福州市老城區(qū)綠地景觀格局分析與優(yōu)化策略研究

許琳昕

(福建農(nóng)林大學(xué) 金山學(xué)院，福建 福州 350002)

1 引言

作為城市生態(tài)系統(tǒng)中的“生產(chǎn)者”，城市綠地能夠為城市提供各種生態(tài)效益，對改善城市人居環(huán)境、創(chuàng)造生態(tài)宜居型城市起著重要作用。傳統(tǒng)城市綠地系統(tǒng)評價大多以靜態(tài)的“藍(lán)圖式評估”[1]為主，通常將人均綠地面積、人均公共綠地面積、綠地率、綠化覆蓋率四項指標(biāo)設(shè)為評價標(biāo)準(zhǔn)[2]。然而，單個綠地所能發(fā)揮的功能畢竟有限，復(fù)合尺度下合理組織的景觀格局才能將城市綠地系統(tǒng)的生態(tài)效益最大化[3]。景觀格局由該區(qū)域范圍內(nèi)的景觀組成(composition)和景觀配置(configuration)所決定[4]，增強(qiáng)斑塊數(shù)量、規(guī)模、類型、質(zhì)量和空間分布的多樣性，對于優(yōu)化存量綠地空間、提升人居環(huán)境質(zhì)量具有重要意義。目前，福州市老城區(qū)面臨著棲息地破碎、城市內(nèi)澇頻發(fā)及城市熱島效應(yīng)嚴(yán)重等多個生態(tài)問題，而針對福州市綠地景觀格局分析也多局限于公園綠地單一類型，或僅以分析結(jié)果的數(shù)值進(jìn)行討論，缺乏空間分布分析。

2 研究方法

2.1 研究場地

福州市(E119°18′N26°05′)是位于閩江河口的一個盆地城市，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，平均氣溫為20.3 ℃，年降雨量為1820.8 mm。福州市老城區(qū)(包含鼓樓區(qū)、臺江區(qū)和晉安區(qū)部分)面積為195.45 km2，北、西、東三面環(huán)山，山地占老城區(qū)總面積的32.41%，丘陵面積占40.27%。城區(qū)內(nèi)有107條內(nèi)河，以南北、東西向為主，為該區(qū)域帶來充沛的水資源。

2.2 數(shù)據(jù)來源及處理

本文選取2019年Sentinel-2衛(wèi)星影像(分辨率為10 m)為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)源，運(yùn)用ArcGIS10.6中“最大似然法分類”工具對福州市老城區(qū)城市綠地斑塊進(jìn)行解譯及矢量化處理，并結(jié)合《福州市城市總體規(guī)劃(2011-2020年)中心城區(qū)用地規(guī)劃圖》以及實(shí)地調(diào)研，建立城市綠地系統(tǒng)空間信息數(shù)據(jù)庫。以景觀生態(tài)學(xué)作為理論依據(jù)，將城市綠地視為不同類型的斑塊，基于FRAGSTATS 4.2軟件平臺，選取適宜的景觀指數(shù)對福州市城市綠地空間格局進(jìn)行量化評估，并通過ArcGIS10.6將分析結(jié)果進(jìn)行可視化，探尋福州市老城區(qū)城市綠地系統(tǒng)的優(yōu)化策略，為后續(xù)規(guī)劃設(shè)計提供參考依據(jù)。

3 結(jié)果與分析

3.1 福州市老城區(qū)城市綠地斑塊特征分析

通過福州市老城區(qū)綠地斑塊用地類型圖(圖1)可以看出以下總體特征：福州市老城區(qū)綠地空間格局分布不均，位于城區(qū)邊緣的綠地斑塊面積大，而城市中心區(qū)域內(nèi)綠地斑塊面積小，且被高密度建設(shè)用地所分割，破碎程度高。可以看出在福州市老城區(qū)綠地系統(tǒng)中，林地類型面積最大，占綠地總面積44.22%，是優(yōu)勢斑塊類型；居住及村鎮(zhèn)建設(shè)用地綠地面積次之，占綠地總面積32.8%，多分布在老城區(qū)中部高密度建設(shè)區(qū)域內(nèi)，部分村鎮(zhèn)建設(shè)用地分布在北部及東北部城市邊緣地帶；公園綠地分布不均且布局零散，主要集中在城西一帶，面積僅占綠地總面積的8.2%，一定程度上反映出福州市老城區(qū)公園綠地規(guī)模較為欠缺(圖2、圖3、表1)。

數(shù)量上91.87%的城市綠地為Ⅰ類和Ⅱ類的小型綠地，而這兩類綠地的類型面積之和占綠地總面積的5.77%，相比之下，僅為總量0.93%的Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ類綠地斑塊的類型面積之和占綠地總面積的90.64%(圖4)，這一現(xiàn)象反映出福州市老城區(qū)綠地斑塊在數(shù)量與面積上分布差異巨大、兩極分化嚴(yán)重，呈現(xiàn)“大型斑塊聚集，小型斑塊破碎”的趨勢。通過與用地類型、斑塊面積分布進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)以下3點(diǎn)。

圖1 福州市老城區(qū)綠地所處用地類型

圖2 福州市老城區(qū)不同用地類型綠地斑塊的面積占比

表1 福州市老城區(qū)綠地斑塊面積分類

圖3 福州市老城區(qū)不同面積類型的綠地斑塊分布

(1)Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ類綠地分布在福州市老城區(qū)東部、西部和北部區(qū)域，用地類型主要是林地、公園和耕地，具有較高生物多樣性，能為野生動物提供棲息地，并且能夠保持水土資源，在城市邊緣起到生態(tài)屏障的作用，耕地和果園地則提供相應(yīng)的生產(chǎn)功能，確保城市的糧食安全；

圖4 福州市老城區(qū)各類型斑塊數(shù)量與面積占比

(2)Ⅲ、Ⅳ類中型斑塊主要分布在北部，與山區(qū)林地相鄰，以及南部濱水區(qū)域，多為居住區(qū)和商業(yè)區(qū)附屬綠地、濱水綠地以及城市森林，起到提供日常的戶外游憩空間、吸收污染物、防塵降噪等作用，有益于居民的身心健康。分析結(jié)果表明，Ⅲ、Ⅳ類綠地斑塊在數(shù)量和面積上都非常缺乏，因此在福州市老城區(qū)綠地系統(tǒng)優(yōu)化中應(yīng)考慮增加這類綠地斑塊，滿足居民在城市中親近自然的需求。

(3)Ⅰ、Ⅱ類小型斑塊則主要分布在老城區(qū)中部建成區(qū)域內(nèi)，多為居住小區(qū)、學(xué)校內(nèi)部的樓間綠地，面積雖小，但數(shù)量非?？捎^，是需要優(yōu)化提升地重點(diǎn)對象，可以通過“社區(qū)營造”等方式加以充分利用。

綜合(1)～(3)點(diǎn)可知，大型斑塊作為區(qū)域內(nèi)的優(yōu)勢斑塊，具有較高的生態(tài)服務(wù)效益，在城市綠地系統(tǒng)中起主導(dǎo)作用。中、小型斑塊則多為城市公園、濱河綠地、街頭綠地和宅旁綠地，這些類型的綠地與市民日常生活息息相關(guān)，應(yīng)適當(dāng)在老城區(qū)綠地系統(tǒng)優(yōu)化中增加相應(yīng)比例，提升綠地系統(tǒng)構(gòu)成的合理性。

整體上，植被密度隨著綠地斑塊面積的增大而升高(圖5)，七類綠地中都包含植被密度低或極低的區(qū)域，其中Ⅰ、Ⅱ類占比最大，分別為96.63%與92.56%，說明福州市老城區(qū)建成區(qū)域內(nèi)絕大部分小型綠地斑塊的生境質(zhì)量有待大幅提高；植被密度高與極高的斑塊主要分布在Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ類大型綠地中，這些斑塊植被豐富，生境質(zhì)量高，是需要主要保護(hù)的綠地類型。

3.2 福州市老城區(qū)城市綠地景觀格局分析

根據(jù)相關(guān)研究[5，6]，本研究選取表2所示景觀指數(shù)作為福州市老城區(qū)綠地系統(tǒng)景觀格局評價指標(biāo)。

圖5 福州市老城區(qū)不同面積分類的綠地斑塊植物密度分布情況

表2 福州市老城市綠地景觀格局分析

3.2.1 面積

位于北部和東部地區(qū)的林地、郊野公園和耕地在LPI、AREA_MN和AREA_AM這三項面積景觀指標(biāo)中均具有較高數(shù)值，這表明這些類型的綠地斑塊在區(qū)域中占據(jù)優(yōu)勢地位。中部和南部建成區(qū)域內(nèi)綠地斑塊的LPI、AREA_MN和AREA_AM數(shù)值偏低，這表明這些區(qū)域內(nèi)綠地的斑塊面積和類型面積都較小。通過AREA_MN與AREA_AM的數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)(圖6)。

圖6 福州市老城區(qū)景觀面積指數(shù)空間分布

3.2.2 復(fù)雜度

SHAPE_AM和FRAC_AM顯示了單個UGS斑塊的形狀復(fù)雜度水平，而指標(biāo)LSI代表了所有UGS斑塊中形狀復(fù)雜度的等級水平[7]。位于西、東和東南部區(qū)域的小型綠地斑塊具有較高SHAPE_AM和FRAC_AM數(shù)值，但LSI數(shù)值較低，說明這些區(qū)域內(nèi)綠地斑塊單體形態(tài)復(fù)雜度較高，但斑塊之間的結(jié)構(gòu)組織關(guān)系較為簡單。相比之下，位于北部和西北部的大型綠地斑塊的SHAPE_AM和FRAC_AM數(shù)值低，但LSI數(shù)值較高，反映出該區(qū)域內(nèi)綠地斑塊單體形態(tài)較簡單，但整體上綠地斑塊格局形態(tài)復(fù)雜。根據(jù)景觀生態(tài)學(xué)理論，形態(tài)復(fù)雜程度越高，綠地斑塊所具有的邊緣效應(yīng)越高，邊緣地帶也具有更頻繁的物質(zhì)能量交換與更豐富的生物多樣性，也更易受到外界干擾。因此，與綠地斑塊類型比較發(fā)現(xiàn)，林地的邊緣效應(yīng)高，物質(zhì)能量交換程度高(圖7)。

圖7 福州市老城區(qū)形態(tài)復(fù)雜度指數(shù)空間分布

3.2.3 聚集與破碎度

在中部建成區(qū)域內(nèi)的城市綠地PD數(shù)值要比在北部和東部山區(qū)的綠地斑塊高出好幾個等次，這表明建成區(qū)內(nèi)的小型城市綠地破碎程度嚴(yán)重。AI和COHESION的數(shù)值分布可以看出，在老城區(qū)北部、西北部與東部，斑塊高度聚集為一個完整的大面積“綠色區(qū)域”，其整體的生態(tài)功能與該區(qū)域中主導(dǎo)斑塊(山區(qū)林地)一致，整體上，老城區(qū)內(nèi)綠地系統(tǒng)呈現(xiàn)向山區(qū)林地聚集的趨勢(圖8)。

3.2.4 連接度

ENN_AM和ENN_MN的數(shù)值分布表明福州市老城區(qū)綠地斑塊之間的歐幾里得平均距離較近，相鄰度較高，少數(shù)南部濱水區(qū)域斑塊之間距離較遠(yuǎn)，相鄰度較低。CONNECT數(shù)值反映出在北部和東部城市邊緣地區(qū)，綠地斑塊存在良好的連通性，這是因為，分布在山區(qū)林地與建成區(qū)域之間的耕地與濱河綠地是溝通大型綠地斑塊的踏腳石，因此具有很高的連接度。但相較之下，山區(qū)林地的CONNECT值最低，說明這些林地斑塊隔離程度高，與其他綠地斑塊之間是“斷連”的狀態(tài)(圖9)。

圖8 福州市老城區(qū)聚集與破碎度指數(shù)空間分布

圖9 福州市老城區(qū)連接度指數(shù)空間分布

4 結(jié)論與建議

本文基于景觀生態(tài)學(xué)理論與地理信息技術(shù)，對福州市老城區(qū)城市綠地系統(tǒng)進(jìn)行定量分析評價，結(jié)果表明：福州市老城區(qū)綠地用地類型以林地、公園綠地、居住與村鎮(zhèn)建設(shè)用地為主，面積與數(shù)量分布嚴(yán)重不均，空間格局整體上破碎度高，中、小型斑塊生境質(zhì)量普遍較低，且缺乏與大型斑塊的聯(lián)系，各類型斑塊之間的有機(jī)結(jié)合也有待加強(qiáng)。然而在高密度建設(shè)的情況下，福州市老城區(qū)內(nèi)可被轉(zhuǎn)化為綠地的存量空間極其有限，調(diào)整城市綠地網(wǎng)絡(luò)存在較大難度。

根據(jù)分析結(jié)果提出福州市老城區(qū)城市綠地系統(tǒng)優(yōu)化的相關(guān)建議如下。

(1)通過靈活多樣的“社區(qū)營造”對數(shù)量可觀的小型綠地斑塊進(jìn)行生境優(yōu)化，并將鄰近若干斑塊進(jìn)行有機(jī)整合，提升其質(zhì)量與規(guī)模，從而為居民提供更高的生態(tài)服務(wù)效益[8]。

(2)適當(dāng)在老城區(qū)中部增設(shè)為居民提供日?；顒訄鏊纳鐓^(qū)公園、街頭綠地等中型綠地，豐富綠地的類型與功能，完善各類型綠地的數(shù)量配比與空間組織。

(3)嚴(yán)格保護(hù)山地森林、水體和濕地等具有優(yōu)良生態(tài)效益的斑塊，并充分利用大型綠地斑塊的生態(tài)優(yōu)勢度與邊緣效應(yīng)，通過綠環(huán)、綠廊、綠楔等形式，加強(qiáng)與建成區(qū)域內(nèi)中小型斑塊的生態(tài)流溝通。

(4)基于福州市城市交通與內(nèi)河系統(tǒng)加強(qiáng)中心城區(qū)的生態(tài)廊道建設(shè)，從而將破碎的綠地斑塊串聯(lián)，形成水綠交融的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)。

(5)在復(fù)合尺度上，以動態(tài)演進(jìn)的視角統(tǒng)籌規(guī)劃城市綠地網(wǎng)絡(luò)，確保綠地斑塊之間、綠地與周邊環(huán)境之間能夠協(xié)同運(yùn)作，最大程度上發(fā)揮生態(tài)效益。

綜上所述，福州市老城區(qū)綠地系統(tǒng)的優(yōu)化要與城市存量空間的發(fā)展更新相協(xié)調(diào)，要因地制宜地建設(shè)綠地系統(tǒng)，完善提升城市生態(tài)服務(wù)功能[9]。福州市老城區(qū)可依托北部、西北和東部山地森林、郊野公園和南部閩江、烏龍江水系，以城市綠環(huán)、綠廊與綠楔等形式，優(yōu)化現(xiàn)狀綠地空間格局，提升城市綠地系統(tǒng)生態(tài)服務(wù)效益，從而遏制水土流失、城市內(nèi)澇和熱島效應(yīng)等現(xiàn)象。同時，依托城市交通基礎(chǔ)設(shè)施與內(nèi)河系統(tǒng)，提高小型綠地斑塊的生境質(zhì)量，加強(qiáng)與周邊綠地及優(yōu)勢綠地斑塊的連接度，形成藍(lán)綠耦合的韌性網(wǎng)絡(luò)。