rs和gis理念之景观布局动态演化分析及模拟预估

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1、RS和GIS理念之景观布局动态演化分析及模拟预估-->1绪论1.1相关理论概述1.1.1景观及景观生态学理论景观作为地理学中的中心问题最早是由德国著名的植物学家和自然地理学家洪堡（A.V.Humboldt）在19世纪初引入地理学的，并从此形成了作为“自然地域综合体”代名词的景观含义，来探索原始自然景观转换为人类文化景观的过程[2]。随着景观在地理学中应用的发展，相关学者各自对景观进行了不同的定义：景观生态学家Forman和Godron认为景观是一组以相类似方式重复出现的相互作用的生态系统镶嵌组成，并具有高度空间异质性的陆地区域[3]；Naveh则指出景观是

2、一个研究自然景观、生态和地理实体相结合的复杂的过程，包括所有的自然现象和人类活动。近年来，国内很多学者也对景观的含义做了大量相关研究。肖笃宁认为景观是一个地理实体，它由不同土地利用类型单元镶嵌组成，并具有明显的视觉特征；它所处的空间尺度高于生态系统而低于大范围地理区域，即处于中间尺度，兼具经济价值、生态价值和美学价值[4]。傅伯杰等人通过对已有的景观定义进行总结，认为景观具有下列特性：景观是由不同空间单元组合而成的，因此具有异质性；景观作为地理实体具有显著形态特征和功能联系，且其形态特征和功能联系具有地域性和相关性；景观是各种生物的栖息繁衍地，更是人类赖以

3、生存的环境，具有物质性；景观处于高于生态系统而低于大范围地理区域的中间尺度，具有尺度性；景观具有经济价值、生态价值和文化价值等多重价值表现，具有综合性[5]。总之，目前景观的定义基本上可从狭义和广义两个角度去理解。狭义景观的含义是由一系列重复出现、相互作用的生态系统组成的具有异质性特征的地理单元；广义景观空间单元的尺度则包含了从微观到宏观的全部尺度范围，其内容与所关注和研究的问题紧密相关，强调空间单元的空间异质性，其研究尺度充分体现了生态学系统中的多尺度和等级结构特征而随研究对象、研究方法和研究目的的变化而变化，这有助于不同学科和研究途径的交叉、融合[6]

4、。景观生态学是一门主要研究景观单元的类型组成、空间分布及其与生态学过程相互作用的综合性学科[7]，其主要研究对象是景观的结构格局、功能、动态演变及景观规划管理[8]，其中景观格局及其动态演变分析是景观生态学研究的核心内容[9]，景观格局演变的驱动力因素主要有三个方面，它们分别是自然环境变化、人类活动影响以及各种动植物的干扰作用。国内外许多学者对景观生态学的基础理论已经进行了深入研究，但是，国际上对景观生态学概念的认识并没有达成完全一致。1939年，德国著名生物地理学家C.Torll在研究东非土地利用变化时，将景观的概念首次引入到生态学中，提出了景观生态一词

5、，形成了景观生态学，并指出景观是以明确的分布组合（景观镶嵌、景观组合）和各类面积不等的自然区域来描述某一区域中生物群落与所在环境之间的因果关系[10]。景观生态学把地理学研究自然现象的空间关系的“横向”方法与生态学研究生态系统内部功能关系的“纵向”方法相结合，研究景观整体的结构、功能和变化，使景观的概念发生了革命性的变化[5]。1.1.2景观格局理论景观格局分析主要采用定量化的方法研究景观单元（景观斑块）在景观中的分布规律，以便从无序的景观现象中发现内在的有意义的排列秩序或规律性。目前，基于技术的限制，多在二维平面上对景观格局进行分析，三维及多维景观格局模

6、型还不多见[11]。景观生态学研究一直把研究格局、尺度、过程三者之间的相互关系视为其研究的热点和核心所在[12]。格局（pattern）一般是指空间格局，即景观单元的类型、数目及空间分布状况等；尺度(Scale)一般意义上是指对特定研究对象或现象的度量，包括在空间上和时间上，在景观生态学研究中，常常用粒度(Grain)和幅度(Extent)来表征尺度；过程（Process）是指景观的生态过程，常涉及到的有干扰传播、水文及小气候动态、景观演替等[13-14]。格局、尺度、过程三者的关系简单地说就是过程产生格局，格局对过程有反作用，二者之间的关系又决定于不同的

7、研究尺度[15]。格局和尺度的概念都具有强烈的空间性，因此，分析景观格局、了解景观过程、掌握握景观动态就构成了对景观空间格局研究的过程。Forman和Gordon在观察和对比各种不同类型景观的基础上，认为景观的结构由三种单元组成：“斑块”(Patch)、“廊道”(Corridor)和“基质”(Matrix)。①斑块：泛指内部具有一定匀质性但在外貌形态或性质上不同于周围环境的区域，它可以是丛林、草原、湖泊、耕地或城乡居住区等，因此，斑块的面积、形状、边界以及内部均质性都会因斑块的不同而表现出很大的差异；②廊道：指景观中与左右两侧相邻环境显著不同的线状结构或长

8、条状结构，河流、道路、峡谷等都是常见的廊道；③基质：是景观的背景结