基于RS与GIS的城市绿地空间格局分析——以汕头市建成区为例

陈玉娜，费小睿

(汕头市测绘研究院，广东 汕头　515041)



基于RS与GIS的城市绿地空间格局分析
——以汕头市建成区为例

陈玉娜*，费小睿

(汕头市测绘研究院，广东 汕头515041)

摘要：以Quick Bird影像数据为主要数据源，采用GIS技术方法提取绿地斑块，通过外业调查，建立城市绿地数据库，结合景观生态学方法，分析汕头市建成区绿地空间格局特征。研究结果表明，汕头市建成区的绿地率为 39.39%，人均公共绿地为 11.67 m2，植被覆盖率为 45.69%，但城市绿地空间布局仍不够合理，类型区域分布不均匀，绿地构成仍需优化。

关键词：城市绿地；遥感；地理信息；景观格局；建成区

1引言

随着经济快速发展，城市人口过快增长及城市化进程的加快，引起一系列的生态环境问题，例如丧失景观多样性、缺乏城市绿地等，这已成为了制约城市发展和降低居民生活质量提高的主要因素[1]。为了改善城市的生态环境，确保城市的可持续发展，城市建设部门加强了对城市绿地的建设，国内外研究者从更多领域层次对城市绿地进行科学研究规划。当前，在RS和GIS技术的快速发展下，特别是高分卫星影像和GIS强大的空间分析功能的应用，使城市绿地空间的研究有了数据的支撑和技术的支持。而景观生态学理论与方法的研究发展，对城市绿化的研究从定性描述转向定量分析。采用景观指数及各种定量指标，分析城市绿地景观的空间分布格局，并且做出生态学评价，为全面研究城市绿地景观空间格局、科学合理进行城市绿地规划，城市生态环境的可持续发展提供依据[2，8]。

2研究方法

图1技术路线图

2.1数据来源

本文以汕头市1∶1 000地形图、DEM数据、野外采集的GPS控制点为基本数据资料，以2007年～2008年的Quick Bird影像数据为基本数据源，对影像进行镶嵌、纠正、增强、裁切等预处理，然后对影像进行目视解译，提取绿地图斑，并通过野外实地调绘来验证解译结果。2.2研究方法

(1)对地形图基础数据提取行政区划界线、水系、道路等，与影像数据、已提取的绿地图斑进行叠加分析，建立绿地空间数据库，统计绿地斑块数据，计算绿地斑块面积、斑块周长及斑块数量等基本景观指数。

(2)景观格局分析法：本文采用的是类型图数据，可通过斑块的组成和配置来研究[13]。通过选取景观异质性指数和景观斑块指数，利用软件对数据进行计算统计，并对其进行相关性分析。

①景观异质性指数：多样性指数、优势性指数、均匀度指数、破碎化指数[5]。

多样性指数的公式是：

H=-∑Pk·log2(Pk)

(1)

(1)式中Pk为景观类型k所占面积的比例，k为景观类型的数目，本文中k=1～6。通常随着H的增加，景观结构组成的复杂性也趋于增加[5]。

优势度指数的公式是：

D=Hmax+∑Pk·log2(Pk)

(2)

(2)式中Pk为景观类型k所占面积的比例，Hmax为多样性指数的最大值[5]。

均匀度指数的公式是：

E=H/Hmax

(3)

(3)式中H是多样性指数，Hmax是其最大值。当E趋近于1时，景观斑块分布的均匀度也趋于最大[5]。

破碎化指数的公式是：

Ck=∑nk/Ak

(4)

(4)式中∑nk是景观类型中斑块的总数，Ck值越大，表明景观类型破碎化程度越高[5]。

②景观斑块指数：斑块总面积、斑块平均面积、斑块分离度、斑块密度等[5]。

斑块总面积的公式是：

Ak=∑Aik

(5)

(5)式中Aik为第i类景观类型第k个斑块的面积[5]。

斑块平均面积的公式是：

Aa=Ak/nk

(6)

(6)式中Ak为景观中k类斑块的总面积，nk为k类景观的斑块数[5]。

斑块分离度的公式是：

(7)

(7)式中Ak为景观中k类斑块总面积，nk为k类景观的斑块数，A为景观总面积[5]。

斑块密度的公式是：

PD=nk/A

(8)

(8)式中nk为某一类景观的斑块数，A为景观总面积[5]。

3城市绿地空间数据库建立

3.1城市绿地系统分类及建立解译标志

根据《城市绿化条例》规定，城市绿地分为公共绿地、居住区绿地、单位附属绿地、防护绿地、生产绿地和风景林地等六类，此外对道路绿化用地也进行划分。

3.2绿地覆盖信息的获取及数据库的建立

3.2.1绿地覆盖信息的获取

Quick Bird影像数据具有0.61 m的高分辨以及多光谱信息、很高的地理定位精度，不仅可以很清晰地判定出绿地的边界，还可以从影像上判断出绿地植被类型，能为城市绿地调查提供精确度高的、直观的源数据。因此采用红、绿、蓝波段融合的Quick Bird影像数据作为绿地信息提取的数据源。然后对影像进行镶嵌，正射纠正处理，裁切，格式转换，图像增强等处理，以增强影像数据的可判读性，达到能精确地确定绿地斑块范围、类别的目的[8，12]。

根据已建立的影像解译标志，采用AutoCAD软件对已处理的影像数据，进行城市绿地斑块的解译分类。同时需要对解译过程中出现难以判读的地方进行野外实地调绘，验证图斑界线是否正确，绿地分类是否正确，确定各区绿地面积与绿地覆盖面积的折算系数等等。

3.2.2建立绿地信息数据库

绿地信息数据库主要包括三个内容：一是基础数据库，二是城市绿地信息矢量数据库，三是影像数据库。3.2.3绿地调查专题图输出

采用已入库的城市绿地信息，根据城市绿地调查的需要，制作相关绿地调查专题图。如图2、图3所示：

4绿地空间格局的区域对比分析

运用景观异质性指数和景观斑块指数公式，对汕头市建成区城市绿地的景观格局指数进行计算，基本数据和景观指数如表1所示：

第一，表1表明汕头市各区建成区的绿地面积占总绿地面积的比例：濠江区(36.39%)>潮阳区(26.78%)>金平区(19.42%)>龙湖区(8.78%)>澄海区(7.49%)>潮南区(1.14%)，濠江区拥有绿地面积比例最大，生态环境最好，而潮南区最面积比例最少，生态环境最差。

注：表2经济统计数据来源于《2008年汕头市统计年鉴》

其次，从图4中可以看出潮南区建成区缺少防护绿地和风景林地，龙湖区建成区缺少风景林地，各类绿地区域分布不够均匀。这是由于潮汕地区地少人多的缘故，潮南区建成区鲜有开阔地或防护林带，绿地建设难度大；而风景林地多位于丘陵山地，龙湖区属冲击平原地区，缺少丘陵地貌，故缺少风景林地。在潮阳区建成区的绿地类型中G5防护绿地比较突出，主要是属于水源保护绿地。

第三，从图5中可以看出濠江区建成区的绿地破碎度低，多样性较高，且公共绿地相对集中，面积远高于其他区域，表明该区域生态环境、绿地质量很好，优于其他区域。龙湖区建成区破碎度最高，公共绿地较少，多样性不高，该区域生态环境、质量差于其他区域，其原因是龙湖区多为住宅小区，居住绿地、单位附属绿地为主要构成，公共绿地和防护绿地较少，成片的绿地更少，且没有风景林地，需要推进大面积公共绿地的建设。

第四，从图6上可以看出，公共绿地面积与该区域的经济发展情况是成正比的(濠江区除外)。这与经济发展较好的区域投入到公共绿地建设的力度有很大关系，经济发展较好地区如金平区，其公共绿地面积较大；反之，如潮南区，其公共绿地面积最小。其中濠江区是特例，濠江区的经济发展情况是六区中最差的区域，但其公共绿地面积最大。这是由于濠江区特殊的地形与地理位置，丘陵较多，位于汕头湾南侧，在行政区域调整之前属城市郊区，开发程度较低，加上该区域的礐石风景区有汕头市“绿肺”之称，大面积的森林对保护城市景观和生物多样性起到积极作用，改善了城市生态环境质量、居民生活，为城市的发展提供大量的开敞空间。

5结论

(1)汕头建成区的绿地率为 39.39%，人均公共绿地为11.67m2，植被覆盖率为45.69%，从建成区总体绿地空间布局仍不够合理，类型分布不够均匀，绿地构成需优化。

(2)按不同绿地功能类型的实际面积排列：G6风景林地>G5防护绿地>G1公共绿地>G2居住绿地>G3单位附属绿地>G4生产绿地。其中风景林地占绿地总面积的38.7%，防护绿地占绿地总面积的22.3%，公共绿地占绿地总面积的19.56%，这三种类型的绿地共占绿地总面积的80.56%，造成了不同绿地类型面积比例的不平衡，绿地构成有待优化。

(3)从不同行政区建成区绿地景观格局分析，各个建成区的绿地类型分布不够均匀，空间布局不够合理，龙湖区建成区缺少风景林地，潮南区建成区缺少防护绿地和风景林地等。在绿地规划建设时，应该充分考虑各区的实际情况，实现绿地类型均匀分布，合理布局，形成绿色空间网络，使生态效益能发挥到最大。

基于RS、GIS的城市绿地空间提取方法，可有效识别城市绿地景观面积、空间分布及结构形态，结合景观生态学分析法，可进一步识别城市绿地空间的景观生态功能，为科学规划、有序建设城市绿地景观提供决策依据。

参考文献

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Analysis of City Green Spatial Structure Based on RS and GIS——With Built-up Area in Shantou City as an Example

Chen Yuna，Fei Xiaorui

(Shantou Institute of Surveying and Mapping，Shantou 515041，China)

Key words：urban green land；RS；GIS；spatial structure；built-up area

Abstract：In this paper，Quick bird was used as the main information source，combined with the field investigation，to get the urban green patch feature of the Built-up area of Shantou City based on GIS. The green land database of the city was set up and the urban green land landscape was analyzed by the theories of Landscape Ecology. The results indicated the following characteristics： Percentage of green space area is about 39.39%，in the region with 11.67m2public green land per capita. Both the spatial arrangement of green land and the kinds of t green land in the built - up area are more reasonable. The green land composition of the city should be optimized.

文章编号：1672-8262(2016)03-41-05

中图分类号：P208.2

文献标识码：A

*收稿日期：2016—04—07

作者简介：陈玉娜(1983—)，女，工程师，注册测绘师，主要从事GIS数据建库、遥感影像处理。