第三章 研究設計
第二節 景觀指數
體、某類別的嵌塊體，或整個景觀的空間結構(Leitao et al., 2006)，依據量測空間 格局之不同，可分為嵌塊體層級(patch level)、類別層級(class level)以及景觀層級 (landscape level)來計算。本研究欲探討各類別土地利用在不同年期與區域間之變 化，故採用類別層級(class level)指數做計算。
景觀指數之數量繁多，且部分指數在解釋上有重複的情形，故僅選取對本研
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本研究應用美國農業部(USDA)研發的 FRAGSTATS 來做景觀指數計算，參 考相關書籍之解釋(Leitao et al., 2006 ; McGarigal and Mark, 1995)後，將景觀指數 之意義整理如下：
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1.景觀百分比(Percentage of Landscape, PLAND)
該嵌塊體類別在景觀中所佔的百分比，當 PLAND 趨近 0 表該嵌塊體類型較 少，當 PLAND=100 表單一類型之嵌塊體覆蓋整個景觀。
公式：
aij：表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積，以平方公尺表示。
A：總景觀面積，以平方公尺表示。
單位：%
範圍：0 < PLAND 100
2.嵌塊體密度(Patch density, PD)
PD 為嵌塊體數目(NP)除以總景觀面積，乘以 10000 將面積單位由平方公尺 轉換為公頃，再乘以 100 換算為 100 公頃。即單位面積中，所含有該土地使用類 別之嵌塊體數目。
公式：
ni：景觀中第 i 類土地利用類別之嵌塊體數目。
A：總景觀面積，以平方公尺表示。
單位：每 100 公頃之數量 範圍：PD>0,無限制
3.平均嵌塊體面積(Mean patch size, MPS)
MPS 等於某土地類型面積總合(以平方公尺為單位)，除以同類土地類型之嵌 塊體數目，再除以 10,000(將單位轉為公頃)。MPS 可計算嵌塊體之平均面積，用 以描述該類土地覆蓋類型的大小分佈特徵，可比較出不同景觀間嵌塊體的破碎程 度，在單一景觀中，則可比較出不同類型嵌塊體形式的破碎程度。
公式：
aij：表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積，以平方公尺表示。
ni：景觀中第 i 類土地利用類別之嵌塊體數目。
單位：公頃
範圍：MPS > 0,無限制
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4.面積權重平均嵌塊體面積(Area-Weighted Mean patch size, AWMPS)
AWMPS 在類別層級等於該類別所有嵌塊體面積乘上權重(嵌塊體面積除以 類別總面積)的總合。較大的嵌塊體會比較小者得到較大的權重，加權過的平均 嵌塊體面積較不易因極小面積嵌塊體的加入或遺失而產生改變，此為相較於 MPS 之優點。
公式：AWMPS
aij：表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積，以平方公尺表示。
單位：公頃
範圍：MPS > 0,無限制
5.平均形狀指數(Mean shape index, MSI)
MSI 等於嵌塊體周長總合(以公尺為單位)，除以該類土地利用別嵌塊體面積 (以平方公尺為單位)開根號，再藉由常數調整成圓形標準(向量)或正方形標準(網 格)，除以同類土地利用之嵌塊體數目。當 MSI=1 表所有該類嵌塊體是圓形(向量) 或正方形(網格)，當 MSI 值增加表嵌塊體形狀越複雜。MSI 可用來測量嵌塊體幾 何複雜程度。
公式：
pij：表示第 i 類嵌塊體中第 j 個之周長，以公尺表示 aij：表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積，以平方公尺表示。
ni：景觀中第 i 類土地利用類別之嵌塊體數目。
單位：無
範圍： ,無限制
6.面積權重平均形狀指數(Area-Weighted Mean shape index, AWMSI)
AWMSI=1 表所有該類嵌塊體是圓形(向量)或正方形(網格)，當 AWMSI 值增 加表嵌塊體形狀越複雜。AWMSI 以特定土地利用類別中每一個嵌塊體面積做為 形狀指數的權重值，因此大面積的嵌塊體比小面積嵌塊體有較大的權重，反映出 大面積嵌塊體通常扮演景觀功能中主要支配角色。
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公式：
pij：表示第 i 類嵌塊體中第 j 個之周長，以公尺表示 aij：表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積，以平方公尺表示。
單位：無
範圍： ,無限制
7.平均最鄰近距離(Euclidian nearest neighbor distance, ENN_MN)
同類別嵌塊體中，各別嵌塊體至最鄰近同類別嵌塊體之距離總合除以同類別 嵌塊體之個數，ENN_MN 值越大表示兩嵌塊體相鄰近程度越低，分散程度高，
若值越小表示為較聚合之嵌塊體。
公式：
hij：表 i 類第 j 個嵌塊體邊緣與最鄰近同類嵌塊體邊緣之距離，以公尺表示。
n'i =景觀中 i 類土地利用類別有最鄰近距離之嵌塊體數目 單位：公尺
範圍：ENN_MN > 0,無限制
8.平均最鄰近距離(Area-Weighted Euclidian nearest neighbor distance, ENN_AM) ENN_AM 等於所有相應嵌塊體類別的所有嵌塊體中每個嵌塊體的最鄰近距 離乘以嵌塊體面積比的總合(即嵌塊體面積除以相同類別嵌塊體的面積總合)，
ENN_AM 值越大表示兩嵌塊體相鄰近程度越低，分散程度高。
公式：
hij：表 i 類第 j 個嵌塊體邊緣與最鄰近同類嵌塊體邊緣之距離，以公尺表示。
aij：表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積，以平方公尺表示。
單位：公尺
範圍：ENN_AM > 0,無限制
9.旋轉半徑指數(Radius of Gyration, GYRATE_MN)
GYRATE_MN 指一個嵌塊體中，許多每個小單元(即網格)與中心點間的平均 距離(以公尺為單位)。當嵌塊體由單一網格組成時，不管網格面積多大，
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GYRATE_MN=0；當嵌塊體涵蓋整個景觀時，則 GYRATE_MN 達最大值。
GYRATE_MN 是測量嵌塊體擴展性與連接度有效的方法，當所有條件保持不變 下，嵌塊體越大則旋轉半徑指數越大；當面積相同時，嵌塊體越呈長條狀則旋轉 半徑指數越大。
公式：
hijr：表網格單元 ijr(在嵌塊體 ij 內)到嵌塊體 ij 中心點(平均位置)的距離(m)，
網格單元中心到網格單元中心的距離。
z：嵌塊體 ij 中的網格單元數量 單位：資料庫的距離單位(通常是公尺) 範圍：GYRATE_MN ,無限制
10.面積權重旋轉半徑指數(Area-Weighted Mean Radius of Gyration, GYRATE_AM)
GYRATE_AM 在類別層級等於是所有同類嵌塊體，旋轉半徑指數總合乘以 嵌塊體的相對豐富量(即嵌塊體面積除以所有同類型嵌塊體面積的總合)。
GYRATE_AM 可測量同類嵌塊體的連接度與延展性，面積權重加強反映出大面 積嵌塊體之形狀，因大面積嵌塊體對景觀之主導性較強。
公式：GYRATE
hijr：表網格單元 ijr(在嵌塊體 ij 內)到嵌塊體 ij 中心點(平均位置)的距離(m)，
網格單元中心到網格單元中心的距離。
z：嵌塊體 ij 中的網格單元數量
aij：表示 i 類嵌塊體中第 j 個之面積，以平方公尺表示。
單位：公尺
範圍：GYRATE ,無限制
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