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  • 景观指数分析

    引 言

      FragStats景观格局分析软件 ,简单扼要地说就是景观指数的集成分析环境,不用自己编写相关的算法和读/取文件的开发。根据了解,FragStats(Fragment Statistic)官方定义为“FRAGSTATS is a computer software program designed to compute a wide variety of landscape metrics for categorical map patterns.(FRAGSTATS是一款为揭示分类图的分布格局而设计的、计算多种景观指数的桌面软件程序)”,目前高达100余中指数的计算,包括近几年发表的景观指数(发表景观指数算法的论文是很吃香的);其中,发展日程于4.3研发的像元指标、于4.4拥有景观梯度计算,目前最新版本是4.2,空间分析模块最高兼容Arcmap 10.1,其中高版本的兼容方案有二:①安装Arcinfo Workstation 10.0  ②安装ArcView 3.3 ,检查空间分析模块许可的有效方法是利用Diagnostic tool for ArcGIS users  工具(解压后双击运行即可)

     
    frg_diag (方案①)

      当然,如果不使用ESRI GRID格式和ArcMap的空间分析功能,则没必要担心兼容问题,也可以将现有的GRID格式文件转换为GeoTIFF或者ASCII文本(*.img格式也是很受欢迎的)。并且,支持的栅格数据兼容至32ubit的位深。

    本文规定:

             ①FragStats软件仅支持栅格数据,主要引用GDAL、ESRI等流行格式

                 ②FragStats分析环境中所有目录位置均不可以有空格/非法字符

                      ③参考官方教程文档 的基础上编辑总结的,转载无需注明出处                

    1. 软件配置及文件说明

      首先,上官方网站下载fragstats4.2.1 压缩包文件,右击frg_setup_4.2.exe以管理员身份运行,安装完成后打开应用程序;接着点击“New”菜单新建一个工程(允许多建多窗口共存),如果你装有ArcMap10.1或者上述方案的软件时,会发现启动fragstats会比较缓慢,因为fragstats是自动绑定空间分析模块的,启动时也是自动加载的;

     
    fragstats应用程序界面
     
    fragstats工程界面

      适合fragstats分析的图层内容说明:除了GDAL和ESRI主流格式的文件外,重点说明ASCII/二进制文件格式、类型说明文件和边缘深度文件。

      ①ASCII/二进制文件内容不能包括头文件信息,如像元大小、栅格行列数、波段数等图层信息,是纯像元值的二维行列描述;头文件信息在加载图层时需要填入,因此需要明确头文件信息

     
    ASCII/二进制文件内容(NotePad++文本编辑器)
     
    头文件信息(手动键入)

      ②类型说明文件(Class Description,*.fcd)

     
    Class Description

      ③边缘深度文件(Edge Depth,*.fsd),景深说白了就是分析设计的半径距离

     
    Edge Depth
     
    Edge Similarity
     
    Edge Contrast

    2. 单栅格文件分析

      了解上述内容后,小编试着加载官方教程数据(reg78b,格式随自己喜欢),这里小编选择tif格式(懒得给ASCII文件键入头文件信息),接着加载描述和边缘深度文件、设置分析的水平指数、配置好分析参数,具体如下:

     
    加载GEOTIFF
     
    加载辅助文件
     
    参数配置(ID文件标识各像元所属的类型代号)
     
    景观指数设置
     
    景观指数 - 参数设置
     
    参与最大类别数(本文6种)
     
    RUN
     
    Results

    3. 批量处理分析

      简单明了地说,如果有多个文件可以设置同样的参数和景观指数,如多年的土地覆盖栅格数据,就可以加载多个图层并统一设置分析了,其中,批处理文件的格式就是路径+头文件信息

     
    详情参考用户手册

    4.移动窗口的分析

      移动窗口是上述提及的全局取样方式中的一种

     
    选项说明
     
    执行过程

    5. 不同取样方式下的景观格局分析

      分为全局及局部的取样及策略方案,本文不多解释,基本原理一致,分析规则设置不同而已,详情参考本文的参考附录。

    6. 参考附录

    FRAGSTATS_4.2_Tutorial

    小编呼吁读者参与翻译英文书籍

    《Modern Spatial Econometrics in Practice A Guide to GeoDa, GeoDaSpace and PySAL》

    《Scale Issues in Remote Sensing》

    《Advances in Spatial Data Handling and Analysis》

    《Handbook of Applied Spatial Analysis》



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