基于MSPA 分析成都锦江公园景观连通性研究
谭红树
(中国市政工程中南设计研究总院有限公司,
湖北武汉430014)
摘要:随着城市化建设进程加快,目前城市生态斑块存在景观连通性较低,生态网络破碎化等问题。本研究选取成都市锦江公园作为研究对象,基于景观生态学相关理论,运用MSPA 研究方法,分析其生态网络景观空间格局,并结合Conefor2.6软件对其景观连通性进行分析,对现状生态网络及景观连通性进行评价,并针对现状生态网络不足的问题进行讨论并提出优化建议。本研究在城市生态网络结构的基础上,从景观生态学的视角去探究公园生态网络构建与完善的有效途径,运用科学的方法在锦江公园景观规划建设前期介入生态规划理念,探究城市公园建设与城市生态网络的连通性,为成都市公园城市生态建设提供一定的理论及实践基础。
关键词:景观连通性;MSPA;生态网络优化;
景观空间格局1研究背景大众公园网
随着城市生态文明建设理念的提出,
景观规划建设中对于景观生态方面的研究及重视程度显著提升,
国内外众多研究结果印证了MSPA 方法在生态景观格局研
究中的实用性,
通过MSPA 方法可以很好地识别景观空间格局各类结构性要素,反映现状生境斑块的特征。
2018年5月召开的公园城市规划专家研讨会上吴
志强表示,公园城市并不是简单的“公园+城市”,
在城市中单纯地增加城市公园的数量并不能深入贯彻落实公园城市的建设理念,应更加关注城市公园的生态效
益,不仅要提升城市公园个体的数量,
而且需要利用城市中的生态景观要素作为连接枢纽,
实现城市公园绿地与其他生态用地的有机联系,
形成一个生态整体。基于以上背景以成都锦江公园为研究对象,运用MSPA 分析方法,对锦江公园生态网络景观空间格局进
行分析,探究公园景观连通性情况,
希望能在一定程度上为小尺度绿地生态网络构建优化提供一定的研究思路。为其他城市的公园生态景观规划和公园城市的生态布局提供参考和借鉴。
2研究对象及数据
2.1研究区域概况
锦江公园由相当数量的不同性质、
类型和等级规模的跨区公园和城市绿地组成,公园之间相互联系,形成
落化的生态格局。锦江公园包含成都四环绕城高速范围的河岸及沿岸其他建设用地,包括郫都、金牛、成华、
锦江、青羊、武侯、高新7个区,锦江公园红线范围为本
研究的研究区范围,总面积4931.7hm 2
(见图1)。现状公
园绿地共13个,本研究运用景观生态学相关理念结合
锦江公园景观现状进行整体生态规划,
保证锦江公园的景观服务功能和生态服务功能效益齐头并进。2.2数据来源及预处理
本研究选取锦江公园2019年遥感卫星影像,2019
年的影像数据可以较好地反映锦江公园的生态状况,
具有较高的参考价值,因此通过地理空间数据云平台下载了2019年锦江公园云量低于5%,分辨率为30m×30m
的遥感卫星影像(Landsat 8卫星TM 遥感数据),成都市
域水系分布数据、路网分布数据、绿地分布等数据均通过BIGEMAP 软件下载坐标系为WGS84的矢量数据。研究区的高程数据均通过地理空间数据云网站进行下载,主要为ASTER GDEM 数据库中的DEM 信息数据,
选用数据分辨率为30m×30m 的矢量数据。
锦江公园红线范围来源于成都市规划设计研究院(见表1)。
3研究方法
3.1ENVI 监督分类
选用无云层遮盖得到的Landsat8地理遥感影像
(中国科学院网络信息中心)
,其分辨率为30m ×30m,进行中、小尺度景观格局分析。
运用ENVI 5.2软件校正影像。为解决影像要素多样性呈现导致样本分离度达不
到标准的问题,
通过增加监督分类ROI 样本量,使得样本Kappa 系数达到0.8以上[1],以解决影像要素多样性呈现导致样本分离度达不到标准的问题。
3.2形态学空间格局分析方法
(MSPA )作者简介:谭红树(1995-),女,汉族,海南海口人,硕士,研究方向:
园林景
观。
图1锦江公园区位图
数据名称
数据来源
数据格式2019年成都市遥感影像
(30m×30m )地理空间数据云Landsat
8TM 卫星影像
矢量数据成都市路网、水域、绿地矢量
数据
BIGMAP
矢量数据锦江公园高程DEM (30m×30m )地理空间数据云ASTER
GDEM
栅格数据
锦江公园红线范围
成都市规划设计研究院矢量数据
表1
研究区基础数据来源统计表
178--
形态学空间格局分析(Morphological Spatial Pattern
Analysis,MSPA )是运用一系列图形学原理,
通过腐蚀、扩张、闭运算、
开运算等方式对图像进行处理的方法。许多研究结果和实践证实MSPA 方法对于提取生态网络
所具有的功能连通性评价的适用性。
且MSPA 方法适用于多种生态尺度的景观空间格局研究,能够精确地辨别景观空间结构类型要素(见表
2),有效地识别和分析具有重要生态意义的景观要素和空间形态[2]。3.3基于Conefor2.6景观连通性分析方法
景观连通性是评价现状景观格局和生态功能的一
个重要指标。其中,基于景观生态学可持续理论,整体连通性指数(IIC )和可能连通性(PC )、斑块重要性数
(dI )等已经被证明比其他分析的连通性指标表现出更强的
分析能力,是最佳的生态网络景观连通性分析指数[3]。生
态斑块的景观连通性指数越高,表示该生态斑块在生态网络中重要性越高。基于Conefor 2.6平台通过选择IIC、PC、dI 三类景观连通性指数[4-5]对生态斑块进行景观连通性分析和重要性分级,分析生态网络中需要维护的生态断裂点,以及那些最重要的、不可替代的生态源地等,作为后期在规划设计中优先考虑保护的景观要素。
4结果与分析
4.1锦江公园生态网络景观空间格局分析
根据分析结果发现,锦江公园生态斑块整体景观基底较佳,锦江公园生态景观要素总面积为1713.9hm 2,占研究区总面积34.7%,研究区核心区占地面积约为999.9hm 2,占生态景观总面积的58.3%,核心区主要用地
类型为耕地和林地,占核心区面积的77.4%(如表3)。大
型核心占比居优,其中大型核心区、中型核心区、小型核
心区面积相当,但是数量呈现较大的差异,
反映了锦江公园景观破碎度较明显。
从空间布局层面分析,研究区北部核心区斑块面积占比最大。中部核心区斑块由于被中心城区建设用地分隔,整体分布相对零散,呈现向中心城区辐射逐渐呈零散的规律,整体连接较差。南部核心区斑块呈带状沿河布局,空间距离上分布较集中,大多数通过河道串联(见图2)。
综上,核心区空间布局特征总结为南北集中分布且
数量较多,中部零散分布且数量较少。对比分析核心区斑块面积,生态网络内部大型的核心区斑块与中小型核
类型定义
生态学含义
核心区(Core )前景的像素点与背景像素点的距离大于某点指定大小的参数像素大型自然耕地、生物栖息地、森林保护区等孤岛(Islet )
未连接任何要素的斑块,
并且要素面积小于核心区的最小阈值彼此孤立、破碎的小型绿地斑块,建成区内的小型城市绿地、街
旁绿地
孔隙(Perforation )核心区区内部的孔洞核心区内部的建设用地,不具有生态效益边缘区(Edge )
前景物外部的边缘
具有边缘效应,
核心区和建成区用地之间的过渡桥接区(Bridge )至少有2个点连到不同的核心区核心区之间的带状斑块,即生态网络中的生态廊道,是生态网络形成的基础要素
环道区(Loop )至少有2个点连接到同一核心区连接同一核心区、
规模较小的生态廊道,与外围自然斑块的连接度低
支线(Branch )
仅一与边缘区、桥接区或环道区连接
小型生态斑块,
景观连通性较差表2MSPA 景观空间形态类型及其生态学含义
分类
面积(hm 2)占生态景观总面积比例
(%)占研究区总面
积比例(%)核心区(core )999.958.320.3边缘区(Edge )420.424.58.5支线
(Branch)1207  2.4桥接区(Bridge )74.9  4.4  1.5孤岛(Islet )63.1  3.7  1.3环道区(Loop)19.8  1.20.4孔隙
(Perforation)15.80.90.3合计
1713.9
100
34.7
表3
2019年锦江公园MSPA
景观空间格局类型
图2锦江公园景观空间格局类型图
179--
心斑块的面积占比差异巨大,呈断崖式下跌状态,这将影响大型核心斑块对整体景观的连通作用,
说明公园内斑块布局有待进一步优化(见表4、图3)。
从生态功能层面分析,核心区可以作为生物栖息地斑块,是生态网络结构要素中的生态斑块。通过景观连通性分析,可以进一步发现锦江公园核心区中景观连通性程度最佳的生态斑块,将其识别为生态源地。生态源地对区域维持物种之间有效交流和保护生物多样性发
挥显著的作用,一般用地类型为自然保护区、
森林公园等生态用地。
4.2锦江公园生态网络景观连通性分析
生态斑块的景观连通性水平会影响物种在各生态斑块之间的迁徙和交流,是评价现状生态网络状况的重
要因素。斑块整体连通性指数(dIIC )值、斑块可能连通
性指数值(dPC )越高即对应的生态斑块在研究区生态
网络的地位越明显,发挥的连通性功能越大。
由图4分析可知,研究区高连通性斑块主要集中于南部和北部,分布在三环以外生态绿地用地区域,现状
土地利类型用主要为耕地、
林地。北部高连通性斑块整体分布较集中,大多有廊道相连接,
整体连通性较高。高连通性斑块的面积占生态斑块总面积的58.3%。表明高连通性斑块连通性水平和斑块规模在生态网络中都具有显著影响,是研究区重要的生态源地。
一般连通性斑块分布较分散,
主要集中分布于三环内中心城区,斑块面积较小,空间布局散乱,
整体连通性水平较低。按照现状分布格局,
局部有整体生态条件较佳的生态斑块有潜力发展为生态源地,
该类型生态斑块应进行重点关注和保护,后期通过其他方式增强其景观连通性,对研究区中部区域生态网络的优化和提升整体生态网络的景观连通性具有重要价值。
低连通性斑块主要集中分布在研究区一环内中部城市建设区,整体分布较零散,呈破碎化分布特征。相较于其他区域的生态斑块,受到城市建设和人类活动的干扰较大,结构性生态斑块主要沿河分布但均较零碎,整
体呈现较低的景观连通性水平。
后期建议利用水系廊道增强中部生态源地建设。
5结论及建议
5.1结论
基于MSPA 分析结果,重点针对核心区斑块和桥接
区斑块,分析其空间分布特征、
对比斑块规模并叠加现状用地分析得出以下结论:
(1)研究区南北区域核心区斑块分布较集中,
斑块数量多且整体面积较大,研究区中部区域核心区斑块的
分布较零散,斑块数量相对较少且整体面积较小,
主要是由于中部城区预留的生态用地较小,
而且建设活动对核心区斑块造成割裂。研究区中未被定义为公园绿地、规模较大的核心斑块在景观生态规划中应重点关注。
(2)桥接区的空间布局主要受到核心区斑块的影响,重要集中于核心区附近,起到斑块之间的连接作用,
分类
面积(hm 2)
占核心区总面积比例(%)
占生态景观总面积比例(%)
核心区数量(个)一类核心区(>50hm 2)337.333.719.73二类核心区(10~50hm 2)358.935.920.919三类核心区(0~10hm 2)303.7
30.417.7161合计
999.9
100
58.3
183
表4
锦江公园核心区生态斑块分类信息
图4
锦江公园不同连通性水平斑块分布图
图3锦江公园核心区斑块分布与土地利用类型对比图
180--
条件。比如,保护天然林期间,需要重视生态系统的平衡性,这就要求营林队伍工作人员能够解决水土流失等问题,通过加固土壤等方式,防止此类现象产生。通常情况下,森林内沼泽,蓄水能力较强,在保护利用过程中认识这一要素,发挥林业林地保护的有效性,实现生态平衡[11]。
4结语
综上所述,为了从根本上实现区级林业林地保护利用规划目标,要树立科学发展观,进一步明确林业林地保护利用规划的指导思想和应遵循的主要原则,分析和研究当前区级林业林地保护利用规划目标存在的问题,出科学有效的方式和手段,强化生态环境保护工作,改善生态环境,促进经济社会有序发展,保护我国森林资源,实现生态系统的健康发展。
(收稿:2022-08-16)参考文献:
[1]韦昌鹏.国有林场林地资源保护管理存在的问题与对策——
—以广西壮族自治区林业局直属国有黄冕林场为例[J].安徽农学通报,2020,(8):2-3.
[2]白山稳.自然保护区林业资源保护利用及可持续发展对策探讨[J].种子科技,2020,(6):2-3.
[3]甘世荣.林业生态保护及天然林保护的意义与改进措施[J].湖北农机化,2021(14):2-3.
[4]扶启文.桂东县林地现状对发展林业的主要障碍因素及改良措施[J].农家致富顾问,2020(10):1-2.
[5]赵俪茗.自然保护区林业资源保护利用和可持续发展对策[J].河北农机,2021(19):2-3.
[6]韩良.探究林地资源保护与生态林业建设中存在的问题[J].种子科技,2020,(4):2-3.
[7]无.昆明院积极推进监测区新一轮林地保护利用规划编制试点工作[J].林业建设,2021(2):1-2.
[8]张国威.县级林地保护利用规划实施情况评价——
—以江西省于都县为例[J].华东森林经理,2020,(S01):3-4.
[9]常海忠,常亚丽.自然保护区林业资源的保护利用与可持续发展措施[J].绿科技,2020(6):2-3.
[10]罗蓉明.林地资源保护与生态林业建设的思路与对策研究[J].农村实用技术,2021(11):2-3.
[11]杨育安.加强森林资源管理实现林业可持续发展的具体措施[J].农村科学实验,2022(4):3-4.
但局部仍不成体系,会影响核心区斑块之间系统性的结构连接。因此,研究区内部现状结构性生态廊道还有待进一步优化。
综合对研究区斑块整体连通性指数(dIIC)值、斑块可能连通性指数值(dPC)分析得出以下结论:研究区现状生态网络初步呈现较好的结构化网络。但局部呈断裂状,仍需要进行进一步的优化。北部和南部区域现状整体生态网络连通性较佳,生态斑块分布较集中,生态网络结构较清晰,在后期的规划建设中注意进行保护和优化。中部生态网络连接性较差,生态斑块分布分散,生态廊道局部由于受到外环境影响较大呈现断裂状态,在后期建议加强生态景观规划。
5.2建议
基于以上研究结果,对锦江公园生态网络保护及优化提出以下建议:
(1)对于现状生态斑块和生态廊道作为生态网络中的重要构成景观要素,现状生态斑块建议进行分级保护,建议重点加强与周边生态斑块的景观连通性。后期城市景观建设过程中考虑适当地拓展绿道宽度,与周边小型生态斑块融为一体,增强线性空间生态斑块的景观连通性,将其生态功能和效益最大价值化[6]。
(2)建议重点将生态源地进行分级保护,重要生态源地斑块的林地建议划定生态保护红线,耕地生态斑块具有良好的生态价值,应继续坚持执行基本农田用地的控制,避免因过度开发引起耕地退化。
(3)从生态网络结构优化的角度出发,研究区内的中部对踏脚石斑块的建设很有必要,在现有结构基
础上增加廊道和中小型生态斑块,以此使得各个生态斑块之间强化连通性,保证研究区内部生态斑块物质、能量流通。同时要注意斑块间功能性连通,在结构性连通的基础上,根据每个绿地斑块物种特性判断各个斑块间的生态连接度必要性,以保证每个生态斑块的物种稳定性,避免过度流通导致生物栖息地受天敌影响[7]。
(收稿:2022-11-05)参考文献:
[1]吴茂全,胡蒙蒙,汪涛,等.基于生态安全格局与多尺度景观连通性的城市生态源地识别[J].生态学报,2019,39(13):4720-4731.
[2]吴银鹏,王倩娜,罗言云.基于MSPA的成都市绿基础设施网络结构特征研究[J].西北林学院学报,2017,32(04):260-265.
[3]陈南南,康帅直,赵永华,等.基于MSPA和MCR模型的秦岭(陕西段)山地生态网络构建[J].应用生态学报,2021,3:1-12.
[4]蔡青,曾光明,石林,等.基于栅格数据和图论算法的生态廊道识别[J].地理研究,2012,31(8):1523-1534.
[5]张利,陈亚恒,门明新,等.基于GIS的区域生态连接度评价方法及应用[J].农业工程学报,2014,3(
8):218-225.
[6]邓金杰,陈柳新,杨成韫,等.高度城市化地区生态廊道重要性评价探索——
—以深圳为例[J].地理研究,2017,36(03):573-582.
[7]华彦,李国忠,高桂华.踏脚石原理在自然保护区设计上的应用[J].野生动物,2005(04):30-31.
(上接第177页)
181
--