邯鄲市中心城區(qū)城市綠地景觀格局分析

張 燦，劉海新，孔俊杰，劉韋志

（河北工程大學(xué)礦業(yè)與測繪工程學(xué)院，河北 邯鄲 056038）

城市綠地作為城市中最基本的自然要素，不僅能夠改善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，維持生態(tài)平衡，促進(jìn)居民健康生活，而且在城市發(fā)展建設(shè)中起到重要作用[1]；作為城市景觀的生態(tài)基礎(chǔ)，其分布格局和景觀質(zhì)量是衡量一個城市文明程度的重要指標(biāo)[2]?？茖W(xué)合理的城市綠地分布規(guī)劃，可以有效緩解城市熱島效應(yīng)[3]，減少噪音污染[4]，促進(jìn)有害氣體的吸收[5]，改善城市空氣質(zhì)量[6]，提升城市居民生活幸福感[7]。

對于城市綠地景觀格局的研究，傳統(tǒng)的人均綠地面積和綠地率等綠地指標(biāo)已經(jīng)不能全面地評價城市綠地的結(jié)構(gòu)和分布是否合理。景觀格局指數(shù)作為研究景觀生態(tài)的重要方法，可以反映景觀的結(jié)構(gòu)組成和空間配置。因此，利用景觀格局指數(shù)對城市綠地的景觀格局進(jìn)行定量化的分析，可以更加全面的反映城市綠地的數(shù)量、分布、形態(tài)和連通性等特征[8]。在城市綠地景觀格局的研究中，多采用TM/ETM+等衛(wèi)星影像作為數(shù)據(jù)源[9,10]，但是由于城市綠地斑塊過小、植物種類豐富等因素導(dǎo)致城市綠地具有高度異質(zhì)性的特征，中等分辨率數(shù)據(jù)難以滿足城市綠地信息提取的精度要求。在此基礎(chǔ)上，為了探討邯鄲市中心城區(qū)城市綠地的現(xiàn)狀和問題，本研究以GF-2 高分辨率衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)源，利用RS 和GIS 技術(shù)，對邯鄲市中心城區(qū)的城市綠地進(jìn)行了信息提取和分類，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)原理和方法，參考現(xiàn)有城市綠地特點(diǎn)，對邯鄲市中心城區(qū)城市綠地景觀格局進(jìn)行定量分析，為邯鄲市城市綠地系統(tǒng)合理構(gòu)建提供理論依據(jù)和可行性建議，為爭創(chuàng)國家生態(tài)園林城市提供科學(xué)參考。

1 研究區(qū)概況

邯鄲市是河北省南部地區(qū)的中心城市，也是國家歷史文化名城，它位于河北省南端、太行東麓，西依太行山脈，東接華北平原，與晉、魯、豫三省接壤，是晉冀魯豫四省要沖和中原經(jīng)濟(jì)區(qū)腹心。本文以邯鄲市中心城區(qū)作為研究區(qū)（圖1），其范圍包括邯鄲市環(huán)路以內(nèi)區(qū)域，總面積9082.01hm2，包括叢臺區(qū)、邯山區(qū)及復(fù)興區(qū)部分街道。

圖1 研究區(qū)位置及遙感影像Figure1 Study area location and remote sensing imagery

圖2 邯鄲市中心城區(qū)城市綠地分類圖Figure2 Urban green space classification map of downtown Handan

2 數(shù)據(jù)來源及研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

選取2021 年9 月3日獲取的GF-2 PMS 全色和多光譜影像為基本數(shù)據(jù)源，GF-2 衛(wèi)星是我國自主研制的第一顆空間分辨率優(yōu)于1 米的民用光學(xué)遙感衛(wèi)星。GF-2 PMS 數(shù)據(jù)來自中國資源衛(wèi)星應(yīng)用中心（http://www.cresda.com.cn），同時收集邯鄲市土地利用規(guī)劃圖（2006-2020 年）、邯鄲市城市總體規(guī)劃（2011-2020 年）、邯鄲市統(tǒng)計(jì)年鑒等數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

2.2.1 面向?qū)ο蠓诸?/p>

面向?qū)ο蠓诸惙ㄊ侵敢远鄠€像元組成的多尺度對象為最小的單元，綜合利用地物的光譜特征、形狀特征、拓?fù)涮卣骱图y理特征等分布特征進(jìn)行地物信息提取[11][12][13][14]。該方法突破了傳統(tǒng)遙感影像分類方法的局限性，分類結(jié)果有效避免“椒鹽”現(xiàn)象的產(chǎn)生，具有較好的整體性[15]。本研究采用基于規(guī)則的面向?qū)ο笮畔⑻崛》椒?，為更好的區(qū)分植被與非植被，采用歸一化植被指數(shù)作為提取規(guī)則，以獲得較高的城市綠地提取精度。

2.2.2 景觀格局指數(shù)

景觀格局作為景觀生態(tài)學(xué)的研究范疇之一，同時也是景觀異質(zhì)性的具體表現(xiàn)。景觀指數(shù)是一種簡單的定量分析方法，能夠高度濃縮景觀格局信息，充分表達(dá)景觀的構(gòu)成要素及空間結(jié)構(gòu)等特征[16][17]。結(jié)合邯鄲市的自然地理環(huán)境及區(qū)位條件，本研究共選取7 個景觀格局指數(shù)（表1），分析研究區(qū)的城市綠地景觀格局。

表1 景觀格局指數(shù)公式及生態(tài)學(xué)意義Table1 Landscape pattern index formula and ecological significance

3 結(jié)果與分析

3.1 研究區(qū)城市綠地景觀類型

根據(jù)國家建設(shè)部頒布的《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ/T 85-2017）[19]，結(jié)合研究區(qū)實(shí)際情況，將城市綠地分為公園綠地、防護(hù)綠地、廣場用地和附屬綠地4 種景觀類型。在GIS 技術(shù)的支持下，采用人機(jī)交互的方式對提取的城市綠地斑塊進(jìn)行再分類，并完成不同景觀屬性的賦值，最后得到邯鄲市中心城區(qū)綠地景觀類型分類圖（圖1），綠地斑塊總數(shù)為19672 個，總面積2805.25 hm2。

3.2 研究區(qū)城市綠地景觀格局分析

3.2.1 綠地景觀構(gòu)成分析

城市綠地景觀構(gòu)成是指各類綠地的組成情況，包括城市綠地的類型、面積、數(shù)量、比例等，也是一個城市綠地生態(tài)系統(tǒng)是否完善最直觀的表現(xiàn)。通過表2 的統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，研究區(qū)各類綠地面積總計(jì)為2805.25 hm2,占總面積的30.89%，各類綠地景觀面積從大到小依次為：附屬綠地＞公園綠地＞防護(hù)綠地＞廣場用地。在整體上，附屬綠地面積占比最高，達(dá)到42.52%，超過綠地總面積的1/3，占絕對優(yōu)勢，表明研究區(qū)內(nèi)的工廠、政府機(jī)關(guān)單位及各小區(qū)的綠化效果較好；公園綠地面積占比達(dá)到33.12%，接近綠地總面積的1/3，表明叢臺公園、滏陽公園、龍湖公園、趙苑公園等綜合性公園所占綠地面積較大，沿滏陽河與沁河兩岸的各類游園零散分布在研究區(qū)內(nèi)，對改善當(dāng)?shù)爻鞘协h(huán)境、提高居民生活幸福指數(shù)具有重要作用；防護(hù)綠地面積占比23.43%，均勻分布在道路兩旁；廣場用地面積占比最小，僅有0.94%。

表2 邯鄲市中心城區(qū)綠地景觀構(gòu)成Table2 The green landscape of the downtown area of Handan is composed

研究區(qū)平均斑塊面積： 公園綠地＞廣場用地＞防護(hù)綠地＞附屬綠地，分別為2.89 hm2、0.75 hm2、0.17 hm2、0.08 hm2。附屬綠地平均斑塊面積最小，但附屬綠地總面積最大，表明其破碎化水平較高；公園綠地平均斑塊面積最大，表明公園綠地多為大斑塊為主，景觀整體性較好，景觀破碎度低。從行政區(qū)域上看，城市綠地斑塊面積從大到小為： 復(fù)興區(qū)＞叢臺區(qū)＞邯山區(qū)，綠地面積最大的是復(fù)興區(qū)，為1305.36 hm2；最小的是邯山區(qū)，為623.23 hm2。城市綠地斑塊數(shù)量為：叢臺區(qū)＞復(fù)興區(qū)＞邯山區(qū)，叢臺區(qū)綠地斑塊數(shù)量最多，為8045 個；邯山區(qū)最少，為5017 個。平均斑塊面積為：復(fù)興區(qū)＞邯山區(qū)＞叢臺區(qū)，復(fù)興區(qū)平均斑塊面積最大，為0.20 hm2；叢臺區(qū)最小，為0.11 hm2。

3.2.2 城市綠地景觀異質(zhì)性分析

（1） 破碎化分析

對城市綠地景觀破碎化的研究不僅有利于城市生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，也為城市綠地系統(tǒng)的規(guī)劃建設(shè)提供了一定的參考[20]。斑塊密度能夠直觀的表達(dá)景觀破碎化程度，斑塊密度越大，破碎化程度越高[21]。由表3 可知，研究區(qū)各類綠地的斑塊破碎化程度由高到低依次為附屬綠地＞防護(hù)綠地＞廣場用地＞公園綠地。其中，附屬綠地破碎化程度最高，為12.9796，主要是由于在整個綠地景觀中附屬綠地的斑塊小、空間分布廣，容易受到人類活動的干擾，被大量建筑和道路分割，導(dǎo)致斑塊數(shù)量多，破碎化程度顯著；防護(hù)綠地主要分布在城市道路兩側(cè)，是為減少路面揚(yáng)塵、降低城市噪音而規(guī)劃建設(shè)，因而破碎化程度較高，為5.7813；廣場用地破碎化程度較低，為1.2528，主要原因是廣場用地零星分布在各個行政區(qū)，斑塊數(shù)量少、面積小所致；公園綠地破碎化程度最低，為0.3325，這是因?yàn)楣珗@綠地面向城市居民而設(shè)置，具有休閑游憩、美化城市環(huán)境和避震救災(zāi)等功能，兼顧各個區(qū)域城市居民的生活需要，多由中大型和大型斑塊組成，斑塊面積大、數(shù)量少、空間分布較分散導(dǎo)致。從行政區(qū)域來看，叢臺區(qū)城市綠地破碎化程度最高，說明該區(qū)域城市化程度高，綠地景觀受人為干擾較大。復(fù)興區(qū)城市綠地破碎化程度最低，表明斑塊分布較為集中。

表3 邯鄲市中心城區(qū)城市綠地景觀破碎度Table3 The fragmentation of the urban green landscape in the downtown area of Handan

（2）平均斑塊分維數(shù)分析

平均斑塊分維數(shù)是反映不同空間尺度斑塊邊界復(fù)雜程度的重要指標(biāo)，在一定程度上可以反映人類活動對景觀格局的影響。當(dāng)MPFD 趨近于1 時，表明斑塊邊界不復(fù)雜，斑塊形狀具有自相似性，表明受人類活動的干擾程度較大。由表4可知，研究區(qū)各類型綠地的MPDF 在1.1710～1.2821 之間，城市綠地平均斑塊分維數(shù)偏低，表明研究區(qū)內(nèi)綠地景觀受人類活動干擾嚴(yán)重，使得各綠地景觀斑塊形狀較為單一。從不同斑塊類型來看，廣場用地的平均斑塊分維數(shù)最高，附屬綠地的平均斑塊分維數(shù)最低。附屬綠地MPFD 最低的主要原因是此類綠地多由人工養(yǎng)護(hù)，致使綠地斑塊形狀相似性增加。公園綠地和廣場用地具有多樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和復(fù)雜的綠地斑塊邊界，所以具有較高的MPFD，有利于提高和保護(hù)城市生物多樣性。

表4 邯鄲市中心城區(qū)城市綠地景觀平均斑塊分維數(shù)Table4 Mean Patch Fractal Dimension of urban green space landscape in downtown Handan

（3）景觀多樣性分析

景觀多樣性反映了景觀要素在結(jié)構(gòu)、功能和時空變化等方面的復(fù)雜性，可用香農(nóng)多樣性指數(shù)（SHDI）和香農(nóng)均勻度指數(shù)（SHEI）來表示。其中SHDI 反映綠地景觀類型的多樣性，SHEI 反映綠地景觀在空間結(jié)構(gòu)分布的均勻性。結(jié)合圖3 可知，研究區(qū)綠地景觀多樣性指數(shù)為復(fù)興區(qū)＞叢臺區(qū)＞邯山區(qū)，分別為0.79、0.76、0.53?？梢钥闯鰪?fù)興區(qū)城市綠地豐富，各類型分布較好，而邯山區(qū)城市綠地較少，是因?yàn)楹絽^(qū)綠化建設(shè)還不夠完善，各類型城市綠地分布不均勻。從均勻度指數(shù)來看，依次為復(fù)興區(qū)＞叢臺區(qū)＞邯山區(qū)，與多樣性指數(shù)的變化呈正相關(guān)?？梢钥闯?，復(fù)興區(qū)各類型城市綠地面積差異較小，均勻度指數(shù)較高；相反，邯山區(qū)差異較大，均勻度指數(shù)較低。

4 結(jié)論和建議

4.1 結(jié)論

本文以景觀生態(tài)學(xué)原理為基礎(chǔ)，通過構(gòu)建城市綠地?cái)?shù)據(jù)庫，計(jì)算分析了邯鄲市中心城區(qū)綠地空間分布特征及相關(guān)景觀格局指數(shù)，并對城市綠地景觀格局現(xiàn)狀進(jìn)行了定量分析。結(jié)果表明，研究區(qū)綠地主要呈現(xiàn)以附屬綠地為主，公園綠地為輔的景觀格局。此外，各綠地景觀類型存在分布不均的問題，綠地景觀連通性較低、綠地生態(tài)體系不完善。研究區(qū)內(nèi)公園綠地面積較小，且多集中在復(fù)興區(qū)，叢臺區(qū)公園綠地面積不足，除綜合性公園外，各類游園多集中于滏陽河與沁河兩側(cè)，致使游園的服務(wù)范圍減小，使得公園綠地的空閑率增加，影響了公園綠地的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。附屬綠地破碎化程度較高，綠地斑塊較小，平均分維數(shù)較低，受人為因素干擾較大，影響了綠地景觀生態(tài)功能的發(fā)揮。

4.2 建議

（1）進(jìn)一步優(yōu)化城市綠地景觀分布結(jié)構(gòu)。在邯山區(qū)、叢臺區(qū)和復(fù)興區(qū)適當(dāng)增加廣場用地。此外，在今后應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化對現(xiàn)有綠地斑塊的保護(hù)，重點(diǎn)提升邯山區(qū)的綠地空間系統(tǒng)建設(shè)。由于邯山區(qū)多為老舊小區(qū)和城中村，其附屬綠地面積較小，可適當(dāng)加強(qiáng)對邯山區(qū)附屬綠地的規(guī)劃，通過科學(xué)植綠、拆違建綠、見縫插綠等措施，提高邯山區(qū)附屬綠地綠量，增加綠地連通性，優(yōu)化綠地景觀結(jié)構(gòu)，改善舊區(qū)環(huán)境質(zhì)量。根據(jù)不同的建設(shè)區(qū)域，依托趙文化核心，以城市綠地作為文化載體打造獨(dú)具特色的綠地景觀延續(xù)歷史文化底蘊(yùn)的發(fā)展。不斷完善公園綠地體系的建設(shè)，布局綜合性公園的建設(shè)，加快口袋公園的規(guī)劃，提高居民出門見綠的愿景，成為城市綠地中的主導(dǎo)。

（2）提高城市綠地景觀的多樣性和均勻度，促進(jìn)綠地功能多樣化發(fā)展，特別是邯山區(qū)和叢臺區(qū)，盡量提高各綠地斑塊的連通性，降低其破碎化程度，結(jié)合滏陽河、沁河、道路進(jìn)行城市綠道建設(shè)，串聯(lián)城區(qū)內(nèi)重要游憩和公共服務(wù)節(jié)點(diǎn)，提升城市綠地斑塊分布的均勻性，構(gòu)建“滏河繞城、滿城園景”的景觀格局，發(fā)展具有邯鄲市特色的綠地景觀。