景觀生態與評估

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第四節 景觀生態與評估

一、景觀生態學(Landscape ecology)

「景觀生態學」一詞最早由德國地理學家 Troll 於 1939 年首次提出。景觀生 態學是一跨領域的綜合學科，其 1950 年代源自歐洲，至 1980 年代亦於北美興起 研究熱潮，在歐洲探討之景觀生態學包含人文地理、生態、景觀規劃與建築、資 源經濟學、政治科學、社會科學等面向；在北美研究的景觀生態學結合歐洲景觀 生態學範疇，以及空間形態分析、生態學原理等理論基礎，同時發展出地理資訊 系統、資源管理與相關數學模型(林裕彬、吳振發、鄧東波，2004)。由上可見歐 洲研究領域主要偏向人文，北美研究較偏向量化，而現今景觀生態學已趨向融合 兩者。

景觀生態學探討之景觀係指自天空往下俯視時，地表景觀就像是一鑲嵌體 (mosaic)，從都市到自然環境中，景觀空間主要架構按其形狀和作用可分為嵌塊 體(patch)、廊道(corridor)和基質(matrix)三種類型：嵌塊體是景觀空間比例尺上所 能見到的最小均質單元，在外觀上不同於周圍環境的非線性相對同質區域，如：

草原、農田、住宅區、湖泊等；廊道是與相鄰兩邊環境不同的狹長帶狀結構，廊 道在運輸、保護、資源和美學等方面的應用，幾乎能以各種方式滲透到景觀中，

廊道可做為某些物種的棲息地、提供物種遷移的通道，也可成為分隔地區的屏障 或過濾器，並影響周圍基質環境和生物源；基質是景觀中所占面積最廣且連接度 最高的元素，在景觀功能中扮演主導地角色，在評判景觀中之基質可依照相對面 積大、連接度較高以及對景觀動態控制作用大者為基質(Forman & Godron, 1986)。

二、景觀生態指數(landscape metrics)

景觀生態學強調空間格局(spatial pattern)、生態過程與尺度的相互作用，研究 內含包括景觀的結構、功能、變化與管理(Leitao et al., 2006)，故量化的指標將有 助於了解景觀的結構與功能。景觀指數可以量測並描述嵌塊體、某類別的嵌塊體，

或整個景觀的空間結構(Leitao et al., 2006)。景觀指數提供組成與配置的資訊，景 觀組成表示景觀中各類型的嵌塊體變化度與豐富度；景觀配置則表示嵌塊體的物 理分布與空間特徵(McGarigal and Mark, 1995)。景觀指數的價值在於可比較各種 不同的地景結構，像是比較相同的景觀配置加諸在不同景觀的結果，或是同一景

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觀在不同時間或情境下的結果(Gustafson , 1998)。

在以景觀描述空間格局時，可分為三個層級：嵌塊體層級(patch level)、類別 層級(class level)、景觀層級(landscape level)。嵌塊體為網格的總和，嵌塊體層級 的指數計算單一塊體的特徵，像是大小、形狀、最鄰近距離等；類別是同一種類 嵌塊體的總合，類別層級的指數計算所有類別的特徵，像是總面積、平均嵌塊體 大小、聚集程度等；景觀是區域內所有的嵌塊體或是類別的總合，景觀層級的指 數計算所有嵌塊體鑲嵌特徵，像是嵌塊體類型多樣性、平均嵌塊體大小或聚集程 度(Leitao et al., 2006)。

McGarigal and Marks(1995)蒐集景觀結構研究報告，整理相關景觀結構指數，

並應用 Arc/Info GIS 軟體之巨集指令開發 FRAGSTATS 程式集，提供各項指數計 算，將景觀指數分為八大類：

(一)面積指數(Area metrics)

此類指數用於描述嵌塊體面積的相關特徵，若嵌塊體面積越大則物種數量越 多。此類別指數包含：嵌塊體面積(AREA)、類別面積(CA)、景觀相似度指數(LSIM)、

景觀百分比(%LAND)、總景觀面積(TA)、最大嵌塊體指標(LPI)等。

(二)嵌塊體密度、大小與變異性指數(Patch density, patch size and variability metrics)

嵌塊體大小可看出地景的破碎化程度，嵌塊體密度可了解異質性的資訊。此 類別指數包含：嵌塊體數目(NP)、嵌塊體密度(PD)、平均嵌塊體大小(MPS)、嵌 塊體大小標準差(PSSD)、嵌塊體大小變異數(PSCV)等。

(三)邊緣指數(Edge metrics)

此類別在計算嵌塊體邊緣長度，邊緣長度越長，表示景觀物種多樣性越高。

此類別指數包含：嵌塊體周長(PERIM)、邊緣對比指數(EDCON)、總邊緣長度(TE)、

邊緣密度(ED)、對比度權重邊緣密度(CWED)、總邊緣對比度(TECI)、平均邊緣 對比度(MECI)、面積權重平均邊緣對比度(AWMECI)等。

(四)形狀指數(Shape metrics)

形狀指數可描述嵌塊體性狀之特性，嵌塊體形狀越複雜，其值越大。此類別 指數包含：嵌塊體形狀指數(SHAPE)、嵌塊體碎形維度(FRACT)、景觀形狀指數 (LSI)、平均形狀指數(MSI)、面積權重平均形狀指數(AWMSI)、雙對數碎形維度 (DLFD)、平均嵌塊體碎形維度(MPFD)、面積權重平均嵌塊體碎形維度(AWMPFD) 等。

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(五)核心面積指數(Core area metrics)

核心面積指數可同時反映景觀組成及形狀，相當於嵌塊體基本計量排除邊緣 及四周區域的結果。此類別指數包含：嵌塊體核心面積(CORE)、嵌塊體核心面 積數(NCORE)、嵌塊體核心面積指數(比例)(CAI)、景觀中核心面積比例

(C%LAND)、總核心面積(TCA)、核心面積數(NCA)、核心密度(CAD)、平均嵌 塊體核心面積(MCA1)、嵌塊體核心面積標準差(CASD1)、嵌塊體核心面積變異 數(CACV1)等。

(六)鄰近度指數(Nearest neighbor metrics)

鄰近度指數與族群動態及擴散性有關，可判定嵌塊體隔離的距離。此類別指 數包含：最鄰近距離(NEAR)、鄰近度指數(PROXIM)、平均最鄰近距離(MNN)、

鄰近嵌塊體距離標準差(NNSD)、鄰近嵌塊體距離變異數等(NNCV)、平均鄰近度 指數(MPI)等。

(七)多樣性指數(Diversity metrics)

可量測景觀組成及結構是否呈現多樣化，環境多樣性越高，生物多樣性也會 越高。此類指數包含：Shannon 多樣性指數(SHDI)、Simpson 多樣性指數(SIDI)、

調整之 Simpson 多樣性指數(MSIDI)、嵌塊體豐富度(PR)、嵌塊體豐富度密度 (PRD)、相對嵌塊體豐富度(RPR)、Shannon 平衡性指數(SHEI)、Simpson 平衡性 指數(SIEI)、調整之 Simpson 平衡性指數(MSIEI)等。

(八)蔓延與散布指數(Contagion and interspersion metrics)

蔓延是指不同嵌塊體類型間在空間上聚集的傾向，而散布則指不同類型的嵌 塊體彼此混合的程度。這兩項指數與景觀的組織有關，並反映嵌塊體類型的連接 狀況。此類別指數包含：散布與並列指數(IJI)、聚集度指數(CONTAG)等。

三、景觀指數之應用

景觀指數已被大量應用在探討都市綠地空間(Kong and Nakagoshi, 2006；許 芳毓，2005；鄧東波，2001)、農地地表覆蓋(曾沛晴，2008；陳昀生，2007；楊 敏嘉，2009)、都市型態(Dietzel et al.,2005；Huang et al., 2009；Lin, 2010；Luck and Wu, 2002,；Seto and Fragkias, 2005；徐國城、賴宗裕、詹士樑，2010；許銘峰，

2008)、土地利用變遷(Lin, 2007；林裕彬等人，2004；吳振發，2006)等。過去文 獻運用之指數整理如表 2-5

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Dietzel et al.,2005

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