袁 陽(yáng)，張家瑜，許 航，周夢(mèng)涵，朱里瑩

(福建農(nóng)林大學(xué)園林學(xué)院，350007，福州)

0 引言

中國(guó)自2015年啟動(dòng)國(guó)家公園體制試點(diǎn)建設(shè)以來，已取得了階段性成效，6年間自然保護(hù)地建設(shè)提速，國(guó)家公園試點(diǎn)任務(wù)也基本完成，2021年將正式設(shè)立第一批國(guó)家公園[1]。中國(guó)國(guó)家公園建設(shè)在充分結(jié)合國(guó)情的基礎(chǔ)上，將多種不同類型自然保護(hù)地進(jìn)行整合，從現(xiàn)有的10處國(guó)家公園體制試點(diǎn)中就足以窺見其類型的多樣性。我國(guó)是一個(gè)多山的國(guó)家，山地面積占總面積的2/3。山岳自古以來就是中國(guó)人主要的審美對(duì)象，森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)等自然保護(hù)地中山岳型均占據(jù)主體地位[2]。山岳型國(guó)家公園是指國(guó)家公園的地貌以自然山體為主，自然資源豐富，歷史文化深厚，集國(guó)家代表性和生態(tài)價(jià)值為一體的地域綜合體。現(xiàn)有國(guó)家公園試點(diǎn)中武夷山、南山等都可歸為山岳型國(guó)家公園。目前國(guó)家公園還未有類型的細(xì)分，若籠統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行解讀，則會(huì)產(chǎn)生片面的認(rèn)識(shí)，出現(xiàn)管造的錯(cuò)位[3]。因此亟需一個(gè)更綜合有效地管理工具來針對(duì)各不同類型的國(guó)家公園進(jìn)行更加專業(yè)化的分工管理。

景觀特征(Landscape Character)作為一個(gè)綜合性的概念，在各國(guó)的相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有了很好的建立，并發(fā)揮著重要作用[4]。景觀特征評(píng)估(Landscape Character Assessment,LCA)作為理解和管理景觀變化的重要工具，為景觀的監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)和管理提供了一個(gè)有效的空間框架。并且由于其融合了多學(xué)科的內(nèi)容，能夠有效地在各個(gè)部門中達(dá)成共識(shí)，適于作為梳理我國(guó)國(guó)家公園建設(shè)的重要工具[5]。

景觀特征評(píng)估是從早期的景觀質(zhì)量評(píng)價(jià)和景觀評(píng)價(jià)的理念發(fā)展而來并逐漸完善的，1996年英格蘭地區(qū)的景觀特征圖繪制成功為之后的景觀特征評(píng)估工作奠定了概念方法基礎(chǔ)[6]。英國(guó)、比利時(shí)、韓國(guó)等國(guó)家也先后基于此發(fā)展并完善了適用于本土的景觀特征評(píng)估體系，并在自然保護(hù)地建設(shè)中進(jìn)行了不同尺度的景觀特征評(píng)估研究。國(guó)內(nèi)關(guān)于景觀特征評(píng)估的研究多集中在理論層面，近年來在實(shí)踐研究中也有所凸顯，其面向?qū)ο蠖辔挥诔青l(xiāng)區(qū)域[7-8]，少部分涉及自然保護(hù)地，例如青海湖流域與武當(dāng)山風(fēng)景名勝區(qū)[9-10]，目前尚未有針對(duì)單類型國(guó)家公園的實(shí)踐研究。英國(guó)作為景觀特征評(píng)估的起源地，在景觀特征識(shí)別方法的應(yīng)用上具有豐富經(jīng)驗(yàn)，對(duì)中國(guó)以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地體系建設(shè)具有重要的借鑒意義[4]。因此，本文試圖通過對(duì)國(guó)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行借鑒同時(shí)結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)山岳型國(guó)家公園進(jìn)行景觀特征識(shí)別并繪制景觀特征圖，以期對(duì)我國(guó)不同類型國(guó)家公園景觀未來的規(guī)劃保護(hù)和管理工作提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

武夷山國(guó)家公園位于福建省北部，地跨武夷山市、建陽(yáng)區(qū)、邵武市、光澤縣4個(gè)縣市區(qū)，地理坐標(biāo)為東經(jīng)E117°24′13″～117°59′19″，北緯N27°31′20″～27°55′49″。主要包括世界文化和自然遺產(chǎn)地、福建武夷山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)、武夷山國(guó)家級(jí)風(fēng)景名勝區(qū)、光澤武夷天池國(guó)家森林公園、九曲溪上游保護(hù)地帶等5種自然保護(hù)地類型，總面積約為1 001.41 km2。武夷山國(guó)家公園屬武夷山脈，主要山脈大致呈東北-西南走向，地形地貌復(fù)雜，擁有世界范圍內(nèi)極富盛名的丹霞名山，地勢(shì)高差較大，最高約2 km。地貌類型以中山為主，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，有草甸、針葉林、闊葉林等植被類型，橫跨崇陽(yáng)溪、富屯溪、麻陽(yáng)溪三大流域。其獨(dú)特的地理位置與氣候條件，鑄就了武夷山豐富的自然、文化資源，是現(xiàn)有國(guó)家公園試點(diǎn)中唯一的世界文化和自然遺產(chǎn)地，極具代表性和保護(hù)價(jià)值。

2 數(shù)據(jù)來源與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究高程數(shù)據(jù)采用武夷山國(guó)家公園數(shù)字地形模型(Digital Terrain Model，DEM，30 m×30 m分辨率)，坡度，地形起伏度數(shù)據(jù)由ArcGIS空間分析功能提取得出。地質(zhì)數(shù)據(jù)來源于國(guó)家地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù)中1:20萬(wàn)地質(zhì)圖G5006幅(福建省)，數(shù)據(jù)為圖片格式，在GIS中進(jìn)一步進(jìn)行解譯而成。土壤數(shù)據(jù)來源于中科院南京土壤所土壤圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)(2005，1:1 000 000)。植被、水域、土地利用、土地權(quán)屬等數(shù)據(jù)主要來源于《武夷山國(guó)家公園總體規(guī)劃(2017—2025》。另外參考《武夷山年鑒》《武夷山土壤地理實(shí)習(xí)指導(dǎo)》《武夷山志》等相關(guān)紙質(zhì)材料作為補(bǔ)充，將其內(nèi)容經(jīng)矢量化、校對(duì)坐標(biāo)后錄入ArcGIS平臺(tái)。

2.2 景觀特征要素篩選

各國(guó)在景觀特征要素的選取上根據(jù)所在地的尺度、特征、類型等都有所不同。參考我國(guó)學(xué)者基于灰色統(tǒng)計(jì)分析提出的適合我國(guó)國(guó)家公園初期建設(shè)的9項(xiàng)景觀特征要素[5]，并根據(jù)武夷山國(guó)家公園現(xiàn)狀條件綜合篩選在地方尺度下適用于山岳生態(tài)系統(tǒng)的景觀特征要素。地方尺度的要素選取具有從自然要素向文化要素過渡的特點(diǎn)，在武夷山地方尺度上綜合選取體現(xiàn)山岳特征的自然要素，以及體現(xiàn)武夷山文化景觀特點(diǎn)的人文要素，共兩大類，九小類(表1)。

表1 山岳型景觀特征要素分類及編碼

基于對(duì)山岳景觀要素選取的研究發(fā)現(xiàn)自然要素中的地貌、坡度、地形起伏度是體現(xiàn)山地特征的首選要素。同時(shí)，武夷山作為丹霞名山，地質(zhì)條件也是體現(xiàn)其風(fēng)景異質(zhì)性的重要指標(biāo)。因此選取地貌、坡度、地形起伏度、地質(zhì)作為山岳型景觀特征的主體要素。但同時(shí)土壤、植被、水域也為武夷山的生態(tài)多樣性提供了必要條件。文化要素中由于受限于開源數(shù)據(jù)的獲取及可視化難度，選取了土地利用和土地權(quán)屬要素。它們均是人與風(fēng)景相互作用關(guān)系的直觀反應(yīng)，對(duì)識(shí)別景觀特征起著基礎(chǔ)性的作用。綜上選取土壤、植被、水域與土地利用、土地權(quán)屬作為山岳型景觀特征的次要要素。

2.3 研究方法

2.3.1 數(shù)據(jù)處理與聚類分析 首先，對(duì)所選景觀特征要素在GIS平臺(tái)進(jìn)行空間數(shù)據(jù)庫(kù)的搭建。在空間精度上，經(jīng)過反復(fù)嘗試，最終選擇100 m為基本柵格大小，將武夷山國(guó)家公園按照0.1 km×0.1 km的網(wǎng)格精度劃分得到103 383個(gè)柵格基本單元。通過對(duì)每個(gè)單元進(jìn)行各景觀特征要素的賦值編碼，建立初步的景觀特征要素空間數(shù)據(jù)庫(kù)(圖1)。同時(shí)，為方便對(duì)各要素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行處理和聚類計(jì)算，將分類變量類別屬性轉(zhuǎn)換為分類數(shù)值。其中地貌、坡度、地形起伏度為連續(xù)變量，其余6類要素為分類變量。

圖1 武夷山國(guó)家公園景觀特征要素0.1 km×0.1 km柵格類型圖

本文采用二階聚類法(Twostep cluster)，相比傳統(tǒng)的聚類分析方法而言，二階聚類能有效處理大型數(shù)據(jù)，并不受限于數(shù)據(jù)類型。該方法分為2個(gè)階段[11]。第1階段為預(yù)聚類階段，通過BIRCH算法進(jìn)行CF分類特征樹的構(gòu)建，并逐個(gè)處理數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)點(diǎn)。第2個(gè)階段是聚類階段，在構(gòu)建CF分類特征樹的基礎(chǔ)上，采用對(duì)數(shù)似然距離進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)距離最小原則將預(yù)處理的子簇進(jìn)行合并，并使用貝葉斯信息準(zhǔn)則(Bayesian information criterion)對(duì)每個(gè)聚類結(jié)果進(jìn)行判斷。

具體步驟如下，先將建立的景觀特征要素空間數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)果整理代入SPSS26平臺(tái)所包含的二階聚類算法中，然后通過調(diào)整聚類類別，形成聚類分布表，將所得結(jié)果返回GIS中進(jìn)行可視化呈現(xiàn)。為了進(jìn)一步探究聚類數(shù)與風(fēng)景特征類型之間的關(guān)系，以數(shù)量5為間隔，將不同結(jié)果導(dǎo)入GIS，可直觀地進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)隨著類別數(shù)的增加，碎片化會(huì)更加凸顯。在聚類達(dá)到15時(shí)為一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，從20～45類風(fēng)景特征類型空間形態(tài)大致相同，并趨于細(xì)碎化。最終在參考同尺度景觀特征分類結(jié)果的前提下，結(jié)合聚類質(zhì)量的高低，最終選定最合適的聚類類別。

2.3.2 田野調(diào)查及分類描述 基于景觀特征地圖草圖進(jìn)行田野調(diào)查，制作田野調(diào)查表核對(duì)信息并修正，可以使得到的結(jié)果更加具有可參考性。將研究區(qū)域劃分為2 km×2 km大小的網(wǎng)格單元，網(wǎng)格的焦點(diǎn)為初步調(diào)查樣點(diǎn)，然后將其與景觀特征草圖以及交通道路圖疊合，確保每個(gè)景觀特征區(qū)內(nèi)存在1～2個(gè)調(diào)查樣點(diǎn)。缺則加之，多則剔除，最終調(diào)查樣點(diǎn)由258個(gè)調(diào)整152個(gè)(圖2)。

圖2 田野調(diào)查樣點(diǎn)

田野調(diào)查表中共有4個(gè)方面的內(nèi)容：1)特征區(qū)域的基本信息，主要記錄日期、地理位置等基礎(chǔ)信息，并收集影像資料；2)對(duì)該區(qū)域的自然與文化特征進(jìn)行核對(duì)與簡(jiǎn)單描述，對(duì)在資料收集階段遺漏部分進(jìn)行補(bǔ)充；3)審美感知與美學(xué)特征的記錄，對(duì)所在特征區(qū)進(jìn)行感官與美學(xué)方面的描述可以對(duì)該區(qū)域景觀特征內(nèi)容進(jìn)一步補(bǔ)充；4)對(duì)該區(qū)域今后發(fā)展的趨勢(shì)進(jìn)行判斷，寫明該區(qū)域是否存在變化的趨勢(shì)以及可能引起變化的原因。

最后結(jié)合聚類結(jié)果與田野調(diào)查信息綜合考慮景觀特征類型及區(qū)域的劃分繪制，對(duì)每個(gè)特征區(qū)域進(jìn)行關(guān)鍵特征的識(shí)別與價(jià)值中立的描述，得到景觀特征地圖與空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

3 武夷山國(guó)家公園景觀特征識(shí)別與應(yīng)用前景

3.1 山岳型國(guó)家公園景觀特征識(shí)別結(jié)果

通過以上工作流程，武夷山國(guó)家公園最終劃分為17類景觀特征單元，192類特征區(qū)(圖3)。二階聚類的質(zhì)量通常是由凝聚和分離的輪廓系數(shù)來表示，如圖4所示，二階聚類結(jié)果輪廓系數(shù)為0.2，聚類質(zhì)量良好(圖4)。

圖3 武夷山國(guó)家公園景觀特征分類

圖4 二階聚類質(zhì)量分析

對(duì)景觀特征區(qū)域進(jìn)行命名及描述，命名采用該區(qū)域顯著特征，如區(qū)域代表性地貌、土地利用、植被類型等要素，能夠更加直觀了解該區(qū)域。然后通過總結(jié)田野調(diào)查數(shù)據(jù)等對(duì)該區(qū)域進(jìn)行具體描述，以類型12為例：此景觀特征類型中主要地貌為丘陵，海拔在200～500 m之間，地質(zhì)類型是白堊紀(jì)，白堊紀(jì)是形成武夷山丹霞地貌的地層，代表該區(qū)域擁有豐富的丹霞地貌景觀。土壤是人為土和鈣層土，主要的植被是針葉林與人工經(jīng)濟(jì)林，少部分為闊葉林。水域?qū)俪珀?yáng)溪流域，土地權(quán)屬大部分為國(guó)有土地，少部分為集體土地。土地利用類型大部分為林地，小部分為園地。地形起伏度30～100 m居多，0～30 m、100～200 m較少，坡度在5°～15°之間較多，還有少部分在0°～5°、15°～25°之間。

3.2 山岳型國(guó)家公園景觀特征識(shí)別在國(guó)家公園建設(shè)過程中的應(yīng)用

國(guó)家公園是由國(guó)家批準(zhǔn)設(shè)立并主導(dǎo)管理，邊界清晰，以保護(hù)具有國(guó)家代表性的大面積自然生態(tài)系統(tǒng)為主要目的，實(shí)現(xiàn)自然資源科學(xué)保護(hù)和合理利用的特定陸地或海洋區(qū)域[12]。山岳型國(guó)家公園作為現(xiàn)有國(guó)家公園中的一個(gè)重要組成部分，其獨(dú)特的地理環(huán)境造就了豐富的自然與人文資源，具有一定的代表性。山岳型國(guó)家公園景觀特征識(shí)別結(jié)果作為輔助管理和決策的重要工具在建設(shè)國(guó)家公園的過程中具有以下作用。

1)借助細(xì)分類型，完善國(guó)家公園總體格局。我國(guó)自然保護(hù)地類型多樣，本文所研究的山岳型國(guó)家公園可以為國(guó)家公園類型的細(xì)分提供參考。在今后國(guó)家公園的申報(bào)和設(shè)立上，準(zhǔn)入條件除國(guó)家代表性、生態(tài)重要性、管理可行性之外，還要考慮每個(gè)類型的數(shù)量占比情況，以完善國(guó)家公園總體格局。

2)確定區(qū)域中心特征價(jià)值，實(shí)現(xiàn)針對(duì)性措施管理。多視角下的規(guī)劃措施往往不能達(dá)成一致，還會(huì)造成管理上的錯(cuò)位，景觀保護(hù)與利用不當(dāng)?shù)葐栴}。本文所研究武夷山國(guó)家公園以山岳為該區(qū)域的中心特征價(jià)值，可以針對(duì)性地對(duì)該區(qū)域進(jìn)行規(guī)劃和管理。同時(shí)，景觀特征評(píng)估具有尺度分級(jí)、要素綜合和價(jià)值中立的特點(diǎn)。在它的幫助下，可以分辨是什么特征令一個(gè)區(qū)域有別于其他區(qū)域[13]。根據(jù)景觀特征評(píng)估的結(jié)果可以有效輔助國(guó)家公園在管理和規(guī)劃上對(duì)不同類型實(shí)施針對(duì)性措施。

3)根據(jù)單類型景觀特征識(shí)別方法，發(fā)揮不同價(jià)值主體特色。中國(guó)自然保護(hù)地類型多樣，相應(yīng)的國(guó)家公園也會(huì)存在多種不同類型，其中山岳型國(guó)家公園在其中占據(jù)重要地位。根據(jù)山岳型國(guó)家公園景觀特征識(shí)別，可以為其他不同類型的國(guó)家公園提供參考，因地制宜地制定景觀特征類型圖。同時(shí)景觀特征識(shí)別結(jié)果具有完整的景觀數(shù)據(jù)庫(kù)和可視化地圖，各區(qū)域可根據(jù)不同保護(hù)和發(fā)展的目標(biāo)，借助景觀特征評(píng)估輔助制定保護(hù)發(fā)展策略，可以更好地保護(hù)提升區(qū)域價(jià)值，促進(jìn)其在空間和行政管理方面的一體化。

4 結(jié)束語(yǔ)

景觀特征秉持著價(jià)值中立的態(tài)度，體現(xiàn)當(dāng)?shù)氐牡赜蛱厣c場(chǎng)所精神，是一個(gè)綜合管理景觀變化的工具。本研究結(jié)果表明武夷山國(guó)家公園具有17個(gè)景觀特征類型、192個(gè)景觀特征區(qū)域。景觀特征被視為對(duì)區(qū)域總體景觀現(xiàn)象的總結(jié)，因此該區(qū)域景觀特征類型為武夷山國(guó)家公園地域特性的概括，而不是景觀價(jià)值等的反映，能夠客觀地為其今后發(fā)展和保護(hù)提供參考依據(jù)。當(dāng)前，我國(guó)對(duì)于景觀特征識(shí)別研究的對(duì)象多集中在小尺度地域，例如鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)、河流等，其所采用的方法多為疊置法，或基于專家經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行劃分，劃分的精度與準(zhǔn)確性上或多或少會(huì)受到一定主觀因素的影響，不能用于滿足保護(hù)也不完全適用于我國(guó)以國(guó)家公園為主體的自然保護(hù)地的相關(guān)需求。相較而言，本研究基于場(chǎng)地本身特征來選擇景觀特征要素，并結(jié)合聚類方法來劃分景觀特征類型和區(qū)域，有效提高了景觀分類邊界劃分的客觀與準(zhǔn)確性，并大大減弱了主觀因素的影響。

但是也有其不足之處，例如聚類結(jié)果基于的人文要素僅有2個(gè)，受限于數(shù)據(jù)的獲取未能考慮聚落風(fēng)貌，土地遺產(chǎn)等要素，所得結(jié)果并不完善。同時(shí)，由于要素進(jìn)行了柵格化處理，景觀特征區(qū)的邊界不具備完全的精確性，并且景觀是不斷發(fā)展變化的，景觀特征圖以及數(shù)據(jù)庫(kù)需要定期更新以確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因此，在國(guó)家公園建設(shè)的過程中應(yīng)用景觀特征評(píng)估作為參考時(shí)應(yīng)考慮邊界的準(zhǔn)確性與時(shí)效性。