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1、第三章 景观动态变化,一 景观稳定性的概念,1 景观参数的变化曲线 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3个独立参数来描述： 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）； 波动的韵律（规则和不规则）。,第一节 景观稳定性,景观变化的12条变化曲线,（a）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 （b）英国剑桥附近罗金厄姆林地面积400年来的变化 （c）夏威夷冒纳罗亚山上空22年间大气中CO2含量的变化,2.对景观稳定性的理解,从景观变化的趋势认识： 持久性：表示系统或某些成分的生存时间。 恒定性或变异性：表示系统某些特征
2、的波动频率和幅度。 从景观对干扰的反应来认识： 恢复性或弹性：表示系统发生变化后恢复到原来状态的能力。（恢复性可用系统回到原状态所需的时间来度量。） 抗性阻力：表示系统抵抗外界变化的能力。,二 影响景观稳定性的基本因素,气候变化 地貌形态 岩石和土壤 流水和水文变化 植被变化 干扰,三 景观稳定性的生态机制,景观生态系统普遍存在的异质性 景观生态系统的开放性 景观生态系统的生物进化过程,第二节 景观变化的驱动因子,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。 较大的时空尺度上作用于景观，它可以引起大面积的景观发生变化。,1 地貌的形成 气候的影响 3 生命的定居 4 土壤
3、的发育 5 自然干扰,二、人为驱动因子,包括人口、技术、政治经济体制、政策和文化等因子，对景观的影响十分重要。,第三节 景观变化中人的作用,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,改造作用的方式： 开垦与农业种植 农田防护林建设 森林采伐与更新 人工造林 围栏草场,三、人类对人工景观的构建作用,水利工程建设 围湖造田与梯田建设 河堤建设 城市建设,第四节 景观变化的生态环境影响,一、景观变化对气候的影响,通过以下三方面来实现： 土地表
4、面性质的变化 地表反射率的变化 温室气体和痕量气体的变化,二、景观变化对土壤的影响,对土壤有关生态过程的影响 能量交换 水交换 侵蚀和堆积 生物循环和农作物生产 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 （傅伯杰等，1998） a，b，c表示了黄土坡地上三种15年以上不同土地利用结构。 a：林地-耕地-草地；b：林地-草地-耕地；c：草地-林地-耕地。,三、景观变化对水环境的影响,对水量的影响 水资源短缺 森林变化的影响 草地变化的影响 耕地的影响（包括灌溉和农业集水区） 聚居地和其它非农用影响 对水质的影响 非点源污染,四、景观变化带来的生态环境问题,大气质量下降 景观变
5、化可以改变大气中气体的组成和含量，从而影响大气的质量。 土壤侵蚀和土地沙化 水资源短缺 河水断流：黄河断流 海水入侵：我国的大渤海地区由于水资源紧缺，地下水超采，地面下沉，造成沿海地区的海水入侵。 湿地减少,第五节 景观变化的动态模拟,一、景观变化动态 二、景观变化模拟的步骤 三、景观变化动态模型 四、景观动态模拟的发展趋势,一、景观变化动态,1、概念 景观变化动态：是指景观变化的过去、现在和未来趋势。,2、类型,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，景观过程变化动态。,3、景观变化的动态模拟需要考虑的问题, 景观的初始状态 景观变化的方向：趋势 景观的变化率
6、：过程 景观变化的可预测性：结果 景观变化的可能性和程度：机制,（一）、数据库的建立 （二）、模拟模型的建立 （三）、模拟结果的分析 （四）、模拟结果的验证,二、景观变化模拟的步骤,1、遥感图像：航空像片、卫星图像 航空像片是景观变化中使用很广的数据来源，根据它，可以直接得到土地利用类型和景观变化率。一般为15m分辨率。 卫星影像数据有 AVHRR数据（1.1km分辨率）、MSS数据（70m分辨率）、TM数据（30m分辨率，ETM15m分辨率）、 SPOT数据（515m分辨率）、 QUICKBIRD（IKNOS）（2m分辨率）等。,（一）、数据库的建立,深圳地区城市化过程示意图,2003年卫星
7、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 1）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 3）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,2、空间数据 包括植被图、土地利用图、土壤图、地形图等，以及由此生成的一些图，如坡度图、坡向图、NDVI（归一化植被指数）图。 一般以矢量或栅格形式储存。,3、文献数据和统计资料 文献数据主要是与所要模拟的景观过程有关的变量数据和参数值；统计资料包括工农业统计数据、年鉴、森林资源清查数据等。,4、气象数据 主要有温度、降水量和太阳辐射等。,（二）模拟模型的建
8、立,1、统计相关模型 （1）统计相关建模目的 变量间相关性研究 形成科学的成因假设 预测 数据简化或结构简化,（2）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：相关分析模型研究变量间的相互关系并进行信度检验。 2）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：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,数据整理 数据预处理 模型计算 模型检验 模型解释和应用,2、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，因而这一领域的模型仍处于迅速发展
9、的阶段。,3、遥感模型,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。,（三）模拟结果的分析,运用GIS手段进行空间数据的处理、分析和显示。,（四）模拟结果的验证,模型的模拟结果必须得到一定程度的验证，才能确定其精度和可行性。,三、景观变化动态模型,1、景观整体变化模型 将景观作为一个整体，模拟景观整体某一值或某一属性的变化情况。 用微分方程表示：dx/dt = f(x)； 用差分方程表示：xt+1 = f(xt)。 x是景观整体的变化量，f(x)是变量x的函数，t是时间。,2、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，易于使用和发展。,3、景观空间模型,是景观变化中最重要的模拟，不仅可以模拟景观要素变化的数量，而且可以模拟景观要素空间位置的变化。,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 2、从单纯景观现状模拟到通过驱动因子模拟景观变化 3、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 5、与地理信息系统结合 6、与社会经济模型结合 7、模型的可视化,
景观生态学第三章景观动态变化
