株洲市主城區綠地景觀格局分區比較研究

胡芳文，肖志鵬，廖坤富，劉破浪，王雪琛，厲 澤

(1.吉首大學張家界學院 湖南 張家界 427000；2.中南林業科技大學 風景園林學院， 湖南省自然保護地風景資源大數據工程技術研究中心，湖南 長沙 410004；3.中國水利 水電第八工程局有限公司，湖南 長沙 410004)

1 引言

綠地是城市生態系統的重要組成部分，具有改善小氣候，緩解熱島效應，為生物提供棲息地等重要功能[1，2]。景觀生態學從景觀層面研究景觀單元的類型組成、空間分布對生態學過程的響應[3,4]。應用景觀生態學原理研究城市綠地景觀格局，有助于認識綠地建設中的不足[5～7]。目前，國內對綠地景觀格局的研究主要通過Arc GIS與ENVI軟件對綠地信息進行識別提取，并建立矢量數據庫，采用Fragstats軟件計算景觀格局指數，進而分析綠地景觀格局[8,9]。

目前對株洲市主城區景觀格局已有初步研究[10～12]，對株洲市主城區綠地景觀格局最新報道基于2010年衛星影像，但2010年后株洲市主城區綠地景觀格局未見報道，對株洲市主城區下轄不同行政區之間的綠地景觀格局比較尚未見報道。同時，近年來城市綠地系統規劃逐漸向城鄉綠地系統規劃轉變乃至國土空間規劃，新版《城市綠地分類標準(CJJ/T85-2017)》將其他綠地的提法轉為區域綠地，區域綠地重要性凸顯[13,14]，包含區域綠地的城市綠地景觀格局研究較為缺乏。株洲市是我國首批重點建設的工業城市之一，同時還擁有國家綠化城市和國家園林城市榮譽稱號，對其城市綠地景觀格局研究具有一定的典范性。可為株洲市主城區綠地建設提供科學依據，為新版的城市綠地系統規劃提供理論參考。

2 研究區概況

株洲為我國首批重點建設的8個工業城市之一，是重要的工業基地。因京廣、浙贛和湘黔鐵路交匯于此，株洲成為我國南部重要的鐵路樞紐。同時株洲也是長株潭城市群3大核心之一。研究區為湖南省株洲市主城區，研究范圍包含市下轄天元區、蘆淞區、荷塘區、石峰區4區的主城區部分。

3 數據源及研究方法

3.1 數據源

株洲市多光譜遙感影像：為歐洲太空局(European Space Agency, ESA)提供的Sentinel-2衛星影像，數據采集時間為2019年9月22日，天氣良好，云量低，利用歐空局提供的軟件對影像進行大氣校正。Sentinel-2衛星于2015年6月份發射升空，高度為786 km，幅寬290 km。攜帶的多光譜成像儀覆蓋13個光譜波段，可提供10 m，20 m，60 m地面分辨率的多光譜影像。此外收集了株洲市綠地系統規劃圖，行政區劃圖及其他相關資料。

3.2 研究方法

綠地景觀格局研究需要完成對現狀綠地進行提取與分類。景觀格局指數根據提取分類后的數據進行計算。

3.2.1 綠地信息提取方法

按研究區范圍，對獲取的Sentinel-2衛星影像進行切割。并進行光譜增強，輻射增強等數據預處理。使用監督分類法，并以目視解譯法進行輔助進行綠地信息提取，Kappa系數為89%，分類精度滿足要求。上述處理提取均在Envi 5.5中完成。

3.2.2 綠地類型分類方法

參照行業標準《城市綠地分類標準(CJJ/T85-2017)》，并考慮株洲市主城區綠地的實際分布情況進行調整，分類類型及內容見表1。綠地分類賦值在ARCGIS 10.5中完成。分類完成的株洲市綠地分布見圖1。

圖1 研究區綠地分布

3.2.3 景觀格局指數的選取與計算

結合株洲城市綠地建設實際情況，參考相關研究[15～17]，選取景觀格局指數見表2。景觀格局指數在Fragstats 4.2中計算。各景觀格局指數生態學意義詳見Fragstats 4.2使用手冊。

4 結果與分析

表3為株洲市主城區及主城區各行政分區景觀水平特征。由表3可知，在4個行政分區中，天元區TA僅次于蘆淞區，NP，PD，SPLIT，SHDI的值均最大，CONTAG值較小，表明天元區在4個分區中，斑塊數量多，土地利用豐富，破碎化程度最大，綠地斑塊連通性低；荷塘區TA值最小，表明荷塘區綠地總面積最小，荷塘區NP值最小而AI值最大，表明荷塘區斑塊數量少而聚集，PD值較小，SPLIT值較小，側面說明其斑塊凝聚破碎化程度不高；蘆淞區TA值最大，PAFRAC值最大，SHDI最小，SHEI最小，表明蘆淞區景觀形狀更趨于繞卷，景觀斑塊分布不均勻，異質性低；石峰區SPLIT值最小，SHDI值較大，SHEI值最大，表明景觀異質性較大，斑塊類型在景觀中分布更均勻。

表1 綠地分類類型

表2 株洲市主城區綠地景觀格局指數

表3 主城區及各行政分區景觀水平特征

表4為公園綠地斑塊類型水平特征指標。由表4知，在公園綠地斑塊類型面積(CA)及斑塊類型所占景觀面積的比例(PLAND)方面，荷塘區(74.88 hm2，1.98%)遠低于天元區(371.85 hm2，7.35%)石峰區(364.71 hm2，7.65%)及蘆淞區(331.54 hm2，5.58%)，表明在荷塘區公園綠地面積占比偏低且總面積偏少。在最大斑塊指數(LPI)及斑塊平均大小(AREA_MN)方面，石峰區(5.29%，182.36 hm2)明顯高于其他行政區(2.32%，47.36 hm2；2.59%，24.79 hm2；1.01%，18.72 hm2)，結合聚散性指標知石峰區NP值僅為2，可知石峰區公園綠地面積大但存在數量極少，優勢度顯著且連通性高。

表4 公園綠地斑塊類型水平特征指標

表5為防護綠地斑塊類型水平特征指標。由表5知，在防護綠地斑塊類型面積(CA)及斑塊類型所占景觀面積的比例(PLAND)方面，石峰區(111.92 hm2，2.35%)及天元區(90.42 hm2，1.79%)遠高于荷塘區(13.28 hm2，0.35%)及蘆淞區(11.15 hm2，0.19%)，相比其他行政分區，防護綠地在石峰區和天元區的貢獻率更高，4個行政區中石峰區的最大斑塊指數(LPI)最大，斑塊平均大小(AREA_MN)荷塘區>天元區>石峰區>蘆淞區，表明石峰區最大斑塊面積比重大，但斑塊大小差異較大。參考聚散性指標，4區中，石峰區NP值最大，為69，PD值最大，為1.45個/km2，可知相比其他行政區，石峰區防護綠地斑塊破碎化程度最為突出。

表5 防護綠地斑塊類型水平特征指標

表6為其他附屬綠地斑塊類型水平特征指標。由表6知，在其他附屬綠地斑塊類型面積(CA)及斑塊類型所占景觀面積的比例(PLAND)方面，蘆淞區(30.83 hm2，0.52%)明顯小于其他行政區(95.63 hm2，2.53%；168.71 hm2，3.34%；192.72 hm2，4.04%)，表明蘆淞區其他附屬綠地總面積小，占綠地總面積比例小，相較其他各類型綠地來說，蘆淞區其他附屬綠地的建設需要得到重視。同時，在最大斑塊指數(LPI)及斑塊平均大小(AREA_MN)方面，蘆淞區顯著小于其他行政區，且斑塊密度PD與聚集度指數均最小，表明蘆淞區其他附屬綠地斑塊面積普遍較小且分布零散，無明顯優勢斑塊。綜合聚散性指標與形狀指標來看，四區中，蘆淞區NP最小(49)，LSI最小(11.88)，COHESION最小(91.45%)，AI最小(79.88%)，說明蘆淞區其他附屬綠地形狀規則簡單，物理連接度低，不同斑塊類型相鄰出現的概率小。

表6 其他附屬綠地斑塊類型水平特征指標

表7為居住用地附屬綠地斑塊類型水平特征指標。由表7知，在居住用地附屬綠地斑塊類型面積(CA)及斑塊類型所占景觀面積的比例(PLAND)方面，天元區與荷塘區顯著高于其他兩分區；在斑塊平均大小(AREA_MN)方面，蘆淞區>石峰區>荷塘區及天元區，參考斑塊數量(NP)及斑塊密度(PD)，蘆淞區<石峰區<天元區及荷塘區，可知荷塘區及天元區斑塊平均大小偏小且斑塊密度最大，故天元區及荷塘區居住用地附屬綠地總面積較大，但綠地斑塊破碎化程度較高的問題也同樣需得到關注。

表7 居住用地附屬綠地斑塊類型水平特征指標

表8為區域綠地斑塊類型水平特征指標。由表8知，區域綠地在所有綠地類型中占比例最高，面積最大。此外，區域綠地中，蘆淞區CA最大，為5434.49 hm2，NP最大，為914個，LSI最大，為67.74，表明蘆淞區區域綠地面積大，斑塊數量多，破碎化程度高，形狀復雜。荷塘區CA最小，為3413.58 hm2，AREA_MN最大，為8.51 hm2，NP最小，為401，LSI最小，為40.59，AI最大，為93.21%，表明荷塘區區域綠地總面積小，數量少，平均面積大，形狀簡單，斑塊聚集呈團狀。

表9為道路附屬及廣場綠地斑塊類型水平指標。廣場綠地僅天元區一處。對于道路與交通設施用地附屬綠地，在斑塊類型面積(CA)及斑塊類型所占景觀面積的比例(PLAND)方面，天元區(68.71 hm2，1.36%)明顯高于其它行政區，蘆淞區(7.09 hm2，0.12%)明顯低于其他區。檢查后認為，天元區指標明顯高出其它行政區，一方面因天元區道路系統復雜，路網密集，另一方面為衛星影像空間分辨率不高而道路綠地狹長，道路與交通設施用地附屬綠地識別系統誤差較大所致。

表8 區域綠地斑塊類型水平特征指標

表9 道路附屬及廣場綠地斑塊類型水平指標

5 結論與建議

5.1 結論

總體來看，株洲市主城區綠地存在以下問題：①荷塘區公園綠地比例占比偏低且總面積偏少；②石峰區公園綠地面積大但存在數量極少，優勢度顯著且連通性高；相比其他行政區，石峰區防護綠地斑塊破碎化程度最為突出；③蘆淞區其他附屬綠地總面積小，占綠地總面積比例小，相較其他各類型綠地來說，蘆淞區其他附屬綠地的建設需要得到重視，其綠地斑塊面積普遍較小且分布零散，無明顯優勢斑塊，形狀簡單，物理連接度低；④天元區及荷塘區居住用地附屬綠地總面積較大，但綠地斑塊破碎化程度較高的問題也較嚴重；⑤區域綠地在所有綠地類型中占比例最高，面積最大。其中，蘆淞區區域綠地面積大，斑塊數量多，破碎化程度高。荷塘區區域綠地總面積小，數量少，平均面積大，斑塊聚集呈團狀。

5.2 建議

(1)針對荷塘區公園綠地比例偏低，總面積偏少，建議結合有利條件適當進行增建，或對現有公園適當進行擴建，以增加荷塘區公園綠地總面積，提高荷塘區公園綠地服務半徑覆蓋度。

(2)對于石峰區公園綠地較少的問題，建議對石峰區公園綠地進行適當增建或擴建；針對石峰區防護綠地破碎的問題，建議在石峰區防護綠地連通性較低處重點進行綠地建設改造，提高防護綠地的連通性，形成完整連續的生態廊道，給動物提供遷徙的綠色通道，有助于生物多樣性的保護。

(3)對于蘆淞區其他附屬綠地，建議在附屬綠地的更新改造及新建過程中應注重提高斑塊邊界的復雜程度以及斑塊間的連通性，更好地發揮邊緣效應，以保護城市生物多樣性。

(4)針對蘆淞區及荷塘區區域綠地存在的問題，建議構筑連續的生態綠地網絡，增強綠地斑塊之間的連通性，以降低景觀破碎度，保護生態系統的穩定。