1、山东农业大学学报(自然科学版)，2007，38(1)：15-20城市景观格局及绿地系统结构分析以聊城市为例赵红霞1，汤庚国1，张秀省2，郭帅2(1.南京林业大学森林资源与环境学院，江苏南京210037；2.聊城大学农学院，山东聊城252000)摘要：本文采用高分辨率的IKONOS卫星遥感影像，在地理信息系统（GIS）的支持下，运用景观生态学的原理和方法，对聊城市景观格局及其绿地系统结构进行了分析。结果表明：城区景观特色鲜明，为“城中有水，水中有城”格局，主要由建筑、道路、绿地和水体四种景观组成单元构成；绿地系统由斑块绿地和廊道绿地共同组成，斑块绿地为其主要组成部分并在城区中呈随机分布，绿地总面
2、积为市区景观的33.71%。在现状分析的基础上，提出聊城市城市绿化建设建议。关键词：城市景观，绿地系统，空间格局，斑块，廊道中图分类号：TU986.2文献标识码：A文章编号：1000-2324(2007)01-0015-06收稿日期：2006-10-01项目基金：作者简介：赵红霞（1976-），女，山东烟台人，博士研究生，主要从事园林绿地规划设计工作。*通讯作者：Author for correspence. E-mail: ; tangNGAN ANALYSIS OF URBAN LANDSCAPE PATTERN AND GREEN SPACES SYSTEM STRUCTURE: A C
3、ASE STUDY OF LIAOCHENGZHAO Hong-xia1,TANG Geng-guo1,ZHANG Xiu-sheng2,GUO Shuai2(1.College of Forest Resources and Environment Nanjing Forestry University,Nanjing 210037,China;2.Agricultural college of Liaocheng University,Liaocheng 252000,china)Abstract:In this paper, landscape pattern and green spa
4、ces system structure in the Liaocheng city were analyzed by using the high-resolution data of IKONOS satellite remote sensing image, Geography information systems and the fundamentals of landscape ecology. The results showed that the landscape of city was distinct, forming a water-in-city and city-i
5、n-water pattern, the city was consisted of four landscape elements: builds, roads, green spaces and water; The green patches and green corridors constitute the green spaces system, the green patches was the main part and distributed randomly in the city, the area of green spaces took up 33.71% of th
6、e city. At the end, some suggestions are put forward.Key words：Urban landscape; Green spaces system; Spatial structure; Patch; Corridor景观（landscape）是指出现在从微观到宏观不同尺度上的，具有异质性或缀块性的空间单元。景观空间格局包括景观组成单元的类型、数目以及空间分布与配置1。根据组成景观的结构单元在景观中的地位和形状，可分为三种类型：缀块（patch）、廊道（corridor）和基底（matrix）。城市绿地作为城市景观的结构单元，其划分与观察尺度
7、密切相联系1。城市绿地的布局直接影响城市面貌、城市生态环境以及居民的日常休闲娱乐，布局合理、完善的绿地系统才能充分发挥城市绿地的各项功能2。遥感（RS）和地理信息系统（GIS）技术的广泛应用，为综合的、多层次的进行城市绿地结构和功能分析奠定了基础3-14，但目前大多研究是把绿地和城市分裂开来，把绿地作为一种独立景观单独分析3-14。绿地是城市景观的组成部分，城市性质、城区环境对绿地的结构和功能都有很大影响，因而把绿地作为一种独立景观是不很科学的。本研究利用景观生态学基本原理和方法，把绿地作为城市景观的组成部分，首先分析城市景观格局，然后根据城市性质分析绿地系统结构，为城市建设提供理论依据。1研
8、究区概况聊城市地处鲁西北平原，35473702N， 1151611632E，全境东西直距114 km，南北直距138km，总面积8715km2，1994年被命名为第三批国家级历史名城。全市为黄河冲积平原，形成岗、坡、洼相间的平原微地貌类型，地势西南高、东北低，地面坡降为1/65001/7500，海拔高度在22.847.8米之间；潮土占全市土壤面积的93.9%，气候为暖温带季风气候，年平均气温12.813.4，无霜期193201天，年降水量567.7637.3毫米。境内天然植被很少，多为栽培植被，仅有零星灌木林，具有明显的次生性质。地表植被多为农作物、人工栽培的用材林、农田林网、四旁树木和经济林
9、木及次生草木植物群落。2研究方法2.1数据来源利用2006年5月聊城市IKONOS高分辨率卫星遥感影像，结合全球定位系统进行实地测量和植被调查，获取城区景观及绿地信息；在此基础上利用GIS技术，结合其他分析方法对城区景观及绿地系统进行统计分析。2.2景观空间格局分析指标2.2.1景观单元比率C（landscape coverage ratio）反映各景观组成单元在景观中的地位，用于描述研究区内各景观组成单元在整个景观中所占的面积比。CA/S100式中，A为研究区某景观组成单元的总面积，S为研究区总面积。2.2.2景观多样性指数H（landscape heterogeneity index）用来
10、度量系统结构组成复杂程度的指数，它的大小反映景观组成单元的多少和各景观单元所占比例的变化。当景观由单一组成单元构成时，取值最小，其多样性指数为0，当景观各组成单元的面积比例相同时，H达到最大值，Hmax=ln（n）。式中，Pi是景观组成单元i在景观中的面积比例；n是景观中所有的景观组成单元总数。2.2.3斑块形状指数S（patch shape index）经过数学转化的斑块边长与面积之比，通过计算某一斑块形状与相同面积的圆的偏离程度来测量其形状复杂程度。当斑块形状为圆形时，取值最小，其形状指数为1。式中，P是斑块周长，A是斑块面积。2.2.4斑块土壤特性指数SC（patch soil char
11、acter index）反映人为干扰对斑块的影响程度和斑块的变化程度。当斑块内都为硬质地面时，人为干扰对斑块的影响最大，取值最大，SC=1。SC=Ah/A式中，Ah为斑块内硬质地面的面积，A为斑块的总面积。2.2.5斑块密度PD（Patch Density）反映景观空间结构的复杂性，描述景观破碎度的重要指数。PD=N/A式中，N为某景观组成单元的所有斑块总个数，A为该景观组成单元的总面积。2.2.6廊道密度LD（Line Corridor Density）用于量度景观被分割和连接的程度。LDL/A式中，L为研究区内廊道总长度，A为研究区总面积2.2.7斑块最小距离指数NNI（Patch nea
12、rest neighbor index）用于检验斑块是否服从随机分布，也可用来反映景观斑块集聚程度和分离程度，是测度景观空间格局的重要指数之一。NNI=MNND/ENND式中，MNND是斑块与其最近相邻斑块间的平均最小距离，ENND是在假定随机分布的前提下MNND的期望值。式中NND(i)为斑块i与其最近相邻斑块间的最小距离，N为给定斑块类型的斑块数，PD为斑块密度。若NNI的取值为0，则格局为完全团聚分布，若NNI的取值为1，则格局为随机分布；若NNI取其最大值2.419，则格局为完全规则分布。3结果与分析3.1景观结构分析聊城建成区面积为63.83km2，城区景观主要由建筑、道路、绿地和水
13、体四种景观组成单元共同构成；城区中硬质地面（建筑和道路）面积最大，为36.71km2，占城区面积的57.51%；市内水体较多，面积近5 km2；占城区面积的7.79%；绿地的总面积为21.52km2（其中绿地斑块总面积为16.24km2，绿色廊道面积为5.28km2），为城区面积的33.71%；景观多样性指数为1.3218，小于其最大值1.6094，说明各景观组成单元在面积比例上相差较大（详见表1）。表1景观结构分析Table1Summary of landscape content analysis景观组成单元 Landscape element面积（km2） Area(km2)景观单元比率
14、() Landscape coverage ratio（）建筑用地Building land15.7324.64道路用地Roadway land20.9832.87绿地Green-land21.5233.71水体Water4.977.79其它 Other0.630.99总计Total63.83100景观多样性landscape heterogeneity index1.3218从IKONOS卫星遥感影像来看，城区景观特色鲜明，“城中有水，水中有城”，以“一古城、一湖、两河”为特色。古城位于城市中央，为面积1km2的正方形，古城的四周为面积4.2 km2的环城湖东昌湖，两河为古运河和徒骇河。城市
15、特色决定绿地在城市建设中的地位及其主要功能，对于“中国江北水城”，以发展商贸、旅游为主的历史文化名城，绿地在城市建设中的地位尤为重要，创造水城特色和净化水体是其主要功能。据景观生态学中的渗透理论，当生境缀块面积占景观面积的比例到40%59%时，允许连通生境缀块（spanning cluster）出现1。对于城市绿地来说，意味着绿地中的生物个体从只能在局部生境范围内运动的情形突然进入能够从城市的一端运动到另一端的状态，能显著加速城市的物质流和能量流1。这充分说明城市绿地面积达到40%以后，能很好的发挥其生态功能。而聊城城区内绿地占景观面积的比例小于40%，在量上达不到质变要求，绿地内部物质流和能
16、量流通不够通畅，影响了城市绿地生态功能的正常发挥。此时城市绿地间的连通性，即空间分布以及绿地内部的群落结构对其总体生态效益的发挥更为重要。3.2绿地系统分析城市绿地系统不同的空间结构能形成不同的城市特色，聊城城区绿地系统由斑块绿地和廊道绿地共同组成，在城区的空间分布形式是以块状绿地为主，绿地之间的联系度较低,现状格局为“五园三带”。“五园”为聊城公园、人民公园、姜堤乐园、凤凰苑、湖滨公园；“三带”为古运河风景带、徒骇河风景带、位山干渠风景带。3.2.1绿地斑块分析城区内各种绿地斑块共2692块，其中面积大于10hm2的大型斑块很少，共31块，绿地斑块面积相差非常大，最大斑块面积为76.20hm
17、2，最小为56.65m2，平均面积为6032.60m2（详见表2）。大型绿地斑块具有多种生态功能，对于改善城市环境具有重大作用，并且能创造独特的城市景观。聊城城区大型斑块较少，且主要分布在城区的中、南部，分布极化现象较为严重。表2绿地斑块分析Table2 Summary of patch content analysis斑块总数 Patches sum10hm2斑块数 Patches sum 10hm2总面积/km2 Total areas /km2平均面积/m2 Average areas/m2平均形状指数 Average shape index平均土壤特性指数 Average soil c
18、hacter index斑块密度/个.km2 Patch censity/km2最小距离 Nearest neighbor index最大斑块 Biggest patch area最小斑块面积/m2 Smallest patch area26923116.246032.602.751312.11%165.761.6776.2056.65斑块形状指数越高，说明斑块形状越复杂，具有复杂边界的斑块与周围的联系较为密切，具有较多的边缘种（1）。聊城城区绿地斑块的平均形状指数较小，为2.7513，说明人为引入的绿地斑块较多，形状大多较工整，设计较为简单、单一,这样的绿地斑块不利于城市生物多样性的建立和保
19、持，并且难以形成特色景观。绿地斑块中土壤的性质对于斑块的生态功能有着非常大的影响，紧实和带铺装的土壤会造成河流和湖泊中营养成分和矿物质流失、沉积物的增多，进而降低水质。聊城为“中国江北水城”，绿地斑块的土壤性质对城区水质，乃至生态环境具有很大影响。聊城城区绿地斑块的平均土壤特性指数为12.11%，表明绿地斑块中铺装所占的面积较大，不利于地表水的净化，进而影响城区水体的水质。绿地斑块密度为165.76个/ km2，数值较大，说明绿地斑块破碎化程度较高，绿地斑块单元较小，绿地斑块单元功能比较单一，不利于生物多样性的保护。绿地斑块最小距离指数为1.67，说明绿地斑块在空间呈随机分布，绿地建设规划性较
20、小，缺少系统性。据调查城区内原始森林植被早已被破坏，绿地斑块内的植物群落全为人工栽植而成，多为乔、草或灌、草两层结构，群落结构简单。城区植物种类较少，斑块之间种类大多相同，没有特色，主要树种为毛白杨（Populus tomentosa）、国槐（Sophora japonica）、栾树（Koelreuteria paniculata）、旱柳（Salix matsudana）等，当地乡土植物运用较少，有色树种更少。3.2.2绿地廊道分析聊城城区共有14条主干路，16条次干路。城区道路总面积为25.33km2，最长道路8693.35m，最宽道路60m，最窄3m；绿色道路廊道面积为4.35km2，道路
21、中的绿地率较低，为17.17%。绿色河流廊道面积为0.93km2，绿地廊道密度为12.33km.km2（详见表3）。表3绿地廊道分析Table3 Summary of green corridor analysis道路总面积 度/ km.km-2 Road total area/km2绿地廊道总 / km2 Green corridors total area/km2绿色道路廊 面积/ km2 Green road corridors area/km2绿色河流廊 道面积/ km2 Green river corridors area/km2道路绿地 道面积/ km2 Green road ra
22、te/%绿色廊道总 率/% Green corridors total length/km最长绿色 长度/km Longest green corridors/m绿地廊道密 廊道/m Green corridors density/km/km-225.335.284.350.9317.17787.028693.3512.33廊道在景观中有连通和阻抑作用，廊道中土壤的性质对于景观的生态功能影响很大。城区道路中82.83%是硬质地面，树体之间缺少绿色廊道相连，这种结构对于动物的运动起到阻抑的作用，势必减少城市的生物多样性，并且由于道路中“软质”地面较少，绿地设计空间少，因而道路外观雷同，道路之间视
23、觉变化很小。据实地调查，聊城古城区和新城区行道树组成存在明显不同，古城的行道树具有地域特色，以紫花泡桐（Paulownia tomentosa）为主，存在少量国槐（Sophora japonica），由于古城街道较窄，最宽为18米，所以行道树全为单层结构；新城区绿色道路廊道中的植物种类较单一，单种优势树极为明显，多数为悬铃木（Platanus Linn.）、国槐（Sophora japonica）和白蜡树（Fraxinus chinensis），除了4条主干路为绿化林荫路外，其余行道树全为单层结构。人为引入的绿色河流廊道古运河和位山干渠，主要树种为垂柳（Salix babylonica）；环境
24、资源的绿色河流廊道徒骇河，存有原始河流风貌，树种多样，以杨柳科和榆科乡土树种为主，群落结构复杂。4结论与建议从结果分析看，目前聊城绿地的空间格局是“五园三带”，绿地斑块在城区的空间分布为随机分布，存在绿地规划性小、设计雷同；绿地率、绿地连接度和绿地平均形状指数低；绿地斑块平均土壤特性指数、绿地破碎度高；绿地内部群落结构简单等问题。基于“中国江北水城”城市性质，针对上述问题，提出绿地系统景观生态建设建议：1.加强城市绿地建设规划。从城市总体出发，合理规划，避免绿地分布极化现象。在现有5园的基础上7个公园，在城区形成12个大小不等、分布较均匀的城市公园。2.增加城区中的绿色廊道数量，提高绿地连接度
25、，并通过绿地廊道界定城市空间，形成布局鲜明的绿地结构。在城区中建设“一环、九带”。一环：建设城市外环路两侧绿化带，形成城市外围绿化环。外环路两侧绿化带宽度各不小于100米；其中北外环路北侧绿化带宽度不小于500米。九带：增加现有绿化廊道数，注重城区外围的周公河、四新河、小湄河、西环城河、铁路、高速公路两侧绿化，在现有3条河流绿化廊道的基础上形成九条绿化带；加大城市30条主次干路的绿化，其绿化带和行道树的主要树种应尽量不同，使其各具特色。3.结合现在绿化较多中、南区域，进一步提高绿地率，丰富植物群落结构。在城区形成三大绿地中心东昌湖风景名胜区、南部生态绿化区和东部新湖绿化区，建设特色绿地景观。4
26、.突出历史文化特色，古城、东昌湖及其周围和古运河两岸绿地中植物应以具有地域特色的乡土树种为主，如榆树（Ulmus pumia）、臭椿（Ailanthus oltissima）、桑树（Morus alba）、柽柳（Tamarix chinensis）、梓树（Catalpa dvata）、楸树（Catalpa bungei）、皂荚（Gleditsia melanacantha）等，新城区绿化树种色彩较单调，可适当增加黄栌（Cotinus coggygria）、火炬树（Rhus typhina）、鸡爪槭（Acer palmatum）等有色树种的数量。过系统的绿地规划，形成具有“一环、三区、九带、十二
27、园”绿地系统空间结构、古今交融、特色鲜明的现代化园林城市。参考文献1邬建国.景观生态学格局、过程、尺度与等级M.北京:高等教育出版社，20002刘骏，蒲蔚然.城市绿地系统规划与设计M.北京:中国教育出版社，20043Armando A.Apan，Steven R.Raine，Mark S.Paterson.Mappping and analysis of changes in the riparian landscape structure of the Lockyer Valley catchment，Queensland，AustraliaJ.Landscape and Urban Pla
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