尺度變化的影響

ICLEE那天發的Landscape and ecological engineering volume3 no.1，第47頁有一篇關於changing scale的文章，內容大概是計算不同粒度的景觀結構指數，並把它們畫成曲線圖，看它們的變化。

曲線圖的X軸是粒度，由30m到300m，Y軸是各項指數。曲線往上的指數有Mean Patch Size和Euclidean Nearest Neighbor Distence(Mean)；曲線往下的指數較多，有Aggregation, Cohesion, landscape shape, number of patches和total edge length；當然也有平平的，像是Class Area。

但是各個圖都有一個共通點，在粒度為100*100(與最小粒度面積比例為10)附近的時候，曲線開始不平順，上下劇烈變動，或開始有另一種階梯狀的線條出現。關於這個問題...我還沒看懂，下次再和大家說明，如果有興趣的話請跟有去ICLEE的人借來看看。

因為我發現有點難懂，所以在本篇文章的文獻中找了比較原始的一篇文章：Effects of changing spatial scale on the analysis of landscape pattern (Monica G. Turner, Robert V. O'Neill, Robert H. Gardner & Bruce T. Milne, 1989)。

文章中主要在觀察不同幅度與粒度下的景觀資料(landscape data)變化，是否會產生一個規則，並且使用Diversity(歧異度)、Dominace(優勢)和Contagion三種指數做分析，希望可以應用在未來測量不同景觀尺度的事件。因為我對粒度(grain)比較有興趣..所以目前只看了粒度的部分。

粒度從1*1個單位放大到50*50個單位，總共有18種粒度。在放大粒度時，例如1*1→2*2，LCTs(Land Cover types)屬性為四格中出現最多者；若四格內的LCTs屬性兩兩相同，則屬性則以隨機方式獲得。

結果為，LCTs類別的數量在七個不同景觀中，隨著粒度的變大而縮減。由6種縮減至3種，意思也就是粒度越大，則會忽略越多東西；以各LCTs類別佔全面積的比例來看，原本面積就佔多數的類別，會跟著粒度的增加而增加，其餘的類別則漸漸消失；如果類別之間的差異不大，變化也會比較緩和(見下圖)。

我在想，是不是在面積比例上有一個臨界值，過了這個臨界值，面積就會和粒度成正相關，反之則成負相關。

在比較三種指數的結果方面，不同的粒度對於Diversity數值有線性的關係，而Dominace和Contagion則無；但是在幅度上，Dominace和Contagion隨著粒度著增加，而Diversity則是呈現不同的反應。

指數的變化，是因為LCTs的數量(m)和面積比例(Pk)隨著幅度與粒度改變。而三種指數有不同的反應，則是因為指數本身的特性不同，對土地使用類型的數量和面積比例的關係也會不同，因此和changing scale才有不同的線性關係。

再回頭看那篇2006年的，景觀結構指數因為和土地使用類型(LCTs)有不同相關方式，所以曲線圖才會有好幾種不同的曲線。

景觀生態中Resources的分類

景觀規劃中的資源和土地使用十分多樣, 自然及人文資源也都是景觀生態學關注的範疇, 而景觀生態資源(Resources)的分類, 明確好用的概念分類在研究操作上也就十分重要, 依據 Leitao et.al., 2006, 將資源分為非生物資源(Abiotic Resources)、生物資源(Biotic Resources)、文化資源(Cultural Resources)三大部份(Abiotic, Biotic, Cultural, ABC). 非生物資源作者主要是指水體, 生物資源主要是指植物, 動物, 及生物岐異度. 文化資源主要是指人類居住, 交通, 遊憩或文化活動. 在這三大類資源類型之下定位了各種不同的土地使用型態(LCTs), 如, 都市, 森林, 農地, 濕地, 道路, 及河流等.

而景觀生態指數(LE Matrics)所描述的就是不同Patch Level, Class Level, 及Landscape Levels的都市, 森林, 農地, 濕地, 道路, 及河流等土地使用型態(LCTs), 也就是描述了資源的分佈及使用情形.

景觀生態結構指數

以景觀規劃設計的角度而言, 因為主要是以改變的景觀生態結構(Structure)來看一個地景生態機能(Function)改變, 因此描述景觀結構的改變情形是一個重要的研究主題, 而描述景觀結構的改變就是去描述其中的"塊區", "廊道", "基質" 的組合(Composition)情形及他們的分佈(Configuration)情形, 而回到我們的規劃和設計基地, 我們需要描述景觀結構通常就是土地使用型態(Land Cover Types, LCTs).

我們以一些指數作為描述景觀生態結構的工具, 主要源自空間統計學(Spatial Statistical Methods), 目的是在以數學的指數公式來說明景觀生態結構的形狀或其間的關係. 常用來描述塊區, 廊道, 及其間的連結(Connectivity), 網絡(Network)等關係. 主要可以分為三個等級(Levels), 第一個是Patch Level, 主要描述單一個塊區的形狀、大小等. 第二個是Class(Group of Patches) Level, 主要描述"一組"同類塊區的平均大小, 連結、分散、聚集等分佈情形, 常用來代表景觀破碎化程度. 第三個是Landscape(Group of Classes or LCTs)Level, 主要說明一地景中所有不同塊區的組成如塊區類型的多少, 平均大小, 連結、分散、聚集等情形, 常用來代表景觀岐異度.

然而僅僅分析了景觀生態結構的改變, 其實只是依過去研究成果所累積的知識去"推測"基地的生態機能, 這樣的推測必需是"過去"的研究基地條件是和"現在"的基地對象相同或是類似的. 不過在台灣目前生態資訊未能完整有系統的建構之前, 僅以外國的研究知識來推測台灣一個地景的結構改變, 會有與外國相同的生態機能是極為不可靠的, 台灣的地景尺度, 生物物種, 地理屬性...都具有其獨特性. 因此我們認為台灣景觀生態的研究, 應能儘量進行本土物種資料的調查, 一方面能累積本土的物種資料, 一方向也能較準確的推測地景的結構改變會影響的生態機能.