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1、3S技术（RS、GIS、GPS）在景观生态学中的应用,GIS在景观生态学研究中的应用景观生态学中RS与GIS的技术支撑作用,3S技术(RS、GIS、GPS),RS(RemoteSening，遥感)技术是20世纪60年代兴起并迅速发展起来的综合性探测技术，在航空摄影测量的基础上，随着空间技术、计算机技术等当代科技的高速发展，以及地学、生物学等学科发展的需要，发展形成的一门新兴技术学科。GIS(GeographicalInfor-mairon System，地理信息系统)是采集、存储、管理、检索、分析和描述整个或部分地球表面与空间地理分布数据的空间信息系统。GPS(Global Positioni
2、ng System,全球定位系统)是美国研制的新一代卫星导航定位系统，可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置，三维速度和时间信息。景观生态学是一门研究空间格局对生态过程相互作用的新兴交叉学科，它主要研究景观的结构、功能和动态。景观生态学运用生态系统原理和系统方法进行研究，在重视理论建设的同时，还把地理信息系统等计算机技术与遥感手段充分结合，应用于其研究目的。,RS,一、遥感技术在生态学应用中经历的阶段,二、遥感技术的基本原理,三、遥感技术的优点,四、遥感数据的基本特征,五、遥感在景观生态学中的应用方面, 遥感在生态学应用中经历的阶段,航空摄影阶段：始于19世纪后期。从航空摄影向航天摄影过
3、渡的阶段：大约从20世纪50年代至70年代。 航天摄影阶段：以各种遥感卫星和先进的图像处理技术为标志。, 遥感技术的基本原理,指通过任何不接触被观测物体的手段来获取信息的过程和方法。,是用光谱扫描仪或红外扫描仪对地球表面的地物光谱或温度特征进行记录，通过计算机的数据或图像处理分析地表特征。,遥感,遥感技术的基本原理, 遥感技术的优点,避免研究者对研究对象的直接干扰。 能够提供大范围的瞬间静态图像，是生态学家目前获取大尺度上各种生态和物理信息的主要手段。 提供了大面积重复观测的可能，为资料的快速获取与更新、为多时段的对比研究和动态分析提供了基础，是大尺度格局动态的唯一监测手段。 大大拓宽了人类观
4、测地球的光谱分辨能力。,可以提供高空间分辨率的资料，可以有效地为景观生态学研究提供所必需的多尺度上的资料。 遥感数据一般都是空间数据，这也是研究景观的结构、功能和动态所必需的数据形式。 现代遥感技术直接提供数字化空间信息，从而大大地促进了景观生态学资料的收集、贮存，以及处理和分析过程，并且使遥感、GIS和计算机模型的密切配合成为必然。, 遥感数据的基本特征,航空像片数据的空间分辨率反映在像片的比例尺和胶片的灵敏程度上；数字遥感数据对地物记录的详细程度主要反映在空间分辨率上。, 遥感在景观生态学中的应用方面,遥感资料在景观生态学中的应用可以归纳为3类：植被和土地利用分类生态系统和景观特征的定量化
5、景观动态以及生态系统管理方面的研究,遥感在景观生态学中的应用方面,GIS,一、概述二、GIS的数据层及数据获取三、GIS的功能四、GIS在景观生态学中的应用,GIS是一系列用来收集、存贮、提取、转换和显示空间数据的计算机工具。GIS的应用领域包括资源管理、资源配置、城市规划和管理、土地信息系统和地籍管理、生态环境管理与模拟、应急响应、地学研究与应用、商业与市场、基础设施管理，网络分析、可视化应用等各行各业。其中GIS的应用已遍及与地理空间有关的领域。一方面，GIS具有强大的对空间数据的处理和对现实世界的模拟能力，另一方面，又可通过时空模型构建，分析空间要素的发展变化，为咨询、规划与决策提供技术
6、支持。随着计算机硬件性能的提高以及面向对象、网络和数据挖掘等主流1T技术的发展，GIS的应用日趋广泛，已成为城市规划、设施管理和工程建设的重要工具，同时还进入到军事战略分析、商业策划、移动通信、文化教育乃至人们的日常生活当中，其社会地位发生了明显的变化，已被公认为21世纪的支柱产业。,概 述,GIS的发展过程：,20世纪50年代，提出GIS概念。20世纪70年代后，GIS朝实用的方向发展。20世纪80年代，GIS普及和推广应用阶段。进入20世纪90年代，GIS深入到各行各业。,硬件部分（图A）软件部分（图B）空间数据 用户,地理信息系统的组成:,地理信息系统的数据层及数据获取,利用GIS表示景
7、观异质性: A.在GIS中不同生态学变量以不同数据层表示； B.GIS表达空间数据的两种基本途径：矢量型和栅格型,GIS在景观生态学中应用, GIS的特点:将零散的数据和图像资料加以综合并存贮在一起。将各类空间数据和有关属性数据通过计算机高效率地联系起来。为经常不断地、长期地储存和更新空间资料及其相关信息提供一个有效的工具。,为空间格局分析和空间模型提供一个有力又较容易操作的技术构架，从而有利于生态学家采用一些数学和计算机方法上非常复杂的研究途径。 提高了某些景观资料的质量，大大增加了对资料的存取速度和分析能力，从而促进了景观生态学原理和方法在环境规划和资源管理诸方面的实际应用。,景观单元数量
8、关系分析 通过对景观单元数量关系的分析，可以获知一个景观地区的基本结构特征（如不同景观类型的斑块个数、面积、周长、面积所占百分比、平均斑块周长、平均斑块面积），同时可以计算该景观地区的景观多样性指数、分维数、破碎度、分离度等一系列指标。, GIS在景观空间格局分析中的应用,* 不同类型图件的叠加和再分类 * 分析不同斑块在空间的分布关系，如不同单元之间的距离、邻接性、连通性、核心区和边缘效应等。 * 进行景观格局对生态过程的敏感性分析和模拟，研究不同景观格局对生态过程的影响。,景观空间格局分析,缓冲区的设计景观规划 * 某一景观类型最佳利用方式的确定 * 对某一景观要素空间位置的选择,景观规划
9、与应用,在景观生态学研究中，景观变量的空间分布、一致性或邻近度等可以作为输入参数通过GIS进入空间预测模型；反过来，预测模型的结果也可由独立的数据检验或重新输入GIS。在这一过程中，以连续运用模型，也可把模型作为经验信息或分析技术来确定合适的变量。,GIS在景观模型中的应用, GIS在景观模型中的应用,其他应用,研究景观生态系统的功能和动态。GIS储存大量专题数据和丰富的程序、模型等，可以通过多层次、多因子的区域综合和系统分析，从时间与空间、质量与数量、内部与外部、静态与动态、自然与人为等角度综合认识景观的结构和功能，从而进行景观功能模拟和动态预测。 景观生态管理。在综合、系统地对景观结构、功
10、能和动态研究之后，依靠GIS专题研究模型，加上专家系统，对景观生态特征进行评价和管理。 研究全球性问题。景观生态学经过发展和完善，已经成为一门涉及生物圈、地理圈和智慧圈等，把人类和环境统一起来进行综合研究的新兴交叉学科。GIS对此大有可为：第一，有全球性的资源与环境大容量数据库；第二，综合了各有关学科专家的智慧；第三，有先进的信息网络支持，可将在物理上离散的各地数据库、模型库联系起来共享；第四，处理数据的速度相当快，能在自然过程的形成时间之内模拟各种可能出现的结果，并提出对策 。,GPS,GPS主要由空间导航系统、地面监测系统和用户设备三部分组成。,GPS的结构组成,GPS在景观生态学研究中的
11、作用,GPS技术对景观生态学研究有重要推动作用。如用于动物活动行踪的监测，生境图、植被图及其它资源图的制作，航空照片和卫星遥感图像的定位和地面校正，以及环境监测等方面。,在景观生态学中，常见的研究方法是以遥感影像为数据源，使用图像处理系统对其进行分类，获取相应的景观类型图，再以GIS软件为手段，计算斑块的数目、面积、周长等斑块特征，计算各种景观指数，以用于进行景观格局分。 Rs是以物理手段、数学方法和地学分析为基础的综合性应用技术，其最大优势在于强大的数据获取能力。通过该方法可以及时获得大范围、多时相、多波段的地表信息，为不同时序上从局域到全球各种现象的综合分析创造了条件。RS在景观格局的研究
12、中首先需要根据研究目的，结合各种地面调查数据或其它历史资料，对获得的遥感数据进行影像合成与分析处理：然后把经过分类处理的影像数据进行结构简化，将其转换成可用于具体分析过程的基础数据或图件；最后以面向用户的原则将其引入景观格局模型中，借助数量分析手段进行景观格局规律的探讨。,在景观生态研究中，GIS不仅被用来采集、处理、存贮、管理和输出景观数据，还用来进行景观空间格局的分析与描述、景观时空变化动态分析与模拟、景观优化设计与管理，以及结合遥感技术进行景观信息的自动采集、分析，进行景观图及各类专题图的绘制等。GIS不能代替景观和景观生态学本身的研究工作，但可以加快、加深、加宽其研究内容。通常RS与GIS结合有两条途，是GIS作为RS系统或资源卫星系统的子系统，可增强遥感信息的处理和分析能力，提高遥感数据的分类精度，同时也有利于GIS数据库的更新。二是GIS作为独立的应用实体，RS作为其重要信息源。二者的结合给予了地理学家和生态学家前所未有的能力来量化景观格局，了解空间异质性与景观结构。这种技术结合将根据景观格局分析的要求，开发出专门适用于景观格局分析的智能系统，并在景观调查方法和景观格局分析研究不断成熟的基础上，开展进一步的专家知识库研究，完善智能化景观格局分析系统的研究与建没，推动景观生态学的发展。,谢 谢！,
