基于泰森多邊形法的長興縣古樹名木空間分布分析

譚瑩 朱培 王柯

（1 浙江省森林資源監(jiān)測中心 浙江杭州 310020；2 浙江省長興縣自然資源和規(guī)劃局 313100）

浙江省長興縣有著優(yōu)越的自然條件，悠久的人文歷史，繁衍孕育了諸多珍貴的古樹名木。特別是位于小浦鎮(zhèn)的古銀杏長廊極具特色，長廊中大約散落著3 萬株原生野銀杏，其中百年以上的古銀杏有數(shù)千株之多[1]。為了更好的保護古樹名木資源，摸清本底數(shù)據(jù)，2017年長興縣開展了第二次全縣古樹名木普查工作。在普查數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對長興縣古樹名木資源現(xiàn)狀進行了空間格局分布分析，旨在為我們進一步研究生物資源、植物分布、環(huán)境變化、物種遺傳特征、歷史文化遺產(chǎn)提供重要的基礎(chǔ)[2], 也為更好的保護古樹名木資源、規(guī)劃城市建設(shè)提供依據(jù)[3]。

1 研究區(qū)概況

長興縣地處北緯30°43′-30°11′，東經(jīng)119°33′-120°06′之間，位于浙江省北部，杭嘉湖平原西北邊緣。北鄰江蘇省宜興市、西接安徽省廣德縣，西南、東南方向和本省的安吉縣、湖州郊區(qū)接壤，東北隔太湖與蘇州、無錫相望。全縣總面積1430km2。長興縣位居浙北低山丘陵向太湖西岸平原過渡的地區(qū)，地勢西高東低。山丘分布較廣，山脈為天目山、莫干山山脈之延伸?？h境西北部、南部、東南部被三個低山丘陵圍繞。在西北和西南山區(qū)之間，各有一處山間盆地，即煤山盆地和泗安低丘盆地。境內(nèi)中部和東北部展布兩片平原，中部為長泗平原，東部濱湖區(qū)為城東平原。全縣海拔在100m 以下面積占70%以上。長興縣屬亞熱帶海洋性季風氣候，光照充足、氣候溫和、降水充沛、四季分明、雨熱同季[4]。

長興縣屬中亞熱帶常綠闊葉林北部亞熱地帶，青岡、苦櫧、栽培植被區(qū)。除農(nóng)作物外，主要有木本植物、竹類植物、次生草本植物及人工栽培的用材林、經(jīng)濟林和四旁樹木等，分三個植被區(qū)，低山丘陵竹、木、灌、草復合林區(qū)、平原人工栽培植被區(qū)、灘地、河（湖）岸植被區(qū)。根據(jù)長興縣2017 年古樹名木普查數(shù)據(jù)統(tǒng)計顯示，全縣共有古樹4313 株，其中散生古樹種類數(shù)34 種、個體數(shù)量共591 株，占全縣種類數(shù)的94.12%、個體數(shù)量的13.70%；集群（古樹群）種類數(shù)15 種、個體數(shù)量3722株，占全縣種類數(shù)的44.12%、個體數(shù)量的86.30%。從統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，長興縣古樹呈群狀分布格局。

2 研究方法

采用ArcGIS 的泰森多邊形法對長興縣古樹名木的空間分布類型進行分析[5,6]，反映古樹名木分布的空間格局、分布特征等,并結(jié)合實地核查調(diào)研,多角度分析其生存環(huán)境因素。

泰森多邊形是由一組連接兩鄰點線段的垂直平分線組成的連續(xù)多邊形組成。一個泰森多邊形內(nèi)的任一點到構(gòu)成該多邊形的控制點的距離小于到其他多邊形控制點的距離。由于泰森多邊形面積隨點集的分布而發(fā)生變化，因此可用多邊形面積的變異系數(shù)CV 值（即泰森多邊形面積的標準差與平均值的比）來衡量凸多邊形面積的變化程度，從而評估樣點的分布類型[7,8]。具體劃分依據(jù)見表1。

表1 變異系數(shù)劃分參考值[9，10]

變異系數(shù)的計算公式為：變異系數(shù)CV=標準偏差SD/平均值Mean,CV 值沒有量綱，可以客觀反映數(shù)據(jù)離散程度大小[7]。

3 結(jié)果與分析

空間分布類型分析可以反映長興縣古樹名木的空間分布相關(guān)性和空間集聚特征。種群的空間分布類型通常有以下三種: 均勻分布，種群內(nèi)個體之間保持一定的均勻距離；隨機分布,種群個體的分布完全和機遇符合,或者說每個個體的表現(xiàn)都有同等的機遇,任何個體出現(xiàn)與其它個體是否存在無關(guān)；集群分布，種群個體的分布極不均勻,常成群、簇、團狀[11，12]。

根據(jù)表1 的空間分布類型劃分依據(jù),結(jié)合ArcGIS 中泰森多邊形對長興縣古樹名木的集聚程度進行測算,得到空間分布類型（詳見表1）及長興縣古樹名木泰森多邊形圖（詳見圖1）。結(jié)果顯示，全縣范圍來看,長興古樹名木資源整體呈現(xiàn)明顯的聚集狀態(tài)，變異系數(shù)CV值為6.16,在＞0.64 的范圍內(nèi)屬于強變異、集群分布,聚集程度高。分鄉(xiāng)鎮(zhèn)來看，長興古樹名木在小浦鎮(zhèn)不僅數(shù)量最多，且聚集程度最高,變異系數(shù)CV 值高達13.79，遠超其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)。除小浦鎮(zhèn)外，煤山鎮(zhèn)、泗安鎮(zhèn)、和平鎮(zhèn)、林城鎮(zhèn)也是長興古樹的主要分布區(qū)域，且變異系數(shù)CV值均大于1.5。畫溪街道的古樹數(shù)量并不多，但聚集程度較高，變異系數(shù)CV 值達2.12。進一步與長興縣地形圖疊加分析，獲得古樹名木地形分布圖（詳見圖2），發(fā)現(xiàn)長興的西北部包括小浦鎮(zhèn)、煤山鎮(zhèn)、泗安鎮(zhèn)等地區(qū)以及東南部的和平鎮(zhèn)地區(qū)屬天目山余脈,山勢雖不高，但相對于平原地區(qū)人口較少、生態(tài)環(huán)境優(yōu)越，外界對古樹資源的影響和干擾較少, 古樹資源分布集中。長興中部和東北部的大部分平原地區(qū)包括太湖街道、龍山街道、李家巷鎮(zhèn)、虹星橋鎮(zhèn)等地區(qū)地勢平坦、人口廣布、居民點密度大，古樹資源分布比較稀少。

表2 各鄉(xiāng)鎮(zhèn)古樹名木株數(shù)、變異系數(shù)及空間分布類型

圖1 長興縣古樹名木泰森多邊形圖

圖2 長興縣古樹名木地形分布圖

4 討論與結(jié)論

長興縣古樹名木資源整體呈現(xiàn)明顯的聚集狀態(tài)，并在空間上形成西北大聚集區(qū)和東南小聚集區(qū)，這與長興的地形分布高度一致，說明地形是影響古樹分布的重要因素，越是近自然的山體周邊越是有利于古樹的生長及保存。

長興的古銀杏極具科研價值，在新生代第四系(紀)冰川時期銀杏瀕于絕滅，全世界只在天目山余脈長興等地保存下來，后傳遍全國[13，14]。長興縣古樹名木中銀杏數(shù)量高達的93.83%，且大部分銀杏集中在小浦鎮(zhèn)，占銀杏總株數(shù)的89.50%，特別是小浦鎮(zhèn)的八都岕以其獨特的古銀杏長廊聲名鵲起。除了八都岕，煤山鎮(zhèn)的羅岕、和岕等多個山岕的古樹均呈線狀集群分布，這是由于山岕這種地貌兩面青山，大澗中流，獨特的小地形使得銀杏種子的傳播距離不會太遠，空間分布格局總體上趨于集群分布。而由山岕形成的良好的生態(tài)環(huán)境也有利于古銀杏的生長及繁衍。

通過泰森多邊形法獲取古樹的空間分布類型及變異系數(shù)，可將古樹群落聚集程度定量化，作為劃分古樹群的依據(jù)之一，在古樹群的價值量評估上也可作為重要評價因子。在此基礎(chǔ)上，通過進一步對古樹名木矢量數(shù)據(jù)疊加地形圖進行分析，能夠更加直觀的發(fā)現(xiàn)古樹空間分布與地形地貌及生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)聯(lián)性。