株洲市主城区绿地景观格局分区比较研究

2023-04-06胡芳文肖志鹏廖坤富刘破浪王雪琛

绿色科技 2023年3期

胡芳文，肖志鹏，廖坤富，刘破浪，王雪琛，厉泽

(1.吉首大学张家界学院湖南张家界 427000；2.中南林业科技大学风景园林学院，湖南省自然保护地风景资源大数据工程技术研究中心，湖南长沙 410004；3.中国水利水电第八工程局有限公司，湖南长沙 410004)

1 引言

绿地是城市生态系统的重要组成部分，具有改善小气候，缓解热岛效应，为生物提供栖息地等重要功能[1，2]。景观生态学从景观层面研究景观单元的类型组成、空间分布对生态学过程的响应[3,4]。应用景观生态学原理研究城市绿地景观格局，有助于认识绿地建设中的不足[5～7]。目前，国内对绿地景观格局的研究主要通过Arc GIS与ENVI软件对绿地信息进行识别提取，并建立矢量数据库，采用Fragstats软件计算景观格局指数，进而分析绿地景观格局[8,9]。

目前对株洲市主城区景观格局已有初步研究[10～12]，对株洲市主城区绿地景观格局最新报道基于2010年卫星影像，但2010年后株洲市主城区绿地景观格局未见报道，对株洲市主城区下辖不同行政区之间的绿地景观格局比较尚未见报道。同时，近年来城市绿地系统规划逐渐向城乡绿地系统规划转变乃至国土空间规划，新版《城市绿地分类标准(CJJ/T85-2017)》将其他绿地的提法转为区域绿地，区域绿地重要性凸显[13,14]，包含区域绿地的城市绿地景观格局研究较为缺乏。株洲市是我国首批重点建设的工业城市之一，同时还拥有国家绿化城市和国家园林城市荣誉称号，对其城市绿地景观格局研究具有一定的典范性。可为株洲市主城区绿地建设提供科学依据，为新版的城市绿地系统规划提供理论参考。

2 研究区概况

株洲为我国首批重点建设的8个工业城市之一，是重要的工业基地。因京广、浙赣和湘黔铁路交汇于此，株洲成为我国南部重要的铁路枢纽。同时株洲也是长株潭城市群3大核心之一。研究区为湖南省株洲市主城区，研究范围包含市下辖天元区、芦淞区、荷塘区、石峰区4区的主城区部分。

3 数据源及研究方法

3.1 数据源

株洲市多光谱遥感影像：为欧洲太空局(European Space Agency, ESA)提供的Sentinel-2卫星影像，数据采集时间为2019年9月22日，天气良好，云量低，利用欧空局提供的软件对影像进行大气校正。Sentinel-2卫星于2015年6月份发射升空，高度为786 km，幅宽290 km。携带的多光谱成像仪覆盖13个光谱波段，可提供10 m，20 m，60 m地面分辨率的多光谱影像。此外收集了株洲市绿地系统规划图，行政区划图及其他相关资料。

3.2 研究方法

绿地景观格局研究需要完成对现状绿地进行提取与分类。景观格局指数根据提取分类后的数据进行计算。

3.2.1 绿地信息提取方法

按研究区范围，对获取的Sentinel-2卫星影像进行切割。并进行光谱增强，辐射增强等数据预处理。使用监督分类法，并以目视解译法进行辅助进行绿地信息提取，Kappa系数为89%，分类精度满足要求。上述处理提取均在Envi 5.5中完成。

3.2.2 绿地类型分类方法

参照行业标准《城市绿地分类标准(CJJ/T85-2017)》，并考虑株洲市主城区绿地的实际分布情况进行调整，分类类型及内容见表1。绿地分类赋值在ARCGIS 10.5中完成。分类完成的株洲市绿地分布见图1。

图1 研究区绿地分布

3.2.3 景观格局指数的选取与计算

结合株洲城市绿地建设实际情况，参考相关研究[15～17]，选取景观格局指数见表2。景观格局指数在Fragstats 4.2中计算。各景观格局指数生态学意义详见Fragstats 4.2使用手册。

4 结果与分析

表3为株洲市主城区及主城区各行政分区景观水平特征。由表3可知，在4个行政分区中，天元区TA仅次于芦淞区，NP，PD，SPLIT，SHDI的值均最大，CONTAG值较小，表明天元区在4个分区中，斑块数量多，土地利用丰富，破碎化程度最大，绿地斑块连通性低；荷塘区TA值最小，表明荷塘区绿地总面积最小，荷塘区NP值最小而AI值最大，表明荷塘区斑块数量少而聚集，PD值较小，SPLIT值较小，侧面说明其斑块凝聚破碎化程度不高；芦淞区TA值最大，PAFRAC值最大，SHDI最小，SHEI最小，表明芦淞区景观形状更趋于绕卷，景观斑块分布不均匀，异质性低；石峰区SPLIT值最小，SHDI值较大，SHEI值最大，表明景观异质性较大，斑块类型在景观中分布更均匀。

表1 绿地分类类型

表2 株洲市主城区绿地景观格局指数

表3 主城区及各行政分区景观水平特征

表4为公园绿地斑块类型水平特征指标。由表4知，在公园绿地斑块类型面积(CA)及斑块类型所占景观面积的比例(PLAND)方面，荷塘区(74.88 hm2，1.98%)远低于天元区(371.85 hm2，7.35%)石峰区(364.71 hm2，7.65%)及芦淞区(331.54 hm2，5.58%)，表明在荷塘区公园绿地面积占比偏低且总面积偏少。在最大斑块指数(LPI)及斑块平均大小(AREA_MN)方面，石峰区(5.29%，182.36 hm2)明显高于其他行政区(2.32%，47.36 hm2；2.59%，24.79 hm2；1.01%，18.72 hm2)，结合聚散性指标知石峰区NP值仅为2，可知石峰区公园绿地面积大但存在数量极少，优势度显著且连通性高。

表4 公园绿地斑块类型水平特征指标

表5为防护绿地斑块类型水平特征指标。由表5知，在防护绿地斑块类型面积(CA)及斑块类型所占景观面积的比例(PLAND)方面，石峰区(111.92 hm2，2.35%)及天元区(90.42 hm2，1.79%)远高于荷塘区(13.28 hm2，0.35%)及芦淞区(11.15 hm2，0.19%)，相比其他行政分区，防护绿地在石峰区和天元区的贡献率更高，4个行政区中石峰区的最大斑块指数(LPI)最大，斑块平均大小(AREA_MN)荷塘区>天元区>石峰区>芦淞区，表明石峰区最大斑块面积比重大，但斑块大小差异较大。参考聚散性指标，4区中，石峰区NP值最大，为69，PD值最大，为1.45个/km2，可知相比其他行政区，石峰区防护绿地斑块破碎化程度最为突出。

表5 防护绿地斑块类型水平特征指标

表6为其他附属绿地斑块类型水平特征指标。由表6知，在其他附属绿地斑块类型面积(CA)及斑块类型所占景观面积的比例(PLAND)方面，芦淞区(30.83 hm2，0.52%)明显小于其他行政区(95.63 hm2，2.53%；168.71 hm2，3.34%；192.72 hm2，4.04%)，表明芦淞区其他附属绿地总面积小，占绿地总面积比例小，相较其他各类型绿地来说，芦淞区其他附属绿地的建设需要得到重视。同时，在最大斑块指数(LPI)及斑块平均大小(AREA_MN)方面，芦淞区显著小于其他行政区，且斑块密度PD与聚集度指数均最小，表明芦淞区其他附属绿地斑块面积普遍较小且分布零散，无明显优势斑块。综合聚散性指标与形状指标来看，四区中，芦淞区NP最小(49)，LSI最小(11.88)，COHESION最小(91.45%)，AI最小(79.88%)，说明芦淞区其他附属绿地形状规则简单，物理连接度低，不同斑块类型相邻出现的概率小。

表6 其他附属绿地斑块类型水平特征指标

表7为居住用地附属绿地斑块类型水平特征指标。由表7知，在居住用地附属绿地斑块类型面积(CA)及斑块类型所占景观面积的比例(PLAND)方面，天元区与荷塘区显著高于其他两分区；在斑块平均大小(AREA_MN)方面，芦淞区>石峰区>荷塘区及天元区，参考斑块数量(NP)及斑块密度(PD)，芦淞区<石峰区<天元区及荷塘区，可知荷塘区及天元区斑块平均大小偏小且斑块密度最大，故天元区及荷塘区居住用地附属绿地总面积较大，但绿地斑块破碎化程度较高的问题也同样需得到关注。

表7 居住用地附属绿地斑块类型水平特征指标

表8为区域绿地斑块类型水平特征指标。由表8知，区域绿地在所有绿地类型中占比例最高，面积最大。此外，区域绿地中，芦淞区CA最大，为5434.49 hm2，NP最大，为914个，LSI最大，为67.74，表明芦淞区区域绿地面积大，斑块数量多，破碎化程度高，形状复杂。荷塘区CA最小，为3413.58 hm2，AREA_MN最大，为8.51 hm2，NP最小，为401，LSI最小，为40.59，AI最大，为93.21%，表明荷塘区区域绿地总面积小，数量少，平均面积大，形状简单，斑块聚集呈团状。

表9为道路附属及广场绿地斑块类型水平指标。广场绿地仅天元区一处。对于道路与交通设施用地附属绿地，在斑块类型面积(CA)及斑块类型所占景观面积的比例(PLAND)方面，天元区(68.71 hm2，1.36%)明显高于其它行政区，芦淞区(7.09 hm2，0.12%)明显低于其他区。检查后认为，天元区指标明显高出其它行政区，一方面因天元区道路系统复杂，路网密集，另一方面为卫星影像空间分辨率不高而道路绿地狭长，道路与交通设施用地附属绿地识别系统误差较大所致。

表8 区域绿地斑块类型水平特征指标

表9 道路附属及广场绿地斑块类型水平指标

5 结论与建议

5.1 结论

总体来看，株洲市主城区绿地存在以下问题：①荷塘区公园绿地比例占比偏低且总面积偏少；②石峰区公园绿地面积大但存在数量极少，优势度显著且连通性高；相比其他行政区，石峰区防护绿地斑块破碎化程度最为突出；③芦淞区其他附属绿地总面积小，占绿地总面积比例小，相较其他各类型绿地来说，芦淞区其他附属绿地的建设需要得到重视，其绿地斑块面积普遍较小且分布零散，无明显优势斑块，形状简单，物理连接度低；④天元区及荷塘区居住用地附属绿地总面积较大，但绿地斑块破碎化程度较高的问题也较严重；⑤区域绿地在所有绿地类型中占比例最高，面积最大。其中，芦淞区区域绿地面积大，斑块数量多，破碎化程度高。荷塘区区域绿地总面积小，数量少，平均面积大，斑块聚集呈团状。