基于GIS 和Fragstats 的青神縣城區(qū)綠地景觀格局研究

何銳, 石一日約, 趙昊天, 駱宗詩, 鄭勇, 謝天資, 蔣雨軒, 陳俊華*

1. 鹽亭縣自然資源局，四川 鹽亭 621600；

2. 金陽縣林業(yè)和草原局，四川 金陽 616250；

3. 成都理工大學(xué)城鄉(xiāng)規(guī)劃與旅游學(xué)院，四川 成都 610081；

4. 四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川 成都 610081

作為城市景觀的自然要素和生態(tài)基礎(chǔ)，城市綠地的分布格局與景觀質(zhì)量衡量一個(gè)城市文明程度的高低，在城市規(guī)劃中需要明確城市綠地需求與供給的空間差異[1-2]，合理分配城市綠地的空間布局。公園綠地作為城市綠地景觀中主要組分，既承載著景觀游憩、生態(tài)服務(wù)、科普教育等核心功能[3-4]，同時(shí)在城市的避災(zāi)功能中也起著十分重要的作用[5]。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，城市用地越來越緊張，如何在有限的空間中合理支配城市用地，合理規(guī)劃城市的綠地空間，優(yōu)化城市綠地景觀格局，顯得尤為重要。

本文借助于青神縣創(chuàng)建國家森林城市契機(jī)，以該縣中心城區(qū)作為研究區(qū)，據(jù)衛(wèi)星遙感、綠地系統(tǒng)規(guī)劃等相關(guān)資料，利用ArcGIS10.3 軟件和Fragstats4.2景觀軟件，提取綠地信息，再進(jìn)行綠地類型劃分，對城區(qū)綠地系統(tǒng)景觀格局結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，為青神縣建設(shè)國家森林城市城區(qū)綠色福利空間質(zhì)量提升提供數(shù)據(jù)參考與理論依據(jù)

1 研究區(qū)概況

青神縣位于四川省眉山市南部，地處川西平原西南邊緣，屬川西平原與川西丘陵的接壤過渡帶。北以鴻化山口為前門，南以平羌三峽作后戶，東依龍泉山脈，西抵金牛河岸，東經(jīng)103°41′～103°59′、北緯29°42′30″—29°55′33″?？h域東西長約29.5 km，南北寬約23.5 km，面積387 km2。境內(nèi)地勢東南高，西南次之，中端低平，最高處海拔為691 m，最低處為377 m，極限高差314 m。屬亞熱帶濕潤氣候區(qū)，年平均氣溫17.0 ℃，年平均降水量1 069.5 mm，常年氣候溫和、雨量充沛、四季分明[6-7]。

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源及處理

影像數(shù)據(jù)選取2018 年的Landsat 8 OLI 影像，包含8 個(gè)波段的多光譜，空間分辨率為30 m，1 個(gè)全色波段，15 m 空間分辨率，以及熱紅外數(shù)據(jù)。圖像融合在ENVI SP3 的Image Sharpening 模塊進(jìn)行。選取6、5、4 波段以突出植被信息，并與波段8 進(jìn)行圖像融合，分辨率達(dá)到15 m，以提高精確度。野外實(shí)地調(diào)查采集解譯標(biāo)志，再利用ArcGIS 10.2 對融合后的圖像進(jìn)行目視解譯，結(jié)合青神縣綠地系統(tǒng)矢量圖（DWG），建立青神縣城區(qū)綠地空間地理數(shù)據(jù)庫。

2.2 矢量數(shù)據(jù)分析與處理

利用ArcGIS 10.2 進(jìn)行矢量數(shù)據(jù)的處理與數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，提到各類綠地斑塊數(shù)據(jù)。然后將矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成柵格數(shù)據(jù)，利用景觀格局分析軟件Fragstats4.2計(jì)算各景觀格局指數(shù)。綠地類型按照《城市綠地分類》（CJJ/T85-2017）[8]，結(jié)合青神縣的實(shí)際情況，將青神縣城區(qū)綠地分為4 大類，分別為：公園綠地、防護(hù)綠地、附屬綠地、區(qū)域綠地（其他綠地）。其中附屬綠地又細(xì)分為道路綠地、居住區(qū)綠地、單位附屬綠地。綠地系統(tǒng)分布圖如圖1 所示。

2.3 景觀格局指數(shù)

運(yùn)用Fragstats4.2 軟件平臺，從類型水平和景觀水平2 個(gè)尺度上進(jìn)行城市景觀結(jié)構(gòu)研究。其中類型水平上的指數(shù)有10 個(gè)，分別為斑塊類型面積(CA)、斑塊所占景觀面積比例（PLAND）、斑塊數(shù)（NP）、斑塊密度（PD）、最大斑塊面積（LPI）、斑塊平均面積（AREA_MN）、斑塊平均分維指數(shù)（FRAC_MN）、蔓延度指數(shù)（CONTIG_MN）、周長面積分維度（PAFRAC）、斑塊結(jié)合度指數(shù)（COHESION）。景觀水平上的指數(shù)有9 個(gè)，分別為景觀面積（TA）、斑塊數(shù)量（NP）、斑塊密度（PD）、景觀周長面積分維數(shù)（PAFRAC）、分離度指數(shù)（SPLIT）、景觀豐富度（PR）、香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）、香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）、聚集度指數(shù)（AI）[9-12]。

圖1 青神縣城區(qū)綠地系統(tǒng)分類圖Fig. 1 Classification map of green space system in Qingshen county

3 結(jié)果與分析

3.1 綠地景觀構(gòu)成分析

青神縣綠地系統(tǒng)組成見表1。其中面積最大的是區(qū)域綠地（其他綠地），主要有生態(tài)保育綠地、區(qū)域設(shè)施防護(hù)綠地和生產(chǎn)綠地。面積為80.43 hm2，占全部綠地的35.08%。其次是防護(hù)綠地，面積為57.80 hm2，占25.21%。全部附屬綠地的面積為47.25 hm2，占20.61%。公園綠地面積為43.78 hm2，占19.10%。由此可知，青神縣的公園綠地面積較小，所占綠地系統(tǒng)的比例不大。

3.2 綠地景觀格局分析

3.2.1 類型（Class）水平上的斑塊景觀指數(shù)

景觀類型級別上的斑塊特征指數(shù)詳見表2。

表1 青神縣城區(qū)綠地構(gòu)成Tab. 1 Green space composition in Qingshen county

表2 景觀類型級別上的斑塊特征指數(shù)Tab. 2 Patch characteristic index at landscape type level

（1）面積_邊緣指標(biāo)

斑塊類型面積及所占景觀面積的比例是計(jì)算其他模塊化的基礎(chǔ)，是表征某類斑塊的豐度、數(shù)量的決定性因子[13]。如前述所述，區(qū)域綠地（其他綠地）在整個(gè)綠地系統(tǒng)中面積最大，是整個(gè)綠地系統(tǒng)的基質(zhì)。結(jié)合LPI（最大斑塊面積）來分析，區(qū)域綠地（其他綠地）是青神縣城區(qū)綠地系統(tǒng)的優(yōu)勢景觀元素，對綠地的貢獻(xiàn)率最高。盡管公園綠地所占比例不高，但LPI 值較高，因此，青神縣的公園綠地也對綠地景觀的貢獻(xiàn)起著較大的作用。從平均斑塊大?。ˋREA_MN）來看，6 類綠地按大小排列為其他綠地（區(qū)域綠地）＞防護(hù)綠地＞公園綠地＞單位附屬綠地＞居住區(qū)綠地(道路綠地)。因此，其他綠地（區(qū)域綠地）的聚集度較大，破碎化程度較小，連通性較好。其次是防護(hù)綠地，最小的是居住區(qū)綠地和道路綠地。說明它們多零散分布，破碎化程度高。

（2）形狀指標(biāo)

斑塊外部形態(tài)的復(fù)雜發(fā)兵用形狀指標(biāo)來描述。常用PAFRAC（周長面積分維度）和平均分維數(shù)（FRAC_MN）來表示。其中，PAFRAC 反映景觀類型形態(tài)的復(fù)雜程度和穩(wěn)定性。其值越趨近于1（正方形斑塊），表示越簡單，形態(tài)也越穩(wěn)定。6 類綠地的PAFRAC 值最大的是道路綠地，最小的（跟1 相近）的是防護(hù)綠地，說明道路綠地比較復(fù)雜，形態(tài)不太穩(wěn)定，防護(hù)綠地相對簡單，形態(tài)也最穩(wěn)定。平均分形維數(shù)(FRAC_MN)是反映人類活動(dòng)對景觀類型的干擾程度的指標(biāo)。6 類綠地的FRAC_MN 值相差不大，且均小于1.10，說明形狀較有規(guī)律，受人類活動(dòng)的影響較大，其中最大的是道路綠地和居住區(qū)綠地。

CONTIG_MN（斑塊連通度指標(biāo)均值）反映景觀組分關(guān)系的異質(zhì)性指數(shù)，能夠度量同類型斑塊間的鄰近程度以及景觀的破碎度。從CONTIG_MN 的值來看，青神縣各景觀組分關(guān)系之間鄰近關(guān)系均不高。僅其他綠地（區(qū)域綠地）和防護(hù)綠地的CONTIG_MN 值在0.5 以上，其余均在0.3 以下。

（3）聚散性指標(biāo)

COHESION(斑塊凝聚度指數(shù))反映區(qū)域的斑塊聚集程度，表達(dá)景觀中各類型斑塊之間物理連通性的指數(shù)[12]。COHESION 值最大的是其他綠地（區(qū)域綠地），其次是防護(hù)綠地和公園綠地，說明這三類綠地與其他綠地之間的連通性較好；而各附屬綠地的COHESION 值均較小，尤其居住區(qū)附屬綠地的COHESION 值最小，僅50 多一點(diǎn)，說明附屬綠地斑塊的離散度高于其他景觀類型。

3.2.2 景觀（Land）水平上的斑塊景觀指數(shù)

景觀水平上的斑塊景觀指標(biāo)詳見表3。

表3 青神縣城市景觀級別指數(shù)Tab. 3 City landscape level index in Qingshen county

PAFRAC（景觀周長面積分維數(shù)）是反映景觀格局總體特征的指標(biāo)[14]。青神縣城區(qū)的PAFRAC 值為1.32（＜1.5），說明區(qū)域內(nèi)景觀的總體形狀較為規(guī)則，這種情況有利于管理部門的規(guī)劃和經(jīng)營[11]。景觀分離度指標(biāo)（SPLIT）值為30.48%，說明區(qū)域內(nèi)景觀整體連通性較好，人為干擾或自然破壞較小。從PD（景觀斑塊密度）和AI（聚集度指數(shù)）來看，這兩個(gè)指標(biāo)的值均不大，說明區(qū)域內(nèi)的景觀斑塊破碎化程度不高，且各景觀類型之間的連通性和空間上的聚集度均不強(qiáng)。從景觀多樣性來看（香農(nóng)多樣性指數(shù)SHDI），青神縣城區(qū)的景觀類型豐富度不高，香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）為0.88，較接近于1，說明區(qū)域內(nèi)景觀優(yōu)勢度較低。從側(cè)面上反映了青神縣城市建設(shè)中，注重了空間布局和發(fā)展目的[15]。

4 結(jié)論

青神縣總體景觀形狀較為規(guī)則和簡單，有利于青神縣城市景觀的規(guī)劃利用和管理。區(qū)域內(nèi)景觀整體連通性較好，人為干擾或自然破壞較小，但各景觀類型之間的連通性和空間上的聚集度均不強(qiáng)。綜合分析可知，由于青神縣城區(qū)人工景觀（城市建筑）較為集中，導(dǎo)致了綠地景觀之間的連通性和聚集度不強(qiáng)，沒有網(wǎng)絡(luò)化的綠色通道，對重要?jiǎng)游锏倪w徙不利，影響生物多樣性的保護(hù)及自然生態(tài)過程。因此，青神縣在創(chuàng)建國家森林城市過程中，應(yīng)控制人工景觀占比，增加城市綠地，尤其要增加公園綠地的面積并合理均勻布局，并增加通道綠化，將城市中逐漸島嶼狀化的大型生物棲息地有機(jī)聯(lián)系起來，構(gòu)筑連續(xù)的生態(tài)綠地網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)動(dòng)物在城市內(nèi)部的遷徙通道，增加景觀的連續(xù)性。