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Fragstats 3.3景观格局指数计算软件使用说明.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.07M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    Fragstats 3.3 景观格局指数计算软件使用说明 一、下载网址 http://www.umass.edu/landeco/research/fragstats/downloads/fragstats_downloads.html http://www.eedu.org.cn/Soft/tools/eetools/200404/16.html 二、使用说明 1、Fragstats 3.3 软件的安装 如果计算机安装了 ARCGIS 软件，那么 Fragstats 3.3 可以直接使用。下载下来的文件解 压缩后，双击便可以使用，但要保证你的 ArcGIS 是处于运行的状态。 2、环境变量的设置 打开软件后，查看软件显示是“ARCGRID disabled”还是“ARCGRID enabled”，如果 是后则，可以直接使用，如果是前者，需要设置环境变量。 环境设置步骤： 我的电脑->属性->高级->环境变量，在系统变量那里，新建，变量名为 path，变量值为 X:\ESRI\AV_GIS30\ARCVIEW\BIN32，X 为 Arcview 安装所在的盘符。 或 我的电脑->属性->高级->环境变量，在系统变量那里，新建，变量名为 path，变量值为 C:\Program Files\ArcGIS\Bin，C 为 Arcview 安装所在的盘符，一般默认安装在 C 盘上。 3、数据准备 因为这个软件支持的是 grid 格式的数据，所以需要将手上的 coverage、shape 文件转换 为 grid 格式的文件，用来运算。转换可以在 Arcview 里面进行或者 Arcmap 都可以。 以 Arcmap 为例：A、调出 B、转换为 grid：feature to raster 如果想要 grid 按照你所设定的形状进行计算，可以进行裁剪。且可以保证背景的完整 性。 以 Arcview 为例： ert to Grid 来生成。加载空间分析模块的方法：File->Extensions， 选择 Spatial Analyst，ok。 4、属性文件的制定 新建 txt 文件，格式如下： ClassID，ClassName，Status ，isBackground 1 , shrubs , true , false 2 , conifers , true , false 3 , deciduous , true , false 4 , other , false , true 注意：每个之间用空格键和逗号隔开。1－3 是你所分的地类所代表的属性，有多少个地 类就列多少行。4 是文件最后所必需的一列。最后保存为*.fdc 格式。 5、参数设定 找到图标或者是 fragstats\set run parameters 打开 Run parameters 对话框。 Grid name：选择 grid 文件。 Output File: 随便命个名字，存在你能找到的地方。 Is properties file 找到步骤五所保存好的*.fdc 文件。 Output Statistics:选择你要计算的指数，有斑块级别的、地类级别的、景观级别的，自己 可以任意选择。 同意可以选择斑块的邻距。那要看自己怎么订了。4 个 cell 或者 8 个 cell。 注意：如果参数设置完成后，你的地类学要修改，或者有运行有什么问题，可以打开： tools/class properties 进行修改。 6、指数的选择
    Fragstats/select patch(class、land)metrics 指数一共有三个级别，path、class、land 三个级别。不同级别对应不同的指数，对应着 不同的生态学意义。所以选择指数的时候，一定要清楚所选择的指数对应的级别。 7、运行计算 选择好指数后，点击 Fragstats/execute 执行，或者是图标。 结果保存在步骤 6 种的 Output File 是所存的地方。找到后，用记事本打开。便是你要的 结果了。 三、部分景观指数及其生态学含义 1、拼块类型面积（CA），单位：ha，范围：CA>0 公式描述：CA 等于某一拼块类型中所有拼块的面积之和（m2），除以 10000 后转化为 公顷（ha）；即某拼块类型的总面积。 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：TA>0 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< %LAND<=100 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，其在拼块级别上与拼块相似度指标（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、拼块个数（NP），单位：无，范围：NP>=1 公式描述：NP 在类型级别上等于景观中某一拼块类型的拼块总个数；在景观级别上等 于景观中所有的拼块总数。 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、最大拼块所占景观面积的比例（LPI），单位：百分比，范围：00
    公式描述：MPS 在拼块级别上等于某一拼块类型的总面积除以该类型的拼块数目；在 景观级别上等于景观总面积除以各个类型的拼块总数。 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）， 公式描述：AWMSI 在拼块级别上等于某拼块类型中各个拼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拼块类型的平均形状因子乘以类型拼块面积占景 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 表明面积大的拼块比面积小的拼块具有更大的权重。当 AWMSI=1 时说明所有的拼块形状为 最简单的方形（采用矢量版本的公式时为圆形）；当 AWMSI 值增大时说明拼块形状变得更 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[14，64]，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、面积加权的平均拼块分形指数（AWMPFD），单位：无，范围：1<=AWMPFD<=2 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 拼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 代表周长最复杂的拼块类型，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[67]， 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：MNN>0 公式描述：MNN 在拼块级别上等于从拼块 ij 到同类型的拼块的最近距离之和除以具有 最近距离的拼块总数；MNN 在景观级别上等于所有类型在拼块级别上的 MNN 之和除以景 观中具有最近距离的拼块总数。 生态意义：MNN 度量景观的空间格局。一般来说 MNN 值大，反映出同类型拼块间相 隔距离远，分布较离散；反之，说明同类型拼块间相距近，呈团聚分布。另外，拼块间距离 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 在拼块类型较少时应慎用。 10、平均邻近指数（MPI），单位：无，范围：MPI>=0 公式描述：给定搜索半径后，MPI 在拼块级别上等于拼块 ijs 的面积除以其到同类型拼 块的最近距离的平方之和除以此类型的拼块总数；MPI 在景观级别上等于所有拼块的平均邻 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拼块出现。MPI 的上限是由 搜索半径和拼块间最小距离决定的。 生态意义：MPI 能够度量同类型拼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，表明同类型拼块间邻近度高， 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[68]。
    11、景观丰度（PR），单位：无，范围：PR>=1 公式描述：PR 等于景观中所有拼块类型的总数。 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：SHDI>=0 公式描述：SHDI 在景观级别上等于各拼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：0<=SHEI<=1 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：0
    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。 四、景观指数英文 景观指数英文缩写——英文全称——指标名称——应用尺度——单位） （一）、面积指标 1.Area/Perimeter ①AREA(AREA-CSD、AREA-CPS/AREA-LSD、AREA-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、%) ≥0 2.Isolation/Proximity ①LSIM——Landscape Similarity Index——斑块相似系数——斑块——% 3.Area/Density/Edge ①CA——Total Class Area——斑块类型面积——类型——ha＞0 ②PLAND(%LAND)——Percentage of Landscape——斑块所占景观面积比例——类型——% [0,100] ③TA——Total Landscape Area——景观面积——景观——ha＞0 ④LPI——Largest Patch Index——最大斑块指数——类型/景观——% （二）、密度大小及差异 1.Area/Density/Edge ①NP——Number of Patches——斑块数量——类型/景观——n ≥1 ②PD——Patch Density——斑块密度——类型/景观——n/100ha ③AREA(AREA-MN、AREA-AM、AREA-MD、AREA-RA、AREA-SD、AREA-CV)(MPS、 PSSD 、 PSCV)——Patch Area （ Patch Area Mean / Mean Patch Size 、 Patch Area Standard Deviation / Patch Size Standard Deviation 、 Patch Area Coefficient of Variation / Patch Size Coefficient of Variation）——斑块面积（平均斑块面积、面积加权平均斑块面积、斑块面积 中值、斑块面积范围、斑块面积标准差、斑块面积变异系数）（平均斑块面积、斑块面积标 准差、斑块面积变异系数）——类型/景观——ha(ha，%，%) ④GYRA(同上)——Radius of Gyration——回旋半径——类型/景观——m （三）、边缘指标 1.Area/Perimeter ①PERIM(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 ≥0 ②GYRA(同上)——Radius of Gyration——回旋半径——斑块——m 2.Contrast ①EDCON(同上)——Edge Contrast Index——边缘对比度——斑块——% 3.Area/Density/Edge ①TE——Total Edge——总边界长度——类型/景观——m ②ED——Edge Density——边缘密度——类型/景观——m/ha 4.Contrast ① CWED——Contrast-Weighted Edge Density—— 对 比 度 加 权 边 缘 密 度 —— 类 型 / 景 观 ——m/ha ②TECI——Total Edge Contrast Index——总边缘对比度——类型/景观——% ③ECI(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、变异系数）（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.Shape ①PARA(CSD、CPS/LSD、LPS)——Perimeter Area Ratio——周长面积比（类型水平方差、 百分比/景观水平方差、百分比）——斑块——无 ②SHAPE(同上)——Shape Index——形状指标——斑块——无 ③FRACT(同上)——Fractal Dimension Index——分维数——斑块——无 [1,2] ④CRICLE(同上)——Related Circumscribing Circle——近圆形形状指数——斑块——无 ⑤CONTIG(同上)——Contiguity Index——邻近指数——斑块——无 2.Area/Density/Edge ①LSI——Landscape Shape Index——景观形状指数——类型/景观——无 ②NLSI——Normalize LSI——归一化景观形状指数——类型——无 3.Shape ①PAFRAC——Perimeter Area Fractal DImension——周长面积分维——类型/景观——无 ②PARA(MN、AM、MD、RA、SD、CV)——Perimeter Area Ratio——周长面积比（平均、 面积加权平均、中值、变化范围、方差、变异系数）——类型/景观——无 ③SHAPE( 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 ④ 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 [1,2] ⑤CRICLE(同上))——Related Circumscribing Circle——近圆形状指数——类型/景观——无 ⑥DLFD——Double Log Fractal Dimension——双对数分维数——类型/景观——无 （五）、核心面积指标 1.Core Area ①Core(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——ha ②NCORE(同上)——Number of Core Area——核心斑块数量——斑块——n ≥1 ③CAI(同上)——Core Area Index——核心斑块面积比指标——斑块——% 2.Core Area ①TCA——Total Core Area——核心斑块总面积——类型/景观——ha ②CPLAND(C%LAND)——Core Area Percentage of Landscape——核心斑块占景观面积比 ——类型——% ③NDCA——Number of Disjunct Core Area——独立核心斑块数量——类型/景观——n ④DCAD——Disjunct Core Area Density——独立核心斑块密度——类型/景观——n/100ha ⑤CORE(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、变异系数）（平均核心斑块面积、核心斑块面 积方差、核心斑块面积变异系数）——类型/景观——ha(ha,ha,%) ⑥DCA(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、独立核心面积变异系数）——类型/景观 ——ha(ha,ha,%) ⑦CAI(同上)(MCAI)——Core Area Index(Mean Core Area Index)—— 核心斑块面积比指标
    （平均核心斑块指标）——类型/景观——% （六）、邻近度指标 1.Isolation/Proximity ①PROXIM(CSD、CPS/LSD、LPS)——Proximity Index——邻近指数（类型水平方差、百分 比/景观水平方差、百分比）——斑块——无 ②SIMI(同上)——Similarity Index——相似度——斑块——无 ③ENN(同上)——Euclidean Nearest Neighbor Index——欧氏邻近距离——斑块——m 2.Isolation/Proximity ① PROXIM(MN 、 AM 、 MD 、 RA 、 SD 、 CV)(MPI)——Proximity Index(Mean Proximity Index)——邻近指数（平均、面积加权平均、中值、变化范围、方差、变异系数）（平均邻 近指数）——类型/景观——%(%) ≥0 ②SIMI(同上)——Similarity Index——相似度——类型/景观——无 ③ENN(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)——欧氏邻近距离（平均欧氏邻近距离、欧氏 邻近距离方差、欧氏邻近距离变异系数）——类型/景观——m(m,m,%) ＞0 （七）、多样性 1.Diversity ①PR——Patch Richness——斑块多度（丰富度）——景观——n ≥1 ②PRD——Patch Richness Density——斑块丰富度——景观——n/100ha ③RPR——Relative Patch Richness——相对丰富度——景观——% ④SHDI——Shannon's Diversity Index——香农多样性指数——景观——无 ⑤SIDI——Simpson's Diversity Index——Simpson 多样性指数——景观——无 ⑥MSHDI——Modified Simpson's Diversity Index——修正 Simpson 多样性指数——景观—— 无 ⑦SHEI——Shannon's Evenness Index——香农均匀度指数——景观——无 [0,1] ⑧SIEI——Simpson's Evenness Index——Simpson 均匀度指数——景观——无 ⑨MSIEI——Modified Simpson's Evenness Index——修正 Simpson 均匀度指数——景观—— 无 （八）、聚散性 1.Contagion/Interspersion ①CLUMPY——Clumpiness——丛生度——类型——% ②PLADJ——Proportion of Like Adjacency——相似邻近比例——类型/景观——% （0,100] ③AI——Aggregation Index——聚合度——类型/景观——% （0,100] ④IJI——Interspersion Juxtaposition Index——散布与并列指数——类型/景观——% （0,100] ⑤DIVISION——Landscape Division Index——景观分裂指数——类型/景观——% （0,100] ⑥SPLIT——Splitting Index——分离度——类型/景观——% （0,100] ⑦MESH——Effective Mesh Size——有效粒度面积——景观——% （0,100] 2.Connectivity ①COHESION——Patch Cohesion Index——整体性（斑块凝聚度）——类型/景观——% （0,100] ②CONNECT——Connectance Index——连接度——类型/景观——% （0,100] 3.Contagion/Interspersion ①CONTAG——Contagion Index——蔓延度——景观——% (0,100]
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