new第6章1景觀生態(tài)學(xué)-教學(xué)課件

第六章景觀生態(tài)學(xué)第一節(jié)景觀和景觀生態(tài)學(xué)第二節(jié)景觀結(jié)構(gòu)第三節(jié)景觀功能第四節(jié)景觀動(dòng)態(tài)變化第五節(jié)景觀生態(tài)學(xué)理論參考書：傅伯杰,陳利頂,馬克明,王仰麟等.2019.景觀生態(tài)學(xué)原理及應(yīng)用.北京:科學(xué)出版社鄔建國(guó).2000.景觀生態(tài)學(xué)—格局、過(guò)程、尺度與等級(jí).北京:高等教育出版社R．Forman,M.Godron著,肖篤寧等譯.1990.北京:科學(xué)出版社肖篤寧.1991.景觀生態(tài)學(xué)理論、方法及應(yīng)用.北京:中國(guó)林業(yè)出版社，北京趙羿，李月輝.2019.實(shí)用景觀生態(tài)學(xué).北京:科學(xué)出版社參考書：Forman,R.T.T.,Godron,M.1986.LandscapeEcology.NewYork:JohnWiley&SonsFarina,A.2019.PrinciplesandMethodsinLandscapeEcology.London:Chapman&HallNavelZ.andLiebermanAS.1993.Landscapeecology:Theoryandapplication(2ndedition).NowYork:Springer-VerlagTurner,GardnerandO'Neill.2019.LandsapeEcology:InTheoryandPractice.NewYork:Springer-Verlag第一節(jié)景觀和景觀生態(tài)學(xué)景觀生態(tài)學(xué)自1939年由特羅爾(Troll)提出后，發(fā)展十分迅速，已成為生態(tài)學(xué)一重要分支，并且已形成一套自己的理論，為生態(tài)學(xué)的發(fā)展提供了一個(gè)全新的空間?！熬坝^”的三種理解：1.視覺美學(xué)

在歐洲，“景觀”一詞最早來(lái)源于《圣經(jīng)》中，用來(lái)描述耶路撒冷城美麗的景畫。與“風(fēng)景”同意。例“黃山”、“泰山”、“蘇州園林”。2.地理學(xué)

景觀是地球表面氣候、土壤、地貌、生物各種成分的綜合體。3.景觀生態(tài)學(xué)

空間上相鄰、功能上相關(guān)、發(fā)生上有一定特點(diǎn)的生態(tài)系統(tǒng)的聚合。A.桂林山水景觀B.美國(guó)亞利桑那洲大峽谷景觀C.美國(guó)威斯康星大學(xué)Curtis草地景觀D.內(nèi)蒙古草原景觀E.北美的Sonoran荒漠景觀F.亞洲溫帶荒漠景觀一角

按照人為干擾狀況將景觀分為五種類型：天然景觀：由于天然干擾產(chǎn)生的天然植被，不存在人為干擾。管理景觀：有人定居，并對(duì)天然植被進(jìn)行管理。農(nóng)田景觀：大多數(shù)是農(nóng)田，也有一部分管理植被。城郊景觀：由農(nóng)業(yè)、城市化和管理植被組成的混合體。城市景觀：城市化和工業(yè)化為本底，存在少數(shù)植被。天然景觀農(nóng)田景觀管理景觀城郊景觀城市景觀第一節(jié)景觀和景觀生態(tài)學(xué)一、定義景觀(landscape)：1Troll(1983)德國(guó)

景觀是控制某一地區(qū)不同空間單元的自然與生物的關(guān)系。2Zonneveld荷蘭

景觀是地球表面空間的一部分，是由巖石、水、空氣、植物、動(dòng)物以及人類活動(dòng)所形成的系統(tǒng)的復(fù)合體，并通過(guò)其外貌構(gòu)成一個(gè)可識(shí)別的實(shí)體。3Vink荷蘭

景觀是連同其所有現(xiàn)象（地形、土壤、植被、人為影響）的陸地表面；是具有特有的地形、土壤、植被的陸地表面的一個(gè)區(qū)域；是相互有關(guān)的幾片土地的天然配置。第一節(jié)景觀和景觀生態(tài)學(xué)由不同生態(tài)系統(tǒng)類型所組成的異質(zhì)性地理單元（狹義）。從微觀到宏觀不同尺度上的，具有異質(zhì)性或綴塊性的空間單元（廣義）。景觀生態(tài)學(xué)(landscapeecology)：是研究景觀單元的類型組成、空間格局及其與生態(tài)學(xué)過(guò)程相互作用的綜合性學(xué)科。第一節(jié)景觀和景觀生態(tài)學(xué)二、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展史（一）國(guó)外

1.萌芽(19世紀(jì)初~20世紀(jì)30年代)

2.鞏固(20世紀(jì)30年代后期~60年代中期)

1939年，德國(guó)著名的地植物學(xué)家特羅爾，在利用航片中研究東非土地利用問(wèn)題時(shí)提出了景觀生態(tài)學(xué)一詞。

美國(guó)從70年代開始景觀生態(tài)學(xué)研究，發(fā)展很快。二、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展史3.發(fā)展(20世紀(jì)60年代后期~80年代初，初步發(fā)展；20世紀(jì)80年代，全面發(fā)展)

80年代進(jìn)入景觀生態(tài)學(xué)研究熱潮。1981年，在荷蘭召開“第一屆景觀生態(tài)學(xué)大會(huì)”。1982年，國(guó)際景觀生態(tài)學(xué)協(xié)會(huì)成立。（IALE）1984年，Narch.Z和Lieberman（美國(guó)）出版《景觀生態(tài)學(xué)的理論和應(yīng)用》，第一本景觀生態(tài)學(xué)專著。1986年，F(xiàn)orman.R&Godron出版《景觀生態(tài)學(xué)》教材，標(biāo)志景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)全新階段。1987年，國(guó)際性雜志《景觀生態(tài)學(xué)》出版。4.提高(20世紀(jì)90年代，學(xué)科的全面提高時(shí)期)

90年代，景觀生態(tài)學(xué)全球化普遍提高，技術(shù)、手段更為先進(jìn)。二、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展史（二）國(guó)內(nèi)從80年代初開始，1989.10在沈陽(yáng)召開首屆景觀生態(tài)學(xué)學(xué)術(shù)討論會(huì)。2019年在沈陽(yáng)舉行“亞洲及太平洋地區(qū)景觀生態(tài)學(xué)國(guó)際會(huì)議”。80年代：起步階段，側(cè)重于國(guó)外文獻(xiàn)的介紹

1981年，黃錫疇在《地理科學(xué)》上發(fā)表了《德意志聯(lián)幫共和國(guó)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及保護(hù)》一文。同期還發(fā)表了劉安國(guó)的《捷克斯洛伐克的景觀生態(tài)研究》。這是國(guó)內(nèi)首次介紹景觀生態(tài)學(xué)的文獻(xiàn)。

1983年，林超在《地理譯報(bào)》上發(fā)表了兩篇譯文，一篇是Troll的《景觀生態(tài)學(xué)》，一篇是E.納夫的《景觀生態(tài)學(xué)發(fā)展階段》。

1985年，陳昌篤在《植物生態(tài)學(xué)與地植物學(xué)叢刊》發(fā)表《評(píng)介Z.納維等著的景觀生態(tài)學(xué)》一文，這是國(guó)內(nèi)首次對(duì)景觀生態(tài)學(xué)理論問(wèn)題的探討。二、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展史（二）國(guó)內(nèi)

1986年，景貴和在《地理學(xué)報(bào)》發(fā)表了《土地生態(tài)評(píng)價(jià)與土地生態(tài)設(shè)計(jì)》，這是國(guó)內(nèi)景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)的第一篇文獻(xiàn)。1988年，李哈濱在《生態(tài)學(xué)進(jìn)展》發(fā)表了《景觀生態(tài)學(xué)——生態(tài)學(xué)領(lǐng)域里的新概念構(gòu)架》一文。同年的《生態(tài)學(xué)雜志》分別發(fā)表了金維根的《土地資源研究與景觀生態(tài)學(xué)》和肖篤寧等的《景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展與應(yīng)用》。1990年肖篤寧主持翻譯了R.T.T.Forman和M.Godron的《景觀生態(tài)學(xué)》一書。二、景觀生態(tài)學(xué)的發(fā)展史（二）國(guó)內(nèi)

90年代迅速發(fā)展，大量論文書籍出現(xiàn)1990年，肖篤寧等在《應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)》發(fā)表了《沈陽(yáng)西郊景觀結(jié)構(gòu)變化的研究》一文，該文是我國(guó)學(xué)者參照北美學(xué)派的研究方法而開展的景觀格局研究的典范著作。同年景貴和出版了《吉林省中西部沙化土地景觀生態(tài)建設(shè)》論文集。伍業(yè)鋼和李哈濱的《景觀生態(tài)學(xué)的理論發(fā)展》（1992）和《景觀生態(tài)學(xué)的數(shù)量研究方法》（1992）；傅伯杰的《黃土區(qū)農(nóng)業(yè)景觀空間格局分析》(2019)、《景觀多樣性分析及其制圖研究》(2019)、《景觀多樣性的類型及其生態(tài)意義》(2019)；研究對(duì)象:不同生態(tài)系統(tǒng)與景觀要素組成的異質(zhì)性景觀。研究?jī)?nèi)容景觀結(jié)構(gòu)：組成單元的類型，多樣性及其空間關(guān)系。景觀功能：各種景觀要素之間的相互聯(lián)系和相互作用。景觀動(dòng)態(tài):景觀的結(jié)構(gòu)和功能上隨時(shí)間的變化規(guī)律。三、景觀生態(tài)學(xué)的研究對(duì)象和研究?jī)?nèi)容景觀生態(tài)學(xué)研究的主要對(duì)象、內(nèi)容及基本理論

四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法“3S”技術(shù)在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用遙感（RemoteSensingRS

）——信息采集地理信息系統(tǒng)（GeographicalInformationSystemGIS)——信息管理全球定位系統(tǒng)（GlobalPositionSystemGPS

）——信息定位四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法（一）遙感1、什么是遙感？遙感：是指通過(guò)任何不接觸被觀測(cè)物體的手段來(lái)獲取信息的過(guò)程和方法，包括航片、衛(wèi)星影、熱紅外圖像等。遙感技術(shù)：通過(guò)航空或航天設(shè)備（飛機(jī)、人造衛(wèi)星等）攜帶各種傳感器，如光譜探測(cè)儀、多波段掃描攝像儀、雷達(dá)發(fā)射接受器等，記錄地物光譜特征的技術(shù)。

四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法2、遙感技術(shù)的基本原理不同的地面物體，其理化性質(zhì)、空間結(jié)構(gòu)不同，所反射、吸收和發(fā)射的電磁波的波長(zhǎng)、強(qiáng)度、能量之組合特征明顯不同。對(duì)地球表面地物光譜（光譜掃描儀）或溫度（紅外掃描儀）特征的記錄，通過(guò)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)或圖像處理分析地表特征。四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法3、分類可見光遙感紅外遙感微波遙感被動(dòng)式遙感：光譜掃描儀、寬幅攝像機(jī)主動(dòng)式遙感：雷達(dá)探測(cè)儀

傳感器功能不同和電磁波能量來(lái)源

航空遙感航天遙感

飛行器的高度和速度

遙感器所接受的光譜范圍四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法4、遙感的組成傳感器(sensor):收集目標(biāo)物所反射或者發(fā)射的電磁波信息的裝置。如多波段照相機(jī)、電視攝影機(jī)、多波段光譜掃描儀、電荷耦合器、紅外光譜儀等。載體(carrier)：飛機(jī)、衛(wèi)星指揮系統(tǒng)：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)衛(wèi)星定位與定軌遙感信息傳輸目標(biāo)提取與識(shí)別(自動(dòng)化、智能化)數(shù)據(jù)處理(高光譜、高分辨率、雷達(dá))分發(fā)多源數(shù)據(jù)融合與集成遙感成像機(jī)理與模型用戶各應(yīng)用部門IKONOS(艾科諾斯)衛(wèi)星于2019年9月24日發(fā)射成功，是世界上第一顆提供高分辨率衛(wèi)星影像的商業(yè)遙感衛(wèi)星。高分辨率衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)到了一個(gè)前所未有的高度，法國(guó)SPOT5和美國(guó)IKNOS、QUICKBIRD衛(wèi)星影像的地面分辨率分別達(dá)到2.5m、1m、0.61mSPOT5

全

色

波

段

圖

像（5米）SPOT5號(hào)假彩色合成波段圖像（5米）SPOT5全色波段圖像（2.5米）美國(guó)IKONOSⅡ衛(wèi)星IKONOS(艾科諾斯)衛(wèi)星于2019年9月24日發(fā)射成功，是世界上第一顆提供高分辨率衛(wèi)星影像的商業(yè)遙感衛(wèi)星。IKONOS衛(wèi)星的成功發(fā)射不僅實(shí)現(xiàn)了提供高清晰度且分辨率達(dá)1米的衛(wèi)星影像，而且開拓了一個(gè)新的更快捷,更經(jīng)濟(jì)獲得最新基礎(chǔ)地理信息的途徑，更是創(chuàng)立了嶄新的商業(yè)化衛(wèi)星影像的標(biāo)準(zhǔn)。

IKONOS是可采集1米分辨率全色和4米分辨率多光譜影像的商業(yè)衛(wèi)星，同時(shí)全色和多光譜影像可融合成1米分辨率的彩色影像。時(shí)至今日IKONOS已采集超過(guò)2.5億平方公里涉及每個(gè)大洲的影像，許多影像被中央和地方政府廣泛用于國(guó)家防御，軍隊(duì)制圖，?？者\(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。從681千米高度的軌道上，IKONOS的重訪周期為3天，并且可從衛(wèi)星直接向全球12地面站地傳輸數(shù)據(jù)。美國(guó)華盛頓（1米）中國(guó)北京（1米）IKONOS衛(wèi)星多光譜影像（4米）（排隊(duì)參觀毛主席紀(jì)念堂的隊(duì)伍隱約可見，花壇信息沒有，背景草坪不清晰）IKONOS衛(wèi)星融合影像（1米）（排隊(duì)參觀毛主席紀(jì)念堂的隊(duì)伍清晰可見，花壇和背景草坪顯示出來(lái)，色調(diào)自然逼真，連紀(jì)念堂柱子的陰影都很清楚）西班牙馬德里體育場(chǎng)（0.61m）QUICKBIRD衛(wèi)星影像羅馬斗獸場(chǎng)（0.7米，真彩色）羅馬梵蒂岡大教堂,0.7m,真彩色

自動(dòng)制作正射影像圖三峽正射影象圖：三條航帶、175張航空影像四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法5、遙感在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用植被和土地利用分類；幻燈片生態(tài)系統(tǒng)和景觀特征的定量化；景觀動(dòng)態(tài)以及生態(tài)系統(tǒng)管理（如土地利用在空間和時(shí)間上的變化）?；脽羝?0景觀格局上森林斑塊越來(lái)越破碎化（1940年和2019年電白縣）景觀格局上森林斑塊越來(lái)越破碎化（1940年和2019年電白縣）深圳市的土地利用變化河北壩上土地利用變化（1987-2019）

幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，（瑞典的）農(nóng)業(yè)用地一直在增長(zhǎng)，土地越來(lái)越開敞。在19世紀(jì)中，許多平原區(qū)域的草地變?yōu)檗r(nóng)田。至20世紀(jì)末，平原區(qū)的農(nóng)業(yè)越來(lái)越集約化，在那里凡有礙大規(guī)模農(nóng)業(yè)發(fā)展的障礙—土丘、渠道、泥炭沼等—統(tǒng)統(tǒng)被清除。相比之下，森林區(qū)域星散分布的農(nóng)田在經(jīng)歷了19世紀(jì)的擴(kuò)張后20世紀(jì)開始退耕，并逐漸回歸為森林覆被。四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法（二）地理信息系統(tǒng)（GIS）1、何為GIS？地理信息系統(tǒng)是一系列用來(lái)收集、存貯、提取、轉(zhuǎn)換和展示空間數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)工具。2、GIS工作原理

GIS就是用來(lái)存儲(chǔ)有關(guān)世界的信息，這些信息是可以通過(guò)地理關(guān)系連接在一起的所有主題層集合。四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法3、GIS的組成硬件：計(jì)算機(jī)軟件：提供所需的存儲(chǔ)、分析和顯示地理信息的功能和工具人員

數(shù)據(jù)四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法4、GIS的功能數(shù)據(jù)輸入（數(shù)字化、規(guī)范化和數(shù)據(jù)編碼）、存儲(chǔ)、編輯；操作運(yùn)算：數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換、多邊形疊加、拼接、剪輯、數(shù)據(jù)運(yùn)算等；數(shù)據(jù)查詢、檢索：查找和選取所需數(shù)據(jù)；應(yīng)用分析：空間信息量測(cè)與分析、統(tǒng)計(jì)分析、多要素綜合分析等；數(shù)據(jù)顯示、結(jié)果輸出數(shù)據(jù)更新四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法5、GIS在景觀生態(tài)學(xué)中的應(yīng)用景觀單元數(shù)量關(guān)系分析：不同景觀單元的面積、周長(zhǎng)等數(shù)量特征。景觀空間格局分析：不同圖斑在空間的分布關(guān)系。景觀生態(tài)規(guī)劃：河流谷地 緩丘頂部干燥基巖陡峻山坡孤立農(nóng)家 市井集鎮(zhèn)老工業(yè)區(qū)新工業(yè)區(qū)景觀與聚居地布設(shè)部位格柵狀魚骨狀星狀混合型四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法（三）GPS1、何為GPS？是由24顆人造衛(wèi)星和地面站組成的全球無(wú)線導(dǎo)航與定位系統(tǒng)。具有全能性、全球性、全天候、連續(xù)性、和實(shí)時(shí)性的導(dǎo)航、定位、和定時(shí)的功能。能為各類用戶提供精密的三維位置、三維速度，并給出精確的衛(wèi)星時(shí)間基準(zhǔn)。四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法2、GPS系統(tǒng)的組成部分空間部分----GPS衛(wèi)星星座地面控制部分----地面監(jiān)控系統(tǒng)用戶設(shè)備部分----GPS信號(hào)接收機(jī)四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法（四）景觀模型景觀空間動(dòng)態(tài)模型(如空間概率模型或馬爾柯夫模型)：模擬植被動(dòng)態(tài)和土地利用格局變化；景觀過(guò)程模型：研究某種生態(tài)過(guò)程如干擾或物質(zhì)擴(kuò)散在景觀空間里的發(fā)生、發(fā)展和傳播.尺度及其有關(guān)概念大尺度（coarsescale):較大空間范圍內(nèi)的景觀特征，對(duì)應(yīng)于小比例尺、低分辨率。小尺度（finescale)：小空間范圍內(nèi)的景觀特征，對(duì)應(yīng)于大比例尺、高分辨率。尺度推繹（scaling）：利用某一尺度上所獲得的信息或知識(shí)來(lái)推測(cè)其他尺度上的特征的過(guò)程。四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法（五）景觀尺度轉(zhuǎn)換四、景觀生態(tài)學(xué)研究的基本方法尺度轉(zhuǎn)換：小尺度上的景觀格局經(jīng)過(guò)尺度的篩選重新組合而形成較大尺度上景觀格局的過(guò)程。尺度效應(yīng)：隨尺度轉(zhuǎn)換而出現(xiàn)的一系列變化，如隨著尺度增加而造成的景觀格局的簡(jiǎn)單化、景觀多樣性的減少等。尺度轉(zhuǎn)換方法：簡(jiǎn)單聚合法、直接外推法、期望值外推法、顯式積分法、云梯尺度推繹法。（一）農(nóng)業(yè)與土地利用（二）自然資源管理（三）景觀生態(tài)規(guī)劃與設(shè)計(jì)（四）城市景觀規(guī)劃五景觀生態(tài)學(xué)的應(yīng)用（一）土地利用與土地覆蓋土地利用方式：農(nóng)業(yè)、工礦、居民點(diǎn)、保護(hù)區(qū)、其它等時(shí)間與空間變化：變化的驅(qū)動(dòng)力(drivingforce)：

—自然條件本身變化

—人類生產(chǎn)和生活活動(dòng)景觀生態(tài)學(xué)對(duì)土地利用的指導(dǎo)意義農(nóng)、林、牧各業(yè)（空間與時(shí)間上的）的優(yōu)化組合山、水、林、田、路的合理配置景觀格局上森林斑塊越來(lái)越破碎化（1940年和2019年電白縣）景觀格局上森林斑塊越來(lái)越破碎化（1940年和2019年電白縣）深圳市的土地利用變化河北壩上土地利用變化（1987-2019）（二）自然資源管理目的：保護(hù)異質(zhì)景觀中的物種和自然生態(tài)系統(tǒng)，維持正常的生態(tài)學(xué)和進(jìn)化過(guò)程，合理利用自然資源，保證生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)性