基于Fragstats的郊野公園景觀格局分析
——以上海市青西郊野公園為例

胡紅梅

(上海市城市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)工程有限公司,上海 202162 )

1 引言

黨的“十八大”和十八屆三中、四中全會(huì)，明確了“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位。黨的“十九大”提出要堅(jiān)持人與自然和諧共生，必須樹(shù)立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅(jiān)持節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的基本國(guó)策，像對(duì)待生命一樣對(duì)待生態(tài)環(huán)境。

為落實(shí)國(guó)家生態(tài)文明戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)上?？沙掷m(xù)發(fā)展，實(shí)施《上海市基本生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃》，充分發(fā)揮規(guī)劃和國(guó)土資源領(lǐng)域在保障發(fā)展、保護(hù)資源、科學(xué)規(guī)劃、優(yōu)化空間的作用，上海市規(guī)劃和國(guó)土資源管理局、上海市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院于2012年10月啟動(dòng)《上海市郊野公園選址規(guī)劃及概念規(guī)劃方案》的編制研究工作，在郊區(qū)初步選址了21個(gè)郊野公園，青浦青西、松江松南、閔行浦江、嘉定嘉北、崇明長(zhǎng)興島5個(gè)郊野公園為第一批試點(diǎn)[1，2]。

郊野公園是指“位于城市郊區(qū)，有著良好的自然景觀、郊野植被及田園風(fēng)貌，以生態(tài)保育、自然保護(hù)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、農(nóng)村生活為目的，兼顧休閑游憩功能的大型郊野生態(tài)空間”。郊野公園是“強(qiáng)化城鄉(xiāng)統(tǒng)籌、突出規(guī)劃引領(lǐng)、破解資源瓶頸、轉(zhuǎn)變發(fā)展方式”的重要探索。根據(jù)《上海市郊野公園選址規(guī)劃及概念規(guī)劃方案》，規(guī)劃在郊區(qū)初步選址21個(gè)郊野公園；根據(jù)《上海市城市總體規(guī)劃(2017-2035)》，規(guī)劃建設(shè)30處以上的郊野公園(區(qū)域公園)[3]；據(jù)上海各郊區(qū)總規(guī)最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，現(xiàn)階段規(guī)劃選址郊野公園數(shù)量達(dá)41處?，F(xiàn)階段擬規(guī)劃選址的郊野公園在自然資源集聚優(yōu)勢(shì)、資源稟賦質(zhì)量、生態(tài)功能重要性等方面存在諸多差異，本文以首批重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)且已開(kāi)園的青西郊野公園為例，基于ArcGIS平臺(tái)、FRAGSTATS軟件分析其生態(tài)景觀格局，以期為未來(lái)郊野公園選址、環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)提供參考。

2 青西郊野公園景觀類(lèi)型

根據(jù)《上海市基本生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃》，青西郊野公園屬于全市基本生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中的青松生態(tài)走廊[4]，于2012年被納入近期重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)的試點(diǎn)郊野公園，要統(tǒng)籌田、水(含濕地)、林等生態(tài)要素，形成兼具生態(tài)保育、景觀塑造、耕地保護(hù)等多功能復(fù)合的基本生態(tài)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。

根據(jù)2011年底的二調(diào)變更數(shù)據(jù)，青西郊野公園總面積22.38 km2。其中，21.85 km2位于集中建設(shè)區(qū)外，農(nóng)用地占比約69%，建設(shè)用地占比約17%，水域和未利用地占比約14%(圖1)[5]。

青西郊野公園主要生態(tài)系統(tǒng)可分為三大類(lèi)，分別是河網(wǎng)水域、林地(含綠地)、農(nóng)田。其中，河網(wǎng)水域生態(tài)系統(tǒng)面積最大(約8.08 km2)，林地(含綠地)生態(tài)系統(tǒng)次之(約6.20 km2)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面積相對(duì)較小(約3.72 km2)。2000～2010年間，青西郊野公園河網(wǎng)水域面積呈較為平緩的先增后減趨勢(shì)，總體變化不大；林地(含綠地)面積在2005年之后大幅增加，總體增幅較大；農(nóng)田面積呈遞減趨勢(shì)，總體減幅明顯(圖2～5)。

結(jié)合實(shí)地踏勘資料和生態(tài)景觀格局分析要求[6～8]，青西郊野公園景觀類(lèi)型可分為10類(lèi)，分別是耕地、園地、林地、其他農(nóng)用地(除坑塘、養(yǎng)殖水面)、工礦倉(cāng)儲(chǔ)用地、城鎮(zhèn)住宅用地、農(nóng)村居民點(diǎn)用地、交通運(yùn)輸用地、其他建設(shè)用地、水域(含河流、湖泊、坑塘、養(yǎng)殖、葦?shù)?[9]，分別占比為14%、2%、26%、4%、4%、2%、7%、3%、3%、36%(圖6)。

3 生態(tài)景觀格局分析

3.1 景觀指標(biāo)選取

景觀指標(biāo)通常是指能夠高度概括一定范圍內(nèi)景觀格局信息，反映不同景觀類(lèi)型的結(jié)構(gòu)組成和空間配置等方面特征的定量指標(biāo)。這些定量指標(biāo)信息含量高、說(shuō)明功能強(qiáng)，廣泛應(yīng)用于景觀格局研究中。

Fragstats軟件為景觀指標(biāo)專(zhuān)業(yè)計(jì)算軟件，其指標(biāo)分為以下三個(gè)級(jí)別。

圖1 青西郊野公園土地利用現(xiàn)狀

圖2 特色水面景觀分布

3.1.1 拼塊級(jí)別(Patch-level)

反映景觀中單個(gè)拼塊的結(jié)構(gòu)特征，是計(jì)算其他景觀級(jí)別指標(biāo)的基礎(chǔ)。具體包括拼塊面積(Patch area，PA)、拼塊周長(zhǎng)(Perimeter，PERIM)、核心拼塊面積(Core area，CORE)等指標(biāo)。

3.1.2 拼塊類(lèi)型級(jí)別(Class-level)

反映景觀中不同拼塊類(lèi)型各自的結(jié)構(gòu)特征。具體包括拼塊類(lèi)型面積(CA)、拼塊所占景觀面積比例(PLAND)、拼塊數(shù)量(NP)、拼塊密度(PD)等指標(biāo)。

3.1.3 景觀級(jí)別(Landscape-level)

反映景觀的整體結(jié)構(gòu)特征。具體包括景觀面積(TA)、最大拼塊面積占景觀面積比例(LPI)、總邊緣長(zhǎng)度(TE)、景觀形狀指標(biāo)(LSI)等指標(biāo)。

3.2 景觀指標(biāo)分析

3.2.1 拼塊級(jí)別(Patch-level)

拼塊面積(PA)——單個(gè)拼塊的面積。屬于面積指標(biāo)，用于表示單個(gè)拼塊的面積大小，可反映單個(gè)拼塊作為聚居地的適宜程度。一般來(lái)說(shuō)，面積越大則越適合作為動(dòng)植物的聚居地。青西郊野公園內(nèi)部南部和北部的部分耕地、林地等土地利用類(lèi)型單個(gè)拼塊面積較大，說(shuō)明就單個(gè)景觀斑塊層面而言其更適宜動(dòng)植物聚居。

拼塊周長(zhǎng)(PERIM)——單個(gè)拼塊的周長(zhǎng)。屬于邊緣指標(biāo)，用于表示單個(gè)拼塊的邊長(zhǎng)，一般與拼塊面積呈正相關(guān)，即拼塊面積大則周長(zhǎng)較大。可間接反映單個(gè)拼塊作為聚居地的適宜程度，面積越大則越適合作為動(dòng)植物的聚居地。青西郊野公園北部、南部部分耕地、林地單個(gè)斑塊PERIM值較大，適宜動(dòng)植物聚居。

拼塊回旋半徑(GYRA)——單位拼塊與同類(lèi)型拼塊核心之間的平均距離，是反映拼塊密度大小及差異的指標(biāo)之一。青西郊野公園北部林地較為集中區(qū)域、南部水域集中區(qū)域的GYRA值較大，適宜動(dòng)植物聚居。

核心拼塊面積(CORE)——基本與現(xiàn)狀10種景觀類(lèi)型面積相吻合。

圖3特色景觀園林分布

圖4 農(nóng)地特色景觀分布

圖5 青西郊野公園主要生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型面積(a)、變化趨勢(shì)(b)

圖6青西郊野公園現(xiàn)狀景觀類(lèi)型

3.2.2 類(lèi)型級(jí)別(Class-level)

拼塊類(lèi)型面積(CA)——某一拼塊類(lèi)型中所有拼塊的面積之和?？啥攘烤坝^的組分，也是計(jì)算其他指標(biāo)的基礎(chǔ)。其值大小制約著以此類(lèi)型拼塊作為聚居地的物種的豐度、數(shù)量、食物鏈及次生種的繁殖等。一般來(lái)說(shuō)，一個(gè)拼塊中能量和礦物養(yǎng)分的總量與其面積成正比，則更適宜作為聚居地。青西郊野公園作為聚居地適宜程度前四位的依次為：水域、林地、耕地、農(nóng)村居民點(diǎn)用地(表1)。

拼塊所占景觀面積比例(PLAND)——某一拼塊類(lèi)型的總面積占整個(gè)景觀面積的百分比。可度量景觀的組分，確定優(yōu)勢(shì)景觀元素，其取值范圍為0%～100%，趨于0表示景觀中此拼塊類(lèi)型十分稀少，趨于100%表示整個(gè)景觀只由一類(lèi)拼塊組成。青西郊野公園由10大景觀類(lèi)型構(gòu)成，以水域、林地、耕地、農(nóng)村居民點(diǎn)用地為主(表2)。

表1 青西郊野公園拼塊類(lèi)型面積(CA)統(tǒng)計(jì)

拼塊數(shù)量(NP)——景觀中某一拼塊類(lèi)型的拼塊總個(gè)數(shù)?？煞从尘坝^的空間格局，用于描述景觀異質(zhì)性和景觀破碎度。NP越大則景觀異質(zhì)性越高、破碎度越高，反之則異質(zhì)性越低、破碎度越低。青西郊野公園景觀類(lèi)型中，其他農(nóng)用地破碎化程度最高，其次為林地、耕地、水域、其他建設(shè)用地。破碎化程度高說(shuō)明區(qū)域內(nèi)該景觀類(lèi)型被分割得越嚴(yán)重，不利于生物間進(jìn)行物質(zhì)能量交換。

表2 青西郊野公園拼塊所占景觀面積比例(PLAND)統(tǒng)計(jì)

最大拼塊所占景觀面積的比例(LPI)——某一拼塊類(lèi)型中的最大拼塊占整個(gè)景觀面積的比例。有助于確定景觀的優(yōu)勢(shì)類(lèi)型，取值范圍為0%～100%，其值大小決定著景觀中的優(yōu)勢(shì)種、內(nèi)部種的豐度等生態(tài)特征，其值的變化可改變干擾的強(qiáng)度和頻率，反映人類(lèi)活動(dòng)的方向和強(qiáng)弱。青西郊野公園中水域的LPI值最大，說(shuō)明其受人為活動(dòng)干擾較小，屬于優(yōu)勢(shì)景觀類(lèi)型。

3.2.3 景觀級(jí)別(Landscape-level)

景觀面積(TA)——等于一個(gè)景觀的總面積。其生態(tài)意義在于決定了景觀的范圍以及分析的最大尺度，是計(jì)算其他指標(biāo)的基礎(chǔ)，其對(duì)于維護(hù)物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定具有重要意義。青西郊野公園的TA值為2238.51 hm2。

最大拼塊所占景觀面積的比例(LPI)——某一拼塊類(lèi)型中最大拼塊占整個(gè)景觀面積的比例。其生態(tài)意義在于反映景觀類(lèi)型的優(yōu)勢(shì)度，LPI值越大表示該景觀優(yōu)勢(shì)度大。青西郊野公園水域的LPI值為24.72%，表明水域在基地現(xiàn)狀景觀中優(yōu)勢(shì)度較大。

拼塊個(gè)數(shù)(NP)——景觀中所有的拼塊總數(shù)。其生態(tài)意義在于反映景觀的空間格局，一般與景觀破碎度呈正相關(guān)。青西郊野公園涉及的河湖水系、園林地、農(nóng)田三大生態(tài)系統(tǒng)的NP值大小為園林地>農(nóng)田>河湖水系，說(shuō)明園林地被分割的情況相對(duì)較多，而河湖水系被分割的情況較少，基地整體景觀破碎度相對(duì)較小。

景觀豐度(PR)——景觀中所有拼塊類(lèi)型的總數(shù)。其生態(tài)意義在于是反映景觀組分以及空間異質(zhì)性的關(guān)鍵指標(biāo)之一。青西郊野公園的PR值為10，基地景觀組分較多，空間異質(zhì)性較高。

香農(nóng)多樣性指數(shù)(SHDI)——可用于反映景觀異質(zhì)性，若SHDI值越高，則表明景觀系統(tǒng)中土地利用類(lèi)型越豐富，破碎化程度越高，其與生態(tài)學(xué)中的物種多樣性也有緊密聯(lián)系，二者一般呈正態(tài)分布。SHDI=0表示整個(gè)景觀僅有一個(gè)拼塊組成，SHDI增大時(shí)，說(shuō)明拼塊類(lèi)型增加或各拼塊類(lèi)型在景觀中呈均衡化趨勢(shì)分布。青西郊野公園的SHDI值為1.80，說(shuō)明基地內(nèi)土地利用類(lèi)型非單一，且各景觀類(lèi)型的比例不相等，但現(xiàn)狀土地利用豐富度較低，主要景觀類(lèi)型(水域、林地、耕地等)的破碎化程度不高，多樣性較低。

香農(nóng)均勻度指數(shù)(SHEI)——取值范圍為0-1，SHEI=0表示整個(gè)景觀僅有一個(gè)拼塊組成，無(wú)多樣性可言；SHEI=1表明各拼塊類(lèi)型均勻分布，有最大多樣性。青西郊野公園SHEI值為0.78，表明現(xiàn)狀景觀類(lèi)型中水域、林地雖然在10大景觀類(lèi)型中占一定優(yōu)勢(shì)，但基地整體景觀呈相對(duì)較均勻分布(圖7)。

圖7青西郊野公園景觀格局分析

綜上所述，在拼塊級(jí)別，青西郊野公園北部、南部均有單個(gè)拼塊面積較大，適宜動(dòng)植物聚居，其他區(qū)域則應(yīng)通過(guò)物理、化學(xué)、生物等工程措施增加不同土地利用類(lèi)型的拼塊面積，以生態(tài)修護(hù)和生態(tài)保育功能為主。青西郊野公園內(nèi)園林地、農(nóng)田受人類(lèi)干擾活動(dòng)影響，被分割程度相對(duì)河湖水系較高，破碎化程度高則不利于生物間進(jìn)行物質(zhì)能量交換。因此，要重點(diǎn)針對(duì)區(qū)域內(nèi)的水域、林地、耕地等景觀類(lèi)型進(jìn)行生態(tài)修復(fù)、連通，以加強(qiáng)物種之間的信息交流，逐步恢復(fù)物種多樣性，加強(qiáng)生態(tài)保育。

4 生態(tài)景觀格局分析的運(yùn)用

根據(jù)生態(tài)景觀格局分析，青西郊野公園內(nèi)的優(yōu)勢(shì)景觀類(lèi)型是水域，其功能定位可圍繞水要素來(lái)做文章。青西郊野公園規(guī)劃定位為以“湖、灘、蕩、堤、圩、島”水環(huán)境和江南水鄉(xiāng)肌理為特色，以生態(tài)保育、濕地科普、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、體驗(yàn)休閑為主要功能的遠(yuǎn)郊濕地型郊野公園。

4.1 河網(wǎng)水域規(guī)劃

青西郊野公園內(nèi)部水系破碎化程度居各景觀類(lèi)型中第三，規(guī)劃將徑流、湖泊、河灣、浮島作為基底，提高水體連通性，豐富水體多樣性。

(1)徑流：利用基地內(nèi)部現(xiàn)狀豐富的水系，連通周邊淀山湖、泖港、太浦河等水系，加強(qiáng)內(nèi)外部水系疏浚，在更大范圍內(nèi)構(gòu)建富有江南水網(wǎng)肌理特色的區(qū)域。利于水生生物之間的物質(zhì)能量交換，同時(shí)加強(qiáng)水體的循環(huán)自凈能力。

(2)湖泊：以濕地、魚(yú)塘、河流水系等連通基地中部大蓮湖和周邊水系，打破大蓮湖原有的硬質(zhì)邊界，形成湖、灘、蕩、堤為特色的湖面景觀，降低河湖水系的破碎度，增強(qiáng)水體保育功能。

(3)河灣：將基地內(nèi)部的蓮湖灣、連橫灣和規(guī)劃的水森林灣等作為重要生態(tài)景觀節(jié)點(diǎn)，適度結(jié)合功能性項(xiàng)目導(dǎo)入，形成各具特色的灣區(qū)，有利于改善局部生態(tài)環(huán)境，同時(shí)以生態(tài)手段降低人類(lèi)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境和生物的不良影響，有利于人與自然和諧相處。

(4)浮島：根據(jù)基地現(xiàn)狀水系特點(diǎn)，在疏浚河道過(guò)程中結(jié)合水系整治、生態(tài)景觀塑造、公園特色設(shè)計(jì)，融入自然生態(tài)隔離手法，利用水系屏障形成浮島，分隔需要進(jìn)行嚴(yán)格生態(tài)保育的區(qū)域，將人類(lèi)活動(dòng)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的干擾降到最低。

4.2 林地規(guī)劃

青西郊野公園內(nèi)部林地(含園地、綠地等)破碎化程度較高，被分割的情況較為嚴(yán)重，不利于棲息其中的生物進(jìn)行物質(zhì)能量交換。規(guī)劃以大蓮湖周邊為重點(diǎn)，加強(qiáng)林地保育，逐步形成自然屏障。

(1)大蓮湖周邊重點(diǎn)區(qū)域：大蓮湖周邊已具備一定規(guī)模的“水上森林”資源，屬于典型的森林濕地景觀，規(guī)劃在繼續(xù)擴(kuò)大池杉等耐水濕樹(shù)種種植面積基礎(chǔ)上，引入適宜的水生物種豐富駁岸植物景觀，可選用晚春開(kāi)花的耐水濕品種，如溪蓀鳶尾、玉蟬花、黃菖蒲、柳葉馬鞭草、釣鐘柳、千屈菜和鼠尾草科植物(深藍(lán)鼠尾草、天藍(lán)鼠尾草和藍(lán)花鼠尾草)，形成獨(dú)特的“晚春花?！本坝^，同時(shí)增加物種多樣性。

(2)其他區(qū)域：結(jié)合現(xiàn)狀林地布局特點(diǎn)，加強(qiáng)林地保育，逐步降低林地的破碎化程度。一方面對(duì)現(xiàn)有林地進(jìn)行整體保護(hù)，降低人為不良干預(yù)，并結(jié)合公園內(nèi)河道整治、道路建設(shè)、生態(tài)保護(hù)要求等，選擇富有野趣、適宜生長(zhǎng)的植物種植；另一方面，結(jié)合現(xiàn)狀林地密度分析，對(duì)過(guò)度密集的林地進(jìn)行適度抽稀和降低密度，并增加樹(shù)種，逐步豐富林地垂直結(jié)構(gòu)、形成混交林，改變結(jié)構(gòu)單一的林地景觀，逐漸向近自然林演變，構(gòu)建良好的林地生態(tài)系統(tǒng)。

4.3 農(nóng)田規(guī)劃

青西郊野公園內(nèi)部質(zhì)量較好的耕地已被劃為相對(duì)集中的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，因此破碎化程度較低。公園內(nèi)的農(nóng)田既要滿足上位規(guī)劃對(duì)基本農(nóng)田保護(hù)的要求，又需要落實(shí)生態(tài)保護(hù)和觀光旅游需求，因此,可采用以下規(guī)劃策略。

(1)優(yōu)先保留優(yōu)質(zhì)農(nóng)田，保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。優(yōu)先保護(hù)蓮湖村周邊的高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田等集中連片耕地，并結(jié)合上位規(guī)劃要求，在周邊耕作條件好、質(zhì)量水平高、集中連片的耕地上繼續(xù)劃定高標(biāo)準(zhǔn)基本農(nóng)田，結(jié)合農(nóng)田水利規(guī)劃，進(jìn)一步完善農(nóng)田水利設(shè)施、田間道路等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)條件，實(shí)行嚴(yán)格保護(hù)。

(2)兼顧農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和景觀塑造。通過(guò)農(nóng)用地、水域及未利用地整治，將部分被細(xì)小水系支流分割的耕地整理成為較為規(guī)整、集中連片、便于耕作的農(nóng)田，融入大地景觀的理念，通過(guò)不同季節(jié)的種植物種和種植模式，結(jié)合周邊村莊農(nóng)宅規(guī)劃，在利于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時(shí)改善村莊環(huán)境，塑造獨(dú)特的農(nóng)田景觀。

(3)農(nóng)田水網(wǎng)布局。結(jié)合河網(wǎng)水域規(guī)劃和農(nóng)用地整治，增強(qiáng)相對(duì)集中的農(nóng)田斑塊之間的連通度，并與湖泊、河流、魚(yú)塘、濕地等形成富有層次、四季不同的農(nóng)田水網(wǎng)景觀。

5 結(jié)語(yǔ)

郊野公園概念最早起源于英國(guó)，其針對(duì)郊野公園的特點(diǎn)設(shè)定了一系列設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，包括面積、特點(diǎn)、設(shè)施等[10]。上海郊野公園是落實(shí)生態(tài)文明建設(shè)的重要抓手，現(xiàn)階段規(guī)劃選址郊野公園數(shù)量眾多，評(píng)價(jià)郊野公園選址的科學(xué)合理性和引導(dǎo)郊野公園生態(tài)保育顯得尤為重要。未來(lái)郊野公園可在詳實(shí)的現(xiàn)狀自然資源調(diào)查基礎(chǔ)上，基于ArcGIS平臺(tái)和Fragstats軟件進(jìn)行生態(tài)景觀格局分析，研究郊野公園現(xiàn)狀景觀類(lèi)型、結(jié)構(gòu)組成、空間布局，評(píng)估規(guī)劃選址是否合理，圍繞優(yōu)勢(shì)景觀資源進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)，加強(qiáng)生態(tài)保育和自然、生態(tài)、野趣景觀塑造。