陳玉娜，費小睿

(汕頭市測繪研究院，廣東 汕頭　515041)

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基于RS與GIS的城市綠地空間格局分析
——以汕頭市建成區(qū)為例

陳玉娜*，費小睿

(汕頭市測繪研究院，廣東 汕頭515041)

摘要：以Quick Bird影像數(shù)據(jù)為主要數(shù)據(jù)源，采用GIS技術(shù)方法提取綠地斑塊，通過外業(yè)調(diào)查，建立城市綠地數(shù)據(jù)庫，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)方法，分析汕頭市建成區(qū)綠地空間格局特征。研究結(jié)果表明，汕頭市建成區(qū)的綠地率為 39.39%，人均公共綠地為 11.67 m2，植被覆蓋率為 45.69%，但城市綠地空間布局仍不夠合理，類型區(qū)域分布不均勻，綠地構(gòu)成仍需優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：城市綠地；遙感；地理信息；景觀格局；建成區(qū)

1引言

隨著經(jīng)濟快速發(fā)展，城市人口過快增長及城市化進(jìn)程的加快，引起一系列的生態(tài)環(huán)境問題，例如喪失景觀多樣性、缺乏城市綠地等，這已成為了制約城市發(fā)展和降低居民生活質(zhì)量提高的主要因素[1]。為了改善城市的生態(tài)環(huán)境，確保城市的可持續(xù)發(fā)展，城市建設(shè)部門加強了對城市綠地的建設(shè)，國內(nèi)外研究者從更多領(lǐng)域?qū)哟螌Τ鞘芯G地進(jìn)行科學(xué)研究規(guī)劃。當(dāng)前，在RS和GIS技術(shù)的快速發(fā)展下，特別是高分衛(wèi)星影像和GIS強大的空間分析功能的應(yīng)用，使城市綠地空間的研究有了數(shù)據(jù)的支撐和技術(shù)的支持。而景觀生態(tài)學(xué)理論與方法的研究發(fā)展，對城市綠化的研究從定性描述轉(zhuǎn)向定量分析。采用景觀指數(shù)及各種定量指標(biāo)，分析城市綠地景觀的空間分布格局，并且做出生態(tài)學(xué)評價，為全面研究城市綠地景觀空間格局、科學(xué)合理進(jìn)行城市綠地規(guī)劃，城市生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展提供依據(jù)[2，8]。

2研究方法

圖1技術(shù)路線圖

2.1數(shù)據(jù)來源

本文以汕頭市1∶1 000地形圖、DEM數(shù)據(jù)、野外采集的GPS控制點為基本數(shù)據(jù)資料，以2007年～2008年的Quick Bird影像數(shù)據(jù)為基本數(shù)據(jù)源，對影像進(jìn)行鑲嵌、糾正、增強、裁切等預(yù)處理，然后對影像進(jìn)行目視解譯，提取綠地圖斑，并通過野外實地調(diào)繪來驗證解譯結(jié)果。2.2研究方法

(1)對地形圖基礎(chǔ)數(shù)據(jù)提取行政區(qū)劃界線、水系、道路等，與影像數(shù)據(jù)、已提取的綠地圖斑進(jìn)行疊加分析，建立綠地空間數(shù)據(jù)庫，統(tǒng)計綠地斑塊數(shù)據(jù)，計算綠地斑塊面積、斑塊周長及斑塊數(shù)量等基本景觀指數(shù)。

(2)景觀格局分析法：本文采用的是類型圖數(shù)據(jù)，可通過斑塊的組成和配置來研究[13]。通過選取景觀異質(zhì)性指數(shù)和景觀斑塊指數(shù)，利用軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行計算統(tǒng)計，并對其進(jìn)行相關(guān)性分析。

①景觀異質(zhì)性指數(shù)：多樣性指數(shù)、優(yōu)勢性指數(shù)、均勻度指數(shù)、破碎化指數(shù)[5]。

多樣性指數(shù)的公式是：

H=-∑Pk·log2(Pk)

(1)

(1)式中Pk為景觀類型k所占面積的比例，k為景觀類型的數(shù)目，本文中k=1～6。通常隨著H的增加，景觀結(jié)構(gòu)組成的復(fù)雜性也趨于增加[5]。

優(yōu)勢度指數(shù)的公式是：

D=Hmax+∑Pk·log2(Pk)

(2)

(2)式中Pk為景觀類型k所占面積的比例，Hmax為多樣性指數(shù)的最大值[5]。

均勻度指數(shù)的公式是：

E=H/Hmax

(3)

(3)式中H是多樣性指數(shù)，Hmax是其最大值。當(dāng)E趨近于1時，景觀斑塊分布的均勻度也趨于最大[5]。

破碎化指數(shù)的公式是：

Ck=∑nk/Ak

(4)

(4)式中∑nk是景觀類型中斑塊的總數(shù)，Ck值越大，表明景觀類型破碎化程度越高[5]。

②景觀斑塊指數(shù)：斑塊總面積、斑塊平均面積、斑塊分離度、斑塊密度等[5]。

斑塊總面積的公式是：

Ak=∑Aik

(5)

(5)式中Aik為第i類景觀類型第k個斑塊的面積[5]。

斑塊平均面積的公式是：

Aa=Ak/nk

(6)

(6)式中Ak為景觀中k類斑塊的總面積，nk為k類景觀的斑塊數(shù)[5]。

斑塊分離度的公式是：

(7)

(7)式中Ak為景觀中k類斑塊總面積，nk為k類景觀的斑塊數(shù)，A為景觀總面積[5]。

斑塊密度的公式是：

PD=nk/A

(8)

(8)式中nk為某一類景觀的斑塊數(shù)，A為景觀總面積[5]。

3城市綠地空間數(shù)據(jù)庫建立

3.1城市綠地系統(tǒng)分類及建立解譯標(biāo)志

根據(jù)《城市綠化條例》規(guī)定，城市綠地分為公共綠地、居住區(qū)綠地、單位附屬綠地、防護綠地、生產(chǎn)綠地和風(fēng)景林地等六類，此外對道路綠化用地也進(jìn)行劃分。

3.2綠地覆蓋信息的獲取及數(shù)據(jù)庫的建立

3.2.1綠地覆蓋信息的獲取

Quick Bird影像數(shù)據(jù)具有0.61 m的高分辨以及多光譜信息、很高的地理定位精度，不僅可以很清晰地判定出綠地的邊界，還可以從影像上判斷出綠地植被類型，能為城市綠地調(diào)查提供精確度高的、直觀的源數(shù)據(jù)。因此采用紅、綠、藍(lán)波段融合的Quick Bird影像數(shù)據(jù)作為綠地信息提取的數(shù)據(jù)源。然后對影像進(jìn)行鑲嵌，正射糾正處理，裁切，格式轉(zhuǎn)換，圖像增強等處理，以增強影像數(shù)據(jù)的可判讀性，達(dá)到能精確地確定綠地斑塊范圍、類別的目的[8，12]。

根據(jù)已建立的影像解譯標(biāo)志，采用AutoCAD軟件對已處理的影像數(shù)據(jù)，進(jìn)行城市綠地斑塊的解譯分類。同時需要對解譯過程中出現(xiàn)難以判讀的地方進(jìn)行野外實地調(diào)繪，驗證圖斑界線是否正確，綠地分類是否正確，確定各區(qū)綠地面積與綠地覆蓋面積的折算系數(shù)等等。

3.2.2建立綠地信息數(shù)據(jù)庫

綠地信息數(shù)據(jù)庫主要包括三個內(nèi)容：一是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，二是城市綠地信息矢量數(shù)據(jù)庫，三是影像數(shù)據(jù)庫。3.2.3綠地調(diào)查專題圖輸出

采用已入庫的城市綠地信息，根據(jù)城市綠地調(diào)查的需要，制作相關(guān)綠地調(diào)查專題圖。如圖2、圖3所示：

4綠地空間格局的區(qū)域?qū)Ρ确治?/p>

運用景觀異質(zhì)性指數(shù)和景觀斑塊指數(shù)公式，對汕頭市建成區(qū)城市綠地的景觀格局指數(shù)進(jìn)行計算，基本數(shù)據(jù)和景觀指數(shù)如表1所示：

第一，表1表明汕頭市各區(qū)建成區(qū)的綠地面積占總綠地面積的比例：濠江區(qū)(36.39%)>潮陽區(qū)(26.78%)>金平區(qū)(19.42%)>龍湖區(qū)(8.78%)>澄海區(qū)(7.49%)>潮南區(qū)(1.14%)，濠江區(qū)擁有綠地面積比例最大，生態(tài)環(huán)境最好，而潮南區(qū)最面積比例最少，生態(tài)環(huán)境最差。

注：表2經(jīng)濟統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于《2008年汕頭市統(tǒng)計年鑒》

其次，從圖4中可以看出潮南區(qū)建成區(qū)缺少防護綠地和風(fēng)景林地，龍湖區(qū)建成區(qū)缺少風(fēng)景林地，各類綠地區(qū)域分布不夠均勻。這是由于潮汕地區(qū)地少人多的緣故，潮南區(qū)建成區(qū)鮮有開闊地或防護林帶，綠地建設(shè)難度大；而風(fēng)景林地多位于丘陵山地，龍湖區(qū)屬沖擊平原地區(qū)，缺少丘陵地貌，故缺少風(fēng)景林地。在潮陽區(qū)建成區(qū)的綠地類型中G5防護綠地比較突出，主要是屬于水源保護綠地。

第三，從圖5中可以看出濠江區(qū)建成區(qū)的綠地破碎度低，多樣性較高，且公共綠地相對集中，面積遠(yuǎn)高于其他區(qū)域，表明該區(qū)域生態(tài)環(huán)境、綠地質(zhì)量很好，優(yōu)于其他區(qū)域。龍湖區(qū)建成區(qū)破碎度最高，公共綠地較少，多樣性不高，該區(qū)域生態(tài)環(huán)境、質(zhì)量差于其他區(qū)域，其原因是龍湖區(qū)多為住宅小區(qū)，居住綠地、單位附屬綠地為主要構(gòu)成，公共綠地和防護綠地較少，成片的綠地更少，且沒有風(fēng)景林地，需要推進(jìn)大面積公共綠地的建設(shè)。

第四，從圖6上可以看出，公共綠地面積與該區(qū)域的經(jīng)濟發(fā)展情況是成正比的(濠江區(qū)除外)。這與經(jīng)濟發(fā)展較好的區(qū)域投入到公共綠地建設(shè)的力度有很大關(guān)系，經(jīng)濟發(fā)展較好地區(qū)如金平區(qū)，其公共綠地面積較大；反之，如潮南區(qū)，其公共綠地面積最小。其中濠江區(qū)是特例，濠江區(qū)的經(jīng)濟發(fā)展情況是六區(qū)中最差的區(qū)域，但其公共綠地面積最大。這是由于濠江區(qū)特殊的地形與地理位置，丘陵較多，位于汕頭灣南側(cè)，在行政區(qū)域調(diào)整之前屬城市郊區(qū)，開發(fā)程度較低，加上該區(qū)域的礐石風(fēng)景區(qū)有汕頭市“綠肺”之稱，大面積的森林對保護城市景觀和生物多樣性起到積極作用，改善了城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量、居民生活，為城市的發(fā)展提供大量的開敞空間。

5結(jié)論

(1)汕頭建成區(qū)的綠地率為 39.39%，人均公共綠地為11.67m2，植被覆蓋率為45.69%，從建成區(qū)總體綠地空間布局仍不夠合理，類型分布不夠均勻，綠地構(gòu)成需優(yōu)化。

(2)按不同綠地功能類型的實際面積排列：G6風(fēng)景林地>G5防護綠地>G1公共綠地>G2居住綠地>G3單位附屬綠地>G4生產(chǎn)綠地。其中風(fēng)景林地占綠地總面積的38.7%，防護綠地占綠地總面積的22.3%，公共綠地占綠地總面積的19.56%，這三種類型的綠地共占綠地總面積的80.56%，造成了不同綠地類型面積比例的不平衡，綠地構(gòu)成有待優(yōu)化。

(3)從不同行政區(qū)建成區(qū)綠地景觀格局分析，各個建成區(qū)的綠地類型分布不夠均勻，空間布局不夠合理，龍湖區(qū)建成區(qū)缺少風(fēng)景林地，潮南區(qū)建成區(qū)缺少防護綠地和風(fēng)景林地等。在綠地規(guī)劃建設(shè)時，應(yīng)該充分考慮各區(qū)的實際情況，實現(xiàn)綠地類型均勻分布，合理布局，形成綠色空間網(wǎng)絡(luò)，使生態(tài)效益能發(fā)揮到最大。

基于RS、GIS的城市綠地空間提取方法，可有效識別城市綠地景觀面積、空間分布及結(jié)構(gòu)形態(tài)，結(jié)合景觀生態(tài)學(xué)分析法，可進(jìn)一步識別城市綠地空間的景觀生態(tài)功能，為科學(xué)規(guī)劃、有序建設(shè)城市綠地景觀提供決策依據(jù)。

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Analysis of City Green Spatial Structure Based on RS and GIS——With Built-up Area in Shantou City as an Example

Chen Yuna，F(xiàn)ei Xiaorui

(Shantou Institute of Surveying and Mapping，Shantou 515041，China)

Key words：urban green land；RS；GIS；spatial structure；built-up area

Abstract：In this paper，Quick bird was used as the main information source，combined with the field investigation，to get the urban green patch feature of the Built-up area of Shantou City based on GIS. The green land database of the city was set up and the urban green land landscape was analyzed by the theories of Landscape Ecology. The results indicated the following characteristics： Percentage of green space area is about 39.39%，in the region with 11.67m2public green land per capita. Both the spatial arrangement of green land and the kinds of t green land in the built - up area are more reasonable. The green land composition of the city should be optimized.

文章編號：1672-8262(2016)03-41-05

中圖分類號：P208.2

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

*收稿日期：2016—04—07

作者簡介：陳玉娜(1983—)，女，工程師，注冊測繪師，主要從事GIS數(shù)據(jù)建庫、遙感影像處理。