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1第十二章景观尺度第一节尺度的基本概念第二节尺度效应第三节尺度推绎景观生态学基础2第一节尺度的基本概念第十二章景观尺度一、尺度概念二、尺度等级3第一节尺度的基本概念一、尺度的概念1、定义尺度(scale)是对某一研究对象或现象在空间上或时间上的量度。一方面,尺度指研究或观察某一过程或现象、事物时所采用的空间单位和时间单位;另一方面,尺度又指该现象或过程在空间上涉及的范围和时间上发生的频率与持续时间。4第一节尺度的基本概念一、尺度的概念2、表达粒度(grain):指研究对象中最小可以分辨的空间单元和时间单位。如长度、面积、体积等空间单位,日、月、年、十年、百年等时间单位。空间上的粒度相当于遥感技术中的分辨率和像元,时间上的粒度指研究现象发生的频率和时间间隔。幅度(extent):表示研究区域的大小(长度或面积)或需要考虑的时间长度。范围(scope):通常为幅度与粒度之比,无量纲化数据。说明对研究对象了解的复杂和细致程度。5第一节尺度的基本概念一、尺度的概念3、尺度的基本类型空间尺度(spatialscale)是指所研究生态系统的面积大小和最小信息单位的空间分辨率水平。空间幅度是由研究区域的总面积所决定的;空间粒度指景观中最小可辨识单元所代表的特征长度、面积或体积。6第一节尺度的基本概念一、尺度的概念3、尺度的基本类型时间尺度(temporalscale)是指研究对象动态变化的时间长短(幅度)和时间分辨率水平。时间幅度是指研究项目持续的时间;时间粒度是时间尺度的最小单位,指某一现象或事件发生的时间间隔(interval),间隔时间内视为无变化,间隔之间视为发生改变。7第一节尺度的基本概念一、尺度的概念3、尺度的基本类型组织尺度(organizationalscale),即在由生态学组织层次(如个体、种群、群落、生态系统、景观等)组成的等级系统中的位置。吕一河,傅伯杰(2001)尺度又可分为测量尺度和本征尺度(intrinsicscale)。绝对尺度(absolutescale)与相对尺度(relativescale)82)中观尺度域(mesa-scaledominion):500~10000年时间范围,106~1010m2的空间范围1)微观尺度域(micro-scaledominion):1~500年时间范围,1~106m2的空间范围3)宏观尺度域(macro-scaledominion):104~106年时间范围,1010~1012m2的空间范围4)超级尺度域(mega-scaledominion):106~4.6╳109年时间范围,大于1012m2的空间范围第一节尺度的基本概念二、尺度等级9第一节尺度的基本概念二、尺度等级10第二节尺度效应第十二章景观尺度一、时间尺度扩展二、景观结构的尺度效应四、尺度与景观稳定性三、干扰的尺度效应11尺度效应与尺度变换分析的概念:尺度效应(scalingeffect)指通过尺度变换分析而显示出的一系列景观特征变化。尺度变换分析(scaletransformanalysis)是指小尺度上的景观格局经过尺度的筛选重新组合而形成较大尺度上景观格局的过程,也叫尺度分析。第二节尺度效应12第二节尺度效应一、时间尺度扩展在一定的尺度下,景观格局和生态过程的全貌并不一定能够全部展示出来。时空尺度的扩展就是针对某一现象研究时,进行长期研究或扩展空间范围才能看出其发展趋势或分布规律。时空尺度的扩展导致尺度的增大。不同的研究对象需要不同的时空尺度进行研究,不同的时空尺度对某一现象研究也会得出不同的研究结果。13第二节尺度效应一、时间尺度扩展1、时空尺度扩展的途径途径一:粒度不变的情况下空间范围的扩展或频率不变的情况下时间范围的延伸途径二:粒度随着空间范围和时间范围的扩展而变化的途径。14第二节尺度效应一、时间尺度扩展2、时间延迟效应景观的某些生态过程的变化缓慢,短期研究这些生态过程似乎是静止的,常常低估了这些变化,无法揭示其因果关系和变化趋势。长期生态研究是将时间尺度扩展到数年、数十年或数百年来研究生态过程。在时间尺度上,长期生态研究所关注的生态、物理过程的变化及生物现象。15第二节尺度效应一、时间尺度扩展3、空间尺度的扩展长期生态研究在空间尺度的扩展可以从数平方公里的生态系统及景观水平到几十平方公里甚至几百平方公里的区域水平,一直到跨越州、大陆的全球水平。也可包括不同的气候带,跨度从热带雨林、干旱草原到荒漠,类型从森林、农田、湖泊、河流到湿地及三角洲等。16第二节尺度效应二、景观结构的尺度效应1、景观组分的尺度效应景观组分的变化,不但表现为形状、大小等特征的变化,也表现为性质的变化,突出地表现为均质性(homogeneity)和异质性(heterogeneity)的转变。在尺度变大的变化过程中,不同景观组分之间的异质性差异逐渐减弱,最终消失,导致不同性质的景观组分融合,转变为均质的景观,以一个整体成为更高级景观系统的组分。17第二节尺度效应二、景观结构的尺度效应2、景观空间格局的尺度效应无论是依据斑块分布,还是依据生态过程的控制来划分,一个景观中的空间格局,可以只有一种类型,也可以是几种类型的聚合体。景观中具体的空间格局,都是尺度依赖的空间格局。随着尺度的变化,景观空间格局将发生相应的变化。通常情况下,在小尺度下,景观的空间格局将根据斑块的分布而变化。在大尺度下,景观空间格局将根据生态过程的控制而变化。18第二节尺度效应三、干扰的尺度效应小尺度上的干扰往往是大尺度上正常现象的结构组分。在景观水平上引起景观异质性结构变化的干扰,在更高尺度上就不具有干扰的性质和作用。这种现象被称为干扰的“兼容”。19第二节尺度效应三、干扰的尺度效应20第二节尺度效应四、尺度与景观稳定性景观中所有景观要素都在随着时间和空间的变化而变化,从而导致景观结构、功能发生空间变异和时间动态。因此,本质上景观不存在稳定性,或者景观的稳定是相对的,景观的变化是绝对的。景观稳定性的尺度问题1、景观稳定性的时间尺度2、景观稳定性的空间尺度21第二节尺度效应四、尺度与景观稳定性1、景观稳定性的时间尺度任何景观都是连续变化中的瞬时状态,这些状态可以看作是时间的函数。评价景观是否稳定首先根据自己假定的一个时间尺度,或者说是一个变化速率。22第二节尺度效应四、尺度与景观稳定性2、景观稳定性的空间尺度在景观尺度上,稳定性实际上是许多复杂结构在立地水平上不断变化和大尺度上相对静止的统一(Farina,1998)。我们把这种稳定性称为景观的异质稳定性。23第三节尺度推绎第十二章景观尺度一、尺度推绎的概念二、尺度推绎的研究方法24第三节尺度推绎一、尺度推绎的概念1、尺度推绎的定义尺度推绎(scaling)指利用某一尺度上所获得的信息和知识来推测其它尺度上特征的过程。或者通过在不同尺度上的研究来讨论生态结构、过程、功能等景观生态学问题跨尺度特征的过程,即为跨尺度信息转换,也称尺度演绎或尺度外推(scaleextrapolation)。25第三节尺度推绎一、尺度推绎的概念1、尺度推绎的定义包含3个层次的内容:①尺度的放大或缩小;②系统要素和结构随尺度变化的重新组合或显现;③根据某一尺度上的信息(要素、结构、特征等),按照一定的规律或方法,推测、研究其它尺度上的问题。26第三节尺度推绎一、尺度推绎的概念2、尺度推绎的类型①按照尺度推绎的方向不同可分尺度上推和尺度下推②按照构建尺度推绎模型的过程不同分显式尺度推绎和隐式尺度推绎③尺度推绎根据其所依据的时空纬度不同空间尺度推绎和时间尺度推绎27第三节尺度推绎一、尺度推绎的概念3、尺度推绎的特点①尺度推绎过程的尺度依赖性。②尺度推绎模型的非线性。③尺度推绎研究的复杂性。28二、尺度推绎的研究方法相邻尺度推绎(adjacent-scaling):指在相邻尺度上的信息转换。简单聚合法直接外推法期望值外推法显式积分法跨尺度推绎:在相邻尺度推绎的基础上,进行尺度间的逐级上推或下推,其前提是应满足不同尺度上过程与机理具有相似性等级斑块动态尺度推绎策略第三节尺度推绎29二、尺度推绎的研究方法1、简单聚合法这种方法假设表达小尺度上生态系统特征的模型在较大尺度上仍然有效,或者较大尺度上的过程、行为、特征与小尺度上的平均特征相同或相似。通过同时增加粒度和幅度,利用小尺度上变量或参数的平均值来推出大尺度上变量或参数的平均特征。第三节尺度推绎30二、尺度推绎的研究方法2、直接外推法保持粒度不变,增加幅度,把局部小尺度模型应用到景观中适合此模型的所有斑块,然后计算各种类型所有斑块的(面积加权)输出综合,作为对整个景观的估计。第三节尺度推绎31二、尺度推绎的研究方法3、期望值外推法(extrapolationbyexpectedvalue)先利用小尺度斑块模型对景观中不同类型的斑块进行模拟,然后根据其输出结果,保持粒度不变,增加幅度,计算所研究景观特征的期望值,最后将期望值乘以景观的总面积而获得景观尺度的结果。第三节尺度推绎32二、尺度推绎的研究方法4、显式积分法(explicitintegration)通过对小尺度模型在空间上的显式积分来实现的。该方法要求小尺度模型是空间显式的函数,而且能够积分。要求局部尺度模型的结构随空间位置而改变。第三节尺度推绎33二、尺度推绎的研究方法5、等级斑块动态尺度推绎策略步骤:①对空间复杂系统进行分解,确定合适的斑块等级;②针对特征尺度或尺度域,观察并建立围绕核心层次的格局和过程模型;③通过模型粒度和(或)幅度的放大,沿着缀块等级进行跨尺度域逐级外推第三节尺度推绎34二、尺度推绎的研究方法5、等级斑块动态尺度推绎策略第三节尺度推绎35思考与练习题1、名词解释①尺度②粒度③尺度效应④尺度变换分析⑤尺度推绎2、简答题(1)简述尺度的基本类型?(2)简述时空尺度扩展的基本途径?(3)在景观生态研究中为什么要进行尺度推绎?(4)简述尺度推绎的特点?3、论述题(1)试述生态过程变化的时间延迟效应产生的原因?(2)举例说明在尺度变化过程中景观组分和空间格局的相应变化?第十二章景观尺度
本文标题:12景观尺度
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