基于景觀格局指數分析的北京美麗鄉村規劃評價研究

陳 喆 ，范 忱

(北京工業大學，北京 100029)

0 前 言

在我國城鎮化快速發展的過程中，長期的城鄉二元制，造成了城市與鄉村發展的不平衡，這在一定程度上引發了一系列自然環境與社會問題。生態環境是經濟社會發展的基礎，而目前很多美麗鄉村規劃著重于滿足人的需求，缺乏在城鄉一體化發展視角下的城鄉生態空間統籌規劃。本文從生態環境出發，運用柵格化分析方法與景觀格局指數的概念，將評價指標量化，對北京美麗鄉村規劃進行客觀的評價并提出科學的指導意見。

1 美麗鄉村規劃新思路

1)鄉村規劃指導思想。在區域經濟統籌發展背景下，首先應確立在生態安全前提下城鄉一體化發展的規劃指導思想。景觀中存在潛在的特定生態安全格局，對維護特定地段的主要生態過程有著重要意義。而本文的研究目的，就是為所評價的城鄉空間主要生態過程建立其對應的生態安全格局。

2)景觀規劃研究理論。人們越來越認識到生態環境是經濟社會的基石，生態環境的保護與合理利用也有利于經濟社會的發展。為此，景觀生態學提出了多尺度景觀格局分析的規劃理論。該理論的操作途徑是在不同尺度上建立景觀的“斑塊-廊道-基質”模型進行分析。該模型為形象描述景觀結構、功能和動態提供了一種空間語言。

3)景觀格局分析方法。景觀生態研究可以通過上述方法來定量描述空間格局，確定景觀格局和功能過程的相互關系。景觀格局指數能高度濃縮景觀格局信息，反映其結構組成和空間配置特征。得益于計算機技術的進步，采用柵格化分析以網格來表示景觀表面特征，便于計算機對空間非連續性變量數據進行處理。

2 景觀格局指數分析

分析景觀格局一般由以下基本步驟組成：收集和處理景觀數據；數字化景觀；選取景觀格局指數進行分析；對分析的結果加以解釋和綜合。

本文以北京市門頭溝區潭柘寺鎮為例，進行景觀格局分析和規劃。北京市門頭溝區潭柘寺鎮位于京西山區。轄區面積約8 100 ha，人口約11 700人，交通相對便利，林木覆蓋率達79.5%。

2.1 收集和處理景觀數據

數據包括空間數據和非空間數據，經過收集整理，得到衛星遙感圖像和土地使用類型文檔。

2.2 數字化景觀。

通過ArcGIS軟件處理得到tiff、grids數據和土地利用類型圖(見圖1)。

圖1 潭柘寺鎮土地利用類型

2.3 用景觀格局指數方法分析景觀格局

景觀格局指數分三大類上百種。眾多的指數均可以用于量度景觀格局,但最多可描述6個相對獨立的方面。統計分析表明,其中后5個指數可以說明絕大部分的景觀差異,這6個獨立因子分別為斑塊數量(NP)，表征景觀異質性和破碎度,同時為理解其他指數的生態學意義提供了參照；最大斑塊占景觀面積比例(LPI)，表征景觀中基質或優勢斑塊類型，反映干擾強度；斑塊平均面積(AREA_MN)，表征景觀格局的尺度及斑塊分布的離散程度；斑塊形狀指數(SHAPE_AM)，表征斑塊邊緣形狀的復雜程度、邊緣效應強度；Shannon多樣性指數(SHDI)，綜合表征了景觀異質性的絕對水平。適度的異質性是景觀生態學理論的核心，也是景觀生態安全格局規劃的原則導向；Shannon均勻度指數(SHEI)，表征景觀異質性的相對水平。后5個指數對空間格局可提供相對獨立的量化指標，其他格局指數大多與此相關。

使用Fragstats軟件，計算潭柘寺鎮轄區主要景觀格局指數(見表1)。

表1 潭柘寺鎮轄區主要景觀格局指數表

2.4 結果說明與評價指導意見

案例選取了上述6個指數進行計算，分析景觀的空間分布特征。斑塊數量NP=1272,區域內景觀總體多樣性良好，生境破碎化程度略高，不利于保持穩定的斑塊特質；最大斑塊占景觀面積比例LPI=8.8281，區域內生態基質不穩定，人類活動干擾強度偏大；斑塊平均面積AREA_MN=6.2763，表明本研究過程貼近實際，數據作用機制敏感有效。其次，區域內生境破碎化程度偏高，但同時該值表明維持了一定程度的景觀異質性，可以保證基本的斑塊邊緣-內部面積比，有條件維持斑塊基本的物質能量涵養；斑塊形狀指數SHAPE_AM=2.5651，在區域內生境破碎化程度較高的背景下，該值表明了在保證邊界物質能量流動的同時維持了較為完整的斑塊內部生境；Shannon多樣性指數SHDI=4.5940，區域內的景觀異質性偏高，綜合上述及其他景觀格局指數如土地覆蓋類型數量的情況，判斷這主要是由于斑塊分布離散度大，生境破碎化程度較高導致的；Shannon均勻度指數SHEI=0.6733，應選擇降低景觀破碎度，提高景觀連通度的傾向作為生態安全格局規劃總體目標。

綜上所述，潭柘寺鎮轄區景觀格局總體上異質性良好，但生物多樣性尚未處在最大可能值；存在生境破碎化程度偏高、斑塊特質不穩定的隱患，也有斑塊個體較為完整，斑塊內部環境良好的優勢。而這主要是因為區域內人類活動強度大，干擾強度普通但干擾頻率較高；所以應設立提高景觀斑塊連通程度，減少不必要的人類活動的總目標。

在此原則指導下，可以采取以下措施。

1)劃定生態紅線，限制一二產業生產活動，設立生態保護區；

2)規劃景觀廊道，提高斑塊連通程度，在保持現有的土地覆蓋類型的前提下，通過合并或溝通來減少斑塊數量，提高斑塊特質穩定性，但同時應注意保證斑塊分布離散程度以限制干擾(如蟲害，火災，地質災害等)的蔓延；

3)提高保護意識，提高居民生活設施和方式的現代化水平以消減生態壓力，在進行生態建設的同時改善居民生活水平。

3 次級尺度景觀格局分析

建立有利于生態學過程的生態安全格局是本研究的核心問題，而格局與過程的相互作用依賴于尺度。在不同的空間幅度和粒度上建立景觀的“斑塊-廊道-基質”模型進行分析規劃，是本研究應用的關鍵。

當前很多地區村莊尺度下景觀中的自然斑塊所剩無幾，人地矛盾突出。要在保證人口承載力的同時保護生態環境，就要求村莊形成生態安全格局，其理想景觀特征是：有一組巨型自然斑塊，寬闊的植被廊道保護水域，并為巨型斑塊間關鍵物種的遷移提供連接，小型斑塊和廊道為整個景觀提供某些自然異質性。根據上述理論原則和景觀格局指數分析結果，我們對規劃范圍內的試點實施區域草甸水村進行了景觀格局評價并提出規劃指導意見。

草甸水村位于潭柘寺鎮西部。轄區面積255.09 ha，人口429人，村莊交通相對便利，林木覆蓋率達96.6%。

3.1 數據收集處理與景觀分析結果

數據收集處理方式同前文得到土地利用類型見圖2。

圖2 草甸水村土地利用類型

3.2 分析結果說明(見表2)

表2 草甸水村轄區主要景觀格局指數表

從景觀總體狀況看，草甸水村村域斑塊數量NP=149，區域內多是小型林地斑塊，建設用地斑塊共3個，分布在村域東部。總體上斑塊類型少、規模小，且分布不均勻，致使景觀整體異質性較差；最大斑塊占景觀面積比例LPI=27.5323，區域內灌木林地作為景觀基質連通度高。其面積占村域總面積的96.6%。但因灌木林地的物質能量涵養低，對整體景觀的控制程度不高，生態環境脆弱；斑塊平均面積AREA_MN=17.1562，表明本研究過程貼近實際，數據作用機制敏感有效。其次，區域內生境破碎化程度較低，同時該值表明村域景觀異質性較差，可能存在景觀抗干擾能力不足，不利于維持景觀環境承載力的穩定；斑塊形狀指數SHAPE_AM=2.7608，在區域內生境連通度較高的背景下，該值表明目前的景觀格局對邊界物質能量流動起到促進作用；Shannon多樣性指數SHDI=2.4112，區域內的景觀異質性低于鎮域范圍，主要由于斑塊分布集中，板塊類型單一造成；Shannon均勻度指數SHEI=0.5192，遠低于鎮域平均值，應選維持景觀連通度，增強景觀異質性作為生態安全格局規劃總體目標。

草甸水村廊道主要由“大坨-塔嶺”林地廊道、刺猬河河流廊道、潭王路南趙路道路廊道、村西山林廊道組成(見圖3)。其格局具有良好的連通性，廊道寬度多樣，圍合性強。其中以山地林地帶為主，同時河沿線綠化和道路附屬綠地形成少量分散的綠化廊道，林帶形成的廊道連通性強，但是植被類型單一，生境質量較差。草甸水村的河流廊道具有一定的生態優勢，有條件讓陸地生物與水生生物進行物質能量交換。

圖3 草甸水村景觀廊道分布示意圖

總體而言，草甸水村整體景觀格局在東側的村莊附近較為豐富，適宜居住；但其余部分景觀類型單一。整體景觀區域內斑塊蔓延度不足，生態脆弱，能量涵養不足。

在此原則指導下，可以采取以下措施：①對景觀不宜過多人為干涉，應設為生態涵養區；②利用現有基礎，加強廊道建設，形成廊道網絡以避免單一方向廊道隔絕兩側斑塊物質能量交換；③結合地質地貌對村莊建設用地進行規劃，在達到防范和疏導地質災害，保障居民生命財產安全的同時，減弱人類活動干擾強度；④對大面積的灌木林區域進行適當的人為保護，加強景觀異質性，削弱可能的強干擾，以提高景觀的穩定性。

4 結 語

本文以北京市門頭溝區潭柘寺鎮為例，依據景觀生態與城鄉規劃學科的原理，利用景觀格局指數分析方法與計算機柵格化分析技術進行了研究，依據景觀生態學結論性原則對規劃試點區草甸水村提供了具體規劃措施參考。這種具有針對性和系統性的對鄉村生態系統的保護方法，對實現生態安全前提下的鄉村發展具有重要意義。

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