景观动态变化ppt课件.ppt

第三章第三章 景观动态变化景观动态变化一一 景观稳定性的概念景观稳定性的概念1 1 景观参数的变化曲线景观参数的变化曲线o若不考虑时间尺度，景观参数随时间变化曲线的特点若不考虑时间尺度，景观参数随时间变化曲线的特点可以由可以由3个独立参数来描述：个独立参数来描述： 变化的总趋势（上升、下降和水平趋势）；变化的总趋势（上升、下降和水平趋势）； 围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）；围绕总趋势的相对波动幅度（大范围和小范围）；  波动的韵律（规则和不规则）波动的韵律（规则和不规则）第一节第一节 景观稳定性景观稳定性景观变化的景观变化的12条变化曲线条变化曲线 （（a））美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在美国田纳西洲阿巴拉契亚硬木林在1000年内预测的生物量变化年内预测的生物量变化 （（b））英国剑桥附近罗金厄姆林地面积英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化年来的变化 （（c））夏威夷冒纳罗亚山上空夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中年间大气中CO2含量的变化含量的变化2.2.对景观稳定性的理解对景观稳定性的理解 从景观变化的趋势认识：从景观变化的趋势认识： 持久性持久性：表示系统或某些成分的生存时间。

表示系统或某些成分的生存时间 恒定性或变异性恒定性或变异性：表示系统某些特征的波动频率和：表示系统某些特征的波动频率和幅度从景观对干扰的反应来认识：从景观对干扰的反应来认识： 恢复性或弹性恢复性或弹性：：表示系统发生变化后恢复到原来状表示系统发生变化后恢复到原来状态的能力态的能力恢复性可用系统回到原状态所需的时间来度（恢复性可用系统回到原状态所需的时间来度量 抗性阻力抗性阻力：表示系统抵抗外界变化的能力表示系统抵抗外界变化的能力 二二 影响景观稳定性的基本因素影响景观稳定性的基本因素o气候变化气候变化o地貌形态地貌形态o岩石和土壤岩石和土壤o流水和水文变化流水和水文变化o植被变化植被变化o干扰干扰三三 景观稳定性的生态机制景观稳定性的生态机制o景观生态系统普遍存在的异质性景观生态系统普遍存在的异质性o景观生态系统的开放性景观生态系统的开放性o景观生态系统的生物进化过程景观生态系统的生物进化过程 第二节第二节 景观变化的驱动因子景观变化的驱动因子一、自然驱动因子一、自然驱动因子 指在景观发育过程中，对景观形成起作用的自然因素。

较较大大的的时时空空尺尺度度上上作作用用于于景景观观，，它它可可以以引起大面积的景观发生变化引起大面积的景观发生变化1 地貌的形成地貌的形成2气候的影响气候的影响3 生命的定居生命的定居4 土壤的发育土壤的发育5 自然干扰自然干扰二、人为驱动因子二、人为驱动因子 包包括括人人口口、、技技术术、、政政治治经经济济体体制制、、政政策策和和文文化化等等因因子子，，对对景景观观的的影影响响十十分分重重要第三节第三节 景观变化中人的作用景观变化中人的作用一、人类对自然景观的干扰作用一、人类对自然景观的干扰作用1、干扰方式主要有：旅游、狩猎、采集、污染等2、人类干扰对景观的破坏 裸地，采伐迹地，弃耕地，沙漠化土地，采矿废弃地，垃圾堆放场，水域污染二、人类对管理景观的改造作用二、人类对管理景观的改造作用改造作用的方式：改造作用的方式：n开垦与农业种植n农田防护林建设n森林采伐与更新n人工造林n围栏草场三、人类对人工景观的构建作用三、人类对人工景观的构建作用n水利工程建设水利工程建设n围湖造田与梯田建设围湖造田与梯田建设n河堤建设河堤建设n城市建设城市建设第四节第四节 景观变化的生态环境影响景观变化的生态环境影响一、景观变化对气候的影响一、景观变化对气候的影响景观景观气候气候通过以下三方面来实现：通过以下三方面来实现：Ø土地表面性质的变化土地表面性质的变化Ø地表反射率的变化地表反射率的变化Ø温室气体和痕量气体的变化温室气体和痕量气体的变化 二、景观变化对土壤的影响二、景观变化对土壤的影响v 对土壤有关生态过程的影响对土壤有关生态过程的影响   能量交换能量交换   水交换水交换   侵蚀和堆积侵蚀和堆积   生物循环和农作物生产生物循环和农作物生产v 对土壤养分流动的影响对土壤养分流动的影响 不同土地利用结构对土壤水分和养分的影响不同土地利用结构对土壤水分和养分的影响（傅伯杰等，（傅伯杰等，1998）） a，，b，，c表示了黄土坡地上三种表示了黄土坡地上三种15年以上不同土地利用结构。

年以上不同土地利用结构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三、景观变化对水环境的影响三、景观变化对水环境的影响o对水量的影响对水量的影响 水资源短缺水资源短缺o森林变化的影响森林变化的影响 o草地变化的影响草地变化的影响o耕地的影响（包括灌溉和农业集水区）耕地的影响（包括灌溉和农业集水区）o聚居地和其它非农用影响聚居地和其它非农用影响 o对水质的影响对水质的影响 非点源污染非点源污染 四、景观变化带来的生态环境问题四、景观变化带来的生态环境问题o大气质量下降大气质量下降 景景观观变变化化可可以以改改变变大大气气中中气气体体的的组组成成和和含含量量，，从从而而影影响响大气的质量大气的质量o土壤侵蚀和土地沙化土壤侵蚀和土地沙化 o水资源短缺水资源短缺   河水断流河水断流：黄河断流：黄河断流   海海水水入入侵侵：：我我国国的的大大渤渤海海地地区区由由于于水水资资源源紧紧缺缺，，地地下下水水超超采采，，地地面面下下沉沉，，造造成成沿沿海海地地区区的的海海水水入侵o湿地减少湿地减少第五节第五节 景观变化的动态模拟景观变化的动态模拟一、景观变化动态一、景观变化动态二、景观变化模拟的步骤二、景观变化模拟的步骤三、景观变化动态模型三、景观变化动态模型四、景观动态模拟的发展趋势四、景观动态模拟的发展趋势一、景观变化动态一、景观变化动态1、概念、概念 景观变化动态：是指景观变化的过去、景观变化动态：是指景观变化的过去、现在和未来趋势。

现在和未来趋势2、类型、类型 根据关注景观变化的侧重点不同，景观变化根据关注景观变化的侧重点不同，景观变化动态可分为两种：景观空间变化动态，景观过动态可分为两种：景观空间变化动态，景观过程变化动态程变化动态3、景观变化的动态模拟需要考虑的问题、景观变化的动态模拟需要考虑的问题   景观的初始状态景观的初始状态   景观变化的方向：趋势景观变化的方向：趋势   景观的变化率：过程景观的变化率：过程   景观变化的可预测性：结果景观变化的可预测性：结果   景观变化的可能性和程度：机制景观变化的可能性和程度：机制（一）、数据库的建立（一）、数据库的建立（二）、模拟模型的建立（二）、模拟模型的建立（三）、模拟结果的分析（三）、模拟结果的分析（四）、模拟结果的验证（四）、模拟结果的验证二、景观变化模拟的步骤二、景观变化模拟的步骤 1 1、遥感图像：航空像片、卫星图像、遥感图像：航空像片、卫星图像 航航空空像像片片是是景景观观变变化化中中使使用用很很广广的的数数据据来来源源，，根根据据它它，，可可以以直直接接得得到到土土地地利利用用类型和景观变化率。

一般为类型和景观变化率一般为1～～5m分辨率 卫星影像数据有卫星影像数据有 AVHRR数据（数据（1.1km分分辨率）、辨率）、MSS数据（数据（70m分辨率）、分辨率）、TM数据数据（（30m分辨率，分辨率，ETM15m分辨率）、分辨率）、 SPOT数据（数据（5～～15m分辨率）、分辨率）、 QUICKBIRD（（IKNOS）（）（2m分辨率）等分辨率）等一）、数据库的建立（一）、数据库的建立深圳地区城市化过程示意图2003年卫星影像图（下）1988年卫星影像图（上） 遥感数据选择需要考虑的几个数据属性遥感数据选择需要考虑的几个数据属性 1）类型：遥感平台类型、数据表达类型）类型：遥感平台类型、数据表达类型 2）范围：地表覆盖范围、目标客体涵盖范围）范围：地表覆盖范围、目标客体涵盖范围 3）分辨率水平：目标细节的表现水平）分辨率水平：目标细节的表现水平 4）时段：数据获取的时间、不同时段的分布情况）时段：数据获取的时间、不同时段的分布情况2 2、空间数据、空间数据 包包括括植植被被图图、、土土地地利利用用图图、、土土壤壤图图、、地地形形图图等等，，以以及及由由此此生生成成的的一一些些图图，，如如坡坡度度图图、、坡坡向向图图、、NDVINDVI（归一化植被指数）图。

归一化植被指数）图 一般以矢量或栅格形式储存一般以矢量或栅格形式储存3 3、文献数据和统计资料、文献数据和统计资料 文文献献数数据据主主要要是是与与所所要要模模拟拟的的景景观观过过程程有有关关的的变变量量数数据据和和参参数数值值；；统统计计资资料料包包括括工工农农业业统统计计数数据据、、年年鉴鉴、、森森林林资资源源清清查查数数据等4 4、气象数据、气象数据 主要有温度、降水量和太阳辐射等主要有温度、降水量和太阳辐射等（二）、模拟模型的建立（二）、模拟模型的建立1、统计相关模型、统计相关模型（（1）统计相关建模目的）统计相关建模目的 ①①．变量间相关性研究．变量间相关性研究 ②②．形成科学的成因假设．形成科学的成因假设 ③③．预测．预测 ④④．数据简化或结构简化．数据简化或结构简化 （2）模型分类模型分类　　根据统计相关模型的应用目的，将模型分为三类：1）相关分析：相关分析：相关分析模型研究变量间的相互关系并进行信度检验 2）回归分析：回归分析：使用统计回归方法，建立解释变量与因变量之间的关系表达式3）因子分析：因子分析：是使用数学方法建立起来的关于变量之间组合关系的方法。

（（3）建模步骤）建模步骤 ①①．数据整理．数据整理 ②②．数据预处理．数据预处理 ③③．模型计算．模型计算 ④④．模型检验．模型检验 ⑤⑤．模型解释和应用．模型解释和应用 2、生理生态学过程模型、生理生态学过程模型 包含一些生理生态学机理，机理意义更包含一些生理生态学机理，机理意义更明确，普适性更强，但实际应用上更多地还明确，普适性更强，但实际应用上更多地还是采用半理论半经验模型，因而这一领域的是采用半理论半经验模型，因而这一领域的模型仍处于迅速发展的阶段模型仍处于迅速发展的阶段3、遥感模型、遥感模型 遥感模型由地形模型、物理模型和数遥感模型由地形模型、物理模型和数学模型构成，是用遥感信息和地理信息影学模型构成，是用遥感信息和地理信息影像化的方法建立的一种模型，它是形象模像化的方法建立的一种模型，它是形象模型与抽象模型结合的一类可视化模型型与抽象模型结合的一类可视化模型 （三）、模拟结果的分析（三）、模拟结果的分析 运用运用GIS手段进行空间数据的处理、手段进行空间数据的处理、分析和显示分析和显示 （四）、模拟结果的验证（四）、模拟结果的验证 模模型型的的模模拟拟结结果果必必须须得得到到一一定定程程度度的的验证，才能确定其精度和可行性。

验证，才能确定其精度和可行性 三、景观变化动态模型三、景观变化动态模型 1 1、景观整体变化模型、景观整体变化模型 将将景景观观作作为为一一个个整整体体，，模模拟拟景景观观整整体体某某一一值值或某一属性的变化情况或某一属性的变化情况 用微分方程表示：用微分方程表示：dx/dtdx/dt = = f(xf(x) )；； 用差分方程表示：用差分方程表示：x xt+1t+1 = = f(xf(xt t) ) x x是是景景观观整整体体的的变变化化量量，，f(xf(x) )是是变变量量x x的的函函数，数，t t是时间2、景观分布变化模型、景观分布变化模型 景观分布变化模型着眼于景观一系列变景观分布变化模型着眼于景观一系列变量值的分布，对景观各变量占景观的比例量值的分布，对景观各变量占景观的比例变化进行模拟；不提供景观中各要素的实变化进行模拟；不提供景观中各要素的实际位置和构型，所包含的信息不十分全面，际位置和构型，所包含的信息不十分全面，但它比景观空间模型简单，易于使用和发但它比景观空间模型简单，易于使用和发展3、景观空间模型、景观空间模型 是是景景观观变变化化中中最最重重要要的的模模拟拟，，不不仅仅可可以以模模拟拟景景观观要要素素变变化化的的数数量量，，而而且且可可以以模模拟景观要素空间位置的变化。

拟景观要素空间位置的变化 四、景观动态模拟的发展趋势四、景观动态模拟的发展趋势1、从景观空间变化到景观过程变化、从景观空间变化到景观过程变化2、从单纯景观现状模拟到通过驱动因子模拟景观变、从单纯景观现状模拟到通过驱动因子模拟景观变化化3、从单一尺度到多尺度的景观变化、从单一尺度到多尺度的景观变化4、从宏观变化到个体反应机制的模拟、从宏观变化到个体反应机制的模拟 5、与地理信息系统结合、与地理信息系统结合6、与社会经济模型结合、与社会经济模型结合7、模型的可视化、模型的可视化。