基于图论的景观图表达、分析及应用

发布时间：2021-07-05 16:17

　　景观结构和空间格局一直是景观生态学的核心问题,图论的应用为景观格局的分析提供了一种研究框架,基于图论的景观图逐渐被应用于生物多样性保护的连通性建模和景观规划的决策支持研究,景观图的表达、分析和应用已成为保护生物学和景观生态学研究的热点。本文首先介绍了景观图的图论基础,在Scopus数据库的基础上,检索了1993—2019年在标题、摘要和关键词中出现"landscape graph"、"connectivity"和"network"词汇的257篇已发表的期刊论文。从年发文量、来源期刊、研究区域、研究机构、景观类型等方面分析了该领域的研究进展和发展趋势。分析发现,2017年之前,发表的期刊论文数量整体呈上升趋势,2017年之后年发文量逐年下降;主要研究力量集中在美国、西班牙、法国、加拿大和中国,发文量占到86.8%。大部分研究成果发表在"Landscape Ecology"、"Landscape and Urban Planning"和"Biological Conservation"期刊上。在研究内容上,景观图表达主要包括点的定义、边的度量和景观的模拟3方面,景观图分析研究包括分析指数、... 

【文章来源】：应用生态学报. 2020,31(10)北大核心CSCD

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

图论中3种不同的图类型示意图

图的最小生成树、子图(分量)及组分示意图

表1 图论的主要术语及其生态学含义Table 1 Main terms of graph theory and their ecological meaning 名词Term 定义Definition 生态学含义Ecological meaning 示例Example 节点Node 图的基本要素,通常用点来表示 具有某种空间或质量属性的生境斑块 图1中的a、b、c、 d、e、f 边Edge 表示节点之间的连接关系,可以具有方向和权值 反映了生境斑块之间的功能关系,可以用二元邻接关系、距离、扩散概率和死亡概率等来表示;边的方向代表生境斑块之间流的方向 图1中的ab、bc、bd、cd、de、df、ef 路径Path 节点或边的序列 代表生态流在生境斑块运行的可能路线 图1中,节点a和c之间的路径为ab-bc 路径长度Path length 节点之间边的权值之和,在无权图中,长度代表边的数量 当边的权重代表生物体在生境斑块之间的迁徙死亡概率的时候,路径长度反映的是生境斑块之间迁徙路线的死亡概率之和 图1A中,节点a和c之间的路径长度为2;图2A中,节点a和c之间的路径长度为5 最短路径Shortest path 两个节点之间长度最小的路径 当边的权重代表生物体在生境斑块之间的迁徙死亡概率时,最短路径反映的是两个生境斑块之间迁徙死亡概率最小的路线 图2A中,节点a和d之间的最短路径为ab-bc-cd 最小生成树Minimum spanning tree 加权图中,边权值之和最小的生成树 在景观图中,最小生成树通常由生境斑块和它们之间的最短路径组成 图2B为图2A的最小生成树 中心度Centrality 节点在网络结构中的相对重要程度 景观要素在网络空间结构关系和生态过程中的重要程度或影响力,当节点具有较高的中心度时,该节点代表的斑块所载较多的生态流,该斑块的缺失将导致网络结构严重退化或生态过程断裂 - 分量Component 分量内的节点相互连接;分量之间没有节点相连 同一分量内的生境斑块之间相互可达,并且连接紧密;不同分量之间不存在某种生态流运行或较弱,由生境斑块组成的小分量可能会遭遇物种的永久灭绝 图2C 组分Compartment 同一个组分内节点连接比较紧密,组分之间节点连接比较稀疏 同一组分内生境斑块之间的生态流(或生态通量)强于组分之间的生态流(或生态通量) 图2D图4 文献所属国家

【参考文献】：
期刊论文
[1]景观生态网络研究进展[J]. 刘世梁,侯笑云,尹艺洁,成方妍,张月秋,董世魁.  生态学报. 2017(12)
[2]整合电路理论的生态廊道及其重要性识别[J]. 宋利利,秦明周.  应用生态学报. 2016(10)
[3]景观连接度的生态学意义及其应用[J]. 陈利顶,傅伯杰.  生态学杂志. 1996(04)



本文编号：3266406