福州市晋安区景观特征类型识别及评价①

□□ 林 榕,叶应迪,赖雯凯,陈顺和 (福建农林大学 风景园林与艺术学院,福建 福州 350100)

引言

地域景观特征是土壤、地形、土地利用、植被、场地格局及其他景观元素连续出现于一定位置上又互相组合而产生的特殊的可识别的地域综合特性[1-4]。近几十年来,随着中国城市化进程的不断加快,越来越多的乡土景观出现了同质化现象,出现了“千村一面”、“千镇一面”和“千城一面”等现象,不同地域特有的乡愁意识和文化底蕴也随之消失[5-6]。如浙江省级文保单位俞秀松故居历史风貌遭破坏、山东王家祠堂墙体被商家随意粉刷、湖北红安七里坪革命旧址被拆除等现象层出不穷。因此,确定某一地域特有的景观特征并对其进行评价是当代中国城市化语境中保护和开发地域景观特征的先决条件。

“景观特征评价”是一种景观变化管理的评价工具[7]。其可以辨识景观发展变化规律,并预测开发所承受的压力及发展趋势,可为宏观尺度上的后续规划与建设起到指导作用,可以有效解决地域景观同质化等问题。国内对于景观特征评价的起步较晚,关于其实践研究多集中在乡村区域[8-9],乡村尺度的景观评价主要是从乡村生态学[10]和景观美学[11-12]等单方面进行评价,或者从乡村景观质量[13-14]和景观功能[15]等角度进行综合评价[16-17],而城市尺度研究相对较少,主要是从生态敏感性[18]和生态系统服务功能[19]等方面进行评价。针对快速城镇化的地区,其景观特征的研究应基于GIS的景观生态学途径对景观格局演变进行定量研究。因此,结合场地情况,深度挖掘景观特征,并对其景观格局进行评价,是城乡规划与风景园林学研究的热点,对保护、恢复和管理具有地域特色的城市风貌意义重大。

福州市晋安区素有“国石故乡”之称,其地辽阔,矿产资源富集,土地肥沃,茫茫青山丛林,形成福州市的绿色屏障,是福州市经济发展的腹地。因此,研究选取福建省福州市晋安区作为案例,基于其景观特征识别结果构建景观特征评价体系,旨在对地域景观保护和开发起到一定借鉴作用。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

晋安区位于福州主城区的东北部,其平地和山区各占一半,北部是福州盆地北端的山区边缘,南部是福州盆地的北部。该区总面积约为552 km2,人口约为79万。晋安县的支流有白马河、晋安河、磨溪和白眉溪等,它们流入闽江,还有日溪和桂湖溪等河流,它们越过边界流入连江县境,最终汇入鳌江。晋安区生态环境优越,自然资源丰富,森林覆盖率>66.7%。区内有新店古城遗址、鼓岭国家级旅游度假区和福州国家森林公园等旅游景点,还有寿山石雕、西园软木画和象园木雕等19个代表性的非历史文物。

1.2 数据来源与处理

研究采用的数据包括2020年12月分辨率30 m Landsat8晋安区遥感影像、2020年30 m分辨率晋安区土地利用现状数据、30 m分辨率DEM高程数据、30 m分辨率地形地貌数据、30 m分辨率坡度数据、30 m分辨率地形起伏度数据和2005年1∶100万精确度土壤类型数据。其中,晋安区土地利用现状数据取至中国科学院资源环境科学与数据中心,DEM高程数据、地理空间数据、地形地貌数据、晋安区遥感影像、坡度数据和地形起伏度数据取至地理空间数据云,土壤类型数据取至中科院南京土壤所土壤图空间数据库。

1.3 景观特征类型识别

1.3.1初步分类

景观特征类型是地形地貌、植被、土地利用和土壤特征相似性的景观组合[20]。地形地貌是地域景观最基本的外部特征,土地利用反映了景观被人类干扰的方式和程度[21],而土壤类型影响了景观多样化发展的可能性。因此,研究将地形地貌、土壤类型和土地利用等作为景观特征形成的基本要素。其中地形地貌是通过高程、坡度以及地形起伏度来综合刻画,各种景观元素的划分见表1。

表1 景观特征元素分类

因为高程、坡度和地形起伏之间存在着很大的关联,所以首先在ArcGIS10.8软件中,将高程、坡度和地形起伏三个因素进行了重叠,从而得到了一张地形地貌图,从而降低了这3个因素对土地利用和土壤类型重叠比例的影响。之后,运用地图代数法将地形地貌类型图、土地利用图和土壤类型图等3个图层,再使用ArcGIS10.8软件平台对其进行重叠操作,最终得到了一个初步的景观特征类型图。分类流程如图1所示。

图1 景观特征分类流程图

1.3.2景观特征类型识别及验证

首先,基于GIS平台构建所选景观特征空间数据库,通过多次空间精度试验,最终选取100 m为基本栅格尺寸;其次,通过编码各单元内景观特征初步构建景观特征要素空间数据库,将已建立的景观特征元素空间数据库的结果整理后代入SPSS26平台所包含的二阶聚类算法调整聚类类别,组成聚类分布表最终筛选出选取的聚类类别6,将得到的结果导入GIS得到景观特征类型图;最后,基于初步景观特征类型图进行实地调研、检验与校正,获得最终的景观特征类型如图2所示。

图2 景观特征类型图

1.3.3景观特征类型的命名

对于景观特征类型,通常使用一个由2～3个词组成的名字来命名。在该研究中,景观特征类型的命名主要包括三个部分:第一个大写字母表示土地利用,第二个到第四个字母表示地形地貌,最后一个大写字母和2个数字表示土壤类型。

1.4 景观特征评价

景观生态学视角下的城市发展是一个景观单元、结构与模式不断变化和调整的过程。不同城市和城市发展的不同阶段,城市景观格局表现出不同的特点,这是多种影响因素综合的产物。生态景观设计在城市规划建设中探索能够保持生态系统良性循环与城市景观动态发展的空间平衡[22]。

因此,研究在景观特征评价的应用上突破创新,以城市景观为研究对象,以景观特征类型分类图为依据,采用二阶聚类法增强研究区分类结果的可靠性,应用景观生态学中数量研究方法定量描述并分析区域内景观斑块组合结构与特征、景观格局变化,针对不同评价结果提出相应的观点。

2 晋安区景观特征评价

2.1 景观特征分类结果

通过不同的景观要素重叠,经过聚类后共得到了91种第三级的景观特征类型,47种第二级的景观特征类型,6种第一级的景观特征类型,见表2。一级景观特征类型识别出的是晋安区的主导景观类型,包括城乡景观、平原林地景观、田园景观、休闲景观、园地景观和山地林地景观等6种类型。每个一级景观特征类型都是由几个细节更加丰富的二级景观特征类型组合而成的综合模式,同样一类二级景观特征可同时构成几个一级景观特征类型中的要素。如平原缓坡微起伏农田景观(APuc)既是园地景观,又是城乡景观构成类型之一。区别于土地利用,研究所确定的景观特征类型既从景观构成要素方面综合考虑土地利用、地形和土壤类型等因素,又兼顾各景观单元间空间格局关系。因此,同一景观要素可以包括不同的用地,如山地林地景观,因为其具有相似的地貌形态和相邻的空间,因而其既包括林地,也包括其他绿地。

表2 晋安区景观特征分类

晋安区景观特征类型空间分布情况如图3所示。由图可知,山地林地景观主要集中在晋安区南北地区,林木资源丰富,是整个地区自然性最强的景观区域之一;这类景观地形起伏大,多为山地而坡陡,山体逶迤起伏而又高显眼见,而浓密的树木则覆盖在山体各处构成连续自然斑块,视觉上美景效果好。休闲景观主要分布于晋安区的北部和中部,主要由各大公园和自然风景区等构成;这类景观覆盖率高、地形相对平坦且道路网络发达,是进入性较好的复合绿色空间。城乡景观主要分布在晋安区南部、中部和北部,由城市景观和乡村景观组成,这类景观分布较集中,人流活动较多,它具有由各种硬质材料组成的土地表面,不均匀的建筑和高度发展的道路网络。平原林地景观主要分布于晋安区的南部和中部;该类景观地势平缓,分散的自然林地小斑块和空旷的城乡建设用地斑块互相穿透,是为纵横交错和错综复杂的平原林地景观。田园景观主要分布于晋安区的北部、中部和南部;该类景观地势较高,主要由水田和旱地构成。园地景观主要由林地和园地构成,集中分布于晋安区的南部、中部和北部;该类景观地势较为平缓,地形起伏度较小,土壤类型主要为暗棕壤和白浆土。

图3 景观特征类型空间分布情况

2.2 景观特征评价

从景观特征的评价结果见表3,表3表明,晋安区景观多样性良好,优势景观优势度比较明显。

表3 晋安区景观特征评价表

晋安区6种景观类型共有2 647个斑块,研究区斑块数以平原林地景观为最多(1 052个),说明其景观构成最复杂,与其交界处错综复杂的特征相呼应;休闲景观次之(487个),数量最少为城乡景观(136个);山地林地景观(326个)与田园景观(363个)的斑块数相近。此外,城乡景观斑块数较少表明该区景观构成以建筑为主,景观构成较为简单,土地覆盖良好。

平原林地景观斑块最密集且破碎度较大,其景观安全性较小;城乡景观和园地景观的斑块密度和破碎度都比较小,这是由于晋安区景观开发较为集中所导致;山地林地景观的最大斑块指数较大,表明该区景观的分布较为集中且景观优势度较大,该区存在较多的山地公园,如国家森林公园、金鸡山公园和牛岗山公园等;城乡景观、休闲景观、园地景观与休闲景观亦构成相对集中分布区,为晋安区重要景观类型之一,可以成为晋安区旅游开发首选景观类型。

景观特征区的景观分离度均相对较高,说明各特征区被割裂的程度较高,晋安区与福州其他区域相比整体分离度较高,这与实地调查的该区域地广人稀和景观分布分散的特点相吻合。研究区内,各景观特征区的景观形状指数呈现高低变化的趋势,其中平原林地景观形状指数最高,研究结果显示,该区地形地貌具有较为规则的边缘特点,人为介入的迹象明显,这一阶段晋安区开发都集中于该区;其次为田园景观和休闲景观,这两类景观类型人工干预痕迹相对较小;景观形状指数最低为城乡景观,说明该区景观这一时期人工干预痕迹最小,与其早期完整的开发原因密不可分。

3 结语

晋安区共有一级景观特征6个,二级景观特征47个,三级景观特征91个。从景观指数来看,晋安区拥有良好的多样性,地区分离度较高,优势景观优势度较为明显。晋安区是以平原林地景观和休闲景观为重要斑块,以山地林地景观为主的景观优势,具有一定的景观异质性和丰富度。城乡景观、休闲景观、园地景观以及休闲景观形成了一个比较集中的分布区域,是该地区重要的景观类型,可以作为该地区旅游发展的首选景观类型。

目前我国大多数关于景观特征识别的对象多集中在点状要素上且适用的尺度不大[23-24],它的划分精度与准确性会受到主观因素的影响。研究中选取高程、坡度、地形起伏度、土壤类型及土地利用等自然属性为主要参数进行嵌套分析,确定景观特征分类,并且将二次聚类方法与景观特征类型及面积相结合,有效地提高景观特征分类刻画精度,降低主观因素影响。但是,景观特征评价也有不足之处,如研究所使用的以规则为基础的数据处理方式在某种程度上带有人为判断主观性,但也存在要素网格化和景观要素类型边缘动态性等问题,无法精确地圈定两相邻景观要素类型间的界线。而在景观元素的划分中最大限度地减少人为影响,建立准确清晰的边界,是今后需要解决的问题。