景观生态学实验指导3-海淀的浪荡汉子

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1、景观生态学实验 郑景明编写 2013-2014 学年 练习三 区域土地利用变化分析练习三 区域土地利用变化分析 前两次课，我们掌握了 Fragstats 的规范操作程序，已经能够对已有的数据进行计算， 并将结果转换成 EXCEL 形式，以便进一步制作图和表。同时，我们还学习了各种景观格局 指数的具体含义，从而可以对计算结果进行分析。 我们要培养规范的操作习惯，提交出一个简洁的、分类明确、注释清晰的结果。 本次课程，我们首先将学习 Fragstats 的一些高级功能，然后，我们学习利用计算结果 进行土地利用变化分析。 一、Fragstats 高级应用 1、保存设置（、保存设置（.frg）和查看结

2、果（）和查看结果（tool-browse） 学会保存过程设置.frg，使用菜单中的图表运行各步骤，使用 browse 查看结果，如果没 有保存可再补充保存过程。 2、Class properity file（类型属性文件）的编辑（类型属性文件）的编辑 如果不指定景观中各土地类型的名称， 那么在输出的结果文件中 TYPE 栏会显示各土地 类型的数值，例如， “第一次课”文件夹下的 northbj99.class 中，我们看到 TYPE 栏下显示 0、 4、3、1、2、5，其实它们分别对应于背景、农业用地、绿地、水体、城市用地和未利用地。 当然，我们可以 Excel 中将上述数值替换成文字。但是，

3、如果土地类型很多或者要对多 个文件进行计算，整理起来就麻烦了。所以，Fragstats 提供了 Class properities 工具来设定 土地类型名称， 但类型属性文件应提前用记事本等工具建立，但类型属性文件应提前用记事本等工具建立， Class properities 工具本身不能 建立文件。 在 Run Parameters（运行参数设置）页面里，点击“Class properities file”按钮就可以指 定类型属性文件。Fragstats 以.fdc 作为类型属性文件的默认后缀，但未强制用户使用，用户 也可以指定其他后缀的纯文本文件作为类型属性文件。 类型属性文件的语法如下：

4、 类型值，类型名称，是否参与计算，是否作为背景值类型值，类型名称，是否参与计算，是否作为背景值 如 Classname.fdc，内容如下： 0 , 背景 , false , true 1 , 水体 , true , false 2 , 城市用地 , true , false 3 , 绿地 , true , false 4 , 农田 , true , false 5 , 未利用地 , true , false 注意：注意：本实验所用材料，不同年代的图文件，其同一类型表示颜色不同(可用可用 ArcGIS 查看查看)， 请尝试采用上述方法设定不同年代的类型属性文件， 查看计算结果， 在对计算结果分析

5、时注 意类型的匹配。 1999 年的土地类型 1991 年的土地类型 1984 年的土地类型 0 , 背景 , false , true 1 , 水体 , true , false 2 , 城市用地 , true , false 3 , 绿地 , true , false 4 , 农田 , true , false 5 , 未利用地 , true , false 0 , 背景 1 , 水体 2 , 城市用地 3 , 绿地 4 , 农田 0 , 背景 1 , 水体 2 , 绿地 3 , 城市用地 4 , 农田 景观生态学实验 郑景明编写 2013-2014 学年 3、Batch file edi

6、tor（批处理文件）的编辑（批处理文件）的编辑 用 ToolsBatch file Editor 功能来实现，可用于多个文件同时计算。 （1）先点“” ，窗口中出现 invalid entry，选中该 invalid entry，点击 Input Data 下拉框， 选择 Arc Grid 格式。 （2）点击 File 后边的浏览框，选中你要处理的文件。 （3）修改 Backgroup 值为 999，因为是 Grid 格式的文件，所以无需修改 Cell size，Row ， Column 等选项。点击“Apply”确认。 （4）重复 13 步，将多个文件加入窗口中。 （5）点击 FileSav

7、e，存盘退出。 之后在 Run Parameters（运行参数）设置中，将 Input File Type 改为 Batch File，如图 。其余选项与计算单个文件相同。 注意：注意：请尝试采用匹处理功能，同时完成对年和年的数据计算（有余力的同学可以 将年的数据也计算一下） ，计算内容见上次作业（如下） 。 计算要求：从面积计算要求：从面积/密度密度/边界指数、形状指数、多样性边界指数、形状指数、多样性/均匀度指数三大类景观指数中， 选取不少于 均匀度指数三大类景观指数中， 选取不少于 6 个类型水平指数和不少于个类型水平指数和不少于 3 个景观水平指数，进行计算。景观水平的多样性个景观水平

8、指数，进行计算。景观水平的多样性/ 均匀度指数必选。均匀度指数必选。 二、深入理解景观格局指数的含义 学习并参考圆明园案例和东北土地利用案例， 根据所选的上述个景观格局指标的计算 结果，完成 1984（1991） 、1999 年北京城区景观格局变化分析。注意说明所选指标变化的含 义，我们需要的结果不仅仅是一个表或一个图，一个曲线，还要说明这个图表背后的含义。 三、区域土地利用变化分析 构建土地利用变化模型是深入了解土地利用变化成因、过程，预测未来发展变化趋势及 环境影响的重要途径， 也是土地利用变化研究的主要方法。 本次课主要采用了土地资源数量 变化模型来分析研究区的土地利用动态变化，了解其变

9、化发展趋势。 景观生态学实验 郑景明编写 2013-2014 学年 1、土地利用特征分析 请同学们构建批处理文件，批处理文件，利用 Fragstats 对 1984、1991、1999 年北京城区土地利用图 中各土地利用类型（5 类）的面积进行统计，取 CA（Total Area）指数，根据计算结果填写 计算结果整理表计算结果整理表（如下） 。 表表 1 XX.年北京城区土地利用分类面积表年北京城区土地利用分类面积表 一级类型 1984-CA 面积(/hm 2) 1991-CA 面积(/hm 2) 1999-CA 面积(/hm 2) 耕地 绿地（林地和草地） 水域 城市 未利用土地 合计 注：

10、土地利用变化即景观变化（早期景观生态来自区域土地研究） 、土地利用变化幅度 区域土地利用变化包括土地利用类型的面积变化、空间变化和质量变化。其中，面积变 化首先反映在不同类型的总量变化上， 通过分析土地利用类型的总量变化， 可了解土地利用 变化总的态势和土地利用结构的变化。 研究土地利用变化幅度， 就是研究各类型的土地面积 变化量。 由上面完成的 1984、1991、1999 年北京城区土地利用分类面积表中，求算出三个年份 间、各土地类型面积变化量。填写计算结果整理表计算结果整理表（如下） ，并用柱状图柱状图表示各年份变化幅 度，然后用文字简要描述一下不同年份各类型的变化情况。 表表 2 北京

11、城区北京城区 84-99 年土地利用变化分类面积表年土地利用变化分类面积表 土地利用类型 1984 年 面积百分比 1991 年 面积百分比 1999 年 面积百分比 1984-1991 年 面积变化量% 1991-1999 年 面积变化量% 耕地 绿地（林地草地） 水域 城市 未利用土地 合计 3、土地利用变化速度 区域土地利用变化速度可采用土地利用动态度这一指标来定量描述。土地利用动态度以 土地利用类型的面积为基础， 反映了各土地利用类型面积的变化速度。 它对比较土地利用变 化的区域差异和预测未来土地利用变化趋势都具有重要的作用。 （1）单一土地利用类型动态度 单一土地利用类型动态度单一土

12、地利用类型动态度表达的是某研究区一定时间范围内某种土地利用类型的数量 景观生态学实验 郑景明编写 2013-2014 学年 变化情况，其表达式为： %100 1 TU UU K a ab 式中，K为研究时段内某一土地利用类型动态度；Ua、Ub分别为研究期初和研究期末某一种 土地利用类型的数量；T为研究时段长。当T的时段设定为年时，为研究时段内某一土地 利用类型的年变化率。 （2）综合土地利用动态度 综合土地利用动态度综合土地利用动态度表达的是某研究区一定时间范围内土地利用的数量变化情况， 其表 达式为： %100 1 2 1 1 T LU LU LC n i i n i ji 式中，LUi为监

13、测起始时间第i类土地利用类型面积；LUi-j为监测时段第i类土地利用类型 转为非i类土地利用类型面积的绝对值绝对值；T为监测时段长度。当T的时段设定为年时，LC的值 就是该研究区土地利用年综合变化率。 根据上述公式，请同学们计算出北京城区土地利用 5 种类型的年变化率和土地利用年综 合变化率，填写计算结果整理表计算结果整理表，并用文字简要描述一下两个阶段的土地利用变化有何不 同 。 表表 3 北京城区土地利用动态度分析表北京城区土地利用动态度分析表(X 年年-Y 年年) 耕地 绿地（林地和草地）水域 城市 未利用土地 XX年间面积变化(/hm 2) 1984-1991 年 1984-1991

14、年 年变化率 K (/%) 年综合变化率 LC (/%) XX年间面积变化(/hm 2) 1991-1999 年 1991-1999 年 年变化率 K (/%) 年综合变化率 LC (/%) 由于各种土地利用类型的面积基数不同， 因此上述结果中， 年变化率高的土地利用类型 只是变化快的类型，而并不一定是区域变化的主要类型。此外，上述结果忽略了土地利用变 化的内在过程，只反映了土地利用数量上的变化速度。所以，土地利用变化分析一定要结合 速度和幅度来分析。 4 土地利用程度变化 （参考文献自学， 土地利用动态变化研究方法探讨 ， 1999） （1）土地利用程度综合指数 （2）土地利用程度变化 景观

15、生态学实验 郑景明编写 2013-2014 学年 四、最后的实验报告要求（下节课完成） 根据范例， 完成北京城区景观动态分析结果和土地利用变化分析。 最后提交一个总的实 验报告，作为实习评定成绩的依据。要用自己的话写作，不许互相抄袭，如果有相同的报 告，则两者都被视为无效。 要用自己的话写作，不许互相抄袭，如果有相同的报 告，则两者都被视为无效。 要求： 1、报告以 Word 形式提交打印版，打印版，A4 纸，小纸，小 4 宋体宋体。 2、至少要有 1984、1999 两年份的景观格局比较，学有余力的同学可将 1991 年数据也 加进来分析。从面积/密度/边界指数、形状指数、多样性指数三大类景观指数中，共选取 6 个以上类型水平和 3 个以上景观水平的指数，进行计算。景观水平的多样性/均匀度指数必 选。要求有整体的比较（景观水平）和分类型的比较（类型水平） ；所用指标要清楚其含义， 并解释指标变大变小代表什么。 3、完成土地利用分析的三个表的计算及结果分析，其中至少有一项比较采用图的形式 展示并有文字说明。 4、 在总报告的最后附件中加上第一次实验的课堂作业内容(Fragstatas 指标缩写对应表)。