基于Fragstats的郊野公園景觀格局分析
——以上海市青西郊野公園為例

胡紅梅

(上海市城市規劃建筑設計工程有限公司,上海 202162 )

1 引言

黨的“十八大”和十八屆三中、四中全會，明確了“大力推進生態文明建設”的戰略決策，把生態文明建設放在突出地位。黨的“十九大”提出要堅持人與自然和諧共生，必須樹立和踐行綠水青山就是金山銀山的理念，堅持節約資源和保護環境的基本國策，像對待生命一樣對待生態環境。

為落實國家生態文明戰略，實現上海可持續發展，實施《上海市基本生態網絡規劃》，充分發揮規劃和國土資源領域在保障發展、保護資源、科學規劃、優化空間的作用，上海市規劃和國土資源管理局、上海市城市規劃設計研究院于2012年10月啟動《上海市郊野公園選址規劃及概念規劃方案》的編制研究工作，在郊區初步選址了21個郊野公園，青浦青西、松江松南、閔行浦江、嘉定嘉北、崇明長興島5個郊野公園為第一批試點[1，2]。

郊野公園是指“位于城市郊區，有著良好的自然景觀、郊野植被及田園風貌，以生態保育、自然保護、農業生產、農村生活為目的，兼顧休閑游憩功能的大型郊野生態空間”。郊野公園是“強化城鄉統籌、突出規劃引領、破解資源瓶頸、轉變發展方式”的重要探索。根據《上海市郊野公園選址規劃及概念規劃方案》，規劃在郊區初步選址21個郊野公園；根據《上海市城市總體規劃(2017-2035)》，規劃建設30處以上的郊野公園(區域公園)[3]；據上海各郊區總規最新統計數據，現階段規劃選址郊野公園數量達41處。現階段擬規劃選址的郊野公園在自然資源集聚優勢、資源稟賦質量、生態功能重要性等方面存在諸多差異，本文以首批重點規劃建設且已開園的青西郊野公園為例，基于ArcGIS平臺、FRAGSTATS軟件分析其生態景觀格局，以期為未來郊野公園選址、環境保護和生態修復提供參考。

2 青西郊野公園景觀類型

根據《上海市基本生態網絡規劃》，青西郊野公園屬于全市基本生態網絡中的青松生態走廊[4]，于2012年被納入近期重點規劃建設的試點郊野公園，要統籌田、水(含濕地)、林等生態要素，形成兼具生態保育、景觀塑造、耕地保護等多功能復合的基本生態網絡節點。

根據2011年底的二調變更數據，青西郊野公園總面積22.38 km2。其中，21.85 km2位于集中建設區外，農用地占比約69%，建設用地占比約17%，水域和未利用地占比約14%(圖1)[5]。

青西郊野公園主要生態系統可分為三大類，分別是河網水域、林地(含綠地)、農田。其中，河網水域生態系統面積最大(約8.08 km2)，林地(含綠地)生態系統次之(約6.20 km2)，農田生態系統面積相對較小(約3.72 km2)。2000～2010年間，青西郊野公園河網水域面積呈較為平緩的先增后減趨勢，總體變化不大；林地(含綠地)面積在2005年之后大幅增加，總體增幅較大；農田面積呈遞減趨勢，總體減幅明顯(圖2～5)。

結合實地踏勘資料和生態景觀格局分析要求[6～8]，青西郊野公園景觀類型可分為10類，分別是耕地、園地、林地、其他農用地(除坑塘、養殖水面)、工礦倉儲用地、城鎮住宅用地、農村居民點用地、交通運輸用地、其他建設用地、水域(含河流、湖泊、坑塘、養殖、葦地)[9]，分別占比為14%、2%、26%、4%、4%、2%、7%、3%、3%、36%(圖6)。

3 生態景觀格局分析

3.1 景觀指標選取

景觀指標通常是指能夠高度概括一定范圍內景觀格局信息，反映不同景觀類型的結構組成和空間配置等方面特征的定量指標。這些定量指標信息含量高、說明功能強，廣泛應用于景觀格局研究中。

Fragstats軟件為景觀指標專業計算軟件，其指標分為以下三個級別。

圖1 青西郊野公園土地利用現狀

圖2 特色水面景觀分布

3.1.1 拼塊級別(Patch-level)

反映景觀中單個拼塊的結構特征，是計算其他景觀級別指標的基礎。具體包括拼塊面積(Patch area，PA)、拼塊周長(Perimeter，PERIM)、核心拼塊面積(Core area，CORE)等指標。

3.1.2 拼塊類型級別(Class-level)

反映景觀中不同拼塊類型各自的結構特征。具體包括拼塊類型面積(CA)、拼塊所占景觀面積比例(PLAND)、拼塊數量(NP)、拼塊密度(PD)等指標。

3.1.3 景觀級別(Landscape-level)

反映景觀的整體結構特征。具體包括景觀面積(TA)、最大拼塊面積占景觀面積比例(LPI)、總邊緣長度(TE)、景觀形狀指標(LSI)等指標。

3.2 景觀指標分析

3.2.1 拼塊級別(Patch-level)

拼塊面積(PA)——單個拼塊的面積。屬于面積指標，用于表示單個拼塊的面積大小，可反映單個拼塊作為聚居地的適宜程度。一般來說，面積越大則越適合作為動植物的聚居地。青西郊野公園內部南部和北部的部分耕地、林地等土地利用類型單個拼塊面積較大，說明就單個景觀斑塊層面而言其更適宜動植物聚居。

拼塊周長(PERIM)——單個拼塊的周長。屬于邊緣指標，用于表示單個拼塊的邊長，一般與拼塊面積呈正相關，即拼塊面積大則周長較大。可間接反映單個拼塊作為聚居地的適宜程度，面積越大則越適合作為動植物的聚居地。青西郊野公園北部、南部部分耕地、林地單個斑塊PERIM值較大，適宜動植物聚居。

拼塊回旋半徑(GYRA)——單位拼塊與同類型拼塊核心之間的平均距離，是反映拼塊密度大小及差異的指標之一。青西郊野公園北部林地較為集中區域、南部水域集中區域的GYRA值較大，適宜動植物聚居。

核心拼塊面積(CORE)——基本與現狀10種景觀類型面積相吻合。

圖3特色景觀園林分布

圖4 農地特色景觀分布

圖5 青西郊野公園主要生態系統類型面積(a)、變化趨勢(b)

圖6青西郊野公園現狀景觀類型

3.2.2 類型級別(Class-level)

拼塊類型面積(CA)——某一拼塊類型中所有拼塊的面積之和。可度量景觀的組分，也是計算其他指標的基礎。其值大小制約著以此類型拼塊作為聚居地的物種的豐度、數量、食物鏈及次生種的繁殖等。一般來說，一個拼塊中能量和礦物養分的總量與其面積成正比，則更適宜作為聚居地。青西郊野公園作為聚居地適宜程度前四位的依次為：水域、林地、耕地、農村居民點用地(表1)。

拼塊所占景觀面積比例(PLAND)——某一拼塊類型的總面積占整個景觀面積的百分比。可度量景觀的組分，確定優勢景觀元素，其取值范圍為0%～100%，趨于0表示景觀中此拼塊類型十分稀少，趨于100%表示整個景觀只由一類拼塊組成。青西郊野公園由10大景觀類型構成，以水域、林地、耕地、農村居民點用地為主(表2)。

表1 青西郊野公園拼塊類型面積(CA)統計

拼塊數量(NP)——景觀中某一拼塊類型的拼塊總個數。可反映景觀的空間格局，用于描述景觀異質性和景觀破碎度。NP越大則景觀異質性越高、破碎度越高，反之則異質性越低、破碎度越低。青西郊野公園景觀類型中，其他農用地破碎化程度最高，其次為林地、耕地、水域、其他建設用地。破碎化程度高說明區域內該景觀類型被分割得越嚴重，不利于生物間進行物質能量交換。

表2 青西郊野公園拼塊所占景觀面積比例(PLAND)統計

最大拼塊所占景觀面積的比例(LPI)——某一拼塊類型中的最大拼塊占整個景觀面積的比例。有助于確定景觀的優勢類型，取值范圍為0%～100%，其值大小決定著景觀中的優勢種、內部種的豐度等生態特征，其值的變化可改變干擾的強度和頻率，反映人類活動的方向和強弱。青西郊野公園中水域的LPI值最大，說明其受人為活動干擾較小，屬于優勢景觀類型。

3.2.3 景觀級別(Landscape-level)

景觀面積(TA)——等于一個景觀的總面積。其生態意義在于決定了景觀的范圍以及分析的最大尺度，是計算其他指標的基礎，其對于維護物種多樣性、生態系統穩定具有重要意義。青西郊野公園的TA值為2238.51 hm2。

最大拼塊所占景觀面積的比例(LPI)——某一拼塊類型中最大拼塊占整個景觀面積的比例。其生態意義在于反映景觀類型的優勢度，LPI值越大表示該景觀優勢度大。青西郊野公園水域的LPI值為24.72%，表明水域在基地現狀景觀中優勢度較大。

拼塊個數(NP)——景觀中所有的拼塊總數。其生態意義在于反映景觀的空間格局，一般與景觀破碎度呈正相關。青西郊野公園涉及的河湖水系、園林地、農田三大生態系統的NP值大小為園林地>農田>河湖水系，說明園林地被分割的情況相對較多，而河湖水系被分割的情況較少，基地整體景觀破碎度相對較小。

景觀豐度(PR)——景觀中所有拼塊類型的總數。其生態意義在于是反映景觀組分以及空間異質性的關鍵指標之一。青西郊野公園的PR值為10，基地景觀組分較多，空間異質性較高。

香農多樣性指數(SHDI)——可用于反映景觀異質性，若SHDI值越高，則表明景觀系統中土地利用類型越豐富，破碎化程度越高，其與生態學中的物種多樣性也有緊密聯系，二者一般呈正態分布。SHDI=0表示整個景觀僅有一個拼塊組成，SHDI增大時，說明拼塊類型增加或各拼塊類型在景觀中呈均衡化趨勢分布。青西郊野公園的SHDI值為1.80，說明基地內土地利用類型非單一，且各景觀類型的比例不相等，但現狀土地利用豐富度較低，主要景觀類型(水域、林地、耕地等)的破碎化程度不高，多樣性較低。

香農均勻度指數(SHEI)——取值范圍為0-1，SHEI=0表示整個景觀僅有一個拼塊組成，無多樣性可言；SHEI=1表明各拼塊類型均勻分布，有最大多樣性。青西郊野公園SHEI值為0.78，表明現狀景觀類型中水域、林地雖然在10大景觀類型中占一定優勢，但基地整體景觀呈相對較均勻分布(圖7)。

圖7青西郊野公園景觀格局分析

綜上所述，在拼塊級別，青西郊野公園北部、南部均有單個拼塊面積較大，適宜動植物聚居，其他區域則應通過物理、化學、生物等工程措施增加不同土地利用類型的拼塊面積，以生態修護和生態保育功能為主。青西郊野公園內園林地、農田受人類干擾活動影響，被分割程度相對河湖水系較高，破碎化程度高則不利于生物間進行物質能量交換。因此，要重點針對區域內的水域、林地、耕地等景觀類型進行生態修復、連通，以加強物種之間的信息交流，逐步恢復物種多樣性，加強生態保育。

4 生態景觀格局分析的運用

根據生態景觀格局分析，青西郊野公園內的優勢景觀類型是水域，其功能定位可圍繞水要素來做文章。青西郊野公園規劃定位為以“湖、灘、蕩、堤、圩、島”水環境和江南水鄉肌理為特色，以生態保育、濕地科普、農業生產、體驗休閑為主要功能的遠郊濕地型郊野公園。

4.1 河網水域規劃

青西郊野公園內部水系破碎化程度居各景觀類型中第三，規劃將徑流、湖泊、河灣、浮島作為基底，提高水體連通性，豐富水體多樣性。

(1)徑流：利用基地內部現狀豐富的水系，連通周邊淀山湖、泖港、太浦河等水系，加強內外部水系疏浚，在更大范圍內構建富有江南水網肌理特色的區域。利于水生生物之間的物質能量交換，同時加強水體的循環自凈能力。

(2)湖泊：以濕地、魚塘、河流水系等連通基地中部大蓮湖和周邊水系，打破大蓮湖原有的硬質邊界，形成湖、灘、蕩、堤為特色的湖面景觀，降低河湖水系的破碎度，增強水體保育功能。

(3)河灣：將基地內部的蓮湖灣、連橫灣和規劃的水森林灣等作為重要生態景觀節點，適度結合功能性項目導入，形成各具特色的灣區，有利于改善局部生態環境，同時以生態手段降低人類活動對自然環境和生物的不良影響，有利于人與自然和諧相處。

(4)浮島：根據基地現狀水系特點，在疏浚河道過程中結合水系整治、生態景觀塑造、公園特色設計，融入自然生態隔離手法，利用水系屏障形成浮島，分隔需要進行嚴格生態保育的區域，將人類活動對生態系統的干擾降到最低。

4.2 林地規劃

青西郊野公園內部林地(含園地、綠地等)破碎化程度較高，被分割的情況較為嚴重，不利于棲息其中的生物進行物質能量交換。規劃以大蓮湖周邊為重點，加強林地保育，逐步形成自然屏障。

(1)大蓮湖周邊重點區域：大蓮湖周邊已具備一定規模的“水上森林”資源，屬于典型的森林濕地景觀，規劃在繼續擴大池杉等耐水濕樹種種植面積基礎上，引入適宜的水生物種豐富駁岸植物景觀，可選用晚春開花的耐水濕品種，如溪蓀鳶尾、玉蟬花、黃菖蒲、柳葉馬鞭草、釣鐘柳、千屈菜和鼠尾草科植物(深藍鼠尾草、天藍鼠尾草和藍花鼠尾草)，形成獨特的“晚春花海”景觀，同時增加物種多樣性。

(2)其他區域：結合現狀林地布局特點，加強林地保育，逐步降低林地的破碎化程度。一方面對現有林地進行整體保護，降低人為不良干預，并結合公園內河道整治、道路建設、生態保護要求等，選擇富有野趣、適宜生長的植物種植；另一方面，結合現狀林地密度分析，對過度密集的林地進行適度抽稀和降低密度，并增加樹種，逐步豐富林地垂直結構、形成混交林，改變結構單一的林地景觀，逐漸向近自然林演變，構建良好的林地生態系統。

4.3 農田規劃

青西郊野公園內部質量較好的耕地已被劃為相對集中的高標準基本農田，因此破碎化程度較低。公園內的農田既要滿足上位規劃對基本農田保護的要求，又需要落實生態保護和觀光旅游需求，因此,可采用以下規劃策略。

(1)優先保留優質農田，保障農業生產。優先保護蓮湖村周邊的高標準基本農田等集中連片耕地，并結合上位規劃要求，在周邊耕作條件好、質量水平高、集中連片的耕地上繼續劃定高標準基本農田，結合農田水利規劃，進一步完善農田水利設施、田間道路等農業生產條件，實行嚴格保護。

(2)兼顧農業生產和景觀塑造。通過農用地、水域及未利用地整治，將部分被細小水系支流分割的耕地整理成為較為規整、集中連片、便于耕作的農田，融入大地景觀的理念，通過不同季節的種植物種和種植模式，結合周邊村莊農宅規劃，在利于農業生產的同時改善村莊環境，塑造獨特的農田景觀。

(3)農田水網布局。結合河網水域規劃和農用地整治，增強相對集中的農田斑塊之間的連通度，并與湖泊、河流、魚塘、濕地等形成富有層次、四季不同的農田水網景觀。

5 結語

郊野公園概念最早起源于英國，其針對郊野公園的特點設定了一系列設計標準，包括面積、特點、設施等[10]。上海郊野公園是落實生態文明建設的重要抓手，現階段規劃選址郊野公園數量眾多，評價郊野公園選址的科學合理性和引導郊野公園生態保育顯得尤為重要。未來郊野公園可在詳實的現狀自然資源調查基礎上，基于ArcGIS平臺和Fragstats軟件進行生態景觀格局分析，研究郊野公園現狀景觀類型、結構組成、空間布局，評估規劃選址是否合理，圍繞優勢景觀資源進行規劃設計，加強生態保育和自然、生態、野趣景觀塑造。