较全的景观指数公式.doc

景观指数（1）斑块类型指数斑块所占景观面积的比例（PLAND）式中：斑块的面积；所有景观的总面积。PLAND度量的是景观的组分。它计算的是某一斑块类型占整个景观的面积的相对比例；是帮助确定景观中优势景观元素的依据之一。其值趋于0时,说明景观中此斑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斑块组成。斑块密度（PD）式中：第类景观要素的总面积；所有景观的总面积。斑块密度是景观格局分析的基本的指数，其单位为斑块数/100公顷，它表达的是单位面积上的斑块数，有利于不同大小景观间的比较。周长面积分维数（PAFRAC）式中：斑块的面积；斑块的周长；斑块数目。PAFRAC反映了不同空间尺度的性状的复杂性。分维数取值范围一般应在12之间，其值越接近1，则斑块的形状就越有规律，或者说斑块就越简单，表明受人为干扰的程度越大；反之，其值越接近2，斑块形状就越复杂，受人为干扰程度就越小。斑块聚合度（AI）式中：相应景观类型的相似邻接斑块数量AI基于同类型斑块像元间公共边界长度来计算。当某类型中所有像元间不存在公共边界时，该类型的聚合程度最低；而当类型中所有像元间存在的公共边界达到最大值时，具有最大的聚合指数。（2）总体景观指数香农多样性指数（SHDI）式中：景观斑块类型所占据的比率；香农多样性指数在群落生态学中被广泛应用于多样性的检测，该指标能反映景观异质性，特别对景观中各斑块类型非均衡分布状况较为敏感。另外在比较和分析不同景观或同一景观不同时期的多样性与异质性变化时，SHDI也是一个敏感指标。如在一个景观系统中，土地利用越丰富，破碎化程度越高，其步定性的信息含量也越大，计算出的SHDI值也就越高。 蔓延度（CONTAG）式中：类型斑块所占的面积百分比；类型斑块和类型斑块毗邻的数目；景观中的斑块类型总数目。CONTAG 可描述景观里斑块类型的团聚程度或延展趋势,包含了空间信息。CONTAG 较大，表明景观中的优势斑块类型形成了良好的连接；反之，则表明景观是具有多种要素的散布格局，景观的破碎化程度较高。CONTAG 与边缘密度呈负相关，与优势度和多样性指数高度相关。景观破碎度破碎度表征景观被分割的破碎程度，反映景观空间结构的复杂性，在一定程度上反映了人类对景观的干扰程度。它是由于自然或人为干扰所导致的景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过程，景观破碎化是生物多样性丧失的重要原因之一，它与自然资源保护密切相关。公式如下： 式中为景观的破碎度，为景观的斑块数，为景观的总面积。 景观分离度指某一景观类型中不同斑块数个体分布的分离度。 式中为景观类型的分离度，为景观类型的距离指数，为景观类型的面积指数。 干扰强度和自然度干扰强度表示人类的干扰作用，干扰强度越小，越利于生物的生存，因此，其针对受体的生态意义越大。 ；表示受干扰强度，Li是指类生态系统内廊道(公路、铁路、堤坝、沟渠)的总长度，是指类生态系统的总面积，Ni是类生态系统类型的自然度。 优势度D 为景观的优势度，它与多样性指数成反比，对于景观类型数目相同的不同景观，多样性指数越大，其优势度越小。 均匀度E=(H/Hmax)100% 均匀度和优势度一样，也是描述景观由少数几个主要景观类型控制的程度。这两个指数可以彼此验证。 分维数式中，表示分维数；为斑块周长；为斑块面积。值越大，表明斑块形状越复杂， 值的理论范围为 1.02.0，1.0 代表形状最简单的正方形斑块，2.0 表示等面积下周边最复杂的斑块。 二景观指数英文及简称索引最近整理的Fragstats3.3软件Grid格式下可以计算的景观指数，希望大家共同学习探讨（注：每个景观指数包含的信息依次为英文缩写英文全称指标名称应用尺度单位）一、面积指标1.Area/PerimeterAREA(CSD、CPS/LSD、LPS)Patch Area斑块面积（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）斑块ha(ha、%) 02.Isolation/ProximityLSIMLandscape Similarity Index斑块相似系数斑块%3.Area/Density/EdgeCATotal Class Area斑块类型面积类型ha0PLAND(%LAND)Percentage of Landscape斑块所占景观面积比例类型% 0,100TATotal Landscape Area景观面积景观ha0LPILargest Patch Index最大斑块占景观面积比例类型/景观%二、密度大小及差异1.Area/Density/EdgeNPNumber of Patches斑块数量类型/景观n 1PDPatch Density斑块密度类型/景观n/100haAREA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPS、PSSD、PSCV)Patch Area（Mean、Standard Deviation、Coefficient of Variation）斑块大小（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（斑块平均大小、斑块面积方差、斑块面积均方差）类型/景观ha(ha，%，%)GYRA(同上)Radius of Gyration回转半径类型/景观m三、边缘指标1.Area/PerimeterPERIM(CSD、CPS/LSD、LPS)Patch Perimeter斑块周长（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）斑块m 0GYRA(同上)Radius of Gyration回转半径斑块m2.ContrastEDCON(同上)Edge Contrast Index边缘对比度斑块%3.Area/Density/EdgeTETotal Edge总边缘长度类型/景观mEDEdge Density边缘密度类型/景观m/ha4.ContrastCWEDContrast-Weighted Edge Density对比度加权边缘密度类型/景观m/haTECITotal Edge Contrast Index总边缘对比度类型/景观%ECI(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MECI、AWMECI)Edge Contrast Index（Mean Edge Contrast Index、Area-Weighted Mean Contrast Index）边缘对比度（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（平均边缘对比度、面积加权平均边缘对比度）类型/景观%（%，%）四、形状指标1.ShapePARA(CSD、CPS/LSD、LPS)Perimeter Area Ratio边缘面积比（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）斑块无SHAPE(同上)Shape Index形状指标斑块无FRACT(同上)Fractal Dimension Index分维数斑块无 1,2CRICLE(同上)Related Circumscribing Circle相关外接圆斑块无CONTIG(同上)Contiguity Index聚集指数斑块无2.Area/Density/EdgeLSILandscape Shape Index景观形状指数类型/景观无NLSINormalize LSI标准化景观形状指数类型无3.ShapePAFRACPerimeter Area Fractal DImension边缘面积分维类型/景观无PARA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)Perimeter Area Ratio边缘面积比（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）类型/景观无SHAPE(同上)(MSI、AWMSI)Shape Index(Mean Shape Index、Area-Weighted Mean Shape Index)形状指数（平均形状、面积加权的平均形状指标）类型/景观无FRAC(同上)(MPFD、AWMPFD)Fractal Dimension Index(Mean Patch Fractal Dimension、Area-Weighted Patch Fractal Dimension)分维数（平均斑块分维数、面积加权的平均斑块分维数）类型/景观无 1,2CRICLE(同上)Related Circumscribing Circle相关外接圆类型/景观无DLFDDouble Log Fractal Dimension双对数分维数类型/景观无五、核心面积指标1.Core AreaCore(CSD、CPS/LSD、LPS)Core Area核心斑块面积（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）斑块haNCORE(同上)Number of Core Area核心斑块数量斑块n 1CAI(同上)Core Area Index核心斑块面积比指标斑块%2.Core AreaTCATotal Core Area核心斑块总面积类型/景观haCPLAND(C%LAND)Core Area Percentage of Landscape核心斑块占景观面积比类型%NDCANumber of Disjunct Core Area独立核心斑块数量类型/景观nDCADDisjunct Core Area Density独立核心斑块密度类型/景观n/100haCORE(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MCA1、CASD1、CACV1)Core Area(Mean Core Area、Core Area Standard Deviation、Core Area Coefficient of Variation)核心斑块面积（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（平均核心斑块面积、核心斑块面积方差、核心斑块面积均方差）类型/景观ha(ha,ha,%)DCA(同上)(MCA2、CASD2、CACV2)Disjunct Core Area独立核心斑块面积（平均独立核心斑块面积、独立核心斑块面积方差、独立核心面积均方差）类型/景观ha(ha,ha,%)CAI(同上)(MCAI)Core Area Index(Mean Core Area Index)核心斑块指标（平均核心斑块指标）类型/景观%六、邻近度指标1.Isolation/ProximityPROXIM(CSD、CPS/LSD、LPS)Proximity Index邻近度（类型水平方差、百分比/景观水平方差、百分比）斑块无SIMI(同上)Similarity Index相似度斑块无ENN(同上)Euclidean Nearest Neighbor Index欧几里得最邻近距离斑块m2.Isolation/ProximityPROXIM(MN、AM、MD、RA、SD、CV)(MPI)Proximity Index(Mean Proximity Index)邻近度（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、均方差）（平均邻近度指标）类型/景观%(%) 0SIMI(同上)Similarity Index相似度类型/景观无ENN(同上)(MNN、NNSD、NNCV)Euclidean Nearest Neighbor Index(Mean Euclidean Nearest-Neighbor Index、Euclidean Nearest-Neighbor Index Standard Deviation、Euclidean Nearest-Neighbor Index Coefficient of Variation)欧几里得最邻近距离（平均最近距离、最邻近距离方差、最邻近距离标准差）类型/景观m(m,m,%) 0七、多样性1.DiversityPRPatch Richness斑块多度（景观丰度）景观n 1PRDPatch Richness Density斑块多度密度景观n/100haRPRRelative Patch Richness相对斑块多度景观%SHDIShannons Diversity Index香农多样性指标景观无SIDISimpsons Diversity IndexSimpson多样性指标景观无MSHDIModified Simpsons Diversity Index修正Simpson多样性指标景观无SHEIShannons Evenness Index香农均匀度指标景观无 0,1SIEISimpsons Evenness IndexSimpson均匀度指标景观无MSIEIModified Simpsons Evenness Index修正Simpson均匀度指标景观无八、聚散性1.Contagion/InterspersionCLUMPYClumpiness丛生度类型%PLADJProportion of Like Adjacency相似毗邻百分比类型/景观% （0,100AIAggregation Index聚集度指数类型/景观% （0,100IJIInterspersion Juxtaposition Index散布于并列指数类型/景观% （0,100DIVISIONLandscape Division Index景观分割度类型/景观% （0,100SPLITSplitting Index分离度指数类型/景观% （0,100MESHEffective Mesh Size有效粒度尺寸景观% （0,1002.ConnectivityCOHESIONPatch Cohesion Index斑块结合度类型/景观% （0,100CONNECTConnectance Index连接性指数类型/景观% （0,1003.Contagion/InterspersionCONTAGContagion Index蔓延度指数景观% (0,100（注：以上仅为参考，具体仍需查阅专业文献） 三各种景观指数的生态学含义 1.拼块类型面积（CA），单位：ha，范围：CA0公式描述：CA等于某一斑块类型中所有斑块的面积之和（m2），除以10000后转化为公顷（ha）；即某斑块类型的总面积。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。2.景观面积（TA），单位：ha，范围：TA0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）。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。3.拼块所占景观面积的比例（%LAND），单位：百分比，范围：0%LAND100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。其值趋于0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，其在斑块级别上与斑块相似度指标（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。4.斑块个数（NP），单位：无，范围：NP1公式描述：NP在类型级别上等于景观中某一拼块类型的斑块总个数；在景观级别上等于景观中所有的斑块总数。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。5.最大斑块所占景观面积的比例（LPI），单位：百分比，范围：00公式描述：MPS在斑块级别上等于某一斑块类型的总面积除以该类型的斑块数目；在景观级别上等于景观总面积除以各个类型的斑块总数。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。7.面积加权的平均形状因子（AWMSI），单位：无，范围：AWMSI1公式描述：AWMSI在斑块级别上等于某斑块类型中各个斑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斑块类型的平均形状因子乘以类型斑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。公式表明面积大的斑块比面积小的斑块具有更大的权重。当AWMSI=1时说明所有的斑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值增大时说明斑块形状变得更复杂，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，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。8.面积加权的平均斑块分形指数（AWMPFD），单位：无，范围：1AWMPFD2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斑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代表周长最复杂的斑块类型，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，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。9.平均最近距离（MNN），单位：m，范围：MNN0公式描述：MNN在斑块级别上等于从斑块ijs到同类型的斑块的最近距离之和除以具有最近距离的斑块总数；MNN在景观级别上等于所有类型在斑块级别上的MNN之和除以景观中具有最近距离的斑块总数。生态意义：MNN度量景观的空间格局。一般来说MNN值大，反映出同类型斑块间相隔距离远，分布较离散；反之，说明同类型斑块间相距近，呈团聚分布。另外，斑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在斑块类型较少时应慎用。10.平均邻近指数（MPI），单位：无，范围：MPI0公式描述：给定搜索半径后，MPI在斑块级别上等于斑块ijs的面积除以其到同类型斑块的最近距离的平方之和除以此类型的斑块总数；MPI在景观级别上等于所有斑块的平均邻近指数。MPI=0时说明在给定搜索半径内没有相同类型的两个斑块出现。MPI的上限是由搜索半径和斑块间最小距离决定的。生态意义：MPI能够度量同类型斑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，表明同类型斑块间邻近度高，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。11.景观丰度（PR），单位：无，范围：PR1公式描述：PR等于景观中所有斑块类型的总数。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。12.香农多样性指数（SHDI），单位：无，范围：SHDI0公式描述：SHDI在景观级别上等于各斑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，说明拼块类型增加或各拼块类型在景观中呈均衡化趋势分布。生态意义：SHDI是一种基于信息理论的测量指数，在生态学中应用很广泛。该指标能反映景观异质性，特别对景观中各拼块类型非均衡分布状况较为敏感，即强调稀有拼块类型对信息的贡献，这也是与其它多样性指数不同之处。在比较和分析不同景观或同一景观不同时期的多样性与异质性变化时，SHDI也是一个敏感指标。如在一个景观系统中，土地利用越丰富，破碎化程度越高，其不定性的信息含量也越大，计算出的SHDI值也就越高。景观生态学中的多样性与生态学中的物种多样性有紧密的联系，但并不是简单的正比关系，研究发现在一景观中二者的关系一般呈正态分布。13.香农均度指数（SHEI），单位：无，范围：0SHEI1公式描述：SHEI等于香农多样性指数除以给定景观丰度下的最大可能多样性（各拼块类型均等分布）。SHEI=0表明景观仅由一种拼块组成，无多样性；SHEI=1表明各拼块类型均匀分布，有最大多样性。生态意义：SHEI与SHDI指数一样也是我们比较不同景观或同一景观不同时期多样性变化的一个有力手段。而且，SHEI与优势度指标（Dominance）之间可以相互转换（即evenness=1-dominance）,即SHEI值较小时优势度一般较高，可以反映出景观受到一种或少数几种优势拼块类型所支配；SHEI趋近1时优势度低，说明景观中没有明显的优势类型且各拼块类型在景观中均匀分布。14.散布与并列指数（IJI），单位：百分比，范围：0IJI100公式描述：IJI在斑块类型级别上等于与某斑块类型i相邻的各拼块类型的邻接边长除以斑块i的总边长再乘以该值的自然对数之后的和的负值，除以斑块类型数减1的自然对数，最后乘以100是为了转化为百分比的形式；IJI在景观级别上计算各个斑块类型间的总体散布与并列状况。IJI取值小时表明斑块类型i仅与少数几种其它类型相邻接；IJI=100表明各斑块间比邻的边长是均等的，即各斑块间的比邻概率是均等的。生态意义：IJI是描述景观空间格局最重要的指标之一。IJI对那些受到某种自然条件严重制约的生态系统的分布特征反映显著，如山区的各种生态系统严重受到垂直地带性的作用，其分布多呈环状，IJI值一般较低；而干旱区中的许多过渡植被类型受制于水的分布与多寡，彼此邻近，IJI值一般较高。15.蔓延度指数（CONTAG），单位：百分比，范围：0CONTAG100公式描述：CONTAG等于景观中各斑块类型所占景观面积乘以各斑块类型之间相邻的格网单元数目占总相邻的格网单元数目的比例，乘以该值的自然对数之后的各斑块类型之和，除以2倍的斑块类型总数的自然对数，其值加1后再转化为百分比的形式。理论上，CONTAG值较小时表明景观中存在许多小斑块；趋于100时表明景观中有连通度极高的优势斑块类型存在。应该指出的是，该指标只能运行在FRAGSTATS软件的栅格版本中。生态意义：CONTAG指标描述的是景观里不同斑块类型的团聚程度或延展趋势。由于该指标包含空间信息，是描述景观格局的最重要的指数之一。一般来说，高蔓延度值说明景观中的某种优势斑块类型形成了良好的连接性；反之则表明景观是具有多种要素的密集格局，景观的破碎化程度较高。而且研究发现蔓延度和优势度这两个指标的最大值出现在同一个景观样区。该指标在景观生态学和生态学中运用十分广泛，如Graham等曾用蔓延度指标进行生态风险评估；Musick和Grover 用它来量测图像的纹理等。（具体含义应以景观生态学教材，如邬建国景观生态学格局、过程、尺度与等级等）