GIS应用技巧之景观格局分析（一）

一、前言

当基于DMSP/OLS、NPP/VIIRS夜间灯光数据完成城市建成建成区的提取之后，可以从景观格局层面分析建成区图斑。景观格局指数计算目前有两种方式：一种是使用fragstast软件，但是这个软件首先不太好找最新版，一般都是旧版本且破解不够彻底，不像某某游戏都可以破解，毕竟这东西用的人比较少数。第二种就是比较笨的方法，直接根据相关景观指数定义公式自行计算，既可以在GIS中直接计算，也可以导出至Excel中再计算。

如何计算？首先大家要知道常用的景观指数的公式。

二、景观指数

（1）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：

Ci = Ni / Ai

式中Ci为景观i的破碎度，Ni为景观i的斑块数，Ai 为景观i的总面积。

（2）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。

Vi = Dij / Aij

式中Vi为景观类型i的分离度，Dij为景观类型i的距离指数，Aij为景观类型i的面积指数。

（3）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。

Wi = Li / Si；Ni = 1 / Wi

Wi表示受干扰强度，Li是指i类生态系统内廊道(公路、铁路、堤坝、沟渠)的总长度，Si是指i类生态系统的总面积，Ni是i类生态系统类型的自然度。

（4）景观多样性指数

多样性指数是指景观元素或生态系统在结构、功能以及随时间变化方面的多样性，它反映了绿地景观类型的丰富度和复杂度。计算公式如下：

式中，H 为多样性指数；Pi 是景观类型 i 所占面积的比例；m 为景观类型数目。H 值越大，表示景观多样性越大。

（4）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。

（5）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。

（6）分维数

D=2ln(P/4)/ln(A) D=1/2ln(P/4)/ln(A) （分维倒数）

式中，D表示分维数；P为斑块周长；A为斑块面积。D 值越大，表明斑块形状越复杂，D 值的理论范围为 1.0～2.0，1.0 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。

（7）聚集度指数

RC=1－C/Cmax

式中，RC 是相对聚集度指数，取值范围为 0～1 之间；C 为复杂性指数，Cmax 是 C 的最大可能取值，C 和 Cmax 的计算公式为：

其中，P(i，j) 是生态系统 i 与生态系统 j 相邻的概率，m 是景观中生态系统类型总数。在实际计算中，P(i，j) 可由下式估计：P(i，j)=E(i，j)/Nb，式中 E(i，j) 是相邻生态系统 i 与 j 之间的共同边界长度，Nb 是景观中不同生态系统间边界的总长度。RC 的取值越大，则代表景观由少数团聚的大斑块组成，RC 值小，则代表景观由许多小斑块组成。

三、具体步骤

从上述景观指数定义公式可知，大多数的景观格局指数都与斑块周长、面积有关。

以某年某地区建成区为例，已经提取好的建成区导入，所以就是要回归到最初的建成区面数据（不需要融合成整块，不然没有办法计算）。

打开建成区面数据属性表

我们可以看到已经有面积，当然这是经过计算的，就是计算面积工具出来。

既然需要面积和周长，那么我们直接计算周长即可。

添加字段

找到周长字段右键找到——计算几何

注意一定要是UTM投影坐标系，不然是错误的，前面的文章也提过在进行建成区提取之前，需要将夜间灯光数据转为UTM投影坐标。

有周长有面积，那么很多景观格局指数都能计算。导出到Excel计算。

搜索表转为Excel工具。既可以导出。然后再excel计算各个景观格局指数。