基于RS和GIS的北京城市副中心绿地系统分析

贾 堃,赵 群

(北京农学院 园林学院，北京 102206)

绿地在城市中扮演着改善小气候条件、提高城市景观效果、生态功能等重要作用，当城市中的绿地形成一个有机的整体时，才能为人类提供更好的生存条件。北京副中心正处于建设阶段,是调整优化北京空间格局的重要举措，力求在2035年打造“没有城市病”人居环境，因此对现状绿地的分析具有必要性和现实需求。目前关于《北京城市副中心控制性详细规划(街区层面)(2016—2035年)》已经发布，但是关于副中心绿地现状方面的分析研究还很少，因此借助RS和GIS进行研究对北京副中心后续建设具有现实参考意义。

目前国内外已经有一些学者利用GIS和RS对城市绿地进行了研究，例如王雪等[1]借助RS技术对深圳市地形图进行几何校正和增强处理，应用ArcGIS9.0进行矢量化和相关统计分析，对深圳地区的城市绿地景观进行研究。Jerry 等[2]运用 RS、GIS等在美国德克萨斯州对城市绿地景观进行了景观格局的研究并进行相关指数计算，分析了景观结构动态变化。薛晶[3]利用高分一号卫星影像对景观格局进行了研究，并以景观格局和建立的模型为依据对南昌市东湖区和西湖区提出规划管理建议。在GIS中通过对不同时间段的绿地信息的分层显示，对绿地分布、绿地覆盖率等的对比分析，可以获知城市绿地的变化情况。例如张国成等[4]依据ETM 和 SPOT 数据，分析了南京绿地现状情况。在城市绿地功能分析中，以城市绿地空间信息作为研究对象选取合理的评价因子[5]，使用GIS建立影响因子空间属性信息数据库，然后利用ArcGIS软件的空间分析和计算功能可以定量的分析评价城市绿地。

1 研究区概况及数据来源

北京副中心总建设面积约155 km2，外部控制区为整个通州区。本次选取北京副中心中的一部分作为研究区，具体范围为北边以通燕高速为界，南到万盛南街，西以怡乐南街为界，东到东六环。包含了通惠河、运潮减河、北运河三条河的局部,总面积46.273 km2。研究区大致的经纬度范围为39.86N～39.92N，116.62E～116.70E。所选研究区与北京副中心控制性详细规划(街区层面)中的建筑高度分区规划示意图中的新老建筑高度协调区范围基本重合。研究数据源自高分二号卫星，以两景2018年9月5日获取的GF2-PMS1数据和一景2015年9月2日获取的GF2-PMS2数据为数据源。获取数据后需要对影像进行预处理，并对研究区进行裁剪。

2 GF-2影像的研究区土地利用信息

利用监督分类对研究区的植被、水体、道路、建筑和场地、拆迁土地(裸地)进行提取并对错误斑块进行处理。用地情况见表1。由表中可知道路、建筑和广场用地面积几乎占用研究区一半的面积，建筑道路密度相对较高。区域内水域面积少，存在拆迁还未建设土地，还有一些其他用地和绿地共24.00 9km2，占整个研究区面积比为51.8%。

3 研究区绿地信息数据库的建立

根据对遥感图像的目视解译和对场地的现状调研，对提取的绿地信息进行分类，将有相同功能或形状纹理信息相似的绿地分为一类。根据《城市绿地分类标准》CJJ/T85-2017(中华人民共和国行业标准)将城市绿地分为公园绿地、防护绿地、广场绿地、附属绿地、区域绿地。依据研究区场地实际情况将研究区内绿地分为公园绿地、防护绿地、附属绿地、区域绿地和其他绿地。

表1 2018年研究区用地情况统计表Tab.1 Statistical Table of Land Use in the Research Area in 2018

在ArcGIS中对不同类别的绿地斑块进行编辑分类,再将其归属到分类对应类别中，形成图像数据和图像信息属性数据库[6]。建立好各类绿地的属性信息[7]后，利用ArcGIS将绿地信息数据分层,再借助景观生态学软件Fragstats 4.2计算相关指数，并绘制2018年城市绿地系统斑块水平景观指数数据表(表2)。

表2 研究区2018年绿地系统斑块水平景观指数Tab.2 Study area patch landscape index of green space system in 2018

4 研究区绿地系统分析及布局

4.1 城市绿地系统定量指标分析

根据研究区用地情况图绘制2015年和2018年绿地指标对比表见表3。根据表格可知2015年研究区绿地面积为16.585 km2，2018年研究区绿地面积为16.97 2 km2，2018年绿地面积比2015年绿地面积增加了0.387 km2，绿化覆盖率增长了0.84%，增加的这部分主要为附属绿地，说明研究区虽然处于“拆旧迎新”的建设阶段，但是在一些场地建设的同时也在完善、增加绿地，但是受现状建筑、基础设施等布局限制，少有大型公共绿地建设。再依据表2从定量指标分析可知，研究区内公园绿地面积极少，防护绿地和附属绿地占地面积较大。区域绿地是新发布的《城市绿地分类标准》中重新定义的绿地类型，它包含了2002年行业标准中大部分其他绿地中的类型和生产绿地，但是不包含耕地，区域绿地在研究区中占比较小，本研究主要将湿地、苗木基地和风景名胜区归为此类别。研究区中除了上述四种绿地外，还有一些现状为临时草坪或者树木很少的疏林草地这些临时草场划分为其他绿地。对比北京副中心控制性详细规划图中的用地功能规划示意图发现，其他绿地中的多个大面积草场和疏林草地区域为满足居民生活所需将陆续建设成居住用地、产业用地、基础设施用地、教育医疗用地等。因此研究区建筑密度在未来会不断增加，基本没有可以建设综合性公园的空间，只能随着医疗机构、学校等建成，配套建设相应的附属绿地。

表3 2015年和2018年研究区绿地指标对比表Tab.3 Comparison table of green space indicators in the study area in 2015 and 2018

4.2 城市绿地系统景观指标分析

从景观指标层面分析可知研究区景观很大程度上受到人为改造且景观分布不均匀。景观形状指数反映人类对景观干扰强度的大小[8]，景观形状指数越大，表明人工建设行为对景观的干预程度越大。由表2可以发现附属绿地和防护绿地的形状指数为55.4%和27.4%，因为附属绿地受场地内建筑、广场、道路等分布的干扰，防护绿地受道路系统的干扰，其他三种绿地地块比较完整，数值相对也较小。

景观多样性反映景观的丰富和复杂程度[9]，景观多样性数值越大表明各类型绿地分布越均匀，少有类型绿地信息对整体景观影响越小。研究区内绿地景观多样性(SHDI)为1.103 1，表明研究区内各类型绿地分布比较不均匀；景观均匀度顾名思义反映不同类型景观分布是否均匀，指数越大表明各类景观分布的越均匀,当均匀度指数趋近于1时，说明各类景观接近均匀分布，研究区内景观水平的均匀度(SHEI)为0.685 4，结合景观多样性指数可知本文各类型绿地分布不均匀。

景观聚集度指数反应景观中不同类型斑块的聚散程度[9]，景观聚集度指数越高(以1作为标准值)说明景观内的斑块以大斑块为主，反之由小斑块组成，本研究区的景观聚集度指数(AI)为60.081 3，表示研究区内大斑块景观数量不多；绿地景观破碎度在一定程度上体现着人类的建设活动对城市的改造程度，景观破碎度越大表明城市绿地抗干扰能力越低，不利于保护生物多样性；绿地破碎度为城市绿地总斑块数量与绿地斑块总面积的比值(NP/TA)，研究区的绿地景观破碎度为0.998 7，表示研究区内绿地景观被人为改造程度比较严重。整体上讲，研究区绿地景观分布不均且受人为改造严重。

4.3 研究区绿地布局分析

研究区现状绿地布局为网状和点状绿地布局相结合，可以称之为“绿廊相连，绿块镶嵌”。上文提到研究区内一些场地在未来要修建基础设施、文教医疗等机构设施，有的地区需要战略留白，基本没有空间用来建设较大型的公园绿地，而且现状居住区和村落分布紧凑，即使一些村落拆迁修建居住区，为满足现状人口和未来居住人口的生活需要，修建文教医疗等设施是必然的。因此未来建筑密集程度不会下降相反会有所提高，地块被分割程度也会加大。故而在建筑密集程度较高的区域，通过建设大型公园来增加城市绿地率并不现实，应该建设小微绿地或在可以增绿的地方“见缝插绿”，如利用居住区或公用设施外围狭长或块状空间增建小型带状公园绿地，或者在荷载承重足够的建筑顶面、在不影响驾驶员视线的高速公路外侧等地方考虑屋顶花园和立体绿化。屋顶花园和立体绿化都是可以在较小空间内创造高质量绿化的方式，立体绿化由于自身垂直的特点，使它占地面积小而绿化覆盖面积大，不但增加了绿化率，而且节约土地资源，软化建筑生硬的轮廓并与城市绿化融为一体，而且立体绿化还是一种良好的增加竖向景观层次效果的方式[10]同时可以提高建筑围护的使用寿命。屋顶花园还可以折算成绿化覆盖率，1 m2屋顶绿化可以折算1 m2绿化覆盖率，5 m2屋顶绿化可以折算1 m2绿地率，对城市绿化建设有所助益。在绿地景观指数方面，提升城市总绿地覆盖率可以减小绿地景观破碎度。

综上所述，研究区内的绿地系统布局可以归纳为“绿廊相连，绿块镶嵌，绿点结合”。绿廊主要是指沿道路两侧的防护绿地、防风林带等；绿块主要是指面积大于0.1 hm2的城市绿地等；绿点是指建设过程中可以增加的或现状存在的小微绿地。

5 结 论

本研究利用ENVI5.3对GF-2号卫星影像进行预处理，对预处理后的2018年遥感影像进行监督分类并建立研究区绿地系统信息数据库。其中：防护绿地占城市绿地系统总面积的16.46%，景观形状指数为27.471 1，说明防护绿地主要以中大型绿地为主，斑块密度为25.336 0，表示防护绿地在整个研究区中比较分散；附属绿地占城市绿地系统总面积的61.52%，在整个城市绿地系统中附属绿地占有优势地位，斑块密度为72.060 2，说明附属绿地分布比较紧凑，景观形状指数为55.390 6，说明附属绿地以中小型斑块为主且形状较不规则，景观破碎程度比较高；公园绿地占比最小，其景观形状指数为7.487 2，说明公园绿地虽然数量少，但是以中大型斑块为主并且形状比较规则；区域绿地占城市绿地系统总面积的5.13%，景观形状指数为5.897，表明区域绿地中大都是大型斑块且比较规整；其他绿地斑块个数19个，斑块面积为258.41 hm2，占城市绿地系统总面积的15.22%。

结合研究区现状并对比2035年的规划图纸，除了规划图纸上已经规划确定好位置的公园绿地外，针对建筑密度较高的研究区范围提出在现状的基础上增加小微绿地的建议，形成“绿廊相连，绿块镶嵌，绿点结合”的规划方案，还可以考虑垂直绿化、屋顶绿化，为研究区的绿地系统完善提供参考意见。