基于泰森多边形法的长兴县古树名木空间分布分析

谭莹 朱培 王柯

（1 浙江省森林资源监测中心 浙江杭州 310020；2 浙江省长兴县自然资源和规划局 313100）

浙江省长兴县有着优越的自然条件，悠久的人文历史，繁衍孕育了诸多珍贵的古树名木。特别是位于小浦镇的古银杏长廊极具特色，长廊中大约散落着3 万株原生野银杏，其中百年以上的古银杏有数千株之多[1]。为了更好的保护古树名木资源，摸清本底数据，2017年长兴县开展了第二次全县古树名木普查工作。在普查数据的基础上，对长兴县古树名木资源现状进行了空间格局分布分析，旨在为我们进一步研究生物资源、植物分布、环境变化、物种遗传特征、历史文化遗产提供重要的基础[2], 也为更好的保护古树名木资源、规划城市建设提供依据[3]。

1 研究区概况

长兴县地处北纬30°43′-30°11′，东经119°33′-120°06′之间，位于浙江省北部，杭嘉湖平原西北边缘。北邻江苏省宜兴市、西接安徽省广德县，西南、东南方向和本省的安吉县、湖州郊区接壤，东北隔太湖与苏州、无锡相望。全县总面积1430km2。长兴县位居浙北低山丘陵向太湖西岸平原过渡的地区，地势西高东低。山丘分布较广，山脉为天目山、莫干山山脉之延伸。县境西北部、南部、东南部被三个低山丘陵围绕。在西北和西南山区之间，各有一处山间盆地，即煤山盆地和泗安低丘盆地。境内中部和东北部展布两片平原，中部为长泗平原，东部滨湖区为城东平原。全县海拔在100m 以下面积占70%以上。长兴县属亚热带海洋性季风气候，光照充足、气候温和、降水充沛、四季分明、雨热同季[4]。

长兴县属中亚热带常绿阔叶林北部亚热地带，青冈、苦槠、栽培植被区。除农作物外，主要有木本植物、竹类植物、次生草本植物及人工栽培的用材林、经济林和四旁树木等，分三个植被区，低山丘陵竹、木、灌、草复合林区、平原人工栽培植被区、滩地、河（湖）岸植被区。根据长兴县2017 年古树名木普查数据统计显示，全县共有古树4313 株，其中散生古树种类数34 种、个体数量共591 株，占全县种类数的94.12%、个体数量的13.70%；集群（古树群）种类数15 种、个体数量3722株，占全县种类数的44.12%、个体数量的86.30%。从统计数据看，长兴县古树呈群状分布格局。

2 研究方法

采用ArcGIS 的泰森多边形法对长兴县古树名木的空间分布类型进行分析[5,6]，反映古树名木分布的空间格局、分布特征等,并结合实地核查调研,多角度分析其生存环境因素。

泰森多边形是由一组连接两邻点线段的垂直平分线组成的连续多边形组成。一个泰森多边形内的任一点到构成该多边形的控制点的距离小于到其他多边形控制点的距离。由于泰森多边形面积随点集的分布而发生变化，因此可用多边形面积的变异系数CV 值（即泰森多边形面积的标准差与平均值的比）来衡量凸多边形面积的变化程度，从而评估样点的分布类型[7,8]。具体划分依据见表1。

表1 变异系数划分参考值[9，10]

变异系数的计算公式为：变异系数CV=标准偏差SD/平均值Mean,CV 值没有量纲，可以客观反映数据离散程度大小[7]。

3 结果与分析

空间分布类型分析可以反映长兴县古树名木的空间分布相关性和空间集聚特征。种群的空间分布类型通常有以下三种: 均匀分布，种群内个体之间保持一定的均匀距离；随机分布,种群个体的分布完全和机遇符合,或者说每个个体的表现都有同等的机遇,任何个体出现与其它个体是否存在无关；集群分布，种群个体的分布极不均匀,常成群、簇、团状[11，12]。

根据表1 的空间分布类型划分依据,结合ArcGIS 中泰森多边形对长兴县古树名木的集聚程度进行测算,得到空间分布类型（详见表1）及长兴县古树名木泰森多边形图（详见图1）。结果显示，全县范围来看,长兴古树名木资源整体呈现明显的聚集状态，变异系数CV值为6.16,在＞0.64 的范围内属于强变异、集群分布,聚集程度高。分乡镇来看，长兴古树名木在小浦镇不仅数量最多，且聚集程度最高,变异系数CV 值高达13.79，远超其他乡镇。除小浦镇外，煤山镇、泗安镇、和平镇、林城镇也是长兴古树的主要分布区域，且变异系数CV值均大于1.5。画溪街道的古树数量并不多，但聚集程度较高，变异系数CV 值达2.12。进一步与长兴县地形图叠加分析，获得古树名木地形分布图（详见图2），发现长兴的西北部包括小浦镇、煤山镇、泗安镇等地区以及东南部的和平镇地区属天目山余脉,山势虽不高，但相对于平原地区人口较少、生态环境优越，外界对古树资源的影响和干扰较少, 古树资源分布集中。长兴中部和东北部的大部分平原地区包括太湖街道、龙山街道、李家巷镇、虹星桥镇等地区地势平坦、人口广布、居民点密度大，古树资源分布比较稀少。

表2 各乡镇古树名木株数、变异系数及空间分布类型

图1 长兴县古树名木泰森多边形图

图2 长兴县古树名木地形分布图

4 讨论与结论

长兴县古树名木资源整体呈现明显的聚集状态，并在空间上形成西北大聚集区和东南小聚集区，这与长兴的地形分布高度一致，说明地形是影响古树分布的重要因素，越是近自然的山体周边越是有利于古树的生长及保存。

长兴的古银杏极具科研价值，在新生代第四系(纪)冰川时期银杏濒于绝灭，全世界只在天目山余脉长兴等地保存下来，后传遍全国[13，14]。长兴县古树名木中银杏数量高达的93.83%，且大部分银杏集中在小浦镇，占银杏总株数的89.50%，特别是小浦镇的八都岕以其独特的古银杏长廊声名鹊起。除了八都岕，煤山镇的罗岕、和岕等多个山岕的古树均呈线状集群分布，这是由于山岕这种地貌两面青山，大涧中流，独特的小地形使得银杏种子的传播距离不会太远，空间分布格局总体上趋于集群分布。而由山岕形成的良好的生态环境也有利于古银杏的生长及繁衍。

通过泰森多边形法获取古树的空间分布类型及变异系数，可将古树群落聚集程度定量化，作为划分古树群的依据之一，在古树群的价值量评估上也可作为重要评价因子。在此基础上，通过进一步对古树名木矢量数据叠加地形图进行分析，能够更加直观的发现古树空间分布与地形地貌及生态环境之间的关联性。