Fragstats3.3使用方法及景观指数生态学含义.doc

现在景观格局研究普遍采用 Fragstats3.3 软件计算格局指数， 我在写文章的过程中也使用了这一软件， 期间也遇到不少问题， 幸得高人指点和自己不断摸索 （当时网上鲜有使用方法） ，终于把数据算出来了， 现在把使 用过程中遇到的一些问题与方法写出来， 希望对后来者有些帮助， 在写这个的过程中， 参考 了一些朋友的意见Fragstats 33 软件的安装如果你装了 arcgis 软件，那么 Fragstats 3.3 可以直接使用下载下来的文件解压缩后， 双击便可以使用，注意，要保证你的 ArcGIS 是运行的状态环境变量的设置打开软件后，看你的是“ARCGRID disabled”还是“ARCGRID enabled，如果是后则，可 以直接使用，如果是前者，学要设置环境变量步骤：我的电脑-＞属性-＞高级-＞环境变量，在系统变量那里，新建，变量名为 path，变量值为X:\ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\BIN32 ， X 为 Arcview 安装所在的盘符或者是 C:\Program Files\ArcGIS\Bin ， C 为 Arcview 安装所在的盘符，一般默认安装在 C 盘上。

这样你的软件就能用了数据准备因为这个软件支持的是 grid格式的数据，所以需要将手上的coverage、shape文件转换为 grid 格式的文件，用来运算转换可以在 Arcview 里面进行，或者 Arcmap 都可以以 Arcmap 为例： A、调出 B、转换为 grid : feature to raster如果想要 grid 按照你所设定的形状进行计算，可以进行裁剪且可以保证背景的完整性 以 Arcview 为例： ert to Grid 来生成加载空间分析模块的方法： File-＞Extensions ， 选择 Spatial Analyst， ok属性文件的制定新建 txt 文件，格式如下：ClassID , ClassName , Status , isBackground1 , shrubs , true , false2 , conifers , true , false3 , deciduous , true , false4 , other , false , true注意：每个之间用空格键和逗号隔开 1－3 是你所分的地类所代表的属性，有多少个 地类就列多少行 4 是文件最后所必需的一列。

最后保存为 *.fdc 格式参数设定找到图标或者是 fragstats\set run parameters 打开 Run parameters 对话框Grid name ：选择 grid 文件Output File: 随便命个名字，存在你能找到的地方Is properties file 找到步骤五所保存好的 *.fdc 文件Output Statistics: 选择你要计算的指数，有斑块级别的、地类级别的、景观级别的，自 己可以任意选择同意可以选择斑块的邻距那要看自己怎么订了 4 个 cell 或者 8 个 cell注意： 如果参数设置完成后， 你的地类学要修改， 或者有运行有什么问题， 可以打开： tools/class properties 进行修改指数的选择Fragstats/select patch(class、 land)metrics指数一共有三个级别， path、 class、 land 三个级别不同级别对应不同的指数，对应着 不同的生态学意义所以选择指数的时候，一定要清楚所选择的指数对应的级别运行计算选择好指数后，点击 Fragstats/execute 执行，或者是图标。

结果保存在步骤 6种的 Output File 是所存的地方找到后，用记事本打开便是你要 的结果了部分景观指数及其生态学含义拼块类型面积（CA），单位：ha,范围：CA>0公式描述：CA等于某一拼块类型中所有拼块的面积之和（ m2），除以10000后转化为公顷（ha）;即某拼块类型的总面积生态意义： CA 度量的是景观的组分, 也是计算其它指标的基础 它有很重要的生态意 义，其值的大小制约着以此类型拼块作为聚居地（ Habitation）的物种的丰度、数量、食物链及其次生种的繁殖等, 如许多生物对其聚居地最小面积的需求是其生存的条件之一; 不同类型面积的大小能够反映出其间物种、 能量和养分等信息流的差异, 一般来说, 一个拼块中 能量和矿物养分的总量与其面积成正比; 为了理解和管理景观, 我们往往需要了解拼块的面 积大小,如所需要的拼块最小面积和最佳面积是极其重要的两个数据景观面积（TA），单位：ha，范围：TA>0公式描述： TA 等于一个景观的总面积,除以 10000后转化为公顷（ ha）0< %LAND<=100生态意义： TA 决定了景观的范围以及研究和分析的最大尺度， 也是计算其它指标的基 础。

在自然保护区设计和景观生态建设中， 对于维护高数量的物种， 维持稀有种、 濒危种以 及生态系统的稳定，保护区或景观的面积是最重要的因素拼块所占景观面积的比例（ %LAND ），单位：百分比，范围：其值趋于 0公式描述： %LAND 等于某一拼块类型的总面积占整个景观面积的百分比时，说明景观中此拼块类型变得十分稀少； 其值等于 100 时，说明整个景观只由一类拼块组 成生态意义： %LAND 度量的是景观的组分， 其在拼块级别上与拼块相似度指标 （LSIM ） 的意义相同 由于它计算的是某一拼块类型占整个景观的面积的相对比例， 因而是帮助我们 确定景观中模地（ Matrix ）或优势景观元素的依据之一；也是决定景观中的生物多样性、优 势种和数量等生态系统指标的重要因素拼块个数（NP）,单位：无，范围： NP>=1公式描述： NP 在类型级别上等于景观中某一拼块类型的拼块总个数； 在景观级别上等 于景观中所有的拼块总数生态意义：NP 反映景观的空间格局，经常被用来描述整个景观的异质性，其值的大小与景观的破碎度也有很好的正相关性，一般规律是 NP 大，破碎度高； NP 小，破碎度低NP 对许多生态过程都有影响，如可以决定景观中各种物种及其次生种的空间分布特征；改 变物种间相互作用和协同共生的稳定性。

而且， NP 对景观中各种干扰的蔓延程度有重要的 影响，如某类拼块数目多且比较分散时， 则对某些干扰的蔓延 （虫灾、 火灾等） 有抑制作用最大拼块所占景观面积的比例（ LPI ），单位：百分比，范围： 00公式描述：MPS 在拼块级别上等于某一拼块类型的总面积除以该类型的拼块数目；在景观级别上等于景观总面积除以各个类型的拼块总数生态意义： MPS 代表一种平均状况，在景观结构分析中反映两方面的意义：景观中MPS 值的分布区间对图像或地图的范围以及对景观中最小拼块粒径的选取有制约作用；另 一方面 MPS 可以指征景观的破碎程度， 如我们认为在景观级别上一个具有较小 MPS 值的景 观比一个具有较大 MPS 值的景观更破碎， 同样在拼块级别上， 一个具有较小 MPS 值的拼块 类型比一个具有较大 MPS 值的拼块类型更破碎。

研究发现 MPS 值的变化能反馈更丰富的景 观生态信息，它是反映景观异质性的关键面积加权的平均形状因子（ AWMSI ），公式描述： AWMSI 在拼块级别上等于某拼块类型中各个拼块的周长与面积比乘以各自 的面积权重之后的和； 在景观级别上等于各拼块类型的平均形状因子乘以类型拼块面积占景 观面积的权重之后的和其中系数 0.25 是由栅格的基本形状为正方形的定义确定的公式 表明面积大的拼块比面积小的拼块具有更大的权重 当 AWMSI=1 时说明所有的拼块形状为 最简单的方形 （采用矢量版本的公式时为圆形） ；当 AWMSI 值增大时说明拼块形状变得更 复杂，更不规则生态意义： AWMSI 是度量景观空间格局复杂性的重要指标之一， 并对许多生态过程都 有影响 如拼块的形状影响动物的迁移、 觅食等活动 [14 ，64]，影响植物的种植与生产效率； 对于自然拼块或自然景观的形状分析还有另一个很显著的生态意义，即常说的边缘效应面积加权的平均拼块分形指数（ AWMPFD ），单位：无，范围： 1<=AWMPFD<=2 公式描述： AWMPFD 的公式形式与 AWMSI 相似， 不同的是其运用了分维理论来测量 拼块和景观的空间形状复杂性。

AWMPFD=1 代表形状最简单的正方形或圆形， AWMPFD=2 代表周长最复杂的拼块类型，通常其值的可能上限为 1.5生态意义： AWMPFD 是反映景观格局总体特征的重要指标， 它在一定程度上也反映了 人类活动对景观格局的影响 一般来说， 受人类活动干扰小的自然景观的分数维值高， 而受 人类活动影响大的人为景观的分数维值低 应该指出的是， 尽管分数维指标被越来越多地运 用于景观生态学的研究，但由于该指标的计算结果严重依赖于空间尺度和格网分辨率 [67] ， 因而我们在利用 AWMPFD 指标来分析景观结构及其功能时要更为审慎平均最近距离（MNN ），单位： m,范围：MNN>0公式描述： MNN 在拼块级别上等于从拼块 ij 到同类型的拼块的最近距离之和除以具有 最近距离的拼块总数； MNN 在景观级别上等于所有类型在拼块级别上的 MNN 之和除以景 观中具有最近距离的拼块总数生态意义： MNN 度量景观的空间格局一般来说 MNN 值大,反映出同类型拼块间相 隔距离远,分布较离散；反之,说明同类型拼块间相距近,呈团聚分布另外,拼块间距离 的远近对干扰很有影响,如距离近,相互间容易发生干扰；而距离远,相互干扰就少。

但景 观级别上的 MNN 在拼块类型较少时应慎用平均邻近指数（ MPI ）,单位：无,范围： MPI>=0公式描述：给定搜索半径后, MPI 在拼块级别上等于拼块 ijs 的面积除以其到同类型拼 块的最近距离的平方之和除以此类型的拼块总数； MPI 在景观级别上等于所有拼块的平均邻 近指数 MPI=0 时说明在给定搜索半径内没有相同类型的两个拼块出现 MPI 的上限是由搜索半径和拼块间最小距离决定的生态意义： MPI 能够度量同类型拼块间的邻近程度以及景观的破碎度,如 MPI 值小,表明同类型拼块间离散程度高或景观破碎程度高； MPI 值大,表明同类型拼块间邻近度高, 景观连接性好研究证明 MPI 对拼块间生物种迁徙或其它生态过程进展的顺利程度都有十 分重要的影响 [68] 景观丰度（PR）,单位：无，范围： PR>=1公式描述： PR 等于景观中所有拼块类型的总数生态意义： PR 是反映景观组分以及空间异质性的关键指标之一,并对许多生态过程产 生影响 研究发现景观丰度与物种丰度之间存在很好的正相关, 特别是对于那些生存需要多种生境条件的生物来说 PR 就显得尤其重要香农多样性指数（ SHDI ）,单位：无,范围： SHDI>=0公式描述： SHDI 在景观级别上等于各拼块类型的面积比乘以其值的自然对数之后的和 的负值。

SHDI=0 表明整个景观仅由一个拼块组成； SHDI 增大，说明拼块类型增。