南京景觀生態(tài)質(zhì)量轉(zhuǎn)化分析

1、南京景觀生態(tài)質(zhì)量轉(zhuǎn)化分析 城市化是全球社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展的必然趨勢，對促進(jìn)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人們生活質(zhì)量和城市文明水平具有重要作用。然而，隨著城市化發(fā)展，原有景觀結(jié)構(gòu)和格局發(fā)生巨大改變。尤其是建筑（非廊道性質(zhì)）和道路等景觀面積不斷擴(kuò)張，綠地系統(tǒng)、濕地等自然景觀類型面積不斷減少1，其結(jié)果往往增加了各種自然景觀破碎度和隔離度，從而對生態(tài)環(huán)境和生態(tài)質(zhì)量產(chǎn)生巨大影響23。 景觀生態(tài)質(zhì)量（leq，landscapeecologicalquality）是指景觀尺度生態(tài)系統(tǒng)維持自身結(jié)構(gòu)與功能穩(wěn)定性的能力，其衡量標(biāo)準(zhǔn)主要是景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性4。近年來，隨著城市化對區(qū)域景觀結(jié)構(gòu)影響的日益增加，城市景觀生態(tài)質(zhì)量研

2、究越來越受到重視，成為當(dāng)前景觀生態(tài)研究的一個(gè)熱點(diǎn)57。如胡忠行和李鋒等對城市綠地景觀系統(tǒng)進(jìn)行質(zhì)量評估89；孟偉等從城市多種土地利用角度、對景觀質(zhì)量進(jìn)行綜合評估等10，研究內(nèi)容向綜合化方向發(fā)展。與此同時(shí)，景觀生態(tài)質(zhì)量的評估方法也呈多樣性，并且處于積極探討過程中。本文基于對區(qū)域景觀結(jié)構(gòu)特征的理解與認(rèn)識，通過建立景觀生態(tài)評估模型，并且利用gis技術(shù)實(shí)現(xiàn)其空間化研究，為城市景觀規(guī)劃、建設(shè)提供科學(xué)參考。 1研究區(qū)概況與研究方法 11研究區(qū)概況南京仙林新市區(qū)（32059度32147度n，118867度119013度e）位于南京東北部，紫金山東麓，北抵312國道，南達(dá)滬寧高速公路，東西分別以七鄉(xiāng)河和繞城公路

3、為界，面積為8459km2。近年來，受到南京市中心經(jīng)濟(jì)的輻射作用，該區(qū)自2003年開始建設(shè)大學(xué)城。短短幾年，快速城市化發(fā)展得到迅速蔓延。目前，該區(qū)景觀已經(jīng)從農(nóng)村景觀逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘芯坝^。土地利用類型發(fā)生巨大變化。道路網(wǎng)絡(luò)十分發(fā)達(dá)，居民用地、商業(yè)用地以及高校建設(shè)用地占據(jù)優(yōu)勢地位，林地、草地和濕地等原有類型面積不斷減少。據(jù)南京市政府的統(tǒng)計(jì)，目前該區(qū)人口高達(dá)24萬，并且不斷增大，預(yù)計(jì)到2050年人口將達(dá)到50萬。區(qū)域土地利用類型的改變必然使其景觀結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而對景觀生態(tài)質(zhì)量產(chǎn)生影響。 12研究方法 121基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源和處理采用2003年和2009年兩期quickbird（分辨率為061m）影像為基

4、礎(chǔ)信息源，經(jīng)過幾何校正、圖像處理后，建立遙感解譯標(biāo)志并對遙感信息資料進(jìn)行判譯。圖像解譯在arcgis92中完成。由于對研究區(qū)自然環(huán)境和土地利用現(xiàn)狀比較熟悉，大大提高了解譯精度，使得各種景觀類型野外驗(yàn)證精度達(dá)到91以上。參照建設(shè)部1991年頒布的國家標(biāo)準(zhǔn)gbj137905城市用地與規(guī)劃建設(shè)用地標(biāo)準(zhǔn)中的城市用地分類體系，再根據(jù)研究區(qū)的具體特征，將研究區(qū)景觀分為10個(gè)類型：自然林地、水塘、草地、河流、耕地、綠地、建筑用地、道路、養(yǎng)殖塘和未利用地。 122景觀生態(tài)質(zhì)量評價(jià)指標(biāo)選取景觀生態(tài)質(zhì)量變化主要取決于兩方面因素，一是人類對景觀結(jié)構(gòu)的干擾；二是景觀維持穩(wěn)定性的程度11。根據(jù)研究區(qū)域特征，選擇能夠反映

5、人類對景觀干擾的指標(biāo)包括三個(gè)：景觀破碎度指數(shù)、建筑用地干擾指數(shù)和道路密度指數(shù)。這三個(gè)指數(shù)的生態(tài)意義在于自然景觀破碎成形狀不同、大小各異的斑塊，導(dǎo)致了生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部生境面積變小、阻礙能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)，造成物種喪失1113；建筑用地興起導(dǎo)致了原始土地結(jié)構(gòu)破壞，以及釋放出的三廢也對環(huán)境造成破壞；道路的存在，阻隔了原有的物種交流，阻礙了物種遷移和能量流動(dòng)，而且道路上汽車尾氣的排放也污染了環(huán)境。另外，構(gòu)建能夠反映景觀穩(wěn)定性的指標(biāo)三個(gè)：高功能景觀多度指數(shù)、濕地密度指數(shù)和土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)。它們的生態(tài)意義為：高功能組分指的是對生態(tài)環(huán)境有積極作用的景觀類型，本文包括自然林地、河流、水塘、綠地、草地5種。研究區(qū)濕

6、地?cái)?shù)量眾多，生態(tài)功能不能忽視，其對調(diào)節(jié)氣候、沉積凈化和豐富物種有重要作用；區(qū)域景觀是由各種土地利用類型根據(jù)一定的結(jié)構(gòu)配置而得，結(jié)構(gòu)合理可以使得區(qū)域景觀生態(tài)質(zhì)量提高。本文根據(jù)前人的研究4，利用公式得到各指標(biāo)的計(jì)算方法，并利用層次分析法（ahp）確定各指標(biāo)權(quán)重，詳見表1。 123各指標(biāo)數(shù)據(jù)處理由于各指標(biāo)系數(shù)量綱、性質(zhì)不同14。因此，所有的數(shù)據(jù)都需先經(jīng)過無量綱化預(yù)處理過程，采用以下方法：對于越大越安全的指標(biāo)（包括高功能景觀多度指數(shù)、濕地密度指數(shù)、土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)）通過公式（1）來計(jì)算；對于越小越安全的指標(biāo)（包括景觀破碎度指數(shù)、建設(shè)用地干擾度指數(shù)、道路密度指數(shù)）通過公式（2）來計(jì)算。式中：xij實(shí)測值

7、；rij標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；ximax，ximin最大值、最小值。 124景觀生態(tài)質(zhì)量評價(jià)模型的建立城市景觀生態(tài)質(zhì)量的評價(jià)主要從兩個(gè)方面來看，即受到外界環(huán)境的干擾程度以及自身的穩(wěn)定程度。確定景觀生態(tài)質(zhì)量的評價(jià)模型如下：leq05di05si（3）式中：leq景觀生態(tài)質(zhì)量評價(jià)模型；di受干擾程度的評價(jià)子模型；si景觀穩(wěn)定程度的評價(jià)子模型；i空間采樣單元。125空間數(shù)據(jù)的處理和量化將兩期遙感影像進(jìn)行網(wǎng)格化（1kmx1km）處理，并計(jì)算出每個(gè)小柵格的各指標(biāo)數(shù)值，再進(jìn)行插值運(yùn)算，將干擾程度和穩(wěn)定程度的各自三個(gè)指標(biāo)根據(jù)所設(shè)置的權(quán)重進(jìn)行g(shù)is空間疊加，根據(jù)等間距空間分級方法對景觀生態(tài)質(zhì)量進(jìn)行分級（見表2），此

8、方法作為一個(gè)簡單便于理解的分類方法，被眾多學(xué)者廣泛應(yīng)用于生態(tài)安全評價(jià)、景觀生態(tài)健康評價(jià)的研究中1516，適用于同類研究比較，同樣適合景觀生態(tài)質(zhì)量評價(jià)。分別得到受干擾程度和穩(wěn)定程度的空間分異圖（見圖12）。根據(jù)景觀生態(tài)質(zhì)量模型，將受干擾程度評價(jià)子模型和穩(wěn)定程度評價(jià)子模型進(jìn)行空間疊加，根據(jù)等距離空間分級方法，得到景觀生態(tài)質(zhì)量空間分異圖（圖3）。 2結(jié)果與分析 21景觀干擾及其變化 城市景觀所受到的干擾比較復(fù)雜，自然和人為因素均可以對城市發(fā)展行為特別是組分變化情況產(chǎn)生顯著影響，但是人為因素對于城市景觀變化顯然具有支配性作用11。本文選取景觀破碎度指數(shù)、建筑用地干擾度指數(shù)、道路密度三個(gè)指標(biāo)來詮釋研究區(qū)

9、所受到的干擾狀況，通過gis空間插值分析以及空間疊加得到干擾指標(biāo)空間分異圖（見圖1），圖中顏色越深表示外界環(huán)境對景觀生態(tài)影響的程度越大。從圖1中可以明顯看出，2003年仙鶴片區(qū)相對于其他三個(gè)區(qū)域受干擾程度最深，表明城市化從該區(qū)開始，白象和青龍片區(qū)大部分區(qū)域受干擾程度都在2級（較弱）以下水平；由于城市化影響，到了2009年仙鶴片區(qū)作為大學(xué)城的集中地變化最為明顯，城市化作用最強(qiáng)，建筑用地和道路面積增加破壞了原有的土地利用方式，區(qū)域受干擾程度處于4級（較強(qiáng)）以上水平，白象片區(qū)和麒麟片區(qū)也由以耕地為主導(dǎo)作用的景觀變成以建設(shè)用地為主導(dǎo)的區(qū)域，受干擾程度處于3級（一般）以下水平。青龍區(qū)域依然以耕地為主導(dǎo)景

10、觀，受干擾程度屬于2級（較弱）以下水平。對景觀干擾程度評價(jià)結(jié)果進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)（表2），2003年整個(gè)區(qū)域受干擾程度達(dá)到5級（強(qiáng)）的面積比例為42，受干擾程度達(dá)到1級（弱）的區(qū)域面積比例為452，整個(gè)區(qū)域受到干擾程度不強(qiáng)。然而到了2009年，受干擾程度達(dá)到5（強(qiáng)）的區(qū)域面積比例為99，而集中在1（弱）、2（較弱）、3（一般）、4（較強(qiáng)）的面積比例較均勻。20032009年期間，受干擾程度處于3（一般）及以上的面積比例增加969。總的來說，研究區(qū)受干擾程度增大，各個(gè)區(qū)域受干擾程度變化不均衡。#p#分頁標(biāo)題#e# 22景觀穩(wěn)定性及其變化 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性是生態(tài)評價(jià)中最重要的指標(biāo)之一。本文從研究區(qū)特

11、征出發(fā)，選取了高功能組分景觀多度指數(shù)、濕地密度指數(shù)、土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)三個(gè)指標(biāo)來體現(xiàn)研究區(qū)景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性特征。由于城市化過程影響，20032009年期間景觀生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性明顯下降。從圖2中可以看出，2003年各個(gè)片區(qū)穩(wěn)定性都較高，尤其是以白象片區(qū)中的自然林地景觀穩(wěn)定性最高，大部分區(qū)域穩(wěn)定性程度處于3級（一般）以上水平；仙鶴片區(qū)相對其它三個(gè)片區(qū)穩(wěn)定性較弱；2009年各個(gè)片區(qū)的穩(wěn)定性較2003年明顯減弱，其中穩(wěn)定性最低的是仙鶴片區(qū)和青龍片區(qū)，基本處于2級（較弱）以下水平，也是變化相對明顯的區(qū)域。根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，穩(wěn)定性程度達(dá)到1級（弱）的區(qū)域面積比例增幅巨大，從2003年的1增加到200

12、9年的437，穩(wěn)定程度達(dá)到3級（一般）以上的區(qū)域面積比例減少了740。總的來說，整個(gè)景觀的穩(wěn)定性減弱，并且各個(gè)區(qū)域變化不均衡。高功能組分景觀多度減少、濕地密度由于濕地的個(gè)數(shù)急劇減少而減小，以及基于高功能組分面積減少而導(dǎo)致了土地利用結(jié)構(gòu)指數(shù)的減少，這些原因都造成了穩(wěn)定性的減弱。 23景觀生態(tài)質(zhì)量及其變化 景觀生態(tài)質(zhì)量的綜合評價(jià)不應(yīng)僅僅局限于現(xiàn)狀的描述，還要反映出區(qū)域生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)性，即能對未來環(huán)境的演變趨勢有一定的預(yù)測作用8。通過對研究區(qū)兩期影像干擾程度以及穩(wěn)定程度的分析，以及所得到的景觀空間分異圖，利用gis空間分析得到最終的景觀生態(tài)質(zhì)量空間分異圖（見圖3）。根據(jù)圖3從各片區(qū)的發(fā)展特征來看，

13、2003年幾個(gè)片區(qū)交界的林地覆蓋區(qū)景觀生態(tài)質(zhì)量最好，相比而言仙鶴片區(qū)景觀生態(tài)質(zhì)量較差，其他三個(gè)區(qū)域都處于3級（一般）以上水平。到了2009年，仙鶴片區(qū)景觀生態(tài)質(zhì)量明顯降低，仙鶴片區(qū)大部分區(qū)域處于2級（較弱）以下水平，其它三個(gè)區(qū)域景觀生態(tài)質(zhì)量也有所降低，大部分面積都處于3級（一般）以下水平。20032009年，景觀生態(tài)質(zhì)量水平達(dá)到1級（弱）的區(qū)域面積比例增加73倍，景觀生態(tài)質(zhì)量水平達(dá)到5級（強(qiáng)）的區(qū)域面積比例減少95左右。達(dá)到3級（一般）及以上水平的面積比例從849減少到479?？偟膩碚f，景觀生態(tài)質(zhì)量隨著城市化進(jìn)程而變差。城市化發(fā)展越是迅速的地區(qū)景觀生態(tài)質(zhì)量變化就越明顯，如研究區(qū)中的仙鶴片區(qū)。景觀生態(tài)質(zhì)量變化的不均衡在某種程度上是由于城市化發(fā)展的不均衡造成的。 3結(jié)論 （1）城市化發(fā)展使得區(qū)域景觀受到嚴(yán)重的干擾，其程度增加趨勢明顯。20032009年，干擾較強(qiáng)和強(qiáng)的級別面積增加了8934；干擾弱和較弱的級別面積減少了4024。各個(gè)片區(qū)受到的干擾程度不同，變化程度也不同，城市化發(fā)展快的地區(qū)表現(xiàn)出干擾程度較大。 （2）區(qū)域景觀穩(wěn)定性程度隨著城市化過程不斷減少，20032009年，穩(wěn)定較強(qiáng)和強(qiáng)的級別面積減少了8311，穩(wěn)定弱和較弱的級別面積增加了28