Термин "ландшафтная экология" был введен немецким биогеографом Карлом Троллем (Troll, 1939). Впоследствии было опубликовано несколько определений ландшафтной экологии. По мнению Грильмайера (2002), основные их аспекты могут быть сформулированы в виде исследования следующих аспектов:
- пространственные отношения между элементами ландшафта или экосистемами;
- поток энергии, материальных питательных веществ и видов среди элементов;
- экологическая динамика развития ландшафтной мозаики во времени.
Ландшафтная экология быстро возникла в последнее десятилетие и стала полезной и важной для практикующих планировщиков землепользования и ландшафтных архитекторов (Дармстад, Олсон и Форман, 1996). Первые городские экологические исследования были проведены в 19 веке в Финляндии (например, Вестерлунд, 1897), но исследования городской экологии сравнительно невелики.
По данным Niemela ̈ (1999), экология городов в Финляндии изучалась так мало, возможно, потому, что ученые рассматривают города как искусственную среду обитания, которая не может представлять никакого интереса для экологических исследований. Однако в последние годы ситуация изменилась, и в Финляндии было начато несколько исследовательских проектов в области городской экологии. Экологи, специалисты по охране природы и землеустройству называют утрату и изоляцию среды обитания "фрагментацией среды обитания" (Collinge, 1996). Фрагментация среды обитания в результате строительства и использования инфраструктуры является одной из основных причин ухудшения качества природной среды в Финляндии. Инфраструктура здесь имеет отношение, в частности, к дорогам, интенсивному сельскому хозяйству, индустриализации и урбанизации.
Фрагментацию хаби-тата можно описать как дробление природных экосистем на более мелкие и изолированные участки. По мере роста фрагментации среды обитания лосям и другим диким животным необходимы подходящие территории для сохранения в их естественном состоянии. Кроме того, им необходимы экологические коридоры, которые соединяют изолированные участки различных мест обитания животных и позволяют взаимодействовать между собой различным популяциям.
Экологические кордороботы также могут быть созданы искусственно, например, с помощью зеленых мостов или звериных туннелей, которые обеспечивают проход под основными дорогами. Многие европейские страны осознали необходимость проведения исследований влияния инфракрасных структур человека на биологическое разнообразие и применения полученных результатов для минимизации воздействия (КОСТ 341, 2000).
Благодаря сочетанию географических данных и программ имитационного моделирования была открыта дверь к пространственному моделированию. При использовании в среде ГИС (географических информационных систем) имитационные модели могут создавать различные сценарии ландшафта и визуализироваться в двухмерном или трехмерном формате.
ГИС-анализ может быть использован для визуализации экологических коридоров и генерирования дополнительной информации. Этот процесс можно охарактеризовать как слияние пространственных данных с помощью простых методов, таких как наложение карт. Эти методы могут позволить нам "увидеть" фрагментацию среды обитания, коридоры, барьеры и узкие места в будущем или настоящем ландшафте. Упрощая реальность, эти модели могут помочь определить важнейшие параметры процесса фрагментации. Они также могут помочь выявить пробелы в наших знаниях в области экологии видов и ответить на вопросы, которые в противном случае было бы трудно изучить эмпирически.
Выявление и визуализация изменений в движении животных является первым шагом в планировании дефрагментации ландшафта и создании полностью функциональных коридоров и сооружений для пересечения дикой природы. Исследование Ha ̈gman (1999) попыталось определить, как ГИС-анализ может быть использован для получения дополнительной информации в процессе поиска экологических коридоров и визуализации их. Он рассчитал плотность поверхностей путем объединения данных об авариях и популяциях лосей с накладками данных о местообитаниях дикой природы. Hehl-Lange (2001) использовал анализ на основе ГИС, чтобы показать пространственно-функциональные взаимосвязи на примере трех различных животных, которые служили индикаторными видами.
В ландшафте земли грубое представление о местообитаниях и местах активности предполагает наличие большого количества потенциальных перемещений. Один из подходов, предложенных Pre "laz-Droux и Vuilleumier (2000), заключается в решении этой проблемы путем разделения исследуемой территории на зоны. Для каждой зоны выбирается "центральная" точка, и набор возможных движений становится набором движений, соединяющих центральные точки, два на два. Данная методология разработана с учетом результатов статистического исследования оптимальной стратегии размещения и оптимизации.
В области ландшафтной экологии, ландшафтного планирования и охраны природы практически не проводится никаких работ. Большинству людей нравится видеть неподвижные изображения или движущиеся кадры пейзажей, животных или растений. Если мы хотим поощрять планы по охране природы, то необходима среда, которую легче понять, чем абстрактный двухмерный план, чтобы общественность могла участвовать в процессе планирования. Эта часть относится к менее заметным и часто сложным вопросам, таким как пространственно-функциональные отношения в ландшафте.
Трехмерная визуализация в целях охраны природы может помочь подчеркнуть важность этой темы. Моделирование барьерных эффектов в трех измерениях может помочь визуально определить экологические коридоры, сети или узкие места. Модель экологического барьера может быть проанализирована далее с помощью функций анализа сети и графиков видимости. Кроме того, необходимы дальнейшие исследования в области техники визуализации, цветовой схемы, штриховки, трехмерных углов визуализации и выходных форматов. Дальнейшая разработка будет сосредоточена на адаптации такого рода методологий для агрегирования понимания этих видов карт с целью получения оперативной информации для планирования землепользования. Результаты этой работы могут быть использованы для адаптации существующих транспортных средств к экологическим требованиям. Кроме того, это может помочь обеспечить привлекательную визуализацию проблемы фрагментированного ландшафта.