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绿色基础设施建设:基于景观格局分析的城市生态网络修复研究

来源:上海城市规划杂志 作者: 人气: 发布时间:2019-08-02 19:39:46

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由绿地和水体等构成的城市生态网络呈现出高度的空间异质化特征,在强烈的人工干扰作用下,往往网络结构单一、空间破碎严重、生态服务功能退化,造成一系列城市生态问题。在城市层面上对生态网络进行结构修复和功能强化,对改善城市生态环境意义重大。本文从生态网络的景观格局与城市生态过程关联的视角切入,以ArcGIS作为数据分析平台,以景观格局指数集合作为核心指标,以哈尔滨市南岗区为研究案例,对网络结构特征、生态服务和社会服务进行量化评析,并提出改善网络结构、增强网络联通性、强化服务职能的网络修复策略,为我国城市生态网络修复提供新的技术解决方案。

城市生态网络的景观格局评价方法

1.1  以景观格局指数为核心的评价体系

近年来生态学领域在区域尺度上已取得了一系列景观格局定量化分析的研究成果,为城市尺度的格局评价提供了很好的借鉴。本文从绿地格局与生态、社会服务关联的视角出发,依据景观生态学的“格局—过程”、“源—汇”理论,建立绿地格局的定量化评价方法。

景观格局指数是指能够高度浓缩景观格局信息、反映其结构组成和空间配置特征的定量指标,是进行景观格局分析的重要技术手段与方法,在描述城市绿地生态网络的结构特征和空间分布方面有很好的解释力。但同时近年来研究发现,不同的格局指数反映了格局的不同侧面,单一的格局指数往往很难对生态过程进行全面、准确的解释;而通过对景观指数的联合应用,发掘景观指数集合对生态过程的解释能力是景观空间格局分析的有效途径。本文通过构建网络构成、网络联通度、网络服务职能3个指数集合来全面地定量化描述绿地系统格局特征,并对不同指数所代表的生态与社会服务意义进行联合分析与归纳,从而得到生态网络格局的综合评价。

1.2  生态网络格局的识别项

城市生态网络的景观格局表现出高度人工化、高度的时空异质特性、破碎性、不稳定性的特征,对生态网络进行格局识别是进行定量化分析与评价的基础。本文以绿色基础设施理论提出的“枢纽斑块—生态廊道—小斑块”作为基础空间分析模型,识别出绿地网络的3级空间格局结构。景观生态学认为,景观空间格局由斑块、廊道和基质这些基本单元组成;不同单元功能各异,而这些景观单元的空间分布与组合关系也深刻地影响着地区的物质、能量与信息的流动与迁移转化。生态网络是城市多种生态进程(包括空气净化、水土保持、生物多样性、水体净化等)的“源”与“汇”。

1.3  网络单元的分级

为进一步准确地辨别、分析景观格局,本文依据其职能与生态重要性对网络单元进行分级评定。对生态斑块和生态廊道的分级主要参照《公园设计规范CJJ48—92》《国家生态园林城市标准》《城市园林绿化评价标准GB50563—2010》等国标、规范和相关的生态学领域的研究成果。

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绿地景观单元分级表

1.4  评价指标体系

评估学理论认为,评估调查数据的获取要依据评估目的和评估标准来确定。评价指标主要从近30年文献中出现次数超过5次的28个景观指数中选取。指标选取原则其一是指数对绿地生态过程和社会服务解释的有效性,其二是指数描述城市绿地空间特征的契合性。评价体系以网络构成、联通性、服务职能3个指数集合作为一级指标,以生态指向性明确的10个景观格局指数作为二级指标。

斑块:将不同类型与面积的斑块个数作为核心指标。相邻的斑块间存在着边缘效应,即斑块相邻部分间的物质和能量交流远大于斑块内部,选取使用频率最高的斑块形状指数(LSI)作为核心指标。

廊道:根据廊道的分类,以长度和数量来评价廊道的连续性和影响力。

联通性:绿地网络特征的评价重点是网络联通性和组成单元关系。经过比较测算,选取对绿地斑块变化反应明显的连通度(CONNECT)作为网络联通性度量指标;选取聚合度(AI)来测量绿地斑块结构性连接性;邻近距离指数(ENN-MN)测量绿地单元的聚合程度。

服务职能:主要衡量绿地在城市整体格局中的地位与影响,从而判断网络的生态服务与社会服务职能。PLAND指数可以衡量绿地在城市整体格局中所占的优势程度,斑块密度(包括廊道斑块)则可以反映出绿地在整个景观中的分布情况和可达性特征。通过测试计算,选取蔓延度(CONTAG)作为评价绿地对整体格局影响的指标。

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生态网络格局评价指标表

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