郭慧慧，蔣文偉，梅艷霞

(浙江農(nóng)林大學(xué) 風(fēng)景園林與建筑學(xué)院，浙江 臨安 311300)

城市景觀格局的分析方法是定量研究斑塊在城市景觀中的分布規(guī)律，從表面無(wú)序的景觀中發(fā)現(xiàn)潛在的、有意義的規(guī)律性。景觀格局指數(shù)是高度濃縮的景觀格局信息，反映其結(jié)構(gòu)組成和空間配置方面的特征，為定量研究城市景觀結(jié)構(gòu)提供依據(jù)[1－4]。研究城市景觀格局的現(xiàn)狀可以在城市化過(guò)程中定量考慮格局的空間優(yōu)化，調(diào)整和優(yōu)化城市土地利用格局，實(shí)現(xiàn)城市的生態(tài)和可持續(xù)發(fā)展[5－7]。李加林等[8]以多時(shí)相陸地資源衛(wèi)星航天傳感器平臺(tái)(Landsat-MSS/TM/ETM＋)衛(wèi)星影像為數(shù)據(jù)源，提取寧波城市各組團(tuán)(三江片、鎮(zhèn)海片和北侖片)多時(shí)相的用地信息，分析了港口城市用地?cái)U(kuò)展的時(shí)空特征及外部形態(tài)演變過(guò)程。研究區(qū)的寧波城市用地為鄞州并入市區(qū)之前的城市用地。戴梁等[9]利用1990年土地詳查變更調(diào)查數(shù)據(jù)和2006年衛(wèi)星SPOT遙感影像數(shù)據(jù)，借助地理信息系統(tǒng)(GIS)空間分析能力，通過(guò)計(jì)算土地利用類(lèi)型動(dòng)態(tài)度、轉(zhuǎn)移矩陣、擴(kuò)展強(qiáng)度指數(shù)分析了鄞州區(qū)的城鎮(zhèn)土地利用變化的時(shí)空特征，表明在1990－2006年城鎮(zhèn)用地在空間上表現(xiàn)為很強(qiáng)的空間聚集性，且以寧波為中心的 “圈層式”模式向四周發(fā)展。寧波作為長(zhǎng)江三角洲南翼的經(jīng)濟(jì)中心，鄞州區(qū)新城區(qū)位于寧波中心城南部地區(qū)，是寧波城市空間拓展的重要領(lǐng)域。鄞州新城區(qū)經(jīng)過(guò)短短幾十年的建設(shè)，成為中國(guó)快速城市化發(fā)展地區(qū)新城區(qū)建設(shè)的典型案例，同時(shí)也是中國(guó)東南沿海新城區(qū)建設(shè)的典型范例[10]。城市化進(jìn)程會(huì)造就大量的均質(zhì)化的城市景觀，而快速的城市化也帶來(lái)了區(qū)域城鎮(zhèn)人口和建設(shè)用地的快速增長(zhǎng)[11]。本研究通過(guò)結(jié)合高清航空影像對(duì)鄞州新城區(qū)的城市景觀格局現(xiàn)狀進(jìn)行研究，以探索城市發(fā)展存在的問(wèn)題，分析政府決策與管理對(duì)城市發(fā)展的影響。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究以寧波市鄞州區(qū)2009年高空間分辨率航空影像(1∶5 000)為主要數(shù)據(jù)源，結(jié)合土地利用現(xiàn)狀圖，城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃總圖及相關(guān)部門(mén)的現(xiàn)狀調(diào)查資料作為空間信息提取的基本圖件。

1.2 景觀類(lèi)型分類(lèi)

景觀分類(lèi)是景觀格局定量分析的基礎(chǔ)。關(guān)于城市景觀類(lèi)型分類(lèi)，目前存在著不同的分類(lèi)體系。本研究景觀分類(lèi)結(jié)合鄞州新城區(qū)的用地特點(diǎn)，將研究區(qū)分為建筑等硬鋪裝地面、水域、公共綠地、生產(chǎn)防護(hù)綠地、農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地和道路6種類(lèi)型(表1)。這6種類(lèi)型為城市景觀類(lèi)型的基本結(jié)構(gòu)，保證城市發(fā)展和生態(tài)安全的基本功能[12-14]。

表1 鄞州新城區(qū)城市景觀類(lèi)型分類(lèi)Table 1 Urban landscape types of Yinzhou new city zone

1.3 景觀空間格局分析

本研究首先利用ENVI 4.3圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正，轉(zhuǎn)換成西安_1980坐標(biāo)體系，并對(duì)圖像進(jìn)行拼接裁剪處理，獲得研究區(qū)域的影像圖。然后利用Arcgis 9.2進(jìn)行人工目視解譯，結(jié)合實(shí)地調(diào)查對(duì)研究區(qū)景觀類(lèi)型分布進(jìn)行矢量化，并將矢量文件通過(guò)空間分析模塊轉(zhuǎn)換成像元大小為5 m×5 m的柵格數(shù)據(jù)，最終形成城市景觀分類(lèi)圖(圖1)。采用Fragstats 3.3景觀格局分析軟件在斑塊水平、類(lèi)型水平和景觀水平上計(jì)算景觀格局指數(shù)。

圖1 鄞州新城區(qū)2009年景觀分類(lèi)圖Figure 1 Landscape classification map of Yinzhou new city zone in 2009

根據(jù)本研究區(qū)域的特點(diǎn)，筆者選擇的景觀格局指數(shù)有:斑塊數(shù)(NP)，斑塊類(lèi)型面積(CA)，斑塊面積比例(PLAND)，斑塊密度(PD)，最大斑塊指數(shù)(LPI)，斑塊形狀指數(shù)(LSI)，邊緣密度(ED)，平均斑塊面積(AREA＿M(jìn)N)，斑塊面積標(biāo)準(zhǔn)差(AREA＿SD)，斑塊面積變異系數(shù)(AREA＿CV)，面積加權(quán)平均形狀指數(shù)(SHAPE＿AM)，面積加權(quán)平均分維數(shù)(FRAC＿AM)，景觀聚集度指數(shù)(AI)，平均歐幾里得最鄰近距離(MNN)，Shannon 多樣性指數(shù)(SHDI) 和 Shannon 均勻度指數(shù)(SHEI)等[15－20]。

2 結(jié)果與分析

2.1 城市景觀斑塊組成結(jié)構(gòu)

從鄞州新城區(qū)景觀要素的斑塊組成可以看出(表2):建筑等硬鋪裝地面的斑塊數(shù)最多，達(dá)到51.88%，面積所占比例也較大為39.91%；道路的斑塊數(shù)最少，占總數(shù)的3.94%；建筑等硬鋪裝地面和道路為城市建設(shè)用地，占總面積的49.96%。生產(chǎn)防護(hù)綠地的斑塊面積最少，為7.70%；水域斑塊數(shù)和斑塊面積都趨于中等水平，分別占總數(shù)的9.20%和9.30%。本研究中城市綠地景觀主要分為公共綠地、生產(chǎn)防護(hù)綠地和農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地，在這3類(lèi)景觀中公共綠地的斑塊數(shù)最多，為614塊，占總數(shù)的18.76%；其次是生產(chǎn)防護(hù)綠地，斑塊數(shù)為356塊，占總數(shù)的10.88%；斑塊數(shù)最少的是農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地，為175塊，占總數(shù)的5.35%。從斑塊面積上看，農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地的斑塊面積最大，為1 785.51 hm2，占總面積的23.90%；其次為公共綠地，為683.35 hm2，占總面積的9.15%；最小的是生產(chǎn)防護(hù)綠地，為575.35 hm2，占總面積7.70%。鄞州新城區(qū)屬于平原地區(qū)，發(fā)展條件優(yōu)越，主要交通通道從該區(qū)通過(guò)，鄰近寧波中心城市，受中心城市的的輻射作用強(qiáng)烈，發(fā)展迅速[21]。初始發(fā)展動(dòng)力為農(nóng)民自發(fā)形成的、自下而上的鄉(xiāng)村工業(yè)化動(dòng)力，導(dǎo)致新城市用地結(jié)構(gòu)不合理，產(chǎn)業(yè)用地比重偏高，在新城區(qū)景觀要素中反映為建筑等硬鋪裝地面斑塊比重偏高，而綠地和生態(tài)保護(hù)類(lèi)斑塊比重偏低。

表2 鄞州新城區(qū)各景觀類(lèi)型的斑塊組成Table 2 Structure of patch of landscape types in Yinzhou new city zone

斑塊數(shù)和斑塊平均面積在一定意義上可揭示景觀破碎度[22]。從鄞州新城區(qū)景觀要素斑塊組成上來(lái)看，建筑等硬鋪裝地面景觀的斑塊數(shù)是最多的，平均斑塊面積較小，斑塊破碎度較大；道路的斑塊數(shù)最少，平均斑塊面積較大，最大斑塊指數(shù)最大，這是由于鄞州新城區(qū)形成了較好的公路網(wǎng)，公路連接性、完整性較好。城市綠地景觀中公共綠地斑塊數(shù)最多，平均斑塊面積最小為1.11 hm2，斑塊破碎度較大；農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地斑塊數(shù)最少，平均斑塊面積最大為10.20 hm2，最大斑塊指數(shù)較高為2.17。鄞州新城區(qū)在初始建設(shè)中，依托寧波中心城市的優(yōu)勢(shì)條件，建設(shè) “三橫三縱”的道路網(wǎng)絡(luò)與寧波市中心城區(qū)相接，而后的公共綠地建設(shè)中，主要是以道路綠地建設(shè)為主，公園綠地建設(shè)相配套。

從鄞州新城區(qū)景觀格局分布圖(圖1)中可以看出:鄞州新城區(qū)建筑等硬鋪裝表面景觀類(lèi)型主要分布在中北部；水域景觀類(lèi)型分布均勻；南部農(nóng)田與生態(tài)涵養(yǎng)用地比較集中，成片存在，在城市綠地空間中占有優(yōu)勢(shì)；公共綠地和生產(chǎn)防護(hù)綠地空間組分較少?！皩幉ㄊ锌傮w規(guī)劃(2004－2020)”[23]定位鄞州新城區(qū)為北部都市區(qū)，鄞州區(qū)東西兩側(cè)山區(qū)以及濱海地區(qū)屬于生態(tài)發(fā)展區(qū)，鄞西、鄞南是鄞州區(qū)基本農(nóng)田主要集中的地區(qū)。南部農(nóng)田與生態(tài)涵養(yǎng)用地為新城區(qū)基本農(nóng)田所在的區(qū)域。目前，東南部引進(jìn)康博園和南部引進(jìn)農(nóng)博園為代表的現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)項(xiàng)目，對(duì)南部農(nóng)田與生態(tài)涵養(yǎng)用地進(jìn)行保護(hù)和有效利用。

公園綠地主要形成大型斑塊，有利于生物多樣性的保護(hù)和城市生態(tài)效益的維護(hù)。鄞州新城區(qū)現(xiàn)有的大型公園綠地主要有鄞州公園、高教園區(qū)河濱綠帶、永泰公園和劍橋公園等?！皩幉ㄊ雄粗輩^(qū)森林城市建設(shè)總體規(guī)劃(2010－2020)”[24]提出 “一核、四軸、三環(huán)、多楔”的生態(tài)空間結(jié)構(gòu)，可以有效的改善公共綠地斑塊破碎化的現(xiàn)狀?；谯粗莨I(yè)園區(qū)和商貿(mào)居住片區(qū)的規(guī)劃，人居環(huán)境的改善尤為重要。

2.2 城市景觀類(lèi)型層次分析

由表3可以看出:斑塊密度指數(shù)(PD)的排序?yàn)?，建筑等硬鋪裝地面＞公共綠地＞生產(chǎn)防護(hù)綠地＞水域＞農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地＞道路，邊緣密度指數(shù)(ED)的排序?yàn)椋ㄖ扔蹭佈b地面＞公共綠地＞道路＞水域＞生產(chǎn)防護(hù)綠地＞農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地。表明建筑等硬鋪裝地面景觀為破碎化最嚴(yán)重的類(lèi)型，景觀類(lèi)型復(fù)雜，受人為干擾最為明顯。在3種城市綠地景觀類(lèi)型中，公共綠地表現(xiàn)出較高的斑塊密度和邊緣密度，表明公共綠地破碎化比較嚴(yán)重，景觀類(lèi)型復(fù)雜，而農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地斑塊集中于鄞州新城區(qū)的南部，農(nóng)田大面積成片出現(xiàn)，景觀類(lèi)型較為單一，斑塊密度和邊緣密度都較小。

表3 鄞州新城區(qū)景觀類(lèi)型特征Table 3 Class-level landscape metrics of Yinzhou new city zone

景觀形狀指數(shù)可以反映斑塊聚合和離散程度[25]。斑塊形狀指數(shù)(LSI)的排序?yàn)椋簿G地＞道路＞水域＞建筑等硬鋪裝地面＞生產(chǎn)防護(hù)綠地＞農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地；同樣從面積加權(quán)平均形狀指數(shù)和面積加權(quán)平均分維數(shù)的數(shù)值上可以看出，公共綠地也具有較高的面積加權(quán)平均形狀指數(shù)和面積加權(quán)平均分維數(shù)，而農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地景觀類(lèi)型的面積加權(quán)形狀指數(shù)和面積加權(quán)平均分維數(shù)都比較低。在城市綠地中，綠地斑塊類(lèi)型的面積加權(quán)平均形狀指數(shù)和面積加權(quán)平均分維數(shù)越高，表明綠地斑塊的邊緣越復(fù)雜，越有利于發(fā)揮邊緣效應(yīng)，提高改善城市生態(tài)環(huán)境的作用[26]。

從鄞州新城區(qū)平均歐幾里得最鄰近距離和景觀聚集度指數(shù)上可知:農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地具有較高的平均歐幾里得最鄰近距離和景觀聚集度指數(shù)，其次是生產(chǎn)防護(hù)綠地，最小的是公共綠地。城市綠地分布離散，沒(méi)有形成空間網(wǎng)絡(luò)，連接性差。這對(duì)城市熱島效應(yīng)的緩解、生活環(huán)境的改善以及人與自然的和諧相處都是非常不利的。

2.3 景觀層次格局分析

鄞州新城區(qū)在寧波舊城區(qū)的南部發(fā)展起來(lái)，沿萬(wàn)達(dá)廣場(chǎng)—行政文化中心—鄞州公園—南部商務(wù)區(qū)—鄞州商業(yè)中心發(fā)展。北部地區(qū)已基本建成，中部框架已搭好，南部地區(qū)處于待開(kāi)發(fā)區(qū)。受寧波市 “南居北工”戰(zhàn)略影響，鄞州新城區(qū)將成為寧波市最重要的居住區(qū)之一。

斑塊密度、邊界密度、面積平均加權(quán)、聚合度主要反映景觀的破碎化，斑塊密度、邊界密度越大，面積平均加權(quán)、聚合度越小，則景觀的破碎化越高[27]。對(duì)于城市景觀而言，景觀越破碎，表明城市景觀的異質(zhì)性越強(qiáng)，道路體系越完善，景觀的可接近性越好[28]。多樣性指數(shù)主要從景觀組分以及分布方面反映景觀。相對(duì)來(lái)說(shuō)，景觀組分越多，分布越均勻，該指數(shù)越大[29]。分維數(shù)從斑塊形狀復(fù)雜程度上反映景觀的自然化程度。一般來(lái)說(shuō)分維數(shù)越大，斑塊受干擾越小，自然化程度越高[30]。

表4 鄞州新城區(qū)2009年景觀水平格局指數(shù)Table 4 Landscape-level metrics in Yinzhou new city zone 2009

鄞州新城區(qū)屬于寧波市的 “城鄉(xiāng)結(jié)合部”，依托寧波市的交通條件和公共設(shè)施條件迅速發(fā)展，但是仍面臨諸多問(wèn)題。城鎮(zhèn)空間發(fā)展以鄞縣大道兩側(cè)，寧南路、天童路之間為片區(qū)中心，以奉化江、同三高速公路兩側(cè)綠帶為景觀生態(tài)帶，以鄞縣大道、鄞州大道為公共設(shè)施軸，分割全區(qū)為東區(qū)、西區(qū)、南區(qū)、北區(qū)、中區(qū)以及鄞州工業(yè)園區(qū)等6個(gè)組團(tuán)，從而形成 “一心二帶二軸六組團(tuán)”的空間結(jié)構(gòu)。城市工業(yè)發(fā)展以一類(lèi)工業(yè)為主，重點(diǎn)發(fā)展鄞州投資創(chuàng)業(yè)中心，新城區(qū)的工業(yè)向鄞州投資創(chuàng)業(yè)中心集中[31]。城市建設(shè)用地功能置換，閑散、閑置、廢棄城市用地的整合是新城區(qū)新一輪的城市建設(shè)中亟待解決的問(wèn)題。

2.4 景觀要素尺度等級(jí)分析

從鄞州新城區(qū)不同尺度斑塊的分布(表5)可以看出:各類(lèi)型斑塊大部分以小尺度斑塊為主，總體比例達(dá)到71.01%，中尺度以上的斑塊分布較少。從具體類(lèi)型可以看出，建筑等硬鋪裝地面、水域、道路、公共綠地與生產(chǎn)防護(hù)綠地中的小尺度斑塊所占比例均較高，超過(guò)50.00%，其他尺度所占比例較小。在公共綠地和生產(chǎn)防護(hù)綠地中，巨大尺度斑塊根本沒(méi)有出現(xiàn)。在農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地斑塊類(lèi)型中，中尺度和超大尺度斑塊所占比例較高，分別達(dá)到35.43%和30.29%。

表5 鄞州新城區(qū)內(nèi)不同尺度斑塊的分布Table 5 Pattern of patch size distribution within Yinzhou new city zone

城市綠地斑塊的數(shù)量并不能代替斑塊規(guī)模。因?yàn)樯锏纳娑夹枰欢ǖ目臻g，規(guī)模較小的綠地斑塊無(wú)論是在生物多樣性、生態(tài)效益還是在景觀特色的營(yíng)造上都不能和較大規(guī)模的綠地斑塊相比[32]。鄞州新城區(qū)位于東南沿海地帶，臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，城市處于災(zāi)害的潛在威脅中。在城市災(zāi)害避難的過(guò)程中，發(fā)揮緊急避難功能的綠地主要是城市公共綠地，即具有一定規(guī)模的城市公園和附屬綠地。防災(zāi)綠地的規(guī)模至少應(yīng)大于1 hm2，從表5中可以看出，鄞州新城區(qū)公共綠地面積大于1 hm2的僅有160塊，占26.06%[33]。

3 結(jié)論與討論

本研究基于Arcgis和Fragstates軟件平臺(tái)，利用高空間分辨率航空影像對(duì)鄞州新城區(qū)景觀格局進(jìn)行定量化分析。結(jié)果表明:①鄞州新城區(qū)城市建設(shè)用地主要集中于北部地區(qū)即鄞州大道以北的區(qū)域，占總面積的49.96%。城市建設(shè)用地中，道路密集地帶同樣也是建筑等硬鋪裝地面類(lèi)型集中分布的區(qū)域。在整個(gè)鄞州新城區(qū)中，水網(wǎng)密集且均勻分布。農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地主要分布在鄞州大道以南的區(qū)域，面積較大，為1 785.51 hm2，占總面積的23.90%。②建筑等硬鋪裝地面景觀為破碎化最嚴(yán)重的類(lèi)型，景觀類(lèi)型復(fù)雜，受人為干擾最為明顯。在3種城市綠地景觀類(lèi)型中，公共綠地表現(xiàn)出較高的斑塊密度和邊緣密度，表明公共綠地破碎化比較嚴(yán)重，景觀類(lèi)型復(fù)雜，而農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地斑塊集中于鄞州新城區(qū)的南部，農(nóng)田大面積成片出現(xiàn)，景觀類(lèi)型較為單一，斑塊密度和邊緣密度都較小。③鄞州新城區(qū)景觀破碎化嚴(yán)重。城市景觀中引起景觀破碎化的主要原因之一就是城市道路網(wǎng)絡(luò)的分割作用。景觀組分較多且分布均勻，形成了大量的均質(zhì)景觀。這與政府決策、城市的整體定位和戰(zhàn)略布局有很大的相關(guān)性。④各類(lèi)型斑塊大部分以小尺度斑塊為主，總體比例達(dá)到71.01%，中尺度以上的斑塊分布較少。在農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地斑塊類(lèi)型中，中尺度和超大尺度斑塊所占比例較高，分別達(dá)到35.43%和30.29%。公共綠地小尺度斑塊分布較多，達(dá)到73.94%，破碎化嚴(yán)重，受人為干擾嚴(yán)重。鄞州新城區(qū)城市景觀格局總體上建筑等硬鋪裝地面形成景觀基底，景觀組分分布較多且分布均勻，形成了大量的均質(zhì)景觀。城市發(fā)展的總體布局沒(méi)能形成完整的城市生態(tài)系統(tǒng)，中北部區(qū)域借助寧姜公路和天童路的優(yōu)勢(shì)發(fā)展迅速，而鄞州大道以南地區(qū)則仍存在大面積農(nóng)田；城市公共綠地大型斑塊較少，可以起到防災(zāi)綠地作用的僅有鄞州公園、高教園區(qū)河濱綠帶、永泰公園和劍橋公園；水網(wǎng)密集分布，結(jié)合水系建立的生態(tài)防護(hù)綠地很少。鄞州新城區(qū)被寧波市納入城市發(fā)展的核心組團(tuán)，并受其拉動(dòng)和輻射，成為寧波市擴(kuò)展城市經(jīng)濟(jì)的腹地和緩解舊城壓力的疏解地，未來(lái)的發(fā)展定位調(diào)整到寧波市新的繁華商貿(mào)區(qū)，合理規(guī)劃土地利用格局尤為重要[34]。鄞州大道以北區(qū)域應(yīng)該實(shí)現(xiàn)土地的高效利用和復(fù)合生長(zhǎng)，即在集約利用土地的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)土地功能的混合使用，形成緊湊的土地利用格局[35]。鄞州大道以南區(qū)域在為城市發(fā)展預(yù)留一定空間的基礎(chǔ)上，對(duì)農(nóng)田及生態(tài)涵養(yǎng)用地采取一定的保護(hù)措施，結(jié)合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)，形成南部城市生態(tài)屏障。鄞州新城區(qū)位于東南沿海地帶，臺(tái)風(fēng)頻發(fā)，城市處于災(zāi)害的潛在威脅中，在今后的城市發(fā)展中，應(yīng)該適當(dāng)考慮防災(zāi)避災(zāi)場(chǎng)所規(guī)劃，增加大型城市公共綠地，同時(shí)考慮防災(zāi)綠地的景觀可達(dá)性，確保城市和居民的生態(tài)安全。

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