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文章目录
- 引言
- 一. 简介
- 1.1 Linkage Mapper 概述
- 1.2 环境连接图介绍
- 二. 数据准备
- 2.1 数据获取与整理
- 2.2 空间参考设置
- 三. 制作环境连接图
- 3.1 环境连接图的基本设置
- 3.2 栅格数据处理
- 3.3 环境连接图参数设置
- 3.4 制作环境连接图
- 四. 结果分析
- 4.1 环境连接图的解释与分析
- 4.2 环境连接图结果的输出与保存
- 五. 实例分析
- 5.1.1 数据获取与整理
- 5.1.2 制作环境连接图
- 5.1.3 结果分析
- 5.2 案例2：自然保护区生境连接分析
- 5.2.1 数据获取与整理
- 5.2.2 制作环境连接图
- 5.2.3 结果分析
引言
环境连接图是一种表现不同地域间生态联系的可视化工具。制作环境连接图可以帮助研究者深入了解生态系统内部和外部因素之间的交互作用，从而更好地开展保护、管理和规划等工作。Linkage Mapper 是一个基于 ArcGIS 平台的环境连接图制作工具，能够根据多源数据进行模拟，生成环境连接图。下面将详细介绍 Linkage Mapper 的操作步骤和模拟参数设置。
一. 简介
1.1 Linkage Mapper 概述
Linkage Mapper 是由美国国家公园管理局开发的一款基于 ArcGIS 平台的环境连接图制作工具。它能够根据多源数据（例如 DEM、土地利用数据、植被类型等）分析和模拟物种的迁徙、扩散、种群遗传等过程，进而生成环境连接图。
1.2 环境连接图介绍
环境连接图是一种以网格为基础的空间分析结果，它展现了不同空间单元之间的连通性和通量级别。根据不同要素或物种的需求，通量系数的计算方式也有所差异。环境连接图可用于：
- 揭示物种或生境的连通性；
- 分析物种或生境的分布和扩散趋势；
- 研究生物多样性保护和土地利用规划等方面。
下面将介绍制作环境连接图的具体步骤。
二. 数据准备
2.1 数据获取与整理
Linkage Mapper 需要以下数据作为输入：
- DEM（数字高程模型）数据；
- 土地利用/覆盖数据；
- 植被类型数据；
- 其他辅助数据（如河流、道路、城市等）。
这些数据一般可以通过遥感技术获取，也可以使用已有的公开数据集。获取到数据后需要进行预处理和整理。
以下是5个公开的数据集地址：
- USGS 地球资源观测系统（EROS）中心
- 地球数据分析中心（Earthdata）
- 全球变化卫星数据与服务中心（CSCDA）
- 欧洲空间局（ESA）遥感数据
- OpenTopography
2.2 空间参考设置
在开始制作环境连接图之前，需要确保所有数据都以相同的空间参考方式投影，并且分辨率一致，这是生成可靠结果的关键步骤。
三. 制作环境连接图
3.1 环境连接图的基本设置
打开 ArcGIS 软件，新建一个项目，然后添加以上所述的数据集，并确保它们处于同一坐标系下。
接着，打开 Linkage Mapper 工具，在弹出的对话框中选择“New Project”选项来创建一个新的环境连接图项目。然后，根据需要设置一些基本参数，如输出路径、计算环境连接图的分辨率等。
3.2 栅格数据处理
在生成环境连接图之前，还需要对栅格数据进行一些预处理。这包括：
- 裁剪和掩膜：为了减少计算时间，在进行环境连接分析时可以只选取研究区域内的数据；
- 栅格数据重分类：将栅格数据的值按照自定义的规则分成几类，以便于 Linkage Mapper 计算环境连接性。
3.3 环境连接图参数设置
Linkage Mapper 的核心是通过模型来模拟生物群落的扩散和迁徙过程。因此，需要设置一些关键参数，包括：
- 迁移速率（migration rate）：即物种的迁移速度，通常是根据物种的生态特征、基因流等因素来确定；
- 环境因素的权重（resistance weighting）：反映了环境因素对物种分布和迁徙的影响程度，不同的环境因素有不同的权重值；
- 系统边缘效应（system edge effect）：考虑到生态系统和研究区域边界的影响，该参数用于调整模型预测结果的可靠性。
需要注意的是，这些参数的设置需要结合具体研究对象和研究目的来进行自定义。
3.4 制作环境连接图
设置好参数后，可以开始制作环境连接图了。点击 Linkage Mapper 工具的“Calculate Connectivity”按钮，等待计算完成。在计算过程中，可以观察到模拟结果的变化，并根据需要修改参数。
四. 结果分析
4.1 环境连接图的解释与分析
生成环境连接图后，需要对其进行解释和分析。环境连接图显示了不同地理单元之间的关系，其中亮度表示连通性强度，越亮表示连通性越高。可以根据需要进行进一步的分析，例如：
- 分析物种的迁徙路径和速度；
- 分析物种分布和扩散趋势；
- 确定保护区域或生态走廊的位置等。
4.2 环境连接图结果的输出与保存
在分析完环境连接图后，可以将结果以图片或数据表格的形式进行输出和保存。同时，还可以对图像进行修饰、标注和编辑等操作，以便于传播和展示。
五. 实例分析
下面通过两个实例来展示 Linkage Mapper 的应用。
5.1.1 数据获取与整理
在 Copernicus Open Access Hub上，选择 Sentinel-2 遥感影像数据，并按照需要进行筛选和下载。此外，还需要获取 DEM 数据、土地利用/覆盖数据和其他辅助数据，并确保这些数据都处于同一坐标系下，并且分辨率一致。
接下来，可以使用 ArcGIS 或 QGIS 等专业软件对数据进行预处理和整理，以便于后续的环境连接图制作。
5.1.2 制作环境连接图
首先打开 Linkage Mapper 工具，创建新项目并设置计算分辨率、输出路径等基本参数。然后，导入已经整理好的数据集，并根据需要设置相关的参数，例如迁移速率、环境因素权重和系统边缘效应等。
在本案例中，我们设置了以下的模拟参数：
- 分析区域：某市周边 10 公里范围内；
- 计算分辨率：30 米；
- 迁移速率（migration rate）：根据不同物种进行自定义；
- 环境因素的权重（resistance weighting）：根据不同环境因素进行自定义；
- 系统边缘效应（system edge effect）：根据研究区域和物种分布情况进行自定义。
最后，点击“Calculate Connectivity”按钮，等待计算完成。
5.1.3 结果分析
生成的环境连接图显示了城市周边地区的连通性强度分布情况。可以根据需要进一步分析和利用这些结果，例如确定合适的生态走廊、保护区域等。
此外，在本案例中还可以根据需要对图像进行修饰、标注和编辑等操作，以便于展示和传播。
5.2 案例2：自然保护区生境连接分析
本案例使用 USGS 地球资源观测系统（EROS）中心数据来进行自然保护区生境连接分析。具体步骤如下：
5.2.1 数据获取与整理
在 USGS EROS 中心网站上选择需要的数据集，并按照需求进行下载和筛选。例如，可以选择 Landsat 影像、DEM 数据、土地利用/覆盖数据等。
接下来，同样需要对这些数据进行预处理和整理，以确保它们处于同一坐标系下，并且分辨率一致。可以使用 ArcGIS 或 QGIS 等专业软件对数据进行处理。
5.2.2 制作环境连接图
首先打开 Linkage Mapper 工具并创建一个新项目，设置计算分辨率、输出路径等基本参数。然后，导入已经整理好的数据集，并根据需要设置相关的参数，例如迁移速率、环境因素权重和系统边缘效应等。
在本案例中，我们设置了以下的模拟参数：
- 分析区域：某自然保护区；
- 计算分辨率：30 米；
- 迁移速率（migration rate）：根据不同物种进行自定义；
- 环境因素的权重（resistance weighting）：根据不同环境因素进行自定义；
- 系统边缘效应（system edge effect）：根据研究区域和物种分布情况进行自定义。
最后，点击“Calculate Connectivity”按钮，等待计算完成。
5.2.3 结果分析
生成的环境连接图显示了自然保护区内部物种和生境之间的连通性强度分布情况。可以根据需要进一步分析和利用这些结果，例如确定合适的保护区域、采取措施促进生物群落迁移等。
此外，在本案例中也可以根据需要对图像进行修饰、标注和编辑等操作，以便于展示和传播。
总之，Linkage Mapper 工具为研究生物群落的连通性和生境通量提供了一种有效的工具和方法，可以为自然保护、生物多样性保护和自然资源管理等领域提供有力支持。
