不同斑块类型粒度效应的比较研究

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斑块是景观中的基本要素之一,承载了相应的过程信息,不同大小和形状的斑块在空间上的排列状况构成了格局或斑块镶嵌体,斑块在一定程度上反映了相应的结构和功能,以斑块为研究对象进行格局-过程-尺度的相关研究有助于掌握地区的景观格局和景观功能的变化、景观的物流、能流等过程及与尺度的关系。粒度效应研究的重要意义在于在研究大尺度问题时,必须进行跨尺度推绎,而这必须要对小尺度下的数据信息进行聚合以及各尺度之间信息转移。基于斑块类型的粒度效应研究可以揭示斑块及斑块镶嵌体配置特征和过程信息在尺度间传递的规律,得到信息变化相对平稳区或突变处,即尺度域或临界粒度,进而为尺度推绎或适宜尺度选择提供参考,因为同一尺度域内的格局及过程相似,推绎比较容易,并且选用适宜尺度分析和研究有利于结果的准确性。当前,在粒度效应研究中,选取的斑块类型主要集中在在土地利用类型斑块、热力等级斑块、土壤侵蚀等级斑块等,选择生态斑块的研究较少,且选择的生态斑块对周边环境和地类影响的考虑较少。并且,在指数选取时,一般多选用景观指数,其虽高度浓缩了景观格局信息,但不能深入反映研究对象的生态学过程,景观连接度可以有效的解释景观生态过程,对景观指数分析粒度效应能够起到很好的补充,故本文从斑块类型的视角出发进行粒度效应分析,首先以生态斑块为对象选取景观指数、连接度指数和面积变化指数等进行粒度效应分析,识别针对研究区特性的尺度域,探讨景观格局特征和生态过程信息在尺度间传递变化情况。在此基础上,本文还在同一研究区,指数、粒度个数相同的情况下,基于不同斑块类型选取景观指数和空间自相关指数进行了空间分布特征和粒度效应比较分析,探讨不同斑块镶嵌体特征信息随尺度传递的规律和异同。以期丰富和深化粒度效应研究,为尺度推绎研究提供依据,同时为格局-过程-尺度关系的深入研究提供参考。本文以经济快速发展且人为干扰强烈,土地利用结构和空间格局变化显著,处于生态脆弱区的长三角地区典型代表无锡市为例进行研究,以生态等级斑块、热力等级斑块和土地利用类型斑块为研究对象,得出以下结论:(1)基于生态斑块的景观指数受空间粒度影响明显,且类型水平和景观水平的指数随粒度变化响应曲线的趋势可以分为两类:第一类为平缓下降趋势,第二类为无规律的振荡波动趋势,且两者均存在明显的尺度域,类型水平和景观水平指数的尺度域不完全相同,分别为(2,30)和(2,10)。(2)基于生态斑块的景观连接度指数受空间粒度影响也很明显。链接数(NL)和组分数(NC)随粒度变化的响应曲线整体趋势都表现为逐步减少。整体连通性指数(ⅡC)和可能连通性指数(PC)随粒度变化的响应曲线表现为:在粒度1至粒度2时指数值增加,在粒度2至粒度7时平缓稳定,在粒度7至粒度100时振荡明显,且各距离阈值下曲线的变化趋势基本一致。基于生态斑块重要性(dPC)的粒度响应情况可知,在粒度2至粒度7区间内,随粒度变粗,各重要等级斑块数量与面积变化均不明显,说明格局结构组成、配置特征及隐含的生态过程变化不明显,得出景观连接度指数的尺度域为(2,7)。可知景观连接度得到的尺度域比景观指数结果更为精准,故进而最终确定研究地区的尺度域是(2,7),实际为(60m,210m)。(3)不同斑块类型下景观水平指数的粒度响应曲线整体变化趋势较为一致,除了小部分指数存在较为微小的差异,并不存在较大差异的相反变化趋势情况。具体根据三类斑块的比较情况可将指数分为两大类,第一大类指数在不同的斑块下具有差异较大的变化趋势,且三类斑块的临界粒度存在较为明显的差异,第二大类指数在不同的斑块下总体上的变化趋势较为相似。且得到粒度40m为三类斑块的共同临界粒度。不同斑块类型下空间自相关Moran’s I指数整体的变化趋势也较为相似,均呈现先平缓微变后急剧减小的趋势,且得到粒度40m至粒度150m是三类斑块共同的尺度域。通过上述分析可知,斑块类型不同,根据指数反映出来的粒度效应差异并不明显,且不同斑块类型的粒度变化响应特征存在一定相似性,说明同一地区不同的斑块类型在一定程度上相关联,在对对应斑块类型的格局进行研究时需要考虑到尺度问题,并且不同斑块类型具有相同临界粒度和尺度域,因而在相应尺度域内用来尺度推绎的模型也可以互相参考。
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