瑋佳-進度報告和後續計畫-2

(二)投稿IALE_EU 2009

本學期專討主要在討論台北水源特定區的土地使用法規(land use regulations)和棲地分裂程度(habitat fragmentation, 以PD為指標), 前幾天試圖重新組織案例資料和結果, 重寫了一篇摘要http://cyc204.blogspot.com/2008/12/again-for-final.html, 同樣以改寫成Case study的研究為目的, 不過現在有更具體的想法, 初擬論文架構如下:

1. 理論架構: 淡水保護區中的土地使用管制對物種保育的功效 http://papayasu.blogspot.com/2008/12/case-study-of-legal-mechanism-for.html (尚未改寫完成)

2. 案例分析: 包括基地範圍與背景、土地使用分區、土地使用主管機關與法規、使用現況 (有資料但尚未撰寫或繪圖)

3. 論證過程: 以法規特性(立法年代與意旨)為影響因子, 並以物種多樣性和/或棲地分裂程度為指標 (尚未撰寫, 須考量以物種或以棲地結構為指標, 後者缺乏不同時間點的資料)

4. 理論建立: 本學期專討係單一時間點(2006年)的橫斷面研究, 研究結果簡述如下-- 相對而言, 研究基地內以溫泉法所"管"的範圍棲地分裂程度最為嚴重, 其特性有二: 一為資源主管機關(經濟部)與使用主管機關(交通部)不同; 二為土地使用管制由緊縮變為寬鬆(原屬森林法、水利法和河川管理辦法等法規, 後改屬溫泉法); 重新分析後當可歸納出更嚴謹的結果, 期能建立水源水質水量保護區土地使用與管理的理論.

在IALE_EU 2009發表後, 希望能夠有機會投稿Landscape and Urban Planning.

　　

二、下學期進度 (2009.2.1~2009.7.31)

(一)投稿ISSRM 2009

即之前張貼的新研究構想http://cyc204.blogspot.com/2008/11/new-abstract-new-research.html, 預計作為下學期專討; 在ISSRM 2009發表後, 希望有機會發展成可以投稿Biological Conservation等期刊的文章

(二)修習博士班必選修(5選3)的特論課 <--如果有開課的話

(三)博士論文proposal

　　

瑋佳-專討的slide摘錄

p.5 許多研究業已指出LCTs與生態系之間存有相關性, 並有學者據以提出景觀規劃設計與管理的原則, 但這些原則均須透過法規方能落實在真實環境中, 故本研究提出研究問題如圖.

p.12 根據文獻回顧結果可繪製文獻地圖, 先前研究著重於棲地和生態性的關係, 本研究期能連結景觀生態學中所關切的棲地分裂問題與土地使用法規的執行層面.

p.13 本研究架構如圖, 透過第1階段中法規文本的分析萃取出影響土地使用的因子, 在第2階段中檢定其與棲地分裂程度(本研究中以PD表之)的關係 or我該寫"...檢定其對棲地分裂程度的影響"??

p.22 為回答問題1, 以迴歸分析檢定各個法規層面因子, 可能受限於樣點數(n=30), 唯一達顯著的是"有無遊憩觀光相關法規", 另外2個相當接近顯著的因子是"有無溫泉相關法規"和"中央主管機關是否包含經濟部"; 此一結果將棲地分裂源頭指向本區的早期開發(劃設水源特定區前), 土地使用法規不溯既往, 使棲地分裂的情況不但可以延續, 甚至可以擴張.

p.24 為回答問題2, 故將樣點(n=30)區分為不同中央主管機關的4類, 結果發現其間具有顯著差異; 此一結果不具因果意義, 僅代表分區機能越多, 土地使用越複雜, 棲地分裂情況越嚴重, 其影響層面同樣在於與觀光遊憩活動有關的土地使用

粒度與幅度part2

我之前都以為粒度(grain)是已經決定好、不能改變的，就像是這個景觀從空中看下去的細緻程度。

但是總覺得怪怪的...因為在幅度(extent)上，我們可以選擇分析的區域範圍，就是宜婷學姐的論文談及的。既然幅度可以選擇大小，那相同概念的粒度也可以選擇大小!也就是當我們想要討論某種物種，就用那個物種適合的粒度大小去分析。

其實我是看到下面這張圖，才想到的。

圖片來源：Mark Hostetler & C. S. Holling, (2000), "Detecting the scales at which birds respondto structure in urban landscapes", Urban Ecosystems, 4, page 26

適合分析老鷹的景觀幅度(extent)是8*8km，小鳥是0.2*0.2km

那適合分析老鷹的景觀粒度(grain)是圖中那些較大的塊區(田、樹叢、社區)，小鳥的則是樹、房子等等比較小的塊區。

我們在做研究的時候，一個景觀裡存在很多種物種，尺度的需求從大到小都有，所以要用最小的粒度和最大的幅度(通常就是研究基地範圍)去分析，分析的影像解析度就必須要能夠解釋最小的粒度。

是這樣嗎?

【補充】
我在兩本書(Measuring Landscape, Land Mosaic)都看到，影像解析度最好為欲分析粒度的25~50%大小，或粒度為解析度的2~5倍面積大小。

scale (extent and grain)....................resolution

景觀生態研究中一個重要的觀念就是尺度(scale)問題, 景觀尺度問題包括了二個部份, 幅度(extent)及粒度(grain), 幅度是指所分析基地範圍的大小, 簡單的說就是你分析基地的範圍大小, 而粒度大小則是指所看到的景觀元素的細緻度, 也就是基地分類出來的景觀元素的細緻度. 由這二個概念說明景觀生態結構的尺度及物種分佈間的關係, 這二個觀念告訴研究者所討論基地的大小範圍, 以及分析景觀的細緻度所能夠代表的生物物種. 沒有能明確的說出這二個尺度的定位, 就沒有辦法就所分析的地景作出正確的景觀生態論述. 也就是說可能是以能代表松鼠(或同樣棲地需求)的活動範圍的幅度及影響它活動的環境結構(樹叢、草地...)粒度, 來說明老鷹(或同樣棲地需求)的分佈, 這樣就會產生很大的誤判.

至於解析度(resolution), 大家常與粒度(grain)相混淆, 其實他們常常代表同一件事, 解析度本身比較是工具性的名稱, 用來說明影像圖面或螢幕工具的細緻度, 但是如果這個地區的粒度本來就大, 如大面積的水田坵塊, 那用不同解析度相機拍出來的相片, 雖然有不同的解析度, 但是還是有相同的粒度, 從另一方面思考, 如果現在所要分析的粒度很小, 但所能獲得的影像圖面解析度很粗, 不能分出所要的粒度, 那也沒有辦法進一步的分析研究所要的景觀生態結構.

這凸顯了一個問題, 工具性的解析度其實是研究者所使用的工具的問題, 但真正景觀生態結構要討論的問題應是具概念意義的粒度. 沒有對粒度的瞭解或定位, 解析度的分析或變化的討論並沒有生態的意義, 只是空間工具的分析. 很多的景觀生態的研究著重分析的工具, 但分析的對象是什麼?

連帶思考: 塊區大小是不是就是粒度大小? 和MPS的問題有關.

有關毛毛的專討

昨天聽了毛毛的專討，以及看了毛毛的發文，所以寫了以下的東西!!

毛毛要討論的解析度(resolution)，應該指的是每一個網格的表現程度，並且解析度跟網格大小(cell size)所代表的意義相同的，亦即cell siz愈小，解析度愈高，所能表現的地物也愈多。
我記得我過去看過比例尺跟解析度換算的資料，果然被我找出來，就像下表所示。所以透過低空攝影我們可以獲得比例尺大於1/1000的照片，同時我們也可以獲得解析度更佳的低空照片，在此同時對低空照片進行數化，我們可以輕易的分辨小於50公分的物體，所以數化的結果會跟航照圖的數化結果不同，再去進行景觀結構指數的計算，理論上，獲得兩者的結構數值應該會有所不同，但會不會達顯著差異就是要毛毛做完這次專討就會知道的。

而毛毛談的粒度(grain)，其實是指我們數化完進到GIS圖層進行處裡的程序(進行指數計算前)，所以粒度的大小是由我們分析者所決定，而cell size則是照片拍攝完就決定了，並且粒度的大小是可以依據研究目的不斷的作調整。那粒度會不會影響結構指數計算的計算結果？答案是會的！我畫了下圖，當你的grain的邊長變為2倍時，原本的4格grain 會變成新的大grain ，GIS會自行計算讓其中面積最大的變成大grain的屬性，所以原本橘色的面積就由原本的17單位變成16單位，當然其他的結構指數都會有所改變。所以要討論粒度的改變又是另外依個研究問題了!

而幅度(extent)其實也就是研究區域的範圍大小、地圖的邊界、物種分布範圍或是研究的持續期間，其決定可以觀察到多少的網格以及限制了可觀察的最大格局(Bissonette, 1997)，所以以上圖而言，8*8的單位面積就是上圖的幅度。(而我的論文其實是要去找出不同階層物種的最佳分析幅度!)
以上，洋洋灑灑的寫了那麼多，希望對毛毛有幫助，也可以讓大家了解一下，如果有寫錯的或任何問題，請不吝指教！

粒度與幅度

"終於"看了一些文獻之後，發現景觀生態裡講的「粒度」其實也不能來解釋空間解析度，只是概念很像。粒度(grain)是用來表現景觀的尺度，而空間解析度(spatial resolution)是用來表現影像的尺度。
譬如說matrix裡面的patch，是大榕樹、大灌叢和大湖的時候，粒度就比較大；是針葉樹一棵一棵，小湖一座座的時候，粒度就比較小。所以在數化的圖層上可以看到，有些地方泡泡小又密，一些地方泡泡比較大。

另一個表現景觀尺度的特徵，叫做幅度(extent)。那它的概念就有點像照片的大小，是3*5的還是4*6的這樣。

所以，當景觀的粒度小而幅度又不大的時候，需要更精細的工具去分析，那麼，低空攝影就派上用場了。

問題：
那粒度跟MPS(Mean Patch Size)又有甚麼相關呢?

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.

about Landscape Ecology

景觀生態學 (Landscape Ecology) 在近年來受到大家的重視, 環境規劃及設計者希望藉由這個學門的知識, 更準確的來達成永續環境規劃設計的目標. 景觀生態學是一個強調跨領域的學科, 當初在歐洲成立景觀生態學會時就是由許多不同領域的學者所共同發起, 包括了生物、地理、植物、動物、生態、地政、森林、建築、景觀、都市計畫、法律等等. 多年的發展可以發現景觀生態學重要的觀念建構主要是在闡明當我們改變土地使用型態 (Land Cover types, LCTs) 時, 我們同時也在改變環境中的生態機能, 並影響未來這個環境生態的演替方向. 在這樣的觀念之下者發展了景觀生態的重要架構 - 結構 (Structure)、功能 (Function)、變化 (Change) - 來分析討論環境改變時其生態機能及未來演替的關係. 另一個重要的規則是用來描述景觀生態結構的變化, 學者們以 -塊區 (Patch)、廊道 (Corridor)、基質 (Matrix) - 來探討不同景觀生態結構的特性及其潛在的生態機能 (Function). 而我們所生活的地球就是由這三種不同的景觀生態結構所構的環境. 再進一步的我們稱由這三種元素組成, 亦即是我們生活的景觀環境為嵌合體 (Mosaic). 塊區、廊道、基質、嵌合體就像是景觀生態研究者的共同語言, 目的是以生態的觀點來過濾及簡化我們所見的環境組成因子, 俾能準確的看出景觀結構中的生能機能及其變化. 更進一步藉由對環境生態機能和變化的瞭解, 希望可以有智慧的規劃設計永續的環境.