基于最佳粒度效应及移动窗口法的西溪湿地景观格局研究进展文献综述
摘要：湿地是一类由喜水生物以及湿润环境所构成的自然与人文综合生态体系，随着人类时代大规模的城市化建设以及快速的工业化推进，湿地生态景观变化程度持续增大，破坏也呈现愈加严重的态势，甚至于萎缩消亡，这对生态安全构成了一定的威胁。本文主要综述了国内外景观格局指数的粒度效应以及移动窗口法的研究现状，以期将景观生态学的格局、尺度等方法和原理运用于湿地科学领域中，推动了湿地景观格局演变的研究。
关键词：最佳粒度效应；移动窗口法；西溪湿地；景观格局
一、前言
湿地与森林、海洋并称为全球三大生态系统，具有极其丰富的生物多样性，是众多野生动植物特别是珍稀水禽的繁殖地和越冬地[1-2]，同时也是人类赖以生存的自然环境之一，享有“地球之肾”、“天然水库”和“天然物种库”的美誉。作为地球表层生态系统的重要组成部分，湿地是在湿润环境下，由负地形或岸边带及其所承载的水体、土壤与生物相互作用所形成的过渡带[3]，其生态系统在调蓄洪水、净化水质、保护生物多样性、缓解全球气候变化、维持区域生态平衡等诸多方面发挥着举足轻重的作用。
然而，伴随人类活动区域的扩大化，全球湿地生态系统先后出现了区域性的逆向演替、植被衰败甚至退化、生物多样性锐减等重大问题，都深刻反映出了区域生态环境的恶化程度，引起了学界的广泛关注。
景观生态学作为生态领域的前沿学科，其热点在于景观格局变化和驱动因子分析，主要探讨时空尺度上生态系统的生态变化过程和空间格局演变[4]，为湿地景观生态研究提供了新方法、新思路。与此同时，景观格局能够反映景观的空间格局、大小、形状以及斑块在空间上的分布与组合规律[5-6]，高度浓缩了景观格局信息，是刻画其结构组成和空间配置某些方面特征的简单定量指标[7]。近年来，遥感卫星技术以其重访周期短、覆盖范围广和信息含量大等优势特点[8]，进一步推动了湿地景观格局及其动态变化监测[9]。基于长时间序列的湿地景观格局变化研究，不仅可以探明在人为活动干扰下景观格局的变化特征及其对区域生态环境造成的影响，还可以预测未来景观格局的变化趋势，制定相关政策措施来缓解人地矛盾，优化湿地景观的开发管理模式，促进区域生态环境的可持续发展[10-12]。
二、国内外研究现状
LUCC作为全球生态系统中较为活跃的变量之一，随着人类活动因素的变化，人工或是半人工化的LUCC，加之以潜在的自然景观转化程度，将呈现出具有自然和人文双重属性的景观模式[13-14]。景观指数作为景观格局分析的定量化指标，在过去几十年里得到了迅速的发展[15]。随着生态学研究对LUCC景观格局的介入发展，其核心议题在于如何加强景观指数与生态过程的结合，从而提高格局分析的科学性[16-18]。
利用景观格局指数进行LUCC空间分析的方法得到了广泛应用，国内外众多学者对景观格局指数的尺度效应进行了相应的研究，表明景观指数具有普遍的尺度依赖性[19-20]，即不同的景观有着不同的格局特征，这对对应的尺度变化响应也不尽相同。但是随着近年来的尺度研究中，对数据信息的聚合分析以及不同各尺度间的信息转移过程，表明对于特定景观下合适尺度的筛选，主要基于粒度效应的景观格局研究，即景观水平指数和等级水平指数具有明显的粒度效应[21-22]。然而在以往的部分研究中，大多数都是在两个或多个空间尺度上直接进行对比分析及变化预测，忽视了景观格局的尺度依赖性这一特征，其研究结果具有一定的局限性[23]。因此对于多个景观指数而言，综合应用以及定量研究景观格局演变过程之间的关系，可以有效地解释景观生态效应[24-26]。
除此之外，在研究局域景观格局时，能够有效观测景观格局指数空间动态变化的方法之一就是移动窗口法，更好地将景观指数和相关环境因素紧密联系起来加以综合分析，该方法之前普遍应用于城市景观格局研究中。随着技术发展，近年来，移动窗口法在景观生态学、综合自然地理学方面的应用也愈加广泛[27-29]。作为分析景观格局指数空间变异状况的有效手段[29-31]，它可以更好地将景观格局与自然、社会经济过程连接起来，但其应用于湿地景观格局变化的研究尚且较少。
三、原理和方法[32]
（一）最佳景观观测尺度
在景观生态学中，空间尺度一般以粒度表达，其中空间粒度（空间分辨率）指的是景观中可以辨识单元代表的最小特征长度、面积或体积[33]，如何确立合适的空间尺度是当前景观生态学研究的热点之一[34]。研究表明景观格局随着空间尺度的选取不同会有显著的改变，具体而言就是对于景观要素来说，都有一个最佳的观测尺度，因此，在这个最佳观测尺度上研究景观要素的景观格局，可以推断出该景观要素在其他尺度上相应的变化规律。
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