基于Fragstats的郊野公园景观格局分析——以上海市青西郊野公园为例

胡红梅

(上海市城市规划建筑设计工程有限公司,上海 202162 )

1 引言

党的“十八大”和十八届三中、四中全会，明确了“大力推进生态文明建设”的战略决策，把生态文明建设放在突出地位。党的“十九大”提出要坚持人与自然和谐共生，必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境。

为落实国家生态文明战略，实现上海可持续发展，实施《上海市基本生态网络规划》，充分发挥规划和国土资源领域在保障发展、保护资源、科学规划、优化空间的作用，上海市规划和国土资源管理局、上海市城市规划设计研究院于2012年10月启动《上海市郊野公园选址规划及概念规划方案》的编制研究工作，在郊区初步选址了21个郊野公园，青浦青西、松江松南、闵行浦江、嘉定嘉北、崇明长兴岛5个郊野公园为第一批试点[1，2]。

郊野公园是指“位于城市郊区，有着良好的自然景观、郊野植被及田园风貌，以生态保育、自然保护、农业生产、农村生活为目的，兼顾休闲游憩功能的大型郊野生态空间”。郊野公园是“强化城乡统筹、突出规划引领、破解资源瓶颈、转变发展方式”的重要探索。根据《上海市郊野公园选址规划及概念规划方案》，规划在郊区初步选址21个郊野公园；根据《上海市城市总体规划(2017-2035)》，规划建设30处以上的郊野公园(区域公园)[3]；据上海各郊区总规最新统计数据，现阶段规划选址郊野公园数量达41处。现阶段拟规划选址的郊野公园在自然资源集聚优势、资源禀赋质量、生态功能重要性等方面存在诸多差异，本文以首批重点规划建设且已开园的青西郊野公园为例，基于ArcGIS平台、FRAGSTATS软件分析其生态景观格局，以期为未来郊野公园选址、环境保护和生态修复提供参考。

2 青西郊野公园景观类型

根据《上海市基本生态网络规划》，青西郊野公园属于全市基本生态网络中的青松生态走廊[4]，于2012年被纳入近期重点规划建设的试点郊野公园，要统筹田、水(含湿地)、林等生态要素，形成兼具生态保育、景观塑造、耕地保护等多功能复合的基本生态网络节点。

根据2011年底的二调变更数据，青西郊野公园总面积22.38 km2。其中，21.85 km2位于集中建设区外，农用地占比约69%，建设用地占比约17%，水域和未利用地占比约14%(图1)[5]。

青西郊野公园主要生态系统可分为三大类，分别是河网水域、林地(含绿地)、农田。其中，河网水域生态系统面积最大(约8.08 km2)，林地(含绿地)生态系统次之(约6.20 km2)，农田生态系统面积相对较小(约3.72 km2)。2000～2010年间，青西郊野公园河网水域面积呈较为平缓的先增后减趋势，总体变化不大；林地(含绿地)面积在2005年之后大幅增加，总体增幅较大；农田面积呈递减趋势，总体减幅明显(图2～5)。

结合实地踏勘资料和生态景观格局分析要求[6～8]，青西郊野公园景观类型可分为10类，分别是耕地、园地、林地、其他农用地(除坑塘、养殖水面)、工矿仓储用地、城镇住宅用地、农村居民点用地、交通运输用地、其他建设用地、水域(含河流、湖泊、坑塘、养殖、苇地)[9]，分别占比为14%、2%、26%、4%、4%、2%、7%、3%、3%、36%(图6)。

3 生态景观格局分析

3.1 景观指标选取

景观指标通常是指能够高度概括一定范围内景观格局信息，反映不同景观类型的结构组成和空间配置等方面特征的定量指标。这些定量指标信息含量高、说明功能强，广泛应用于景观格局研究中。

Fragstats软件为景观指标专业计算软件，其指标分为以下三个级别。

图1 青西郊野公园土地利用现状

图2 特色水面景观分布

3.1.1 拼块级别(Patch-level)

反映景观中单个拼块的结构特征，是计算其他景观级别指标的基础。具体包括拼块面积(Patch area，PA)、拼块周长(Perimeter，PERIM)、核心拼块面积(Core area，CORE)等指标。

3.1.2 拼块类型级别(Class-level)

反映景观中不同拼块类型各自的结构特征。具体包括拼块类型面积(CA)、拼块所占景观面积比例(PLAND)、拼块数量(NP)、拼块密度(PD)等指标。

3.1.3 景观级别(Landscape-level)

反映景观的整体结构特征。具体包括景观面积(TA)、最大拼块面积占景观面积比例(LPI)、总边缘长度(TE)、景观形状指标(LSI)等指标。

3.2 景观指标分析

3.2.1 拼块级别(Patch-level)

拼块面积(PA)——单个拼块的面积。属于面积指标，用于表示单个拼块的面积大小，可反映单个拼块作为聚居地的适宜程度。一般来说，面积越大则越适合作为动植物的聚居地。青西郊野公园内部南部和北部的部分耕地、林地等土地利用类型单个拼块面积较大，说明就单个景观斑块层面而言其更适宜动植物聚居。

拼块周长(PERIM)——单个拼块的周长。属于边缘指标，用于表示单个拼块的边长，一般与拼块面积呈正相关，即拼块面积大则周长较大。可间接反映单个拼块作为聚居地的适宜程度，面积越大则越适合作为动植物的聚居地。青西郊野公园北部、南部部分耕地、林地单个斑块PERIM值较大，适宜动植物聚居。

拼块回旋半径(GYRA)——单位拼块与同类型拼块核心之间的平均距离，是反映拼块密度大小及差异的指标之一。青西郊野公园北部林地较为集中区域、南部水域集中区域的GYRA值较大，适宜动植物聚居。

核心拼块面积(CORE)——基本与现状10种景观类型面积相吻合。

图3特色景观园林分布

图4 农地特色景观分布

图5 青西郊野公园主要生态系统类型面积(a)、变化趋势(b)

图6青西郊野公园现状景观类型

3.2.2 类型级别(Class-level)

拼块类型面积(CA)——某一拼块类型中所有拼块的面积之和。可度量景观的组分，也是计算其他指标的基础。其值大小制约着以此类型拼块作为聚居地的物种的丰度、数量、食物链及次生种的繁殖等。一般来说，一个拼块中能量和矿物养分的总量与其面积成正比，则更适宜作为聚居地。青西郊野公园作为聚居地适宜程度前四位的依次为：水域、林地、耕地、农村居民点用地(表1)。

拼块所占景观面积比例(PLAND)——某一拼块类型的总面积占整个景观面积的百分比。可度量景观的组分，确定优势景观元素，其取值范围为0%～100%，趋于0表示景观中此拼块类型十分稀少，趋于100%表示整个景观只由一类拼块组成。青西郊野公园由10大景观类型构成，以水域、林地、耕地、农村居民点用地为主(表2)。

表1 青西郊野公园拼块类型面积(CA)统计

拼块数量(NP)——景观中某一拼块类型的拼块总个数。可反映景观的空间格局，用于描述景观异质性和景观破碎度。NP越大则景观异质性越高、破碎度越高，反之则异质性越低、破碎度越低。青西郊野公园景观类型中，其他农用地破碎化程度最高，其次为林地、耕地、水域、其他建设用地。破碎化程度高说明区域内该景观类型被分割得越严重，不利于生物间进行物质能量交换。

表2 青西郊野公园拼块所占景观面积比例(PLAND)统计

最大拼块所占景观面积的比例(LPI)——某一拼块类型中的最大拼块占整个景观面积的比例。有助于确定景观的优势类型，取值范围为0%～100%，其值大小决定着景观中的优势种、内部种的丰度等生态特征，其值的变化可改变干扰的强度和频率，反映人类活动的方向和强弱。青西郊野公园中水域的LPI值最大，说明其受人为活动干扰较小，属于优势景观类型。

3.2.3 景观级别(Landscape-level)

景观面积(TA)——等于一个景观的总面积。其生态意义在于决定了景观的范围以及分析的最大尺度，是计算其他指标的基础，其对于维护物种多样性、生态系统稳定具有重要意义。青西郊野公园的TA值为2238.51 hm2。

最大拼块所占景观面积的比例(LPI)——某一拼块类型中最大拼块占整个景观面积的比例。其生态意义在于反映景观类型的优势度，LPI值越大表示该景观优势度大。青西郊野公园水域的LPI值为24.72%，表明水域在基地现状景观中优势度较大。

拼块个数(NP)——景观中所有的拼块总数。其生态意义在于反映景观的空间格局，一般与景观破碎度呈正相关。青西郊野公园涉及的河湖水系、园林地、农田三大生态系统的NP值大小为园林地>农田>河湖水系，说明园林地被分割的情况相对较多，而河湖水系被分割的情况较少，基地整体景观破碎度相对较小。

景观丰度(PR)——景观中所有拼块类型的总数。其生态意义在于是反映景观组分以及空间异质性的关键指标之一。青西郊野公园的PR值为10，基地景观组分较多，空间异质性较高。

香农多样性指数(SHDI)——可用于反映景观异质性，若SHDI值越高，则表明景观系统中土地利用类型越丰富，破碎化程度越高，其与生态学中的物种多样性也有紧密联系，二者一般呈正态分布。SHDI=0表示整个景观仅有一个拼块组成，SHDI增大时，说明拼块类型增加或各拼块类型在景观中呈均衡化趋势分布。青西郊野公园的SHDI值为1.80，说明基地内土地利用类型非单一，且各景观类型的比例不相等，但现状土地利用丰富度较低，主要景观类型(水域、林地、耕地等)的破碎化程度不高，多样性较低。

香农均匀度指数(SHEI)——取值范围为0-1，SHEI=0表示整个景观仅有一个拼块组成，无多样性可言；SHEI=1表明各拼块类型均匀分布，有最大多样性。青西郊野公园SHEI值为0.78，表明现状景观类型中水域、林地虽然在10大景观类型中占一定优势，但基地整体景观呈相对较均匀分布(图7)。

图7青西郊野公园景观格局分析

综上所述，在拼块级别，青西郊野公园北部、南部均有单个拼块面积较大，适宜动植物聚居，其他区域则应通过物理、化学、生物等工程措施增加不同土地利用类型的拼块面积，以生态修护和生态保育功能为主。青西郊野公园内园林地、农田受人类干扰活动影响，被分割程度相对河湖水系较高，破碎化程度高则不利于生物间进行物质能量交换。因此，要重点针对区域内的水域、林地、耕地等景观类型进行生态修复、连通，以加强物种之间的信息交流，逐步恢复物种多样性，加强生态保育。

4 生态景观格局分析的运用

根据生态景观格局分析，青西郊野公园内的优势景观类型是水域，其功能定位可围绕水要素来做文章。青西郊野公园规划定位为以“湖、滩、荡、堤、圩、岛”水环境和江南水乡肌理为特色，以生态保育、湿地科普、农业生产、体验休闲为主要功能的远郊湿地型郊野公园。

4.1 河网水域规划

青西郊野公园内部水系破碎化程度居各景观类型中第三，规划将径流、湖泊、河湾、浮岛作为基底，提高水体连通性，丰富水体多样性。

(1)径流：利用基地内部现状丰富的水系，连通周边淀山湖、泖港、太浦河等水系，加强内外部水系疏浚，在更大范围内构建富有江南水网肌理特色的区域。利于水生生物之间的物质能量交换，同时加强水体的循环自净能力。

(2)湖泊：以湿地、鱼塘、河流水系等连通基地中部大莲湖和周边水系，打破大莲湖原有的硬质边界，形成湖、滩、荡、堤为特色的湖面景观，降低河湖水系的破碎度，增强水体保育功能。

(3)河湾：将基地内部的莲湖湾、连横湾和规划的水森林湾等作为重要生态景观节点，适度结合功能性项目导入，形成各具特色的湾区，有利于改善局部生态环境，同时以生态手段降低人类活动对自然环境和生物的不良影响，有利于人与自然和谐相处。

(4)浮岛：根据基地现状水系特点，在疏浚河道过程中结合水系整治、生态景观塑造、公园特色设计，融入自然生态隔离手法，利用水系屏障形成浮岛，分隔需要进行严格生态保育的区域，将人类活动对生态系统的干扰降到最低。

4.2 林地规划

青西郊野公园内部林地(含园地、绿地等)破碎化程度较高，被分割的情况较为严重，不利于栖息其中的生物进行物质能量交换。规划以大莲湖周边为重点，加强林地保育，逐步形成自然屏障。

(1)大莲湖周边重点区域：大莲湖周边已具备一定规模的“水上森林”资源，属于典型的森林湿地景观，规划在继续扩大池杉等耐水湿树种种植面积基础上，引入适宜的水生物种丰富驳岸植物景观，可选用晚春开花的耐水湿品种，如溪荪鸢尾、玉蝉花、黄菖蒲、柳叶马鞭草、钓钟柳、千屈菜和鼠尾草科植物(深蓝鼠尾草、天蓝鼠尾草和蓝花鼠尾草)，形成独特的“晚春花海”景观，同时增加物种多样性。

(2)其他区域：结合现状林地布局特点，加强林地保育，逐步降低林地的破碎化程度。一方面对现有林地进行整体保护，降低人为不良干预，并结合公园内河道整治、道路建设、生态保护要求等，选择富有野趣、适宜生长的植物种植；另一方面，结合现状林地密度分析，对过度密集的林地进行适度抽稀和降低密度，并增加树种，逐步丰富林地垂直结构、形成混交林，改变结构单一的林地景观，逐渐向近自然林演变，构建良好的林地生态系统。

4.3 农田规划

青西郊野公园内部质量较好的耕地已被划为相对集中的高标准基本农田，因此破碎化程度较低。公园内的农田既要满足上位规划对基本农田保护的要求，又需要落实生态保护和观光旅游需求，因此,可采用以下规划策略。

(1)优先保留优质农田，保障农业生产。优先保护莲湖村周边的高标准基本农田等集中连片耕地，并结合上位规划要求，在周边耕作条件好、质量水平高、集中连片的耕地上继续划定高标准基本农田，结合农田水利规划，进一步完善农田水利设施、田间道路等农业生产条件，实行严格保护。

(2)兼顾农业生产和景观塑造。通过农用地、水域及未利用地整治，将部分被细小水系支流分割的耕地整理成为较为规整、集中连片、便于耕作的农田，融入大地景观的理念，通过不同季节的种植物种和种植模式，结合周边村庄农宅规划，在利于农业生产的同时改善村庄环境，塑造独特的农田景观。

(3)农田水网布局。结合河网水域规划和农用地整治，增强相对集中的农田斑块之间的连通度，并与湖泊、河流、鱼塘、湿地等形成富有层次、四季不同的农田水网景观。

5 结语

郊野公园概念最早起源于英国，其针对郊野公园的特点设定了一系列设计标准，包括面积、特点、设施等[10]。上海郊野公园是落实生态文明建设的重要抓手，现阶段规划选址郊野公园数量众多，评价郊野公园选址的科学合理性和引导郊野公园生态保育显得尤为重要。未来郊野公园可在详实的现状自然资源调查基础上，基于ArcGIS平台和Fragstats软件进行生态景观格局分析，研究郊野公园现状景观类型、结构组成、空间布局，评估规划选址是否合理，围绕优势景观资源进行规划设计，加强生态保育和自然、生态、野趣景观塑造。