（自然地理学专业论文）城市绿地景观格局分析——以北京市朝阳区为例.pdf

摘要 随着城市环境问题的同益突出，以及城市生活质量与居民需求层次的提高，以改善 城市环境、美化城市景观为目标的城市绿地系统建设，已成为当前城市建设与可持续发 展的重要内容。城市绿地作为城市生念系统的重要组成部分，对于改善城市生态环境、 维持城市生物多样性以及调节城市生态系统平衡起着重要的作用。 绿地整体生态效益的发挥取决于绿地的内部结构和与周边环境的配置关系。本文应 用景观生态学的原理，以遥感( i t s ) 和地理信息系统( g i s ) 技术为平台，对北京市朝 阳区绿地景观格局进行了从定性到定量的系统分析，为朝阳区绿地系统的可持续发展， 以及在绿化建设时对绿地指标的选取提供参考依据。 全文除引言( 序言) 和结语外，共分四部分： 第一部分为研究区概况，介绍了研究区的地理位置、自然、社会经济状况以及绿地 建设情况；第二部分为研究方法和技术路线；第三部分为研究区绿地类型与绿地分区。 研究区绿地类型分为：公共绿地、附属绿地、生产运动绿地与防护绿地；依据朝阳区绿 地主体生态与社会服务功能的不同，将朝阳区分为：绿地保健区，绿地防护区、绿地生 物生产区：第四部分为研究区绿地景观格局分析，主要对研究区绿地景观格局及景观指 数进行了分析。 关键词：城市绿地系统；景观格局；景观指数 a b s t r a c t t h eu r b a n g r e e n l a n ds y s t e mi s a 1 1 i m p o r t a n to f u r b a ne c o l o g i c a ls y s t e m i tp l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei n i m p r o v i n gt h eq u a l i t yo f u r b a ne c o l o g i c a le n v i r o n m e n t t h ew h o l e e c o l o g i c a lb e n e f i to fg r e e n l a n ds y s t e m m a i n l yd e p e n d so nt h ei m e m a ls t r u c t u r e a n ds p a t i a l p a t t e m o fg r e e n l a n d o nt h eb a s eo fl a n d s c a p e e c o l o g i c a lt h e o r y , r sa n dg i st e c h n o l o g y , t h ep a p e rs t u d i e st h es p a t i a lg r e e n l a n dp a t t e r ni nc h a o y a n g d i s t r i c to f b e i j i n gc i t y , w h i c hi sh e l p f u lt oo p t i m i z et h eg r e e n l a n d sp a t t e r n ，p l a nt h es u s t a i n a b l eg r e e n l a n d s y s t e ma n dd e t e r m i n ei n d e x e so f g r e e n l a n d c o n s t r u c t i o ni nb e i j i n gc i t y a p a r tf r o mt h ep m f a c ea n dc o n c l u d i n g ，t h ep a p e r i sd i v i d e di n t of o u r p a r t s ： p a n1i sag e n e r a ls i t u a t i o na b o u tc h a o y a n gd i s t r i c to fb e i j i n gc i t y , w h i c hm a i n l yi n t r o d u c e si t s l o c a t i o n ，n a t u r a l ，s o c i o - e c o l o g i c a lc o n d i t i o n sa n dg r e e n l a n d c o n s t r c t i o n p a r t2d e a l sw i t ht h e p a p e r ss t u d ym e t h o d sa n d t e c h n i c a lr o u t e s p a r t3d e a l sw i t ht h et y p e so f g r e e n l a n da n dd i v i d e st h et y p e so fg r e e n l a n di n t of o u rt y p e s ：p u b l i c g r e e n l a n d ，a f f i l i a t e dg r e e n l a n d ，p r o d u c t i o na n ds p o r t sg m e n l a n d ，s h e l t e rg r e e n l a n d b a s e do nt h ee c o l o g i c a l a n ds o c i a lf u n c t i o no fu r b a ng r e e n l a n d ，t h ep a p e rd i v i d e sc h a o y a n gd i s t r i c ti n t ot h r e ed i v i s i o n s ，w h i c h i n c l u d e s g r c e n l a n dh e a l t h - p r o t e c t i o nd i v i s i o n ，g r e e n l a n d s h e l t e r d i v i s i o n ，g r e e n l a n db i n - p r o d u c t i o n d i v i s i o n p a r t4d e a l sw i t ha n a l y z i n gt h eg r e e n l a n dp a t t e r n s ，w h i c hm a i n l ya n a l y z e sa n dc o m p a r e sd i f f e r e n t d i v i s i o n so f g r e e n l a n d k e y w o r d s ：u r b a n g r e e n l a n ds y s t e m ；l a n d s c a p ep a t t e r n ；l a n d s c a p ei n d e x e s i i 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东北师范大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名斟 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解东北师范大学有关保留、使用学位论文的规定，即： 东北师范大学有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以将学位论文的全部或部分内 容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学 位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 日期： 学位论文作者毕业后去向 工作单位： 通讯地址： 指导教师签名：邀 日期：，；9 电话 邮编 序言 城市化是人类社会发展的必然趋势，也是经济发展和科技进步的必然产物，是一个 国家实现现代化的重要标志。城市化过程在推动人类文明高速发展，促进社会物质财 富和精神财富迅速增长的同时，也毫无疑问地，给人类带来了一系列迫切需要解决的生 态环境和人居环境问题，并已经成为人类生存和社会经济可持续发展进程中，面临的主 要问题之一。1 9 7 7 年国际建筑师协会发表的马丘比丘宪章，提出了“建筑一城市一园 林绿化的再统一这一重要概念，以促进城市生活质量和自然环境的协调：1 9 8 1 年国际 建筑师协会第1 4 届大会上以“人类的城市与环境”为主题，发表华沙宣言，强调人民的 基本需要和权力：1 9 8 7 年4 2 届联大确认我们共同的未来的观点：世界经济的持续 发展一生态学原则成为经济、社会持续发展的理论基础：1 9 9 2 年罩约热内卢举行的联合 国环境与发展大会确认可持续发展理论和2 1 世纪议程为今后人类发展的宪章，并宣 告：人类处于普受关注的可持续发展问题的中心，应享有与自然相和谐的方式过健康而 富有生产成果的生活的权利；1 9 9 6 年联合国第二届人类住区大会通过伊斯坦布尔宣言 和人居议程，“安全、富裕、健康、平等”己成为人类住区建设的共同目标。 城市绿地系统是城市生态系统中具有自净能力的组成部分，对于改善生态环境质 量、丰富与美化景观起着十分重要的作用；城市绿地系统是城市生态系统研究的重要内 容，是社会主义精神文明建设的标志之一，也是城市中可进行光合作用、固定太阳能、 释放氧气、改善城市气候、调节碳氧平衡、滞尘、减噪、吸收有害污染物的主要构成因 子吲。所谓城市绿地系统，是出一定质与量的各类绿地相互联系、相互作用而形成的绿 色有机整体，即城市中不同类型、性质和规模的各种绿地共同构建而成的一个稳定的城 市绿色环境体系【3 钔。然面，由于目前大多数城市的结构均以入及其社会经济要素的流 动为中心而构建，城市绿地布局分散、可达性低，城内各公园斑块之间缺乏合理结构， 城区内外景观重要的自然生态过程与景观格局的联系通道也未被重视、疏于维护，绿地 系统网络难以形成，致使城市绿地生态系统结构简单脆弱，抗干扰及降解城市废物的能 力下降，城市中自然生产力低下，城市绿地的生态环境效益未能有效发挥口1 。因而世界 各国都把城市绿地系统建设作为城市生态系统平衡的维护者。国内外通过对城市绿地环 境效应的分析表明，当绿化覆盖率小于4 0 6 0 时，绿地的内部结构和空间布局状况更 显示出其重要性 6 - 1 ，即：城市绿地整体生态效益的发挥主要取决于绿地的内部结构和 空间布局 6 引。 目前我国应用景观生态学的原理和方法对城市绿地的研究较热，如孙冰等( 1 9 9 7 ) 、 车生泉等( 2 0 0 1 ) 借助r s 、g i s 技术分别探讨了城市及绿地景观的布局特征 o - l o 】；李贞 等( 2 0 0 0 ) 比较了广州市8 个城区绿地景观的结构特征 1 l j ，提出斑块大、分布均匀的绿 地空间结构能更有效地发挥绿地的生态功能；宗跃光( 1 9 9 8 ) 提出了城市景观生态价值 的边际效用分析法 i2 】；周延刚等( 1 9 9 9 ) 以卜海市为例进行了城市绿地系统景观牛态综 合评价 1 3 i ；况平( 1 9 9 6 ) 以北海市为例进行了城市园林绿地系统规划中的适宜度分析1 1 4 1 ： 在绿地景观的空间布局上，魏斌( 1 9 9 7 ) 、吴弋等( 2 0 0 0 ) 提出将城市绿地景观异质性 和景观均一度作为衡量城市绿地空间分布合理性及绿化水平的指标【l ”】：俞孔坚等 ( 1 9 9 9 ) 则将绿地景观可达性作为评价城市绿地系统的一个指标，对评价城市环境质量 及衡量自然生态系统的服务功能有着重要的潜在价值，并认为它可体现“以人为本”的城 市规划思想【l7 j ；高峻等( 2 0 0 0 ) 通过对上海城市绿地景观格局分析，认为城市绿地景观 是通过一系列的景观生态学数量指标加以反映的，研究绿色斑块的数量、覆盖面积、空 间分布格局及动态特征等对认识城市绿化景观的总体特征十分重要 1 8 1 。 从上述城市绿地研究的内容看，我国目前大多数研究者侧重于对绿地评价和绿地斑 块与廊道在城市景观中的布局和作用。而对不同区域绿地的结构对本区域和相邻区域所 起的作用研究尚少。本文将城市划分为不同的绿地区，对不同绿地区的结构与破碎化程 度进行了定性与定量分析，进而为城市绿地的空间布局提出建设性的意见。 一、研究区概况 1 1 地理位置 朝阳区位于北京市 主城区的东部和东北部， 介于3 9 。4 8 ，_ 1 4 0 。0 9 r n ， 1 1 6 。2 1 _ 1 1 6 。4 2 e 之间。 东与通州区接壤、西与海 淀、西城、东城、崇文等 区毗邻，南连丰台、大兴 两区，北接顺义、昌平两 区( 图1 1 ) 。 图1 - l 北京市朝阳区地理位詈分布图 朝阳区是北京市面 积最大的近郊区，南北长2 8 k m ，东西宽1 7 k m ，土地总面积4 7 0 8 k m 2 ，其中建成区面积 为1 7 7 2 k m 2 。 1 2 自然条件 1 2 1 气候 朝阳区属暖温带亚湿润气候。四季分明，降水集中。春季干燥多风，昼夜温差较大： 夏季炎热多雨；秋季晴朗少雨，冷暖适宜，光照充足：冬季寒冷干燥，多风少雪。年平 均气温1 1 6 c ，最冷月( 1 月) 平均气温4 6 ，最热月( 7 月) 平均气温2 5 9 c ，年无 霜期1 9 2 天：年平均降水量5 8 1 m m ( 1 9 7 1 2 0 0 0 年) 。 1 2 2 地貌与土壤 朝阳区位于北京冲洪积平原中部，地形平坦开阔。平均海拔高度为3 4 m ，晟高海拔 为4 6 m ，最低海拔2 0 m ，高低相差2 6 m 。全区地势呈西北高东南低，地面坡度为1 1 0 0 0 。 地貌有洪积、冲积扇平原，地带性土壤为褐土。 3 1 2 3 水文 朝阳区地处北京市排水尾闾，河湖水系众多。朝阳区地表水属海河流域北运河水系。 朝阳区主要河流有清河、亮马河、通惠河、坝河、温榆河，河流总长度1 5 l k m ， 另有1 1 0 条中、小排水沟，总长度3 2 0 k i n 。区内有朝阳公园湖、窑洼湖、红领巾湖等湖 泊以及鱼塘、水池洼地共约7 0 多处，总面积9 8 k m 2 。 朝阳区地下含水层主要分布在第四纪松散沉积地层中，浅层含水层以沙层为主，厚 度一般在4 0 7 0 m 之间，地下水平均埋深2 5 m 。受地层结构和地势的影响，地下水自然 流向呈自西北、西向东南、东的流向。多年平均地下水资源量为1 1 0 9 0 1 0 4 m 2 。 1 2 4 生物 朝阳区地带性植被为亚湿润的落叶阔叶林。乔木树种主要有旱柳、杨树、槭树、紫 椴、糠椴、水曲柳、榆树、臭椿、桦树、国槐、灯台树、朴树等；灌木树种有虎榛、毛 榛、榛、胡枝子、北京忍冬、黄栌、酸枣等；藤本有猕猴桃、山葡萄等：草本植物有白 羊草、荆条、小针茅、苔草、芦苇、香蒲、黄背草、天南星等。但因其开发历史久远， 自然植被多被改造为农田( 包括防护人工林网) 和城镇( 包括绿化隔离带) ，仅有少量 原生物种残遗，目前所见植物大多为人工栽培，其中相当部分为为引进物种。 鸟类是北京常见的陆栖动物类群，主要种类包括沼泽山雀、翠乌、黑水鸡、红胸田 鸡等， 代表性的鱼类主要有细鳞鱼、鳗鲡、麦穗鱼、大鳞泥鳅、中华多刺鱼等。 1 3 人口状况 根据朝阳区2 0 0 3 年统计年鉴，以朝阳区内所涉及的街道办事处和地区办事处为单 位进行人口密度统计并按照环线分布制成人口密度分布图( 图1 2 ) 。2 0 0 2 年人口状况 为：全区户籍人口为1 6 0 7 4 7 x 1 0 4 人，平均人口密度为3 4 1 4 , u k m 2 。 通过人口密度分布图可以看出，朝阳区人口密度四环线内人口密度最高，超过1 4 万k m 2 ，人口密度最低值出现在五环以外，为1 2 6 7 3 7 人i k m 2 。人口密度的空间分布呈 现随着城市圈的外延，人口密度依次递减的趋势。 4 图1 - 2 朝阳区人口密度分布图 1 4 经济与社会发展状况 近年来，朝阳区实现了区属经济向区域经济发展的战略转变，经济总量位居北京市 前列。2 0 0 3 年实现国内生产总值6 8 4 2 x 1 0 8 元，比2 0 0 2 年增长1 5 6 ，区级财政收入 5 6 6 1 0 8 元，增长1 4 0 ：固定资产投资总额2 7 3 7 1 0 8 元，增长3 1 ：社会消费品零售 总额2 9 8 1 0 8 元，增长1 0 2 。2 0 0 3 年，城镇居民人均可支配收入和农民纯收入达到1 3 8 8 7 元和9 3 0 0 元，增长1 1 和1 0 8 。居民消费结构逐步从温饱型向享受型转变。住房、 汽车、通讯等成为消费的新热点。 1 5 绿地建设现状 北京市朝阳区绿地景观已形成以公园、街头绿地、广场绿地等为点，以道路、河流 绿化为线，以居住区绿化、单位绿化为面的点、线、面相结合的总体绿化框架。截止2 0 0 3 年底，朝阳区城市绿地总面积1 0 5 6 2 4 h m 2 ，绿化覆盖率为4 1 1 ，人均绿地面积6 0 m 2 ， 人均公共绿地面积达到1 2 m 2 。 二、研究方法与技术路线 2 1 研究方法 本研究信息源为2 0 0 2 年1 0 月s p o t 数据( 每个像元为5 m 5 m 的分辨率) ，在e r d a s 下对研究区域进行选取、切割，图像地理配准，通过非监督分类法和人机对话对图像进 行解释。分类法采用常规的精度评价方法，选一组已知的地物作为检验区，将解译结果 与参考像元作比较，得出解译精度。研究中以朝阳公园和农田作为训练区，精度分别为 9 5 6 和8 9 5 ，最后将栅格数据转抉为矢量数据，并在a r c v i e w3 2 下与朝阳区行政 区划图进行叠加分析，并通过a r c v l e w3 2 中的扩展模块p m e h f o r a r c v i e w 进行相关景 观格局指数的计算。 2 2 研究技术路线 本研究技术路线如图2 - 1 所示。 图2 - 1 技术路线图 三、研究区绿地分类与分区 景观生态学是一门应用性较强的学科，研究目的不同，景观生态学的分类也就不同。 景观生态学是土地分类的深化，不同学者和流派从各自研究区域状况和研究目的出发制 定了不同的景观生态分类方法( n a v e hz 【1 9 】，1 9 9 3 ；王仰麟 2 “，1 9 9 6 ) 。王仰麟提出将景 观划分为生产型、保护型、消费型、调和型4 种景观生态类型其对应的功能特征为生物 生产功能、环境服务功能和文化支持功能；n a v e h 则将景观分为开放景观( 包括自然景 观、半自然景观、半农业景观和农业景观) 、建筑景观( 包括乡村景观、城郊景观、城 市工业景观) 、文化景观。肖笃宁先生则在国内外研究的基础上，总结了景观分类的原 则和方法，提出景观分类应遵循的要点有：1 ) 景观分类首先明确景观单元的等级，根 据不同空间尺度或图形比例尺要求确定分类的基础单元。2 ) 景观分类应体现景观空间 分异与组合。3 ) 景观分类要反映出控制景观形成过程的主要因子。4 ) 景观分类包括单 元确定和类型归并。5 ) 景观分类应突出体现人类活动对景观演化的决定作用1 2 “。 由于城市绿地是城市景观的有机组成部分，是一个人为干预为主的景观类型，不同 于自然景观和纯农业景观，在独立对城市绿地景观进行分类时，必须考虑到城市其他景 观类型对绿地景观的影响，如位于城市建成区或中心区公园往往被高密度建筑所包围， 而郊区农林植被又常常包围着乡镇，形成不同格局；与此同时，城市绿地中各个景观单 元，由于人类建设主观意愿，使之具有不同的结构、用途和功能，如公园、风景名胜、 环城绿带，其结构和功能都有差异，因此，这些人为因素也应在分类中反映出来瞄j 。 3 。1 研究区绿地类型的划分 3 1 1 绿地类型划分的方法 合理的城市绿地分类，其基本要求是能客观地反映城市绿地功能、价值与管理方式 的实际发展，其理想的要求应是能对绿地系统的内部结构、城市大环境绿化的发展其推 动、引导作用。目前世界各国尚没有同一的城市绿地分类方法。国外的分类方法主要有： 前苏联的列甫琴柯将城市绿地分为公共绿地、街区内绿地、各机关单位专用绿地、 有防护作用的绿地、特种大片绿地、行道树以及规划区以外的绿地等七大类。 日本的高原荣重把城市绿地分为共有绿地( 包括公共绿地、自然绿地和公开绿地) 和私有绿地( 包括公用绿地和专用绿地) 2 3 1 。 我国1 9 7 3 年国家建委有关文件把城市绿地分为五大类：公共绿地、庭院绿地、行 道树绿地、郊区绿地、防护林带。1 9 9 2 年国务院颁发的城市绿化条例将城市绿地 分为：公共绿地、居住区绿地、单位附属绿地、防护林绿地、生产绿地、风景林地、干 道绿化等。国标城市绿地分类标准( c j j t 8 5 2 0 0 2 ) 1 2 4 1 将城市绿地分为：公共绿地、 生产绿地、防护绿地、附属绿地、其它绿地。 3 , 1 。2 研究区绿地类型划分的依据 城市绿地分类的依据有很多种，如位置、范围、服务对象、功能和空间属性等。城 市绿地分类是为绿地系统规划建设和管理服务的，作为城市绿地系统的一个组成部分， 每一类绿地的主要功能都应有区别于其他绿地类型。各类绿地性质、标准、要求各有不 同1 2 5 j ，因此，以主要功能作为城市绿地类型划分的统一依据是最合适的2 6 i 。 3 , 1 3 研究区绿地类型划分 参考以上对绿地类型的划分，并参照相关研究结果和本次研究的目的，将朝阳区绿 地类型划分为两个等级。 第一等级将绿地类型( 见图3 1 朝阳区绿地类型分布图) 划分为：i 公共绿地；i i 附属绿地；i i i 生产、运动型绿地；i v 防护绿地： 第二等级按绿地景观结构将第一等级绿地类型划分为：i 斑块绿地；i i 廊道绿地。 朝阳区绿地景观类型详细划分及其特征见表2 3 表3 - l 朝阳区绿地类犁划分 绿地景观类型内容形态结构 斑块绿地 公园、街头绿地、纪念嗣林、名胜 多边形、面积人、 公共绿地 占迹嘲林、j 1 场绿地较为集中 林荫道、交通道路绿地、河流两岸 廊道绿地条形或带状 的绿地、绿带 城市建设用地中绿地之外各类用 地中的附属绿化用地。包括居住用多边形、点状分布、 附属绿地斑块绿地地、公共设施用地、工业用地、仓分散 储用地、市政设施用地和特殊崩地 中的绿地 耕地、卣圃、花圃、果园、高尔夫多边形、大面积块 生产运动绿地斑块绿地 球场，体育场 状分布 斑块绿地 农田地头片状林地多边形、块状分布 防护绿地 廊道绿地农田防护林、绿化隔离带带状、线状分布 图3 - 1 朝阳区绿地类型分布图 9 3 2 研究区绿地分区 城市绿地是城市景观要素之+ ，是城市生态系统重要的组成部分，城市绿地作为城 市自然生产力的主体，主要具有如下生态功能与社会功能”1 ： ( 1 ) 景观功能。它是重要的景观元素，与建筑景观一道，构成城市景色，美化市 容市貌，丰富视觉美感。 ( 2 ) 物理隔离功能。它是城市构建空间的基础元素之一，成为道路、功能区等平 面和空间的分割元素。 ( 3 ) 生态功能。它具有供氧吸碳、除菌、滞尘、调节气候、减噪、净化水体、降 解废弃物等功能。 ( 4 ) 休闲、保健功能。为城市居民娱乐、休息、健身和社交等活动提供场所。 ( 5 ) 生物生产功能：能产生一定经济效益，并能为城市提供物质原料，如果园、 苗圃、耕地等。 按照城市绿地主体功能、面积大小及形态的不同，将朝阳区绿地进行如下分区( 见 图3 2 ) ： 1 ) 绿地保健区( 图3 3 ) ：主要指四环以内的城市中心区，本区为朝阳区重要的商 业服务区以及政府机关、企事业单位的所在地，绿地景观在这里主要表现为构筑城市风 貌、提供集会、展览、休闲等服务功能。 2 ) 绿地防护区( 图3 - 4 ) ：主要指四环至五环之间，这一地区主要是北京第一道绿 化隔离区，起到控制城市扩张，吸收城市c 0 2 ，释放0 2 ，对城市生态系统起保护的功能。 3 ) 绿地生物生产区( 图3 5 ) ：主要指五环以外的地区，这一地区是朝阳区重要的 农业区，绿地景观主要表现为生物的生产功能，既为城市提供物质来源也可体现绿地的 经济效益。 1 0 图3 - 1 北京市朝阳区绿地分区图 图3 - 3 绿地保健区绿地类型分布图 图3 4 绿地防护区绿地类型分布图 1 2 图3 - 5 绿地生物生产区绿地类型分布图 1 3 四、研究区景观格局分析 4 1 绿地景观空间格局指标的选取 景观格局是在自然或人为因素作用下形成的一系列大小、形状各异，排列不同的景 观要素集，是各种复杂的物理、生物和社会经济过程相互作用的结果1 2 “”j 。景观格局深 深地影响并决定着各种生态过程。景观格局通过斑块大小、形状和景观的连接度表现出 来，格局影响景观内物种的丰度、分布及种群的生存能力及抗干扰能力p ”。因此，理 解与把握景观格局变化的生态学原则即建立景观格局与过程之间的相互联系对于景观 生态学研究是至关重要的。 城市绿地景观格局是城市景观研究的重要内容。在城市地区，城市绿地景观也是由 镶嵌体组合而成的，包括斑块( p a t c h ) 、廊道( c o r d d o r ) 和基质( m a t r i x ) 三部分。绿 地斑块是不同于周围背景的非线性景观元素，其表现形式是各种类型的植物群落。绿地 斑块是城市地区物种的聚集地，它的大小、形状、类型、边缘和数量对于城市景观的稳 定性和城市景观质量有深刻影响。绿地廊道则是与周围异质的狭窄带状的镶嵌体，通常 沿河流、道路分布，如林带、树篱、河岸植被带，是城市景观水、化学元素、物种迁移 的主要通道。绿地斑块、绿地廊道相互交接构成景观的绿地网络。基质则是景观中面积 最大、连接度最高、决定景观属性和动态变化的组成部分，是景观的背景。在城市中心 地带，基质通常就是大量的有建筑和道路等构成的人工下垫面，在城市外围，基质就是 农田、森林、灌丛等可进行光合作用的自然或人工植被。不同区域，斑块和廊道的类型 和数量不同、配景关系不同，形成不同的景观格局，决定景观处于不同的发展过程【3 3 1 。 建立格局与过程相互联系的首要问题是：如何将景观格局数量化，使景观格局的表 示更加客观、直接。通过景观指数描述景观格局具有使数据获得一定统计性质和比较、 分析不同尺度上的格局等优点，长期以来一直倍受景观生态学关注州。 近年来，越来越多的学者对景观格局空间特征量度及其指标体系的建立进行研究， 由此产生了许多景观结构指数，如景观多样性指标、均匀度、优势度、镶嵌度、聚集度 等，这些指标都是景观空间分析的基础。高峻、杨名静、陶康华等f 1 8 】利用景观的优势度、 多样性、破碎度、分离度等对上海市的绿地景观格局进行了分析研究；邵天一、周志翔、 王鹏程等p 6 j 利用斑块优势度指数、破碎化、廊道密度指数、带丰度、带斑比等对湖北省 宜昌城区的绿地进行了景观格局分析。邬建国 3 5 】认为景观格局的特征应该从3 个层次上 分析：单个斑块( i n d i v i d u a l p a t c h ) 、由单个斑块组成的斑块类型( p a t c ht y p e 或c l a s s ) ， 及斑块类型组成的景观镶嵌体( 1 a n d s c a p em o s a i c ) 。王仰麟【3 6 】认为还应该有格局动态变 1 4 化的指数。 口前，新的景观结构指数计算方法是把传统的；【算步骤集成小应刚程序，与g i s 集 成。有关计算软件包主要包括s p a n s 、l s p a 、p a t c h 、a p a c k 、h e 和f r a g s t a t s 等【3 7 3 9 。参照这些景观生态学的格局分析指标，同时考虑到朝阳区绿地景观的特点，选 择了斑块面积、斑块平均面积、斑块密度、景观斑块破碎化指数、多样性指数、均匀度 指数、优势度指数、廊道密度指数等景观格局指数，这些指标高度浓缩了绿地景观格局 的信息，从整体上反映了绿地系统的结构组成和空间配置特征拉l 3 l l 。 4 2 景观指数的内涵 ( 1 ) 斑块总面积( c a ) 斑块总面积是景观中某类景观斑块面积的总和。反映该类景观大小的整体水平。 ( 2 ) 斑块平均面积( m p s ) 斑块平均面积是景观中某类斑块面积的算术平均值。反映该类斑块大小的平均水 平。 ( 3 ) 景观多样性指数( l a n d s c a p ed i v e r s i t yi n d e x ) 。 景观空间格局的多样性是指景观元素或生态系统在结构、功能以及随时间变化方面 的多样性，本文用该项指数反映绿地类型的丰富度和复杂度。多样化的绿地可营造不同 的景观外貌，同时也可丰富城市生态系统的结构，特别是为城市鸟类、昆虫和土壤动物 等提供有利的生境。在景观生态学中，类型多样性的测定多考虑不同的类型在景观中所 占面积的比例和类型的多少。常用多样性指数( h ) 来表示，h 是根据信息论原理，以 s h a n n o n w e a v e r 指数为参照，反映的是景观的异质性程度。其计算公式如下： 日= 一p i x l o g 2 p i 式中：h 一多样性指数 p f 一斑块i 所占斑块总面积的比例 m 一斑块类型总数。 h 值的大小反映了斑块要素的多少和各类斑块要素所占比例的变化。当城市绿地景 1 5 观由一种斑块要素构成时，景观是均质的，多样性指数为o ；由2 个以上斑块构成的景 观，半各类斑块所占比例相同时，景观的多样性最高；备类斑块之间的比例差异增大， 则景观的多样性下降【3 2 】。因此多样性指数值越大，表明景观的信息含量越高，其类型不 仅丰富，而且相互之间比例较为均匀。 ( 4 ) 均匀度指数( e v e n n e r si n d e x ) 。 均匀度指数e 反映了景观中各斑块在面积上分布的、1 均匀程度，通常以多样性指数 和其最大值的比来表示。绿地景观的均匀度指数主要衡量不同等级绿地斑块在区域中的 比例是否协调，其计算公式为： h _ 一多样性指数： h 。一最大多样性指数 p i _ 一斑块i 所占斑块总面积的比例： m 一斑块类型总数。 显然，当e 趋于1 时，景观斑块分布的均匀程度亦趋于最大。 ( 5 ) 优势度指数( d o m i n a n c ei n d e x ) 优势度指数表示景观多样性对最大多样性的偏离程度，或描述景观格局构成中一种 或少数几种景观类型支配( 或控制) 景观的程度，亦即斑块在景观中的重要程度。其计 算方法是基于信息论，即通过计算最大可能多样性指数( h 。) 的离差( d e v i a t i o n ) 来 表示，其计算公式为： n d = h m a x + p i l 0 9 2 p i 1 2 l h m a x = l 0 9 2 n 1 6 呼一u 州 妯一(舐竺叫撒 翌山 麟 i l 自 蝴 一 中 式中：d 一优势度指数； p 。一第i 种绿地景观类型山总面积的比； h 。一为研究区内各类绿地景观所占比例相等时，景观最大的多样性指数； r 卜绿地景观的总数。 由于p i 防护绿地 公麸绿地 附属绿地，而且不同绿地类型之间的斑块 大小相差很大，其中斑块平均面积最大的生产运动绿地是斑块平均面积最小的附属绿地 近3 1 倍，这说明人们在对各类型绿地建设，没有进行合理分配，导致斑块大小相差悬 殊。 朝阳区绿地景观面积构成比较图4 2 ，4 3 ，4 4 。 动地 绿 ! 堡型塑堕兰i 图4 - l 各绿地类型占绿地景观总面积的百分比图4 2 绿地保健区各绿地类型面积构成比较 6 0 5 0 4 0 3 0 2 0 1 0 0 绿地防护区备绿地类型面积构成比较 公附生 冀孱产 绿绿地运 地地动 绿 l 面积构 8 0 6 0 4 0 2 0 0 绿地生物生产区各绿地类型面秘构成比较 公附 共属 绿绿 地地 生防 产护 地运绿 动地 绿 匦面 图4 - 3 绿地防护区各绿地类型面积构成比较 图4 - 4 绿地生物生产区各绿地类型面积构成比较 1rl【ll-_【l-_r【_-r 一 1 藿一 防护绿地 一 表4 - 1 朝阳区绿地景观构成 绿地景戏类型绿地保健区 绿地防护区绿地生物生产区 绿地斑块总面积( k m 2 ) ( t a ) 7 4 l1 1 7 4 1 1 5 8 公共绿地 斑块数量( n p ) 1 4 6 91 4 8 31 2 2 7 面积构成 4 3 3 83 6 ，5 61 1 1 5 绿地斑块总面积( k m 2 ) ( 1 a ) 7 0 35 9 88 7 7 附属绿地 斑块数量( n p ) 3 7 0 52 9 6 93 4 6 2 面积构成4 1 1 6 1 8 6 38 4 4 绿地斑块总面积( k m 2 ) ( t a ) 0 7 56 5 86 4 3 2 生产运动绿地 斑块数量( n p ) 6 l1 5 38 7 2 面积构成4 4 4 2 0 56 1 9 3 绿地斑块总面积( k m 2 ) ( t a ) 1 8 97 8 11 9 1 8 防护绿地 斑块数量( n p ) 1 1 13 0 57 6 5 面积构成 1 3 3 51 8 4 71 8 4 7 表4 2 研究区整体及不同绿地景观区内各绿地类型斑块平均面积比较 研究区整体各绿地类型 不同绿地景观区内各绿地景观类型的斑块平均面积 绿地类型 ( m 2 ) 斑块平均面积( m 2 ) 绿地保健区绿地防护区绿地生物生产区 公共绿地 7 4 3 7 4 75 0 4 4 2 57 9 1 6 8 49 4 3 7 6 5 附属绿地 2 1 4 8 7 81 8 9 7 4 42 1 0 4 4 72 5 3 3 2 2 生严运明 6 5 9 7 6 0 61 2 2 9 5 0 84 3 0 0 6 5 47 3 7 6 1 6 7 绿地 l 防护绿地 2 4 4 5 3 8 51 7 0 2 7 0 32 5 6 0 6 5 62 5 0 7 1 9 0 4 3 2 朝阳区绿地景观破碎化分析 景观的破碎化是指由于自然或人文因素的干扰所导致的景观由简单趋向于复杂的 过程，即景观由单一、均质和连续的整体趋向于复杂、异质和不连续的斑块镶嵌体的过 程1 4 。在这里，人类的干扰因素常常起着主导作用。景观破碎化与人类活动紧密相关， 与景观格局、功能与过程密切联系，同时它又与自然资源保护互为依存。随着人类的进 步和科技的发展，人类对自然的干扰能力越来越强，因而导致景观的破碎化程度也逐步 加深。当前国内外的景观生态学研究，对景观的破碎化分析十分重视。 绿地是城市非常重要的要素之一。一块城市绿地斑块就是一个完整的微观生态系 2 1 统，具有为城市提供初级生产力，净化城市大气污染物，吸收城市噪声，维护碳氧平衡， 保持恒定湿度和减缓城市热岛效应，景观审美等功能。但在城市化扩张过程中，原来的 自然绿地景观被切割甚至消失，取而代之的是镶嵌在城市中的小块人工绿地，使绿地景 观由均质、整体、连续，走向异质、分割、不连续的破碎化状态，城市绿地的生态功能 和审美功能减弱。 为定量分析说明朝阳区绿地景观破碎化状况，首先按绿地斑块面积等级大小进行分 类，并从上述景观指标中进一步选取斑块密度指数( p d ) 、廊道密度指数( t ) 、景观斑 块数破碎化指数( f n 2 ) 对绿地斑块的破碎化程度进行分析。 4 3 2 1 绿地景观斑块等级与分布 从城市绿地景观角度出发，面积大小可以作为绿地斑块分类的一个标准。经过对朝 阳区绿地斑块进行统计，按面积大小加以分类，划分出朝阳区绿地斑块的四种类型( 表 4 3 ) 。 从表中可以看出，朝阳区斑块数量上以面积在o 2 h m 2 以下的小型斑块占总面积的 7 0 ，但数量却占总斑块数量的6 7 0 ，占绝大多数，其次为中型斑块，两者的斑块数 量合计占总斑块数量的9 0 ，说明它们分布广，但很零散，主要为附属绿地，这些绿地 与居民日常生活密切相关。而面积在1 0 5 o h m 2 大中型斑块以及面积大于5 o h m 2 的大型 斑块在数量上仅占总斑块数的1 0 0 ，而面积却占总斑块面积的8 0 0 ，这类斑块主要 包括防护绿地、耕地，及一些大型公园绿地等，这类大型和大中型斑块在朝阳区绿地景 观生态系统中起着十分重要的作用，是城市生态系统的重要组成部分，对于维持城市生 态系统的正常运转具有重要意义。整体上朝阳区各斑块类型无论在数量上还是在面积上 分配不均衡。 表4 3 朝阳区绿地斑块分级类型 斑块面积所占比例斑块个数所占比例 绿地斑块类型 ( k m 2 )( )( 个) ( ) 小型斑块( 5 o h m 2 1 9 7 6 85 7 08 1 33 0 各绿地区内斑块构成分析 1 绿地保健区 结合表4 - 4 、4 - 5 表可以看出，该区内斑块数量上以小型斑块为主，占总斑块数的 7 2 7 ，面积占总斑块面积的1 9 8 ，说明此类型绿地面积小、分布广，主要以附属绿 地为主，这与朝阳区整体斑块构成情况相同。另外，本区为朝阳区的中心区，人口密度 达到每平方公里1 4 万人，而且本区建筑密集，同时本区为热岛中心区，出现此种现象 的一个主要原因与本区绿地面积少，绿地以小型斑块为主且零散分布，缺少大型斑块有 关。 表4 - 4 绿地保健区斑块等级分布 斑块等级斑块面积所占比例斑块数所占比例 ( k m 2 )4 ( )( 个)( ) 小型斑块 4 3 3 1 9 s 5 7 6 3 9 2 47 2 7 5h m 2 3 9 8 1 8 3 5 2 9 5 2l _ 0 注：+ 代表该种斑块类型占总斑块面积的比重；( ) 代表该种斑块类型占该区十地总面积的比重。 表4 5 绿地保健区各绿地类型斑块等级分布 小型斑块中型斑块大中型斑块大型斑块 绿地类型 ( 个)( 个)( 个)( 个) 公共绿地 7 9 25 1 91 4 92 3 附属绿地 3 0 7 75 7 57 41 4 生产运动绿地2 32 21 24 防护绿地 3 23 4 3 61 1 合计 3 9 2 41 1 5 0 2 7 15 2 2 绿地防护区 从表4 - 6 、4 - 7 可以看出，本区内斑块数量以小型斑块和中型斑块为主，两者斑块数 量合计占斑块总数量的9 2 4 ，面积仅占3 2 1 ，绿地类型以附属绿地与公共绿地为主， 说明本区内小型和中型斑块构成本区的主体，而大型和大中型斑块数量占斑块总数量的 7 6 ，面积却占本区绿地总面积的6 7 9 ，其中大型斑块占本区绿地总面积的4 2 1 ， 占本区土地面积的1 4 1 3 ，说明大型斑块分布零散，且呈片分布，分布于朝阳区的北 京市第一道绿化隔离带就位于本区，绿化隔离带的存在，一方面限制了城市的不断扩张， 同时对维持生态环境质量具有及其重要的作用。但是由于斑块零散分布，斑块之间的连 通性差，景观的稳定性、物种之间的迁移、信息流与能量流的传递以及生态环境质量的 改善则受到了一定程度的影响1 4 2 1 。 表4 6 绿地防护区斑块等级分布 斑块等级斑块面积所占比例斑块数 所占比例 ( k m 2 )w ( )( 个) ( ) 小型斑块 5h m 2 注：+ _ 代表该种斑块类型占总斑块面积的比重；( ) 代表该种斑块类型占该区七地总面积的比重。 表4 7 绿地防护区各绿地类型斑块等级分布 绿地类型 小型斑块中型斑块大中型斑块大型斑块 ( 个)( 个)( 个)( 个) 公共绿地 6 8 25 6 82 2 44 7 附属绿地 5 1 9 31 4 7 59 12 7 生产运动绿地 1 42 58 l4 6 防护绿地 8 39 39 75 4 合计 5 9 7 22 1 6 14 9 31 7 4 3 绿地生物生产区 通过表4 8 、4 - 9 本区在斑块数量上依然与上述两区相同，但本区内大型斑块的总面 积占绿地总面积的7 2 2 0 ，且绿地类型主要以生产运动绿地为主，在面积上构成了本 区的主体，分布较为均匀。因为本区为朝阳区的农业区，耕地在本区占有大量的比重， 斑块面积大且呈片分布，这是造成本区面积上以大型斑块为主的主要原因。耕地的大量 存在，对于输送气流、改善城市小气候等方面起到推动作用。 表4 8 绿地生物生产区斑块等级分布 斑块等级斑块面积所占比例斑块数所占比例 ( k m 2 )( )( 个) ( ) 小型斑块 2 7 62 7 1 0 83 6 8 7 5 8 3 5h m 2 注：w 代表该种斑块类型占总斑块面积的比重；( ) 代表该种斑块类型占该区土地总面积的比重。 表4 - 9 绿地生物生产区各绿地类型斑块等级分布 绿地类型 小型斑块中型斑块大中型斑块大型斑块 ( 个)( 个)( 个)( 个) 公共绿地 4 9 44 8 32 0 44 6 附属绿地 2 9 0 64 3 99 62 0 生产运动绿地 6 75 93 1 34 3 3 防护绿地2 2 0 2 3 02 2 49 l 合计3 6 8 7 1 2 l l 8 3 75 9 0 4 3 2 2 斑块密度指数与景观斑块数破碎化分析 朝阳区内绿地景观斑块密度( 见表4 - 1 0 ) 总体上以附属绿地的斑块密度最高，其次 为公共绿地、防护绿地和生产运动绿地。 从表4 1 0 可以看出，绿地保健区、绿地防护区、绿地生物生产区的绿地景观斑块 密度比较表明，三者都以附属绿地的斑块密度最大，就绿地保健区而言，附属绿地的斑 块密度为2 1 6 7 3 个k l - n 2 ，造成目前情况的原因主要是由于该区内属于城市中心区，人口 密度大，建筑密集，旧的绿地破坏严重，新的绿地斑块“见缝插针”，人为干扰大，破碎 化程度高，造成绿地面积少而分散。另外，绿地保健区受土地成本效益的影响，开发商、 投资者由于片面追求利益最大化，忽视绿化质量，因而一定程度上造成了附属绿地( 主 要指居住绿地) 景观斑块的破碎。 防护绿地的斑块密度最大值出现在绿地防