基于景观镶嵌度指数的森林空间模式动态分析-以美国俄勒冈州为例开题报告

1. 研究目的与意义

目的：本研究的主要目的发展一个景观镶嵌度指数来评价俄勒冈州的森林空间模式动态。此景观镶嵌度指数依据固定大小移动窗口中自然类型、开发类型和农业土地覆盖类型的比例将中心像元划分为19种可能的景观镶嵌类型。在此基础上，利用马尔科夫链方法建立景观镶嵌度模型和森林安全模型，综合评价俄勒冈州的森林经营的可持续性。

意义：景观组成是土地覆盖模式评价一个基本指数。利用土地覆盖数据进行大地域的生态评价时选用的模式指数必须包括那些应用于所有土地覆盖类型、易于解译的且与很多社会生态关注相关的（如生物多样性保护，城市扩张和水质等）组成指数。其中的景观镶嵌指数有助于进行界面区（如森林-城市的交界面）的可视化以及一个区域内部土地覆盖类型的空间梯度分析。

2. 国内外研究现状分析

从景观角度研究森林动态已经成为国际热点，欧洲，美洲，中亚，澳大利亚在此方面的研究均有较大进展。RiittersKH,WickhamJD,WadeTG等人基于景观镶嵌度指数，利用马尔科夫链方法综合深入评价森林可持续性经营的可能性或风险性。他们将这种方法扩展到水域分析，森林群落破碎化等，均取得了一定的成果。

近年来，国内也开始关注景观格局的领域，贾宁，芮建勋等研究了长江口湿地景观镶嵌结构演变的数量特征，实现了分形分析与资源调查与环境；王佑汉,何毓成利用马尔柯夫模型预测成都平原土地利用格局变化。基于景观镶嵌度指数的森林空间模式动态分析也日趋成熟。

3. 研究的基本内容与计划

1-2周：完成俄勒冈周1992、2001及2006三期土地覆盖数据下载，并统一数据格式

3-4周：完成土地覆盖类型的聚合分析（包括自然-开发-农业类和森林-非森林类的聚合）

5-8周：发展算法（如erdasmodeler）提取移动窗口内的自然-开发-农业类各自的面积比例；发展算法实现（自然-发展-农业）镶嵌类型指数分析

4. 研究创新点

本研究中的建模要解决如何将象元级上的森林变化与景观级上的镶嵌变化联系起来。虽然马尔科夫链模型在景观动态变化的时间分析上则已有较长的历史了，但是大多数实现的都不是空间模型。本研究中，每个象元的马尔科夫状态由其土地覆盖类型和其所在的景观镶嵌体两部分来定义。我们建立了两种模型，包括针对所有土地覆盖类型的景观镶嵌模型，和区分森林与非森林象元的模型。第一个模型用于表征所有象元长期或稳定的分布，第二种模型则表现森林动态和森林在动态景观镶嵌中的稳定分布。