農(nóng)業(yè)科技園區(qū)規(guī)劃對景觀格局變化的影響研究

魏云華 潘宏 張燕青

摘 要：采用91位圖助手衛(wèi)星影像，提取海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園規(guī)劃建設(shè)前后的歷史衛(wèi)星影像，通過CAD、Photoshop軟件結(jié)合實地調(diào)查對衛(wèi)星圖像進(jìn)行識別處理，對園區(qū)規(guī)劃前后的景觀本底、廊道、斑塊等因子進(jìn)行量化分析;應(yīng)用景觀生態(tài)多樣性指數(shù)、景觀均勻度指數(shù)、斑塊面積分布指數(shù)、景觀形狀指數(shù)、斑塊破碎化指數(shù)、斑塊分維數(shù)等對規(guī)劃建設(shè)前后園區(qū)的土地利用及景觀生態(tài)格局的變化進(jìn)行分析，探索規(guī)劃人工干擾對景觀生態(tài)格局變化的影響。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)科技園區(qū);規(guī)劃;景觀格局

中圖分類號 F323文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2020）18-0189-04

Study on the Influence Agricultural Science and Technology Area Planning on the Change of Landscape Pattern

WEI Yunhua et al.

（Research Institute of? Agri-Engineering Technology，F(xiàn)ujian Academy of Agricultural Sciences，F(xiàn)uzhou 350003，China）

Abstract：A This paper uses 91-bit MAP assistant satellite image，extraction of historical satellite images of the strait modern agriculture demonstration area before and after its planning and construction.The satellite image is recognized and processed by CAD and Photoshop software combined with field investigation，The landscape background，corridor，patch and other factors before and after the park planning were analyzed quantitatively.The landscape ecological diversity index，landscape evenness index，Patch area distribution index，landscape shape index，patch fragmentation index and patch fractal dimension were used to analyze the changes of land use and landscape ecological pattern before and after the planning and construction of the area，to explore the effect of planning artificial disturbance on the change of landscape ecological pattern.

Key words：Agricultural science and technology area;Planning;Landscape pattern

1 引言

農(nóng)業(yè)科技園區(qū)建設(shè)工作是新時期我國解決“三農(nóng)”問題，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)與科技、農(nóng)村與企業(yè)、農(nóng)民與專家緊密聯(lián)系的重要舉措，對于加快我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)和推進(jìn)社會主義新農(nóng)村建設(shè)具有十分重要的意義。諸多學(xué)者針對農(nóng)業(yè)園區(qū)的內(nèi)涵特征、發(fā)展模式、總體評價、發(fā)展對策等方面開展了大量的研究[1-9]，但多采用靜態(tài)分析、定性分析（如案例分析法、態(tài)勢分析法等），缺乏時間、空間尺度上的動態(tài)變化特征分析和定量分析，對園區(qū)發(fā)展動態(tài)及趨勢和園區(qū)間差異性的研究不足。

景觀生態(tài)學(xué)著重研究景觀中各組成的異質(zhì)性、尺度性、鑲嵌性和相互作用的規(guī)律性[10]。景觀格局是由各種自然與人為因素在不同時空尺度上作用的最終結(jié)果，深深影響并決定著各種生態(tài)過程和功能。研究景觀格局對有效管理景觀和改善生態(tài)功能具有重要意義，它決定了景觀功能以及景觀的空間分布。數(shù)量化的分析景觀格局可以闡明景觀要素空間分布的基本規(guī)律以及與人工干擾的關(guān)系。

景觀生態(tài)學(xué)理論應(yīng)用于指導(dǎo)農(nóng)業(yè)科技園區(qū)景觀規(guī)劃設(shè)計是當(dāng)前發(fā)展的趨勢。應(yīng)用景觀生態(tài)格局指數(shù)進(jìn)行量化分析，對農(nóng)業(yè)科技園區(qū)規(guī)劃成果進(jìn)行評判、總結(jié)并指導(dǎo)未來園區(qū)的規(guī)劃建設(shè)，具有重要意義。海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園是福建省最高的綜合性農(nóng)業(yè)科研機構(gòu)——福建省農(nóng)業(yè)科學(xué)院打造的福建特色農(nóng)業(yè)科技示范基地和農(nóng)業(yè)科普教育基地。本研究通過園區(qū)規(guī)劃前后景觀生態(tài)格局變化比較，探索通過規(guī)劃人工干擾對景觀生態(tài)格局變化的影響效果。

2 研究方法

2.1 研究區(qū)概況 海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園位于福州市晉安區(qū)新店鎮(zhèn)埔垱，經(jīng)度119.34°，維度26.13°?？偯娣e47.94hm2，本期規(guī)劃面積10.67hm2，是一個集科研、示范、展示、推廣、教育、休閑一體的多功能綜合高科技園區(qū)。

2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

2.2.1 數(shù)據(jù)來源 利用91位圖助手軟件，提取2007年7月4日、2017年10月12日海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園規(guī)劃建設(shè)前后的歷史衛(wèi)星影像（見圖1、圖2），分辨率：0.54m/像素。影像均來源于2019 Maxar Technologies。

2.2.2 斑塊類型的劃分和提取 根據(jù)規(guī)劃建設(shè)前后的歷史衛(wèi)星影像，結(jié)合實地調(diào)查對衛(wèi)星圖像地形、地貌和土地利用形式等特征進(jìn)行識別分析（見圖3～4），運用景觀生態(tài)學(xué)的景觀格局指數(shù)分析方法，按照異質(zhì)性和均質(zhì)性相結(jié)合、景觀功能與生態(tài)功能相協(xié)調(diào)、景觀實用性等原則，提取斑塊及廊道類型（見表1）;利用AutoCAD 2010軟件提取斑塊周長和面積等基本斑塊信息。

2.2.3 景現(xiàn)格局分析及指標(biāo)的選取 在生態(tài)學(xué)中主要是通過斑塊的數(shù)目、周長或面積等來獲得景觀指數(shù)，以此來分析空間景觀格局的特征。景觀格局指數(shù)能夠高度濃縮景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置某些方面特征的簡單定量指標(biāo)。本文選用景觀格局指數(shù)（見表2），應(yīng)用景觀生態(tài)學(xué)的景觀格局分析理論及方法，結(jié)合園區(qū)現(xiàn)狀，在Office2007軟件的支持下，對園區(qū)景觀格局進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 斑塊及廊道類型指數(shù)分析 利用91位圖助手衛(wèi)星影像，結(jié)合實地踏查確定斑塊邊界，利用AutoCAD 2010軟件提取斑塊周長和面積等基本斑塊信息。通過CAD、Photoshop軟件結(jié)合實地調(diào)查對衛(wèi)星圖像進(jìn)行識別處理，對園區(qū)規(guī)劃前后的景觀本底、廊道、斑塊等因子進(jìn)行量化分析。

從園區(qū)規(guī)劃建設(shè)前后斑塊指數(shù)表（見表3、4）可以直觀地看到，海峽園區(qū)建設(shè)前后斑塊類型增加了景觀地斑塊，斑塊面積密度發(fā)生了重大變化，種植地斑塊面積密度從90.982%大幅減少至38.651%，景觀地斑塊面積密度達(dá)到29.652%，設(shè)施和硬質(zhì)地斑塊面積密度增加。斑塊總數(shù)量由27增加到81，景觀地斑塊數(shù)量達(dá)到39;斑塊總周長從3836.0m增加到9502.5m，平均斑塊周長從142.07m降低到117.31m，平均斑塊面積從3786.43m2降低到1130.51m2;設(shè)施、種植地及建筑斑塊形狀指數(shù)變化不大，水體和硬質(zhì)地斑塊形狀指數(shù)增大，增加的景觀地斑塊形狀指數(shù)最大，達(dá)到了7.654。設(shè)施和種植地分維數(shù)指標(biāo)變化不大，均在1.1～1.2，水體斑塊分維數(shù)指標(biāo)從1.167增大到1.281，硬質(zhì)地和景觀地斑塊建設(shè)后分維數(shù)指標(biāo)超過1.3。廊道類型作業(yè)道路變?yōu)榫坝^游步道，總長度也大幅增加，從1264.8m增加到5220m。

形成這些變化，主要是因為海峽園區(qū)相對面積較小，建設(shè)前以種植地為主，后規(guī)劃定位為集科研、示范、展示、推廣、教育、休閑一體的多功能綜合高科技園區(qū)，就需要更加有效的利用土地，更注重觀光效果和休閑性景觀的表達(dá)，采用了公園化的游憩設(shè)計手法，將示范、展示等功能（如果樹品種等）融合到景觀營造中，并通過大量的園路廊道將景觀斑塊進(jìn)行了復(fù)雜的切割，達(dá)到科技展示與游賞合一的目的。

3.2 景觀格局指數(shù)分析 由表5可知，海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園景觀多樣性指數(shù)和均勻度指標(biāo)出現(xiàn)大幅上升，最大斑塊指標(biāo)LPI大幅下降由90.982%下降為38.651%，這與大量種植地開發(fā)為景觀地和設(shè)施地有關(guān)。形狀指數(shù)大幅上升，從2.933升到7.419，說明建設(shè)后整體園區(qū)斑塊形狀復(fù)雜。建設(shè)后園區(qū)廊道密度大幅提高，達(dá)到0.063，說明建設(shè)后道路分布密集，通達(dá)性更強。

4 結(jié)論與討論

海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園相對面積較小，建設(shè)前以種植地為主，后規(guī)劃定位為集科研、示范、展示、推廣、教育、休閑一體的多功能綜合高科技園區(qū)，就需要更加有效地利用土地，更注重觀光效果和休閑性景觀的表達(dá)，采用公園化的游憩設(shè)計手法，將示范、展示等功能（如果樹品種等）融合到景觀營造中，并通過大量的園路廊道將景觀斑塊進(jìn)行復(fù)雜的切割，達(dá)到科技展示與游賞合一的目的。

從景觀因素和景觀格局指數(shù)分析結(jié)果表明，建設(shè)前后景觀因素類型改變，斑塊數(shù)量急劇增多，種植地斑塊面積大幅下降，景觀地斑塊指標(biāo)提升，景觀本底雖未發(fā)生改變，但種植地的本底地位減弱;廊道系統(tǒng)發(fā)生了較大的變化，類型改變，作業(yè)廊道消失被更有休閑觀賞性的景觀步道廊道所替代;總長度大幅提升，以景觀游步道為主;破碎化指數(shù)和分維數(shù)高，說明可以與更多的異質(zhì)性斑塊相連接，場地布局更豐富多樣，場地趣味性更高，達(dá)到“移步異景”的效果，提升游賞體驗。

通過農(nóng)業(yè)科技園區(qū)規(guī)劃前后的景觀因素分析和景觀格局指數(shù)分析，可以初步得出以下結(jié)論：經(jīng)過規(guī)劃建設(shè)所產(chǎn)生的人為干擾，場地景觀因素類型（斑塊、廊道）發(fā)生改變，甚至景觀本底都將可能發(fā)生改變，斑塊呈現(xiàn)多樣化、不規(guī)則化，而形狀指數(shù)、分維數(shù)、破碎度指數(shù)等指標(biāo)一般呈現(xiàn)上升趨勢;景觀格局總體的變化趨勢是形狀趨于復(fù)雜、異質(zhì)性增加、破碎化加劇，人為干擾的影響更為明顯。景觀格局指數(shù)分析結(jié)果與景觀因素分析結(jié)果相一致，也與前人的研究結(jié)果相一致。

本研究嘗試用景觀生態(tài)學(xué)理論，初步對海峽現(xiàn)代農(nóng)業(yè)示范園規(guī)劃建設(shè)前后景觀因素和景觀格局指數(shù)進(jìn)行量化分析，揭示了通過規(guī)劃建設(shè)人工干擾，景觀生態(tài)格局變化趨勢及差異。就景觀生態(tài)學(xué)研究而言，本研究的對象尺度相對較小，景觀類型偏少，但對景觀類型進(jìn)行了細(xì)致的劃分，這是對中小尺度景觀研究的一種嘗試。本研究對評判農(nóng)業(yè)科技園區(qū)規(guī)劃成果、總結(jié)并指導(dǎo)未來園區(qū)的規(guī)劃建設(shè)具有一定的意義。

本研究處于初步探索階段，在研究中發(fā)現(xiàn)尚存在一些不足以及延伸性的探索，有待于進(jìn)行后續(xù)的研究。例如，景觀因素類型的提取將直接導(dǎo)致景觀格局指數(shù)的取值進(jìn)而整個分析結(jié)果，所以如何科學(xué)合理劃分景觀因素類型是今后深入研究的一個重點;本文未涉及景觀美感度評價，雖然一般認(rèn)為景觀多樣性和破碎度的增加會提升景觀美感度和異質(zhì)性，但仍需借助景觀生態(tài)學(xué)理論結(jié)合景觀美感度評判進(jìn)行綜合研究，形成更為科學(xué)的評價體系;加強對農(nóng)業(yè)科技園區(qū)時間動態(tài)變化研究與未來發(fā)展趨勢的預(yù)測，以及對農(nóng)業(yè)園區(qū)發(fā)展的區(qū)域差異性進(jìn)行研究等等，這些都有待于今后作進(jìn)一步的探索。

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（責(zé)編：張宏民）