ecología del paisaje básica id: 001803 · medidas de configuración espacial •longitud –suma...

Cuantificando el paisajeEcología del Paisaje Básica

Id: 001803

Juan C. Benavides

Izaak Zonneveld

• Dimensiones de ecología del paisaje

– Topología: composición

– Geoesfericidad: relaciones globales

– Corología: flujos de información y energía

“a part of the space on the Earth’s surface consisting of a complex of systems, formed by the activity of rock, water, air, plants, animals and man and that by its physiognomy forms a recognizable entity”

Izaak Zonneveld

Izaak Zonneveld

5 types of Landscapes according to the level of human agency:

NATURAL LANDSCAPES (Conservation systems, and no human presence areas)

MANAGED LANDSCAPES (Extensive Extractive systems, affects composition but not

basic functioning of ecosystem)

CULTIVATED LANDSCAPES (Farming systems: cropping, grazing, forestry, mixed)

SUBURBAN LANDSCAPES (Settlement systems, Farming systems, Recreational

systems)

URBAN LANDSCAPES (Dense Settlement systems)

Izaak Zonneveld

Izaak Zonneveld-Land Unit

• La unidad de tierra (land unit)

– Topologico: Land unit structure

– Corologico: land unit relationships

• Transferencia de conocimiento

– Evaluación

• Elementos cartográfico

– Unidad mapeable

Gehring, Thomas M. University of Washington

Escala de análisis

• Parche– Métricas para parches

individuales

• Clase– Métricas para un tipo

de cobertura

• Regional– Métricas de una o mas

clases en una región del paisaje

• Paisaje– Métricas de todas las

clases de parche en el paisaje


Parches

• Composición

– Variedad y abundancia de elementos

• Configuración

– Características y relaciones espaciales

Parche céntrico o paisaje centrico

• Promedio de tamaño

• Promedio ponderado

• Perspectiva

Métricas del paisaje-parche

(image from Fragstats manual)

Métricas del paisaje-clase

(image from Fragstats manual)Gehring, Thomas M. University of Washington

Métricas del paisaje-paisaje


Configuración

• Diferentes configuraciones tiene diferentes efectos sobre las funciones ecológicas

– Movimiento (conectividad funcional)

– Dispersión (conectividad funcional)

– Relación Borde/interior


Configuración• Herramienta de manejo del territorio

sofisticada

• Manejo sostenible de las perdidas de hábitat natural

• Efectos de la configuración y composición en los procesos ecológicos


Configuración y escala• Cambios en la escala de manejo de la

configuración tienen efectos diferentes sobre diferentes especies-grupos de especies


Métricas del paisaje

• Son diferentes las configuraciones de arriba?

• La capacidad del hombre de percibir patrones

• Métricas del paisaje tratan de describir estos patrones cuantitativamente


Métricas del paisaje

• Cuantificación de la configuración del paisaje

– Parches, clases, paisaje

• Continuidad, contigüidad o fragmentación de los elementos del paisaje

(image from Fragstats manual)Gehring, Thomas M. University of Washington

Proporción ocupadaComposición del paisaje

• Proporción cubierta por cada una de las categorías en las cuales se ha clasificado el paisaje Pi=Ai/At

Ai = área de tipo de cobertura iAt = el área total

Diversidad y dominanciaComposición del paisaje

• Diversidad de tipos de cobertura

Diversidad

Dominancia

Pi=proporción del paisaje ocupado por la clase iS=Número de coberturas diferentes

Desviación de la máxima diversidad posible

La diversidad es igual entre:80/ agricultura, 10% bosque, 10% humedal10/ agricultura, 80% bosque, 10% humedal

Medidas de configuración espacial

• Tienen en cuenta el arreglo de los parches (estructura espacial)

• Largo y densidad de borde

• Contagio

Longitud y densidad de bordeMedidas de configuración espacial

• Longitud– Suma de las distancias

verticales u horizontales entre limites de coberturas diferentes

– Bordes en el límite del mapa no son incluidos

• Densidad– Densidad de borde es suma

de todos los bordes (o de un tipo de cobertura) dividido por el área total

ContagioMedidas de configuración espacial

• Adyacencia

• Un valor para todo el paisaje

• Probabilidad de adyacencia

• Probabilidad que una celda de cobertura i este adyacente a una celda de cobertura j

• Varía de 0-1– 1 mayor agrupación

ni= número de celdas en la clase ini ,j=Número de ocasiones donde cobertura i es adyacente a cobertura j

ContagioMedidas de configuración espacial

• Contagio y equidad responden diferente a las perturbaciones (agricultura)

• Mayor actividad agrícola disminuye el tamaño de los fragmentos y los hace mas homogéneos

• Estructura esta métrica del paisaje

Medidas basadas en parches

• Las celdas son asignadas a categorías discretas – parches– Número de parches

– Área

– Perímetro

– Perímetro / Área

– Proximidad

ÁreaMedidas de configuración espacial

• Distribución de frecuencias de áreas

• Tamaño del parche pesado por el área

Sa= Área promedio parches por áreaSk= Área del parche kN=número de parches de una clase

Relación perímetro áreaMedidas de configuración espacial

• Índice de complejidad del parche

– Altos valores parches alargados

– Bajos valores parches circulares

I = P/A

Relación perímetro áreaMedidas de configuración espacial

• Otros índices de forma usan la relación entre la forma del parche y formas geométricas

Índice de proximidadMedidas de configuración espacial

• Para cada parche para determinar su aislamiento relativo

PXi= Indice de proximidad focal para parche iSk=Área parche k dentro del área predeterminadank=distancia mínima entre punto focal y parche k


Proximidad

• Distancia promediodel vecino mas cercano

Configuración del paisaje

• Area núcleo


Fractales

• Invariabilidad a diferentes escalas

• Usos

– Complejidad de formas

– Parámetros en modelos neutrales

http://gislounge.com/wp-content/uploads/2014/10/coastline-paradox.png

Fractales

• Grado de convolución de cada parche

• 1 para parches simples

• Casi 2 para parches complejos (en fragstats)

http://gislounge.com/wp-content/uploads/2014/10/coastline-paradox.png

Fractales

Fractales

• Dimensión fractal

D= Dimensión fractalN= Número de pasos usados para realizar la mediciónr= es la longitud de la medida en la unidad de escala

Fractales

• Dimensión fractal en Fragstats

Fractales


• Invarianza a diferentes escalas

• Suelos

Textura del paisaje


• Invarianza a diferentes escalas

• Distribución de dimensión fractal en diferentes tamaños de parche

Índice de contraste de borde

• Suma de perímetros de los parches x valores de contraste entre bordes

• Varia entre 0-100

Conectividad del paisaje

• Relativo a movilidad de los organismos (Corología)

• Aplicado al paisaje o a parches individuales

• Teoría de grafos

• Índice gamma

L= Número de linksV= Número de nodos

Índice integral de conectividad

• Equivalentconnected areaECA(IIC)

• Depende de las definiciones de hábitat n= Número de parches

ai= Área parche iaj= Área parche jlij= número mínimo de links entre parches i y j


Transformando parches y corredores en focos y links


http://noduslabs.com/cases/russian-protest-network-analysis-facebook-gephi-netvizz/

Facebook group “Putin must leave”.

http://www.facebook.com/groups/farewell.oparysh/?ref=ts

Figure 2. The extracted social interaction graph with all and weightiest edges.

Simon Caton et al. Big Data & Society

2015;2:2053951715612822

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Diferentes métodos para modelar la conectividad en el paisaje

Observado

Max. Distancia de dispersión

Kernelteórico

Kernelempírico

Espacio latente

Direcciona-lidad


Diferentes métodos para modelar la conectividad en el paisaje

Envio y recibidoDireccionalidadEfecto aleatorio parches

Espacio latenteLimitaciones de desplazamiento no observadasK=número de dimensionesAlpha y beta= coeficientes regresión

Acerca de tanto indicador

• Seleccionar métricas no redundantes

• Relevantes a la pregunta

• Variabilidad de la medición

– Alta o baja variabilidad

– Porcentaje de variabilidad modelada

Métodos estado-espacio

• Graficar en varias dimensiones diferentes métricas de diferentes subregiones

Análisis multivariados

• Análisis de componentes principales (PCA)

• Análisis de factores (FA)

• Análisis de Redundancia (RDA)

Análisis multivari

ados

Correlación entre métricas de paisaje

• Redundancia

• Riitters 1995 definio 5 factores principales

– Número de clases en el mapa

– Compactación de los parches (disectados, compactos)

– Textura de la imagen

– Forma promedio de los parches (redonda-linear)

– Parches complicados o sencillos

Just because something can be computed doesn’t mean it should be computed!

Correlación entre métricas de paisaje

Just because something can be computed doesn’t mean it should be computed!

La relación no tiene que ser lineal

Densidad de parches

Densidad de bordes

Indice de forma de los parches

Indice de forma por area

Indice de Simpson

Contagio

Parsimony is a virtue!

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