立濕地與環(huán)境因素的定量關(guān)系模型;并依據(jù)景觀動態(tài)度模型、馬爾科夫轉(zhuǎn)移概率模型、空間格局動態(tài)變化分析等方法可以分析濕地演變規(guī)律和驅(qū)動機制,進而總結(jié)濕地的演變模式,并應用馬爾科夫轉(zhuǎn)移概率模型等建模方法對濕地未來變化進行模擬預測。寧龍梅等對于武漢市濕地景觀格局進行了研究。在RS和GIS技術(shù)的支持下,該研究利用了1996年和2001年兩個時期的LandsatTM圖像作為信息源,選取斑塊密度、斑塊分維數(shù)、景觀破碎度、景觀多樣性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和均勻度指數(shù)等指標,對武漢市濕地景觀格局的變化進行定量分析。為了進一步了解濕地景觀格局變化的具體情況,該研究還利用馬爾科夫轉(zhuǎn)移矩陣模型對武漢市近年來濕地景觀類型的轉(zhuǎn)移情況進行了分析。王學雷、吳宜進在對四湖地區(qū)濕地景觀變化的研究中引入了馬爾科夫模型,利用1990年和1996年兩個時期的LandsatTM衛(wèi)星影像來分析四湖地區(qū)濕地景觀格局的動態(tài)變化。根據(jù)從TM圖像編制的兩個時期的濕地景觀分布圖,應用馬爾科夫模型進行轉(zhuǎn)移概率求算和動態(tài)模擬,并且對濕地景觀變化的趨勢進行測算。預測結(jié)果表明,在現(xiàn)有的人類作用強度下,四湖地區(qū)濕地景觀格局可達到一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。3.4景觀規(guī)劃預案評估濕地景觀規(guī)劃是應用景觀生態(tài)學原理解決濕地在景觀水平上生態(tài)問題的實踐活動,是濕地景觀管理的重要手段。近年來在濕地景觀規(guī)劃管理的研究中越來越多的使用到GIS技術(shù)?；贕IS建立生態(tài)模型,能對于濕地生態(tài)環(huán)境狀況進行評價,對濕地景觀進行分析,并對各項濕地景觀設計預案進行評估。李曉文等以GIS為工具,利用景觀生態(tài)決策/評估支持系統(tǒng)(LEDESS)模型對遼河三角洲景觀規(guī)劃預案所導致的生態(tài)后果進行模擬,通過構(gòu)建綜合反映區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟效應的斑塊生態(tài)經(jīng)濟指數(shù),對各項預案可能導致的區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟效應進行了空間分析,并與現(xiàn)狀進行了對比。最后,在區(qū)域生態(tài)經(jīng)濟效應分析的基礎上,對各景觀規(guī)劃預案進行了總體評價。Ollinger等也以GIS為工具,應用PnET-II模型對森林濕地碳和水平衡進行模擬,以此對美國東北部區(qū)域森林濕地景觀凈初級生產(chǎn)力以及徑流進行了評估。Rustigian等研究了不同的未來景觀規(guī)劃方案對于生活在愛荷華州兩個重要農(nóng)業(yè)流域的4種兩棲類動物種群數(shù)量的影響。在研究中應用GIS,建立了一個基于個體的空間明確的種群數(shù)量模型,以此對未來的種群數(shù)量進行分析,并根據(jù)分析結(jié)果給出了區(qū)域生態(tài)管理的建議。4遙感技術(shù)在濕地景觀生態(tài)研究中應用存在的問題伴隨著RS與GIS技術(shù)的發(fā)展,其在濕地景觀生態(tài)研究中的應用也逐漸涵蓋到了研究的每一個領域,起著越來越重要的作用。但是在這兩種技術(shù)優(yōu)勢明顯的同時,我們也應該看到應用中目前仍然存在的一些問題。(1)遙感技術(shù)能提供大范圍、多分辨率、多光譜、多波段、多時相和多平臺的各種影像數(shù)據(jù),能夠解決傳統(tǒng)野外實地調(diào)查方法對于濕地信息獲取的不足。相同范圍的遙感調(diào)查與傳統(tǒng)野外實地調(diào)查相比,耗費的人力、物力、財力都少得多,且客觀性與調(diào)查精度也較高。不同分辨率的遙感圖像可以滿足不同的研究需求,研究者可以根據(jù)研究區(qū)情況、調(diào)查精度要求以及經(jīng)費等因素考慮自由選擇,傳統(tǒng)調(diào)查方法顯然無法達到這一目的。遙感衛(wèi)星重復周期性都較高,有利于進行濕地景觀的動態(tài)變化研究,也便于研究區(qū)域資料的準實時更新。但與此同時,遙感技術(shù)對于某些特定研究也還存在不足。例如對于細節(jié)性的濕地植被物種調(diào)查,由于應用遙感技術(shù)進行植被類別區(qū)分目前仍存在“同譜異物”、“同物異譜”現(xiàn)象,使得其對于濕地植被的詳細劃分很難達到理想的精度。這種情況下地面調(diào)查數(shù)據(jù)就顯出其優(yōu)勢,通過細致的地面調(diào)查配合與宏觀性的遙感數(shù)據(jù),細節(jié)性的濕地景觀生態(tài)研究才能獲得理想的結(jié)果。由此也可以看出,至少在目前,野外實地調(diào)查還是濕地景觀生態(tài)研究必不可少的一個部分。(2)GIS技術(shù)在濕地景觀生態(tài)研究中主要用于濕地景觀信息的存儲、分析及管理。借助GIS技術(shù)能夠建立起詳盡的濕地景觀信息數(shù)據(jù)庫,為濕地生態(tài)管理和區(qū)域經(jīng)濟決策提供科學依據(jù)。利用GIS結(jié)合特定的景觀格局分析軟件可以便于求算景觀指數(shù),定量化分析濕地景觀格局;結(jié)合景觀動態(tài)度模型、馬爾科夫轉(zhuǎn)