ArcGIS+Fragstats软件进行景观格局指数分析（附练习数据下载）
一、数据来源及介绍
行政边界数据和土地利用数据均来源于环境资源科学与数据中心（中国科学院资源环境科学与数据中心 （resdc.cn）），该网站包含我们国家各个省份多个年份的土地利用数据和各个省市的行政边界数据。
二、数据预处理
对数据的预处理我们是借用ArcMAP软件来进行的。
1. 行政边界数据预处理
我们从中国科学院资源环境科学与数据中心官网上下载下来的行政边界数据是整个国家的，我们可以利用识别工具查看西安市FID，这样就可以在属性表中快速的找到西安市在表中的位置，选中—反选—打开编辑工具—进入编辑状态—删除多余工具；也可以选中—右键图层进行导出为新的图层。
2. 土地利用数据预处理
我们利用陕西省西安市的行政边界数据对整个陕西省的土地利用数据进行裁剪，只保留西安市的土地利用数据。
根据官网所给的表格，我们利用重分类工具将土地利用主要分为耕地、林地、草地、水域、建设用地、未利用地六类。
在重分类的结果图层的属性表中添加NAME字段，字段类型设置为文本型，字段内容在赋值尽量用英文，避免Fragstats软件在后续的分析中报错。
右键图层 -> 数据 -> 导出数据，将图层输出为TIFF格式，将没有数据的值改为9999。
三、Fragstats简介
1. 软件介绍
Fragstats是一款专业的景观格局指数计算工具，内置基于单元格的指标、表面指标、抽样策略、功能指标等多种功能模块，帮助用户更加方便地对环境变量进行流程分析和控制。Fragstats可以计算许多指标，描述单个修补程序，相同类型的修补程序类别或集合的结构以及分类拼贴马赛克的整个景观马赛克。
2. 功能介绍
不过多介绍了，可以在网上搜索一下。
四、分析实操
1. Fragstats软件在启动时的相关问题
首先，从开始菜单或双击桌面图标打开Fragstats。如果你的电脑上已安装10.0及以下版本的ArcGIS，那么Fragstats打开时将有明显延迟（有时长达30s），这是由于Fragstats在验证ArcGIS的使用许可（license）。请务必保持耐心。
如果Fragstats出现无法打开或初始化错误等问题，可能是因为你的电脑上虽然安装了ArcGIS但其Spatial Analyst模块缺少有效的使用许可。
如果你的电脑上安装有ArcGIS，但缺少有效的Spatial Analyst模块使用许可；或者你使用Fragstats时并不想用ArcGrids的数据格式，那么请确保系统的环境变量的路径中不包括Arcgis的安装路径，否则Fragstats会默认你是ArcGIS用户并且使用Arcgrid数据格式，于是Fragstats在每次启动时都会对Spatial Analyst的licence文件进行验证。如果上述情况与你相符，请务必在系统环境变量中移除ArcGIS的路径。
2. 创建模型
一个Fragstats模型简单来说就是为Fragstats进行了全副参数化，即为其配备了分析所需的全部参数。点击左上角工具条上的New按钮或从File的下拉菜单中选择New选项，即可创建一个空白模型。
3. 输入栅格
接下来需要输入一个栅格进行分析。
具体操作为：
点击Add a layer，打开如下输入数据对话框，在Data type selection下方选择GDAL GeoTIFF grid（.tif），并在右侧Dataset name的右侧添加从ArcGIS软件输出的TIFF格式文件。
4. 指数选取
我们选取的景观格局指标包括斑块密度（PD）、平均分形维数（FRAC）、最大斑块面积指数（LPI）、景观分割指数（DIVISION）、香浓多样性指数（SHDI）和聚集度指数（AI）。
斑块密度（PD）
指标位置：Class metrics -> Aggregation
生态学意义：表征景观格局破碎程度的指标之—。斑块密度值越高，斑块的数量越多，反映景观破碎化程度以及景观空间异质性程度越大。
平均分形维数（FRAC）
指标位置：Patch metrics -> Shape
生态学意义：平均分形维数=1表示景观形状简单，其值越大表示景观斑块形状越复杂。
最大斑块面积指数（LPI）
指标位置：Class metrics -> Area-Edge
生态学意义：最大斑块指数有助于确定景观的优势类型，可以反映人类活动的方向和强弱。
景观分割指数（DIVISION）
指标位置：Class metrics -> Aggregation
生态学意义：景观分割指数反映景观中斑块的分离程度，值越大表明景观内斑块组成越破碎、景观越复杂。
香浓多样性指数（SHDI）
指标位置：Landscape metrics -> Diversity
生态学意义：香浓多样性指数能反映景观异质性，对景观中各斑块类型非均衡分布状况较敏感，且在一个景观系统中，土地利用越丰富，破碎化程度越高，SHDI值越高。
聚集度指数（AI）
指标位置：Landscape metrics -> Aggregation
生态学意义：聚集度指数表明景观斑块间聚合的程度，其值越大表示同类斑块的聚集度越高。
5. 参数设置
点击工具栏下方的Analysis parameters，并在下方选择Use 8 cell neighborhood rule，8近邻相比4近邻更为平滑，但计算也相对较慢。勾选Patch metrics、Class metrics、Landscape metrics以及Generate patch ID file。
6. 视需要输入分类描述信息
视情况需要选择是否输入分类描述信息（表）。土地利用分类信息表可以对不同取值的所有地表类型进行特定的描述，比如是否对每种地表都进行计算，是否把某种地类视为背景等等。分类信息表并不是必要的，不输入时软件会默认所有地表类型全部参与运算，除了已经设定好的背景值（这里是999）。
新建文本文件，重命名为descriptors.fcd，使用记事本打开descriptors.fcd文件。注意Fragstats可以识别.fcd类型的分类描述文件，但并不要求分类描述文件全部采用这种后缀名。打开后可以看到，描述信息里包含了四个字段。ID即为不同地表类型的取值，它们取决于输入的栅格。Name是每种地表分类的描述，在Fragstats的输出文件中将以TYPE字段显示。Enabled 和IsBackground两者都是逻辑描述，前者表示是否计算并输出本类型，后者表示是否将本类型作为背景值。
点击用户界面上Common tables -> Class descriptors -> Browse按钮，即可使用土地利用分类信息表descriptors.fcd。
Edge depth需要景观边缘深度效应距离文件，便于软件读取识别地类的说明。
下面的两个文件一个是比邻景观类型差异度权重文件，另外一个是比邻的景观类型相似度文件，软件的帮助文档中（Help -> USER GUIDELINES -> Running via the Graphical User lnterface -> Step 4.）有更为详细的介绍，大家可以自行查看。
7. 运行
点击运行即可获得景观分析结果。
注：文件所在路径尽量不要出现中文，尽量用英文，避免报错。
数据下载
发送数字1771获取下载链接文件名：景观格局指数
- END -
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