基于景观格局指数分析的北京美丽乡村规划评价研究

陈 喆 ，范 忱

(北京工业大学，北京 100029)

0 前 言

在我国城镇化快速发展的过程中，长期的城乡二元制，造成了城市与乡村发展的不平衡，这在一定程度上引发了一系列自然环境与社会问题。生态环境是经济社会发展的基础，而目前很多美丽乡村规划着重于满足人的需求，缺乏在城乡一体化发展视角下的城乡生态空间统筹规划。本文从生态环境出发，运用栅格化分析方法与景观格局指数的概念，将评价指标量化，对北京美丽乡村规划进行客观的评价并提出科学的指导意见。

1 美丽乡村规划新思路

1)乡村规划指导思想。在区域经济统筹发展背景下，首先应确立在生态安全前提下城乡一体化发展的规划指导思想。景观中存在潜在的特定生态安全格局，对维护特定地段的主要生态过程有着重要意义。而本文的研究目的，就是为所评价的城乡空间主要生态过程建立其对应的生态安全格局。

2)景观规划研究理论。人们越来越认识到生态环境是经济社会的基石，生态环境的保护与合理利用也有利于经济社会的发展。为此，景观生态学提出了多尺度景观格局分析的规划理论。该理论的操作途径是在不同尺度上建立景观的“斑块-廊道-基质”模型进行分析。该模型为形象描述景观结构、功能和动态提供了一种空间语言。

3)景观格局分析方法。景观生态研究可以通过上述方法来定量描述空间格局，确定景观格局和功能过程的相互关系。景观格局指数能高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置特征。得益于计算机技术的进步，采用栅格化分析以网格来表示景观表面特征，便于计算机对空间非连续性变量数据进行处理。

2 景观格局指数分析

分析景观格局一般由以下基本步骤组成：收集和处理景观数据；数字化景观；选取景观格局指数进行分析；对分析的结果加以解释和综合。

本文以北京市门头沟区潭柘寺镇为例，进行景观格局分析和规划。北京市门头沟区潭柘寺镇位于京西山区。辖区面积约8 100 ha，人口约11 700人，交通相对便利，林木覆盖率达79.5%。

2.1 收集和处理景观数据

数据包括空间数据和非空间数据，经过收集整理，得到卫星遥感图像和土地使用类型文档。

2.2 数字化景观。

通过ArcGIS软件处理得到tiff、grids数据和土地利用类型图(见图1)。

图1 潭柘寺镇土地利用类型

2.3 用景观格局指数方法分析景观格局

景观格局指数分三大类上百种。众多的指数均可以用于量度景观格局,但最多可描述6个相对独立的方面。统计分析表明,其中后5个指数可以说明绝大部分的景观差异,这6个独立因子分别为斑块数量(NP)，表征景观异质性和破碎度,同时为理解其他指数的生态学意义提供了参照；最大斑块占景观面积比例(LPI)，表征景观中基质或优势斑块类型，反映干扰强度；斑块平均面积(AREA_MN)，表征景观格局的尺度及斑块分布的离散程度；斑块形状指数(SHAPE_AM)，表征斑块边缘形状的复杂程度、边缘效应强度；Shannon多样性指数(SHDI)，综合表征了景观异质性的绝对水平。适度的异质性是景观生态学理论的核心，也是景观生态安全格局规划的原则导向；Shannon均匀度指数(SHEI)，表征景观异质性的相对水平。后5个指数对空间格局可提供相对独立的量化指标，其他格局指数大多与此相关。

使用Fragstats软件，计算潭柘寺镇辖区主要景观格局指数(见表1)。

表1 潭柘寺镇辖区主要景观格局指数表

2.4 结果说明与评价指导意见

案例选取了上述6个指数进行计算，分析景观的空间分布特征。斑块数量NP=1272,区域内景观总体多样性良好，生境破碎化程度略高，不利于保持稳定的斑块特质；最大斑块占景观面积比例LPI=8.8281，区域内生态基质不稳定，人类活动干扰强度偏大；斑块平均面积AREA_MN=6.2763，表明本研究过程贴近实际，数据作用机制敏感有效。其次，区域内生境破碎化程度偏高，但同时该值表明维持了一定程度的景观异质性，可以保证基本的斑块边缘-内部面积比，有条件维持斑块基本的物质能量涵养；斑块形状指数SHAPE_AM=2.5651，在区域内生境破碎化程度较高的背景下，该值表明了在保证边界物质能量流动的同时维持了较为完整的斑块内部生境；Shannon多样性指数SHDI=4.5940，区域内的景观异质性偏高，综合上述及其他景观格局指数如土地覆盖类型数量的情况，判断这主要是由于斑块分布离散度大，生境破碎化程度较高导致的；Shannon均匀度指数SHEI=0.6733，应选择降低景观破碎度，提高景观连通度的倾向作为生态安全格局规划总体目标。

综上所述，潭柘寺镇辖区景观格局总体上异质性良好，但生物多样性尚未处在最大可能值；存在生境破碎化程度偏高、斑块特质不稳定的隐患，也有斑块个体较为完整，斑块内部环境良好的优势。而这主要是因为区域内人类活动强度大，干扰强度普通但干扰频率较高；所以应设立提高景观斑块连通程度，减少不必要的人类活动的总目标。

在此原则指导下，可以采取以下措施。

1)划定生态红线，限制一二产业生产活动，设立生态保护区；

2)规划景观廊道，提高斑块连通程度，在保持现有的土地覆盖类型的前提下，通过合并或沟通来减少斑块数量，提高斑块特质稳定性，但同时应注意保证斑块分布离散程度以限制干扰(如虫害，火灾，地质灾害等)的蔓延；

3)提高保护意识，提高居民生活设施和方式的现代化水平以消减生态压力，在进行生态建设的同时改善居民生活水平。

3 次级尺度景观格局分析

建立有利于生态学过程的生态安全格局是本研究的核心问题，而格局与过程的相互作用依赖于尺度。在不同的空间幅度和粒度上建立景观的“斑块-廊道-基质”模型进行分析规划，是本研究应用的关键。

当前很多地区村庄尺度下景观中的自然斑块所剩无几，人地矛盾突出。要在保证人口承载力的同时保护生态环境，就要求村庄形成生态安全格局，其理想景观特征是：有一组巨型自然斑块，宽阔的植被廊道保护水域，并为巨型斑块间关键物种的迁移提供连接，小型斑块和廊道为整个景观提供某些自然异质性。根据上述理论原则和景观格局指数分析结果，我们对规划范围内的试点实施区域草甸水村进行了景观格局评价并提出规划指导意见。

草甸水村位于潭柘寺镇西部。辖区面积255.09 ha，人口429人，村庄交通相对便利，林木覆盖率达96.6%。

3.1 数据收集处理与景观分析结果

数据收集处理方式同前文得到土地利用类型见图2。

图2 草甸水村土地利用类型

3.2 分析结果说明(见表2)

表2 草甸水村辖区主要景观格局指数表

从景观总体状况看，草甸水村村域斑块数量NP=149，区域内多是小型林地斑块，建设用地斑块共3个，分布在村域东部。总体上斑块类型少、规模小，且分布不均匀，致使景观整体异质性较差；最大斑块占景观面积比例LPI=27.5323，区域内灌木林地作为景观基质连通度高。其面积占村域总面积的96.6%。但因灌木林地的物质能量涵养低，对整体景观的控制程度不高，生态环境脆弱；斑块平均面积AREA_MN=17.1562，表明本研究过程贴近实际，数据作用机制敏感有效。其次，区域内生境破碎化程度较低，同时该值表明村域景观异质性较差，可能存在景观抗干扰能力不足，不利于维持景观环境承载力的稳定；斑块形状指数SHAPE_AM=2.7608，在区域内生境连通度较高的背景下，该值表明目前的景观格局对边界物质能量流动起到促进作用；Shannon多样性指数SHDI=2.4112，区域内的景观异质性低于镇域范围，主要由于斑块分布集中，板块类型单一造成；Shannon均匀度指数SHEI=0.5192，远低于镇域平均值，应选维持景观连通度，增强景观异质性作为生态安全格局规划总体目标。

草甸水村廊道主要由“大坨-塔岭”林地廊道、刺猬河河流廊道、潭王路南赵路道路廊道、村西山林廊道组成(见图3)。其格局具有良好的连通性，廊道宽度多样，围合性强。其中以山地林地带为主，同时河沿线绿化和道路附属绿地形成少量分散的绿化廊道，林带形成的廊道连通性强，但是植被类型单一，生境质量较差。草甸水村的河流廊道具有一定的生态优势，有条件让陆地生物与水生生物进行物质能量交换。

图3 草甸水村景观廊道分布示意图

总体而言，草甸水村整体景观格局在东侧的村庄附近较为丰富，适宜居住；但其余部分景观类型单一。整体景观区域内斑块蔓延度不足，生态脆弱，能量涵养不足。

在此原则指导下，可以采取以下措施：①对景观不宜过多人为干涉，应设为生态涵养区；②利用现有基础，加强廊道建设，形成廊道网络以避免单一方向廊道隔绝两侧斑块物质能量交换；③结合地质地貌对村庄建设用地进行规划，在达到防范和疏导地质灾害，保障居民生命财产安全的同时，减弱人类活动干扰强度；④对大面积的灌木林区域进行适当的人为保护，加强景观异质性，削弱可能的强干扰，以提高景观的稳定性。

4 结 语

本文以北京市门头沟区潭柘寺镇为例，依据景观生态与城乡规划学科的原理，利用景观格局指数分析方法与计算机栅格化分析技术进行了研究，依据景观生态学结论性原则对规划试点区草甸水村提供了具体规划措施参考。这种具有针对性和系统性的对乡村生态系统的保护方法，对实现生态安全前提下的乡村发展具有重要意义。

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