（环境科学专业论文）吉林丰满经济开发区景观格局优化研究.pdf

a b s t r a c t i no r d e rt op r o m o t ee c o n o m i cd e v e l o p m e n t ，s i n c er e f o r ma n do p e n i n g - u p ，c h i n ah a s e s t a b l i s h e dm o r et h a n4 0 0 0d e v e l o p m e n tz o n e ，d e v e l o p m e n tz o n ec o n s t r u c t i o n ，t os o m e e x t e n t ，t op r o m o t ec h a n g e si nc i t ye c o n o m i ca n ds o c i a ls t r u c t u r ea n ds p a t i a ls t r u c t u r e ， h o w e v e r , h o wt ot a k ee f f e c t i v em e a s u r e st op r o m o t et h ed e v e l o p m e n tz o n ee c o l o g i c a ls p a t i a l s t r u c t u r eo ft h ec o o r d i n a t e dd e v e l o p m e n ti st h ec u r r e n ts t u d yo fc h i n a sd e v e l o p m e n tz o n e si n u r g e n tn e e do fs o l u t i o n ，t h i sp a p e rt a k e sf e n g r n a ne c o n o m i cd e v e l o p m e n tz o n ei nj i l i n p r o v i n c ea sa ne x a m p l e ，b a s e so nt h el a n d s c a p ee c o l o g ya n ds p a t i a ls t r u c t u r eo ft h e o r y , u s e s g i ss o f t w a r eq u a n t i t a t i v ea n a l y s i sl a n d s c a p ee c o l o g i c a ls p a t i a ls t r u c t u r eo fd e v e l o p m e n t z o n e s ，t a b l e sap r o g r a mo fo p t i m i z i n gt h es p a t i a ls t r u c t u r eo f e c o l o g i c a lz o n e s ，w h i c hh a s ar o l ea n dr e f e r e n c eg u i d et ot h ec o n s t r u c t i o no fa ne c o l o g i c a lp r o v i n c eo fj i l i n ，t h ep l a n n i n g o ft h es p a t i a ls t r u c t u r eo fe c o l o g i c a lo ft h ed e v e l o p m e n tz o n e ，e c o l o g i c a la n de n v i r o n m e n t a l p r o t e c t i o n t h i sp a p e ru s e sf e n g m a ne c o n o m i cd e v e l o p m e n tm a s t e r p l a na sas o u r c eo fi n f o r m a t i o n ， a c c o r d i n gt ou r b a nl a n du s ec l a s s i f i c a t i o nc r i t e r i a ，i n t e r p r e t st h el a n d s c a p eo ft h es t a t u so f d e v e l o p m e n tz o n e s ，f i n d ss t a t u si n f o r m a t i o nt h el a n d s c a p ep a t t e mz o n e ，i n c l u d i n g6l a n d s c a p e ； f i r s tu s sg i ss o f t w a r e ( a r c g i s 9 o ) m a k eag e o m e t r i cc o r r e c t i o nt of e n g m a ne c o n o i i l i c d e v e l o p m e n tm a s t e rp l a n ，t og e n e r a t ed i g i t a ll a n d s c a p ea n dt h ec o r r e s p o n d i n gl a y e ro f 慨 d a t a b a s ea n da t t r i b u t ed a t a b a s e t h e nu s e sf r a g s t a t s 3 。3a n de x c e l 2 0 0 3l a n d s c a p ep a t t e r n a n a l y s i s ( 1 a n d s c a p es h a p ei n d e x ，l a n d s c a p ed i v e r s i t yi n d e x ，e t c ) a n dc o m p u t i n g t h er e s u l t ss h o w e dt h a t ：i nl a n d s c a p es t r u c t u r eo ff e n g m a nd e v e l o p m e n tz o n e ，i n d u s t r y l a n d s c a p ea r e aa c c o u n t e df o r4 3 6 5 ，t h ea v e r a g ep l a q u ea r e aa c c o u n t e df o r12 8 5b i 一，g r e e n s p a c ea c c o u n t i n gf o r2 0 0 5 ，r o a d sa c c o u n t i n gf o r18 01 ，l i v i n gl a n d s c a p ea c c o u n t i n gf o r 7 7 8p e r c e n t ，t o u r i s ml a n da c c o u n t i n gf o r5 2 4 ，p u b l i cf a c i l i t i e sl a n d s c a p ea c c o u n t e df o r 5 2 7 i na c c o r d a n c ew i t l lt h e ”p a t c h - c o r r i d o r m a t r i x ”s t r u c t u r eo fl a n d s c a p ee c o l o g y ， f e n g m a ne c o n o m i cd e v e l o p m e n ts h o u l db eb a s e do ni n d u s t r i a ll a n df o r t h em a t r i x ，r o a d s ( a n d r i v e r s ) a st h ec o n n e c t i n gc o r r i d o r ，t h eg r e e ns p a c e ，r e s i d e n t i a la n dp u b l i cl a n d s c a p e ，u t i l i t i e s l a n d s c a p ei si m p o r t a n tp l a q u e f r o mt h er e s u l t so fq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so fl a n d s c a p ep a t t e r n ， i tc a nb es e e nt h a tg r e e nt a k et h eh i g h e ro ft h ed e g r e ei nl a n d s c a p ef r a g m e n t a t i o n ；i n d u s t r i a l l a n d s c a p es i t el a y o u tr e a s o n a b l ea n dw e l lc o r r e l a t i o nw i t he a c ho t h e r ；r o a ds p a c es h o w sb e t t e r c o n n e c t i v i t y , s h a p eo f6l a n d s c a p ea r em o r er u l e s ，s h o wt h a tm o r es t r o n g l yi n t e r f e r eb yh u m a n a c t i v i t i e s f i n a l l y , b a s e do nt h eo p t i m i z a t i o np r i n c i p l e so fl a n d s c a p ep a t t e r no fn a t u r a lp r i o r i t y , l a n d s c a p ec h a r a c t e r , l a n d s c a p ep a t t e m ，l o c a lc h a r a c t e r i s t i c s ，c o m b i n sw i t ho u t s i d e e n v i r o n m e n to fd e v e l o p m e n tz o n e ss u c ha ss m a l lb a i s h a na n dt h es o n g h u ar i v e r , a d v a n c e s o p t i m i z a t i o ns p e c i f i cm e a s u r e sf o rt h ec o n s t r u c t i o n ，g r e e ns p a c e s ，w a t e rs y s t e ml a n d s c a p e ，t o c r e a t ec h a r a c t e r i s t i c so f t h el a n d s c a p ec i t y s c a p ew i t h ”h i l li nt h ec i t y , t h ec i t yh a sm o u n t a i n s ， w a t e ri nt h ec i t y , c i t yi n t h ew a t e r ” k e y w o r d s ：f e n g m a ne c o n o m i cd e v e l o p m e n tz o n e ；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 ； p a t t e mo p t i m i z a t i o n ；f r a g s t a t s ； h 独创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下独立进行研究工作所 取得的成果。据我所知，除了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。对本人的研究做出重要贡献的个人和集体，均 已在文中作了明确的说明。本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 学位论文使用授权书 、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：t l n 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电子 版，允许论文被查阅和借阅。本人授权东北师范大学可以采用影印、缩印或其它 复制手段保存、汇编本学位论文。同意将本学位论文收录到中国优秀博硕士学 位论文全文数据库( 中国学术期刊( 光盘版) 电子杂志社) 、中国学位论文全文 数据库( 中国科学技术信息研究所) 等数据库中，并以电子出版物形式出版发行 和提供信息服务。 ( 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： 日期： 电话： 邮编： 砂一j 一鉴舞 东北师范大学硕士学位论文 引言 1 1 研究背景 1 1 1 景观生态学的快速发展 景观生态学_ 词是德国著名的地植物学家c 特罗尔( c t r o l1 ) 于1 9 3 9 年在利用 航空照片研究东非土地利用问题时提出来的。t r o l l 认为：“景观生态学的概念是由两种 科学思想结合而产生出来的，一种是地理学的( 景观) ，另一种是生物学的( 生态学) 。 概丽言之，景观生态学( l a n d s c a p ee c o l o g y ) 是研究景观单元的类型组成、空间配置 及其与生态学过程相互作用的综合性学科。强调空间格局、生态学过程及尺度之间的相 互作用是景观生态学研究的核心所在( r i s s e r 等，1 9 8 4 ；t u r n e r ，1 9 8 9 ：p i c k e t t 和 c a d e n a s s o ) 2 1 。景观生态学最初发展是缓慢的，经过近4 0 年的徘徊，进入8 0 年代，才 由萧条走向复兴。目前，景观生态学已成为一门综合复杂的重要交叉学科。一些专家学 者进一步对景观生态学的理论、概念和发展状况进行了评价，并逐步进行一系列理论性 探索和研究。 我国的学术刊物从8 0 年代初期开始，正式出现了景观生态学方面的文章。伴随着 大批论文的涌现，也出版了几本景观生态学研究的专著，1 9 8 9 年1 0 月，我国首届景观 生态学学术讨论会举行，1 9 9 1 年出版了这次讨论会的论文集景观生态学一理论、方法 及应用，之后1 9 9 3 年又相继出版了三本景观生态学的专著，他们分别是许慧、王家骥 编著的景观生态学的理论与应用、董雅文编著的城市景观生态、以及宗跃光编著 的城市景观规划的理论与方法，继而在1 9 9 5 年林业出版社出版了徐化成主编的景 观生态学教材3 1 。全国城市景观生态学学术研讨会也于2 0 0 5 年1 2 月在北京大学深圳 研究生院召开，本次大会确立了城市景观生态学下一阶段的研究重点，包括其应用研究。 城市景观生态学是景观生态学理论在城市地域的应用，因此，城市景观生态学的发展特 点决定了它必须具有较强的应用性，城市环境规划、土地利用规划城市化与区域发展等 城市生态环境问题紧密结合“1 。应用是对新的概念框架和知识的重要检验，景观生态学 的应用需求始终很高。 景观生态学不但是一门新兴学科，而且代表了集多方位现代生态学理论和实践为一 体的、突出格局过程尺度等级观点的一个新生态学范式5 1 。景观生态学的研究对象和 内容可概括为以下几个基本方面： ( 1 ) 景观动态：即指景观在结构和功能方面随时间的变化。具体的讲，景观动态包括 景观结构单元的组成成分、多样性、形状和空间格局的变化，以及由此导致的能量、物 质和生物在分布与运动方面的差异。 ( 2 ) 景观功能：即景观结构与生态学过程的相互作用，或景观结构单元之间的相互作 用。这些作用主要体现在能量、物质和生物有机体在景观镶嵌体中的运动过程中。 东北师范大学硕士学位论文 ( 3 ) 景观结构：即景观组成单元的类型、多样性及其空间关系。例如，景观中不同生态 系统( 或土地利用类型) 的面积、形状和丰富度，它们的空间格局以及能量、物质和生 物体的空间分布等，均属于景观结构特征1 。 景观的结构、功能和动态是相互依赖、相互作用的。无论在哪一个生态层次上，结 构和功能都是相辅相成的。结构在一定程度上决定功能，而结构的形成和发展又受功能 的影响6 1 。结构和功能都必然随时间而发生变化，而景观动态反映了多种自然的和人为 的、生物的和非生物的因素及其作用的综合影响。 生态学中长期以来缺乏把空间格局、生态学过程和尺度结合到一起来研究的理论和 方法，而景观生态学的一系列研究方法正是强调这三者的相互关系。景观生态学最突出 的特点是强调生态学过程、空间异质性和尺度的关系 。这一特点也已成为景观生态学 与其它生态学科的主要区别之一。研究景观格局的目的在于空间格局影响生态过程( 如 种群动态、动物行为、生物多样性、生态生理和生态过程等) ，而格局与过程往往是互 相联系的，我们可以通过研究空间格局来更好地理解生态学过程随1 。因为结构一般比功 能容易研究，如果可以建立两者间的可靠关系，那么，在实际应用中格局的特征可用来 推测过程的特征( 如利用景观格局特征进行生态检测和评价) 。当然，格局一过程关系 常常是很复杂的( 比如，非线性关系、多因素的反馈作用、时滞效应以及一种格局对应 于多种过程的现象) 。因此，从格局到过程的推绎仍然是景观生态学面临的一大挑战。 但既然格局与过程相互作用，我们只有将两者结合起来才能更全面的了解所研究的生态 学现象。研究景观的结构( 即组成单元的特征及其空间格局) 是研究景观功能和动态的 基础9 1 。 总之，景观生态学已经走向成熟。该学科是从他独特的方法中获得活力，即强调空 间格局，格局与过程关系、异质性等。目前，空间格局研究已成为景观生态学研究的前 沿，对于生态系统空间关系定量化研究是一个富有吸引力和挑战性的问题。 1 i 2 城市景观格局中存在的问题 随着城市化的发展，城市空间结构也在不断地扩散和演变，它与城市土地利用和人 口的空间扩展紧密相连。城市是非常特殊的一种人工景观形式，由于人类活动的强烈影 响，使城市景观在生态格局和过程上都呈现出与自然景观完全不同的特征，“在解决实 际环境问题时，景观生态学只是多种途径之一，而不是囊括一切的答案( w i e n s ，1 9 9 9 ) n 。城市空间结构分别由不同类型的大、小斑块与廊道所组成。在开敞空间中，河流和 绿道( g r e e n w a y ) 是两类最重要的生态廊道。由公共绿地、生产绿地、专用绿地、生态绿 地等各类绿地所组成的绿色空间体系是城市景观生态研究关注的焦点 1 1 1 。相对于自然的 景观系统，城市是高度人工化的生态系统，破碎性、梯度性和不稳定性是城市景观格局 的主要特征。 1 破碎化： 城市中由于大量的人工活动，造成景观的高度破碎化( 主要是交通网络对于城市的 2 东北师范大学硕士学位论文 切割作用) 。以众多街道和街区为基质，城市中的绿地和其它各类功能缀块不但面积狭 小，并且布局分散，连通性差，从而造成了能量，物质、物种的流动受阻，这也是造成 城市生态状况恶化，生态过程不能正常运转的重要原因。 2 梯度性： 是指由于城市中人的活动方式的变化，及经济规律的影响，从市中心到城市郊区， 景观格局呈现梯度性的变化。从中心商业区、行政区到学校医院然后到轻工业区、重工 业区过渡。由于各个城市的具体情况不同，梯度性有时并不典型。 3 不稳定性： 外界经常造成干扰，致使城市景观存在不稳定性，相对于自然条件下景观格局的缓 慢变化而言，城市中格局的变化速度快、幅度大。尤其是工业革命以来的几次城市化浪 潮中，城市格局的变化更为迅速，其中，在工业革命时期，随着技术进步和社会关系的 变革，导致了城市规模的迅速扩大和城市环境状况的不断恶化 t 2 1 ，二十世纪以来，由于 世界经济技术的加速发展，城市化进程也以空前的速度向前发展，目前我国正经历历史 上最大的城市化浪潮，不只城市规模迅速扩大，而且建设活动更加频繁，因而城市的内 部格局也发生着复杂和快速的变化。 1 1 3 开发区发展的迫切要求 改革开放以来，为了发挥沿海地区对外开放的先行作用，我国于1 9 8 4 年在沿海1 4 个 城市设立首批国家级经济技术开发区，此后，随着改革开放的进一步深化，各种类型、 各种层次的开发区从沿海地区的大城市启动，然后向沿海地区的中小城市与中西部地区 延伸，形成了由经济技术开发区、高新技术产业开发区、出口加工区、保税区、边境经 济合作区、旅游度假区等组成，遍布全国各地的发展格局。至u 2 0 0 3 年底，全国共有各类 开发区36 1 2 个，其中国家级的开发区1 8 9 个，包括经济技术开发区5 4 个、高新技术产 业开发区5 3 个、保税区1 5 个、出口加工区3 8 个、边境经济合作区1 4 个及旅游度假区 1 1 个、台商投资区4 个。 然而，在城市经济社会活动不断发展变化的作用下，中国城市的社会空间结构正在 发生着转变。开发区的建设发展，在一定程度上推动了城市经济社会结构及空间结构的 变化。如何采取有效措施促进开发区生态空间结构的整合发展是当前我国城市和开发区 研究中亟待解决的问题。由于目前对于“开发区对城市经济空间结构有哪些具体影响 ( w h a t ) 和“是怎样影响城市经济空间结构的( h o w ) ”还缺乏专门、系统和深入的研 究“钉，本文从研究开发区生态空间结构入手，寻求开发区经济与生态环境的协调发展。 1 2 景观空间结构国内外研究现状 1 2 1 国外研究进展 工业革命引发了城市空间组织方式和社会经济领域的巨大变革，西方国家进入城市 化快速发展阶段，传统城市以庭院经济、作坊经济为中心的空间格局和建筑尺度被迅速 东北师范大学硕士学位论文 瓦解，取而代之的是大片工业区、码头区和工人住宅区等相互交织的城市格局，城市走向 大规模集中发展阶段n 。城市环境的日益恶化引起了一批社会改良学者的关注，他们提 出了许多理想空间模式，试图拯救日益腐朽的城市。与此同时，城市空间结构出现多种组 合方式：同心圆模式、扇形模式和多核心模式，均反映了城市在特定发展阶段所具有的共 同特征。2 0 世纪6 0 年代 - 9 0 年代，城市空间结构的研究重点逐渐转入信息化对人类聚 居行为、生态环境可能的影响方面，在文化价值、生态耦合及人类体验等更深层次上关 注城市文脉的连续以及空间结构的梳理 1 5 1 02 0 世纪9 0 年代以来，伴随着知识经济和网 络时代的到来，城市发展开始步入一个崭新的时代。1 9 9 2 年w r e s s 首次提出“生态脚印” 的概念来反证人类必须有节制地使用“空间”资源。随着新技术手段的广泛应用，西方 国家的研究重点开始从城市空间关系转向城市空间机制研究，从一国一地的研究转向跨 国跨区域的研究，从实体研究转向组织结构研究 1 4 1 。 近年来，西方城市空间结构的研究有了新进展，主要体现在两个方面。首先，多数 学者基于传统经典理论，结合社会经济与技术进步成果，进行了大量的深化修正与实证 研究工作。这其中既有研究方法上的创新，也有研究视角上的创新。其次，传统理论也 受到一些挑战，并从反面促进了理论的进一步发展 1 6 1 0 1 2 2 国内研究进展 相比于近现代西方国家城市空间结构研究所取得的成就来说，我国起步较晚，5 0 年 代以前，除一些归国留学人员零星地介绍西方的研究成果外，上海、南京等地的大都市规 划可以看作是两个最重要的研究成果和规划实践方案。进入8 0 年代以来，中国社会主义 经济体制发生了根本性变化，给城市发展注入了新的活力，城市空间结构相应地发生了 急剧变化。这种转型时期空间结构的变化引起了越来越多学者浓厚的研究兴趣。关于城 市空间结构的研究，分散于城市地理学、城市规划学和城市经济学三个领域“ 。 近年来，开始出现针对北京、上海、南京、广州、深圳等少数大城市的实证研究。 同时，学术界也强化了对国外最新理论的引进与应用。但是总体而言，我国城市空间结 构的研究仍显单薄，理论成果表现为“三多三少”：总结性多、描述性分析多、一般性 讨论多，研究成果的数量少、针对性研究少、演绎性分析少。有一定针对性的实证研究 在内容深度方面也有所欠缺，理论性、系统性不强，多为对国外一些理论模型的介绍、 初步的应用或适应性改造n 钉。与国外相比，我国的城市空间结构研究明显的区别在于： 国外的研究以“城市问题 为对象，以“问题求解为任务，实用性很强；国内的研究 则以“特征”总结为重点。展望未来，这一局面必将会改观( 9 0 年代末的研究成果已预 示了这一趋势) 。我国城市空间结构的研究视域会得到空前的拓展，随着对城市生态环 境要求的提高，城市生态空间研究将成为热点。 总之，城市空间结构作为城市地理和城市规划等学科共同的研究热点，也必将在新 世纪转型时期获得较快发展，而推动其发展的动力正是我国高速发展的城市化。 4 东f l l i j $ 范大学硕士学位论文 1 3 本文研究的意义 城市景观是景观一般分类中的一种，它以其独特的景观构成和景观功能区别于其它 景观类型，如农业景观、自然景观等。研究城市景观的目的就在于协调“人一地 矛盾， 试图将自然组分引入城市，以促进城市的可持续发展。然而，城市景观在区域尺度上往 往只被当作斑块来研究，其镶嵌、分布格局具有定的重复性，但在较小尺度上，城市 本身又可被看做一个景观单元，其内部不同规模、性质的部分，构成了这一单元的景观 结构要素斑块、廊道、基质等。目前在小尺度下对城市景观生态的研究还较少。 今年是我国改革开放3 0 周年，开发区作为改革开放的产物，在扩大开放和促进产业升 级中发挥了龙头作用，特别在促进经济转型发展中起到了重要作用。经过近3 0 年的发 展，中国各省市区已设立了大大小小4 0 0 0 多个国家开发区，在布局上正由东部地区向 西部地区扩展。开发区的产值快速增长，在中国经济发展中的作用日益提高。 应该承认，有相当一部分开发区，特别是国家级、省市级的开发区发展状况良好，在国 家经济发展建设和各地方的经济发展建设中发挥了不可替代的作用。但有的开发区总体 规划、产业布局不合理，加上已开发了的地段缺乏及时的绿化美化工程，致使城市生态 系统的还原功能被削弱了，这种重开发、轻保护的结果使脆弱的城市生态环境雪上加霜。 因此，开发区生态环境建设越来越受到重视。 吉林丰满经济开发区于2 0 0 3 年6 月由吉林省人民政府批准晋升为省级开发区。开 发区地处吉林市南出口，东起松花江；西至西南环城公路外延1 0 0 0 米；北起温德河； 南与永吉县交界。开发区下辖小白山乡、红旗街和丰满区良种繁育场，共十个行政村， 行政区面积为6 4 0 0 h m 2 ，规划面积为1 1 8 0 h m 2 。目前开发区尚处于起步建设阶段。 本论文以吉林丰满经济开发区为例，从景观生态学和空间结构理论出发，应用g i s 软件对开发区的景观生态空间结构进行定量分析，最后提出开发区生态空间结构优化方 案。本论文以开发区这个经济与生态环境相矛盾的统一体为对象，探讨两者关系得到正 确处理的途径，这对开发区的经济发展及生态环境建设具有重要的指导意义。对促进吉 林生态省的建设、开发区生态空间结构规划、生态环境保护具有一定的指导作用和借鉴 意义。 1 4 研究方法和技术路线 1 4 1 研究方法 ( 1 ) 通过国内外文献检索，了解和掌握国内外景观生态空间结构理论、方法和g i s 在 此领域的应用情况，对其进行总结；查找搜集丰满经济开发区近年来的基础数据： ( 2 ) 应用g i s 软件对开发区空间结构进行定量分析 采用丰满经济开发区总体规划图作为信息源，根据城市用地分类标准( g b j l 3 7 ) ，对 开发区的景观状况进行解译，得到开发区景观格局现状资料，主要包括工业等6 类景观； 本研究采用g i s 软件( a r c g i s 9 0 ) 先将丰满经济开发区总体规划图进行几何校正，采用 高斯一克吕格3 。分带投影设置投影信息，然后对校正后的规划图进行屏幕跟踪矢量化和 东北师范大学硕士学位论文 图形编辑一属性数据录入，生成数字景观图层及相应的数据库和属性数据库。利用 f r a g s t a t s 3 3 和e x c e l 2 0 0 3 进行景观格局分析( 景观形状指数、景观多样性指数等) 和计 算，同时，在斑块、类型和景观尺度上对景观格局的多样性进行测定，计算各种景观类 型的斑块面积、斑块数和面积百分比。 ( 3 ) 根据分析结果，提出开发区景观生态空间结构优化方案。 1 4 2 技术路线 i 研究背景 i ；匝囤臣堕圈匿； ； 上 丰满开发区总体规划图 扣 建立空间数据库 上 l 丰满开发区空间结构定量分析 1 r 丰满开发区空间结构优化方案 6 ：塑二鲤垂：； 东北师范大学硕士学位论文 第2 章景观生态空间结构研究的理论与方法 2 1 生态城市空间结构要素 景观生态系统空间结构的研究，首先是对个体单元空间形态的考察。从空间形态、 轮廓和分布等基本特征入手，可以区分出斑块( p a t c h ) 、廊道( c o r r i d or ) 、基质( m a tr i x ) 三种景观要素。这三种类型反映了各级各类景观生态系统个体单元最基本的空间特性， 称之为空间结构元素。元素类型不同，空间形态不同，基本的功能性质和特征也不同“钉。 2 1 1 斑块 斑块，又称斑、拼块、嵌块体等，指与周围环境在外貌或性质上不同，并具有一定 内部均质性的空间单元。斑块的内容一般是很丰富的，其区别表现在大小、形状、边界 线、异质性、复杂性等，这些也是斑块最基本而重要的特征，对系统单元抗干扰、过程 及产出功能有着直接的影响。斑块的结构特征对生态系统的生产力、养分循环和水土流 失等过程都有重要影响。例如，由于边缘效应，生态系统光合作用效率以及养分循环和 收支平衡特点，都会受到斑块大小及有关结构特征的影响；斑块边缘常常是风蚀或水土 流失的起始点或程度严重之处。一般地，边界线越曲折，斑块形状越复杂，受周围环境 的影响就大，受扰几率就高。边界线越简单，即越趋于圆形，与外界环境接触机会最少， 受扰几率就小，单元稳定性就增强。斑块内部的同质异质性特征，与涉及尺度关系最密 切。尺度小，实际面积小，同质性强。反之，尺度大，斑块实际面积大，包容内容多，异 质性相应增大。同等尺度上，斑块的内部同质异质性取决于所处地域的背景基础及组成 要素间的相互作用状况。如寒冷、干燥、平坦而人迹稀少的地区，斑块内部过程单一而 活动性差，加上物质基础均一，其同质性强。与之相反的特征，则趋于提高异质性。相 似于生态学领域中多样性与稳定性的关系，斑块内部的同质异质性与其稳定性也是相 关的。应该强调的是，这种所谓的内部均质性，是相对于内部均质性而言的，具体的讲， 斑块可以是植物群落、湖泊、草原、农田或居民区等。 2 1 2 廊道 廊道是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构，常见的廊道包括农田间的 防风林带，河流、道路、峡谷、输电线路等。根据廊道的宽度和内部特征，还可细分为 线廊、带廊及河谷廊三种。线廊呈线状，内部分异不明显，主要受环境背景的影响，如 道路、树篱、渠系等，结构功能均比较单一。带廊基本呈带状，有一定长宽比，具有较 线廊相对复杂和多样性的内部特征和功能，受背景环境的影响也大，黄土高原区的梁 地、冲积平原上的条带状构造洼地等即为典型代表。河谷廊道，受制于河流大小及研究 所及尺度，具有规律性的内部分异和综合功能。宽度和宽长比廊道最为基本的空间形态 7 东北师范大学硕士学位论文 指标，具有结构和功能的综合指标意义，宽度较大的廊道具有相对复杂的内部特征， 稳定性高，对环境冲击的抗性强。廊道常常相互交叉，形成网络，使廊道、斑块与基底 的相互作用复杂化。城市中的绿色廊道合理的规划配置，可以给本地的植物和动物及微 生物提供生存的地方；对于破碎化的城市景观而言，它可以连接不同斑块，使不同斑块 中的物种互相交流，降低景观破碎化对生物多样性的影响，城市中的绿色廊道把城市中 的各个开放空间、公园、河流等衔接起来，形成一个连续的生态系统；此外，它也可以 将景观中不同部分分隔开来，提高景观中的异质性，还可以防止不利因素对某一城市敏 感区的影响，从而起到保护作用。 2 1 3 基质 基质是指景观中分布最广、连续性最大的景观生态系统。往往表现为斑、廊等的环 境背景。常见的有森林基质、草原基质、农田基质、城市用地基质等。基质的空间形态 及特征，主要取决于其中斑块、廊道分布状况，基质的特征在很大程度上制约着整个区 域的发展方向和管理措施选择。基质最基本的空间指标是区域中基面积比重与多孔度一 单位面积上其它空间元素单元出现的频度。在特别强调基的重要性的同时，不能忽视的 是，斑块、廊道面积虽小，但在整体水平上，它们对于维持区域的异质多样性、稳定性、 生态整体性及保证基功能持续发挥方面具有不可替代的重要意义5 1 。 依据以上理论，我们可以将一片经济开发区看作一个小尺度的景观，其斑块包括 绿地、居住、工业、道路等等，如何合理的设计斑块的大小，形状，廊道的位置，宽度 才能使用地范围内的各要素相互作用达到一个优化的景观格局，是景观规划者需要考虑 的首要因素。 2 2 景观生态空间结构相关指导思想 2 2 1 生态城市理论 生态城市( e c o c i t y 、e c o p o l i s 等英文说法) 是随着人类社会的不断进步，人们对 人与自然关系认识的不断升华，由联合国教科文组织发起的“人与生物圈( m a b ) 计划 研究过程中提出的一个新概念。它是一个面向未来的、崭新的城市发展模式，代表着国 际城市可持续发展的方向柏1 。生态城市理论尚在发展之中，因此关于生态城市一直没 有明确的概念界定。前苏联城市生态学家o i y a n i ts k y 阐述了生态城市的概念：生态城 市是一种理想城市模式，其中技术与自然充分融合，人的创造力和生产力得到最大限 度的发挥，居民的身心健康和环境质量得到最大限度的保护，物质财富、能量、信息高 效利用，生态良性循环的一种理想栖境。我国城市规划专家黄光宇认为，生态城市是根 据生态学原理，综合研究社会一经济一自然复合生态系统，并应用生态工程、社会工 程、系统工程等现代科学与技术手段而建设的社会、经济、自然可持续发展，居民满意、 经济高效、生态良性循环的人类住区2 。基于生态学原则的生态城市理论自诞生之时， 就得到了国际社会的广泛重视，学术界对此进行了大量的研究。黄光宇等从复合生态系 东北师范大学硕士学位论文 统角度界定生态城市的概念。此外，宋永昌等( 1 9 9 9 ) 提出了评判生态城市的指标体系 和评价方法、柴锡贤研究了生态城市规划的基础理论。西方生态城市思想的出现远远晚 于中国，为解决城市与乡村、人造空间与自然开敞空间之间的协调发展问题，西方的先 哲们曾进行过长期的探索，以图实现他们“让城市回到自然中去”的理想。其间具有代 表性的有1 8 8 2 年西班牙工程师索里亚伊马塔( a r t u r os o r i aym a t a ) 的带形城市， 1 8 9 8 年英国社会学家霍华( e h o w a r d ) 的田园城市，1 9 4 2 年芬兰建筑师e 沙里宁的 “有机疏散”理论。这些理论都体现出强烈的人本主义关怀思想，期望通过构建合理的 城市空间结构来为市民创造一个宜人的城市环境蚴1 。 ( 1 ) 带形城市理论 马塔认为传统的从核心向外扩展的城市空间结构，会引发城市拥挤、交通阻塞、环 境卫生恶化等一系列城市问题，但在新的集约运输方式影响下，城市将沿着交通轴线 呈带形无限制发展，并与原有城市建成区结为一个有机整体。位于这个城市中的居民， 既可以享受城市型的设施又不脱离自然。带形城市的主要优点，一是城市结构可以动态 发展和有机增长，克服了团状布局城市的局限性：二是各城市组成部分无论空间距离 远近，均可以通过快速运输通道联结为一个整体：三是由于宽度有限，城市容易接近 自然，使人工建筑与自然环境融为一体。 ( 2 ) 田园城市理论 田园城市理论对现代城市规划思想有着深刻影响，是现代生态城市思想产生的源 泉。其与中国古代城市规划思想相比，更加重视人，尊重普通城市居民的生存价值。他 把城市作为一个整体来研究。田园城市模式的空间结构：中心城市由一系列同心圆组成， 中央是公园绿地，环绕公园的由中心向外分别为市政设施、商业服务区、居民住区，最 外围是永久性绿地：有6 条大道由中心城放射出去，中央是一个占地2 0 h m 2 的公园，沿公 园可建设公共建筑物，城区外围也为永久性绿地，新增人口再沿放射道路向外面新城 市扩展。在霍华德的“田园城市 结构中所蕴含的生态城市思想主要表现在以下两个方 面：一是发展权限概念，即任何有机体或组织的生长发展都有其天然限制。霍华德在该 理论中就主张任何城市达到一定规模后，就应该限制其成长，新增长的部分由邻近的 另一城市来容纳。这种对城市规模的控制有利于建立宜人的城市尺度和创建自然优美的 田园风光。二是有机平衡的原则，即城市内部、城市与乡村的有机性。田园城市通过一 个“组合群体 来协调城市错综复杂的关系，建立起健康的内在平衡机制，以利于城市 的良性发展。 。 ( 3 ) 有机疏散理论 沙里宁曾指出：一些大城市一边迅速向周围扩展，同时内部又出现他称之为“瘤 的贫民窟，而且贫民窟也不断蔓延，这说明城市是一个不断成长和变化的机体。城市建 设是一个长期的缓慢的过程，城市规划是动态的。他认为，对待城市的各种“病 就像 对人体的各种病一样，根治城市各种冰要动大手术，就是要从改变城市的结构和形态开 始。有机疏散的两个基本原则是：把个人日常生活和工作( 日常活动) 的区域，作集中 9 东北师范大学硕士学位论文 布置：不经常的“偶然活动”的场所，则作分散的布置。有机疏散理论是把城市无序的 集中变为有序的疏散，城市空间结构的相当大的弹性和有序性，使城市与自然变得更加 协调、融合。 2 2 2 城市空间结构理论 城市空间结构是城市人类与自然、经济、社会和文化等因素相互作用的结果在城市 地域内的综合反映，是城市形态在空间上的物质表现形式，它对城市的集聚与扩散过程 起着基础性的作用。f o l e y 和w e b b e r 是试图建构城市空间结构概念框架的早期学者之 一。f o l e y 认为城市结构包含3 个要素，文化价值、功能活动和物质环境：城市结构包 括空间和非空间2 种属性：w e b b e r 的论述限于城市结构的空间属性，城市空间结构的 形式是指物质要素和活动要素的空间分布模式，过程则是指要素之间的相互作用，表 现为各种交通流汹1 。 近年来，西方城市空间结构的研究新进展，主要体现在两个方面。一方面，多数学 者基于传统经典理论，结合社会经济与技术进步成果，进行了大量的深化修正与实证研 究工作。这其中既有研究方法上的创新，也有研究视角上的创新。比如郊区化、多中心 化、全球化、信息化( 知识经济) 、管治思想，交通运输条件改变、政策对空间结构演化， 以及对土地利用性质与效率的影响等。国外研究注重城市空间结构与土地利用之间的关 系，尤其是通过分析区位与土地利用，地租、以及企业和家庭等市场主体的选址与土地 利用之间的关系，来阐明城市空间结构形成与演化的原因；而国内则无论在理论上还是 实践上，都很少将城市土地利用和空间结构两者结合起来进行系统、深入的研究n 4 1 。 城市空间结构生态化研究是城市可持续发展研究的重要组成部分，将为传统的城市 空间结构研究提供新的思路，这是走符合新的发展观的、人与自然和谐共存的城市发展 道路的重要举措。随着生态文明和信息革命的到来，对未来理想城市模式一生态城市的 空间结构研究必将得到广泛的重视，研究的深度和广度也将得到进一步的拓展。生态城 市是实现城市可持续发展的必然选择，也是城市发展所追求的目标瞄1 。总之，生态城市 空间结构研究既古老又年轻，它需要从以往的研究中吸取精华，又要从现代生态学的角 度出发，把握当今社会、经济、文化等等的发展脉搏，创建其独特的研究体系和研究内 容。可以预见，生态城市空间结构的研究将成为城市地理学和城市规划学等学科研究的 热点和重点。 2 2 3g i s 在景观生态学研究中的应用 g i s 技术在生态系统研究中的应用是最近几年的事，但是发展迅速，现已成为美国 国家自然基金的长期生态学研究的主流技术在景观或更大尺度上的生态系统的科学 研究中，g i s 的应用研究仍很缺乏在较大尺度上的大量g i s 应用研究是关于资源管理 方面的，在生态学研究方面相对薄弱汹1 。 1 0 东北师范大学硕士学位论文 2 2 3 1 作为数据库存贮、输出数据。 通过地理关系和运用空间数据结构对生态学数据进行贮存、获取和分析，是研究生 态系统的多尺度g i s 的基础功能。g i s 在定位地分析和空间模型方面都具有有效的作 用。近几年来，把g i s 和景观过程的确定性模型如表面流模型( s u r f a c er u n o f fm o d e l ) 进行空间集成时，发现矢量结构更为有效。栅格式的g i s 与数字卫星图像数据具有内在 一致性，栅格结构在景观生态学研究中的主要优点，是它能表达连续的或地面类型的 数据，如海拔，地面温度或生物量等。 2 2 3 2 支持景观的等级格式 因为生态系统有时空尺度性，当在景观和区域尺度 理论的等级观和数据库格式结合起来g i s 正是这样一种有效的结合工具它既是一种 数据库工具，又能有效地处理多种尺度上的环境问题近年来，生态系统结构和过程的等 级性受到越来越多的关注景观生态学和等级理论的发展，都给多重尺度的生态系统过 程的研究打下了坚实的基础“ 。 2 2 3 3 空间定位分析 二个等级g i s 数据库的最大分辨率水平确定后，就可用定位分析，尤其可为生态变 量取样确定野外样地的位置。g i s 中的海拔、土壤和植被类型数据常被用于研究样地的 空间定位，这在某种程度上代表了该区域的生态多样性的层次性汹1 。 2 2