福州市公園綠地景觀格局分析

林 增 劉金福 王智苑 朱薇薇

(1.福建農(nóng)林大學園林學院 福建福州 350002；2.福建農(nóng)林大學海峽自然保護區(qū)研究中心 福建福州 350002；3.生態(tài)與資源統(tǒng)計福建省高校重點實驗 福建福州 350002；4.福建省經(jīng)濟信息中心 福建福州 350003)

福州市公園綠地景觀格局分析

林 增1，2，3劉金福2，3王智苑4朱薇薇1

(1.福建農(nóng)林大學園林學院 福建福州 350002；2.福建農(nóng)林大學海峽自然保護區(qū)研究中心 福建福州 350002；3.生態(tài)與資源統(tǒng)計福建省高校重點實驗 福建福州 350002；4.福建省經(jīng)濟信息中心 福建福州 350003)

以福州市5個公園的CAD圖紙為基本圖件，在GIS軟件的支持下提取斑塊面積和周長等信息，選取斑塊面積、斑塊密度指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)、景觀優(yōu)勢度指數(shù)和景觀分維數(shù)等景觀生態(tài)學指標，通過對各指數(shù)的計算和對比，分析福州市5個公園的整體綠地景觀及空間分布格局。結(jié)果顯示：福州市5個公園綠地斑塊面積以中型、中大型為主，類型偏少，破碎化程度較高，多樣性指數(shù)較低，公園綠地斑塊的形狀相對規(guī)則，邊界較為簡單。

福州市;公園綠地;景觀格局;分析

0 引言

景觀是大小不等、形狀各異、屬性不一的景觀單元的鑲嵌體，每一個景觀單元具有一定的結(jié)構(gòu)、功能和相對的獨立性，景觀單元在空間上的分布與組合規(guī)律即為景觀格局[1]。景觀格局分析是指用來研究景觀結(jié)構(gòu)組成特征和空間配置關(guān)系的分析方法，包括景觀格局指數(shù)方法和空間統(tǒng)計學方法，其中景觀格局指數(shù)是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定量指標。通過對景觀格局的定量描述，可為更清晰地分析景觀結(jié)構(gòu)、功能以及各種生態(tài)過程提供重要的依據(jù)[2]。公園綠地是公園的重要組成部分，對公園生態(tài)功能的發(fā)揮起決定性的作用。通過對福州市5個城市公園綠地的景觀格局指數(shù)分析，了解掌握其景觀組成概況，分析比較不同公園綠地斑塊組成的景觀生態(tài)學特征，為今后公園綠地生態(tài)規(guī)劃建設(shè)、景觀格局優(yōu)化提供參考，進一步改善福州城市公園的生態(tài)環(huán)境。

1 研究區(qū)域概況

福州市位于福建省東部閩江下游，東臨東海，與臺灣省隔海相望，北、西、南三面分別與寧德市、南平市、三明市、泉州市、莆田市接壤，介于北緯25°15′～26°39′，東經(jīng)118°08′～120°37′間。全市土地總面積11 968km2，其中市區(qū)面積1043km2，至2016年底建成區(qū)面積約260km2。福州屬海洋性亞熱帶季風氣候，全年冬短夏長，溫暖濕潤，霜凍少，年平均日照數(shù)為1700h～1980h，年平均降水量為900mm～2100mm，年平均氣溫為16℃～20℃，年相對濕度約77%，年平均臺風直接登陸市境2次。

2 研究范圍與方法

2.1 研究范圍

研究范圍為福州市區(qū)內(nèi)的5個城市公園，分別是西湖公園、南江濱公園、北江濱公園、溫泉公園以及森林公園中心園區(qū)(以下稱森林公園)，為福州市主要城市公園，承擔主要綠地功能的全市性綜合公園。

2.2 景觀分析基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取

(1)福州城市5個公園綠地景觀斑塊平面圖。

(2)圖件數(shù)字化。利用5個城市公園的CAD圖，在ArcGis中轉(zhuǎn)成coverage文件，并在ArcInfor中建立拓撲關(guān)系，對照綠地系統(tǒng)規(guī)劃平面圖，實地考查綠地邊界范圍，提取各綠地斑塊面積和周長信息，利用Excel軟件對數(shù)據(jù)進行計算。

2.3 城市公園綠地分類

依據(jù)福州城市公園景觀綠地的特點以及斑塊面積的大小，可將城市公園景觀綠地劃分為4種類型：小型斑塊(小于500m2)、中型斑塊(500m2～3000m2)、中大型斑塊(3000m2～10 000m2)、大型斑塊(10 000m2～100 000m2) 。

2.4 景觀格局分析指標

根據(jù)景觀格局分析理論和方法，結(jié)合福州市公園綠地景觀的特點和公園綠地景觀生態(tài)規(guī)劃建設(shè)的需要，選取斑塊面積指數(shù)、景觀破碎化指數(shù)、景觀多樣性指數(shù)、景觀優(yōu)勢度指數(shù)和景觀分維數(shù)等景觀指標，測算出福州市區(qū)內(nèi)5個公園綠地景觀格局指數(shù)值[3-6]。

2.4.1斑塊面積A(area)

斑塊的面積(A)即為景觀要素的大小，是景觀要素的規(guī)模和動態(tài)的最直接反映，也是計算景觀格局指標的基礎(chǔ)。其公式為：

A=∑ai

(1)

其中，A為景觀要素的總面積，ai為該景觀要素的第i個斑塊面積。

2.4.2斑塊密度指數(shù)C(density index)

景觀斑塊密度指數(shù)即斑塊個數(shù)與面積的比值，比值越大，破碎化程度越高。計算公式為：

Ci=ni/Ai

(2)

式中，Ci為景觀i的破碎度，ni為景觀i的斑塊數(shù)，Ai為景觀i的總面積。C值愈大，表明一定面積上異質(zhì)景觀要素斑塊數(shù)量愈多，斑塊規(guī)模小，破碎化程度愈大，空間異質(zhì)性程度愈大。

2.4.3景觀多樣性指數(shù)H(diversity)

多樣性指數(shù)的大小取決于兩個方面的信息：斑塊類型的總數(shù)和各斑塊類型在面積上分布的均勻程度。按Shannon-Weaver公式計算：

(3)

其中，Pi表示第i類景觀類型的面積比例，m為景觀類型的數(shù)目，H為景觀多樣性指數(shù)。多樣性指數(shù)值越大，表示景觀多樣性程度越高。

2.4.4景觀優(yōu)勢度D(dominance)

景觀優(yōu)勢度指數(shù)表示景觀格局構(gòu)成中的一種或少數(shù)幾種景觀元素類型支配整個景觀的程度。它與景觀多樣性指數(shù)成反比。對于景觀類型數(shù)目相同的不同景觀，多樣性指數(shù)越大，其優(yōu)勢度越小。優(yōu)勢度指數(shù)的計算方法，可以通過計算最大可能多樣性指數(shù)的離差來表示，其公式為：

(4)

Hmax=log2m

(5)

其中，D為優(yōu)勢度指數(shù)，m是景觀類型的總數(shù)，Pi是第i類景觀類型的面積比例，Hmax表示為各類綠地景觀所占比例相等時，景觀最大的多樣性指數(shù)。D值大時表明偏離程度越大，即各景觀類型所占比例差異大，或者表明某一種或少數(shù)景觀類型占優(yōu)勢，各景觀類型所占比例差異增大，景觀的多樣性下降。D值小時表明偏離程度小，即組成景觀的各景觀類型所占比例大致相當。若D值為零，則表示組成景觀各種綠地類型所占比例相等，景觀完全均質(zhì)，即由一種景觀類型組成。

2.4.5斑塊分維數(shù)FD(fractal dimension)

分維數(shù)表示具有不規(guī)則形狀對象的復雜性，用來測定形狀的復雜程度。斑塊分維數(shù)越高，表明斑塊邊界越復雜,具有復雜邊界的斑塊與周圍的聯(lián)系更為密切,具有更多的邊緣種。其計算公式為：

FD=2log2(P/4)/log2(A)

(6)

其中，P是斑塊的周長，A是斑塊的面積，F(xiàn)D是分維數(shù)，一般地說，F(xiàn)D理論范圍為1.0～2.0，1.0代表形狀最簡單的正方形嵌塊，2.0代表等面積下周邊最復雜的嵌塊體。

3 結(jié)果與分析

3.1 公園綠地景觀構(gòu)成

公園綠地景觀構(gòu)成，包括綠地斑塊類型的數(shù)目，綠地斑塊的數(shù)量，綠地斑塊的面積及其比例。通過圖件數(shù)字化的方法，獲得福州5個城市公園綠地景觀構(gòu)成的總體概況。從表1可知，森林公園表現(xiàn)為中型景觀斑塊占絕對優(yōu)勢，其面積比例占51.9%，小型、中大型、大型的綠地斑塊為輔。南江濱公園表現(xiàn)為以中型、中大型綠地斑塊為主，所占比例為96.7%，其余為小型綠地斑塊。北江濱公園小型綠地斑塊所占比例較小，僅占2.1%，該公園主要以中型、中大型和大型的綠地斑塊為主，且3種類型斑塊比例較為均衡。溫泉公園則以大型斑塊為主，小型、中型、中大型斑塊為輔。西湖公園只有小型和中型兩種類型的斑塊，其斑塊類型最少，但各類斑塊所占比例較均勻?？梢姡止珗@、南江濱公園、北江濱公園和溫泉公園以中型或中型以上的綠地斑塊為主，西湖公園的綠地斑塊則表現(xiàn)為中、小斑塊類型。

表1 福州市5個公園綠地景觀構(gòu)成概況

3.2 斑塊密度比較

城市公園是人工化的綠地景觀，公園綠地的破碎化程度受人為影響較大。分析城市公園綠地景觀的斑塊密度，不僅反映城市公園綠地斑塊的破碎化程度，且可為城市公園的規(guī)劃設(shè)計提供一定的理論依據(jù)。

景觀破碎度進一步揭示了福州城市公園綠地斑塊的空間分布情況。從表2可知，西湖公園斑塊密度明顯大于其他幾個公園，主要原因是西湖公園歷史悠久，游客眾多，其間不斷進行規(guī)劃建設(shè)，導致原來較大的斑塊不斷被分割，數(shù)量日益增多，斑塊面積越來越小，景觀破碎化程度增加。森林公園的斑塊密度相對較大，僅次于西湖公園。南江濱公園、溫泉公園和北江濱公園景觀破碎化程度差距較小。

表2 福州市5個城市公園的斑塊密度比較

可見，福州市5個公園綠地斑塊密度≥3.811個·hm-2，西湖公園景觀破碎化程度最大，森林公園較大，表現(xiàn)出城市公園人工化的性質(zhì)。

3.3 景觀多樣性指數(shù)和景觀優(yōu)勢度比較

從表3可知， 5個公園中森林公園的多樣性指數(shù)最高，這是由于森林公園各中景觀斑塊類型相對平均。西湖公園多樣性指數(shù)最低，僅為0.994，主要原因在于西湖公園綠地斑塊類型較少，導致多樣性降低。其他3個公園的多樣性指數(shù)處于1.1～1.7之間?？傮w而言，公園綠地的景觀多樣性較低。

表3 福州市5個城市公園的景觀格局指數(shù)比較

南江濱公園的優(yōu)勢度指數(shù)最大，這是因為南江濱公園組成綠地的斑塊類型較少，且各類斑塊所占的比例差異較大。森林公園、北江濱公園和溫泉公園優(yōu)勢度指數(shù)差別不大，是具有相同的綠地斑塊類型的不同景觀。三者相比較，森林公園的多樣性指數(shù)高于北江濱公園和溫泉公園，其優(yōu)勢度較小，這與優(yōu)勢度指數(shù)和景觀多樣性成反比的規(guī)律相符合。西湖公園的景觀多樣性指數(shù)最小，其優(yōu)勢度指數(shù)也最小，這是由于西湖公園只有兩種綠地斑塊類型，而且兩種綠地斑塊類型所占的比例較為均衡。

5個公園的數(shù)據(jù)表明，在福州城市公園綠地的景觀格局中，一種或少數(shù)幾種綠地斑塊類型支配或控制整個綠地景觀的程度總體較低。

3.4 景觀分維數(shù)分析

景觀分維數(shù)是反映景觀格局整體特征的重要指標，能在一定程度上反映出人類活動對景觀格局的影響。景觀分維數(shù)越高，斑塊邊界越復雜，景觀類型的復雜度也越高。

首先，從各個綠地斑塊類型的景觀分維數(shù)比較來看，小型綠地斑塊的分維數(shù)最高，而大型綠地斑塊的分維數(shù)普遍較低，如表4所示。主要原因在于福州5個城市公園的綠地組成中，小型斑塊數(shù)量較多，面積又較小，這就導致了小型斑塊的總周長相對于其總面積而言較大，景觀分維數(shù)也較大，而大型斑塊較少，面積又占絕對優(yōu)勢，因此其景觀分維數(shù)較小。這在一定程度上反映了福州城市公園綠地的破碎化程度較高。

表4 福州市5個城市公園景觀綠地斑塊分維數(shù)比較

其次，從各個公園景觀分維數(shù)比較，西湖公園的景觀分維數(shù)較高，這是因為西湖公園是自然式的城市公園，講求“雖由人作，宛自天開”的審美旨趣，因此，其人工設(shè)計的景觀較為復雜，斑塊形狀較不規(guī)則。溫泉公園最低，主要原因在于溫泉公園體現(xiàn)的是歐式風格的城市公園，其景觀分布較為集中，形狀較為規(guī)則。

由表4可知，5個城市公園綠地的景觀分維數(shù)都普遍低于1.5，從總體上反映出福州城市公園綠地的景觀分維數(shù)偏低，這是由于公園綠地一般為人工建設(shè)，規(guī)劃設(shè)計模式化，斑塊較規(guī)則，形狀較為簡單，符合城市公園這種特殊的生態(tài)環(huán)境人為干擾強烈的實際情況，但這對于創(chuàng)造多樣性的景觀空間和提高城市生物多樣性十分不利。

4 結(jié)論與建議

4.1 結(jié)論

從對福州市5個較具規(guī)模的城市公園景觀格局指數(shù)的分析表明:

(1)福州城市公園的綠地斑塊類型組成較不均衡，綠地景觀構(gòu)成是以中型或中大型的景觀斑塊為主，小型斑塊為輔，大型景觀斑塊較為缺乏。

(2)福州5個城市公園綠地景觀破碎度表現(xiàn)為新建公園破碎度低于老舊公園，建園時間越久遠，其綠地斑塊破碎化程度越高，反映出城市公園綠地景觀破碎度受人類活動干擾影響的特點。

(3)福州城市公園綠地的景觀多樣性整體較低，公園內(nèi)的各種綠地類型所占比例差異較大。其中森林公園多樣性指數(shù)最高，西湖公園的最低。景觀優(yōu)勢度除西湖公園外相差不大，表明景觀類型比較均衡，一種或少數(shù)幾種景觀斑塊類型支配或控制整個景觀的程度總體很低，西湖公園由于綠地斑塊類型少，數(shù)量多，面積小，優(yōu)勢度指數(shù)明顯偏低。

(4)福州5個城市公園的景觀分維數(shù)表明：福州城市公園的綠地斑塊形狀較為規(guī)則，斑塊邊界較為簡單。

4.2 建議

(1)福州5個公園綠地破碎化程度較高，大型斑塊比例低，影響綠地整體生態(tài)效益的充分發(fā)揮。在今后城市公園建設(shè)和規(guī)劃中，應注重大型景觀斑塊的建設(shè)，提高大型斑塊在城市公園景觀中的比例。

(2)為提高城市綠地斑塊的景觀多樣性，應豐富景觀大中小斑塊的類型，構(gòu)建中小型斑塊鑲嵌于大型斑塊之中，呈現(xiàn)集中與分散相結(jié)合的良好景觀格局模式。

(3)公園景觀破碎化程度較大，在建設(shè)公園綠地的過程中應有意識地建立帶狀、線狀的綠地景觀斑塊，以降低城市公園的景觀破碎化程度，增強景觀之間的連通性。

(4)在城市公園綠地規(guī)劃設(shè)計中，還應考慮增加綠地斑塊邊界形狀的復雜程度，營造自然化的綠地邊緣景觀，提高城市公園綠地景觀單元的分維數(shù)，更好地發(fā)揮城市公園的生態(tài)功能。

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AnalysisofLandscapePatternofParkGreenLandInFuzhou

LINZeng1，2，3LIUJinfu2，3WANGZhiyuan4ZHUWeiwei1

(1.College of Landscape Architecture，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002；2.Cross-Strait Nature Reserve Research Center，F(xiàn)ujian Agriculture and Forestry University，F(xiàn)uzhou 350002；3.Key Laboratory of Fujian Universities for Ecology and Resource Statistics，F(xiàn)uzhou 350002；4.Fujian Economic Information Center,Fuzhou 350003)

The research was taken five CAD drawings of Fuzhou city parks as basic maps.With the support of GIS,the paper was extracted basic information of patch area and perimeter extraction,selected five landscape ecology indicators such as patch area,patch density index,landscape diversity,landscape dominance index and landscape fractal dimension.The research analyzed various elements of integral green space landscape and spatial distribution pattern in five parks by indexes calculation and comparison.The result showed that:The five parks in Fuzhou were mainly medium size and medium-massive size with simple design styles,and a high degree of fragmentation.In addition,the fractal dimension indexes were on the low side.The shape of plaque was relatively regular.To some extent,the landscape plaque borders were simple.

Fuzhou; Park Green Land; Landscape Pattern; Analysis

林增(1971- )，男，副教授。

劉金福(1966- )，男，教授，博士生導師。

E-mail:413594129@qq.com

2017-09-06

TU985.12+1

A

1004-6135(2017)12-0050-04