自然区域景观特征识别及其价值评估——以青海湖流域为例

孙乔昀

张玉钧*

1 背景

中国拥有大量包含着丰富而珍贵的自然资源和生态系统的自然区域[1]，从名山大川到江河湖泊、从草原湿地到大漠冰封、从田园风景到原生风情，并且在2018年被国家认定为“巨型荒野国家”(mega-wilderness nations)[2]。自然保护地(protected areas)以立法或其他有效途径识别并明确划定边界的地理空间，能有效保护自然区域的自然资源和生态系统[3-4]。目前，中国已建立了大量针对不同自然资源类型和生态系统的自然保护地；明确了自然保护地体系是以国家公园为主体、自然保护区为基础、各类自然公园为补充的统一管理模式。至2020年，中国的10个国家公园试点将基本完成，但是以什么条件申报设立、以什么标准划定准确的边界和内部功能分区尚在探索中。因此需要寻求一个合理、综合、科学的方法将区域内自然生态系统和自然文化进行识别、分类、评估，继而为国家公园的边界和内部功能分区的划定提供依据。

景观特征(Landscape Character)作为跨学科的综合媒介和载体，融合了生态学、地理学、历史学和社会学等多学科的内容[5]，可以较为全面地描述自然生态系统和自然文化。景观特征评估(Landscape Character Assessment，LCA)通过对景观特征的识别、评估，能有效地被各个不同的专业部门所了解，并以此减少隔阂，成为统一的系统语言[6]。并且景观特征评估已成为可持续发展、自然保护与土地管理的核心[7-8]，被认为是辅助管理和决策的重要工具，为区域的可持续发展需求提供了定性和定量的依据[9-10]。英国[5，11]、荷兰[9]、新西兰[12-13]等国家在自然保护地建设中先后进行了不同尺度的景观特征评估；国内关于景观特征评估的实践研究多集中在城市和乡村区域[14-16]，自然保护地中仅有武当山风景名胜区利用景观特征评估的方法进行了尝试[17]。以英国为代表的欧洲国家的自然保护地体系在资源本底、人类活动影响等方面与中国的国家公园具有一定程度的差异，即中国国家公园多为自然本底条件良好、人类活动影响较少的自然区域。因此，本研究试图通过借鉴国际经验，并结合国内实际情况，构建一套适用于中国国家公园的景观特征评估方法，为国家公园的申报设立、边界划定和功能分区的规划提供建议和依据，实现自然生态系统整体保护和自然资源永续利用。

2 景观特征评估体系概况

2.1 景观特征评估体系的发展演变

景观特征评估起源于英国，其发展大致经历了3个阶段[11，18]。

2 0世纪7 0年代初期的景观评价(Landscape Evaluation)，强调科学、定量、客观的景观评价途径[19]，但是将复杂的文化、直观的视觉等问题简化成一系列的数字和统计公式并不合理。此后，20世纪80年代中期的景观评估(Landscape Assessment)建立了以景观分类体系为基础、研究景观的差异性为主要问题的研究模式，关注的是景观的相对价值而非绝对价值，摆脱了通用的景观评价在相对价值上的模糊[11]。20世纪90年代中期景观特征逐渐得到重视，为突显“特征”在景观评估中的核心地位，“景观评估”逐渐被称为“景观特征评估”，在华威郡(Warwickshire)景观特征评估的工程中正式出现和使用[20]。随后成为《欧洲景观公约》(The European Landscape Convention，ELC)的一部分在欧盟普及和推广[21]。

2.2 景观特征评估体系的流程及特点

LCA在《英格兰和苏格兰景观特征评估导则》(Landscape Character Assessment Guidance for England and Scotland)中有明确定义：是解决特征描述过程，包括识别、绘制、分类和描述景观特征，以及根据景观特征做出判断的过程，以便为一系列不同的决策提供信息[5]。LCA中包含了景观特征、景观特征区(landscape character areas，LCAs)和景观特征类型(landscape character types，LCTs)3个概念。景观特征是指景观中出现的独特且可识别的形态一致的要素；景观特征区是单一的独特区域，是特定景观类型的离散地理区域；景观特征类型则是有着特定景观类型的不连续的地理区域，本身也是独特的[5]。

LCA的操作过程分为2个阶段：第一个阶段是“特征描述”，第二个阶段是“价值评估”[5]。LCA在第一阶段具有尺度分级、要素综合和价值中立的特点，即能在不同尺度下对特定区域进行具有多样化、综合、跨学科的要素类型的特征描述，且不对景观特征做出评价[5]；在第二阶段，以风景描述单元法(Landscape Description Unit，LDU)[22]为基础，结合其他方法(如公众参与的定性研究)进行价值评估[23]。同时，由于决策和LCA的分离，在一定程度上避免了LCA在编制阶段的主观导向性[24]。

图1 青海湖流域范围与区位

3 青海湖流域景观特征识别及其价值评估流程

2018年《青海以国家公园为主体的自然保护地体系示范省建设总体方案》中提到将青海湖区域设立为青海湖国家公园，并纳入青海国家公园示范省的建设试点项目中。目前青海湖流域没有进行全面的景观特征评估，该流域内现有的各类保护地景观评价工作不成体系，主要是伴随个别的研究或者工程项目而开展的[25-26]。

本文对青海湖及其入湖河流的汇水区域所构成的青海湖流域进行研究(图1)，总面积约为2.96万km2[27-28]。青海湖流域具有封闭的内流区和湖泊盆地，属于独立完整的自然地理单元；并且流域内的青海湖是我国面积最大的内陆咸水湖泊，它以巨大的水体与流域内的天然草场和林地共同构成了阻挡西部荒漠风沙向东蔓延的生态屏障。因此青海湖流域被认定为申报设立青海湖国家公园的评估区。

研究开始时，参考了英国、新西兰、中国香港等国家和地区的景观特征评估方法。通过对案例的景观特征要素的选择、评估方法、结论，以及地理信息系统软件(ArcGIS)的使用进行研究和对比，得出本研究的研究流程和研究方法。研究的操作过程有2个阶段，第一个阶段是“特征描述”，第二个阶段是“价值评估”。第一阶段分为4个步骤：1)界定范畴，确定了研究目标、研究规模与深度、人力物力资源投入和利益相关者的范围；2)案头研究，经过要素筛选、数据处理、特征聚类3步后得到景观特征地图草图；3)实地调查，结合案头研究阶段的成果进行实地数据的补充、收集；4)分类和描述，整合案头研究和实地调查的资料对不同的景观特征类型、特征分区进行描述，识别其中的关键特征，调整景观特征地图草图，形成最终的景观特征地图。第二阶段：结合国内外已有的经验和利益相关者的咨询结果，在实地调查数据的基础上针对单个景观特征区进行价值评估，并绘制全流域的价值评判结果图。

3.1 案头研究

景观特征要素筛选：不同国家地区、不同尺度和类型的项目在做景观特征评估时的景观特征要素类型的选择有所不同。参考英国[29-30]、新西兰[12]和中国香港[31]等国家和地区的具体案例后，根据青海湖流域的现状条件列出了在区域层级下适用于流域生态系统的景观特征要素，包括2个大类要素、11个小类要素(表1)。第一大类要素为自然要素，包括地质、海拔高度、坡度、土壤、水文、植被、生态栖息地及气候特征(干燥度/温度)；第二大类要素为人文/社会要素，包括聚居风貌、土地利用及文化遗产。

数据来源与处理：地质、土壤和土地利用现状是矢量数据，海拔高度和坡度数据由高程数据(DEM模型，10m精度，2015年)在ArcGIS平台中计算得出，水文数据由土地利用现状数据转译。植被、生态栖息地、气候特征、聚居风貌和文化遗产等纸质数据经矢量化、校对坐标后录入ArcGIS平台。

景观特征聚类：首先，选定要素类型后，在ArcGIS平台搭建空间数据库；青海湖流域总面积与英国大部分国家公园的尺度相近，可被认定为区域尺度下的评估，因此在空间精度上，参考英国景观特征空间区划的1km×1km的网格精度[22]，将流域划分成29 593个1km×1km的网格。通过对各景观特征要素矢量数据赋值编码，建立初步的景观特征要素空间数据信息。利用ArcGIS空间分析工具，对每一个网格都赋予其地理空间对应的要素编码。然后，把所有景观特征要素编码按一定的规则、方法聚类成若干个景观特征区和景观特征类型，目前常用的方法有TWINSPAN、FRAGSTATs和基于规则的数据处理方式等[22，34]。其中基于规则的数据处理方式假设景观特征类型(LCT)能够从2个数据中派生出来[9]，该方法具有操作简便、输入与输出端对接兼容、分类与重生成过程快速等优势。故本研究选用基于规则的数据处理方式，与利益相关者共同制定聚类规则，根据聚类规则在ArcGIS平台中绘制景观特征地图草图。

图2 实地调查样点

3.2 实地调查及分类和描述

实地调查：基于景观特征地图草图进行实地调查、验证与修正。首先将研究区划分为20km×20km的网格，网格焦点为初步实地调查样点；然后将初步调查样点与景观特征地图草图、道路类型图叠合，检查单一景观特征区中是否有1～2个实地调查样点覆盖，无样点覆盖则在此景观特征区的质心增设1个样点，大于2个则结合道路距离剔除多余的样点，使其样点数降低为2处。最终，共计137个调查样点(图2)。

对每一处样点进行4个方面的记录：1)数据记录，主要记录基础数据及采集影像资料；2)描述记录，对样点所在的特征区进行描述，描述使用价值中立的语言，并对在案头研究阶段尚未发现的景观要素进行补充、修正；3)价值记录，针对独特性、自然资源价值、文化资源价值和视觉资源价值4个方面进行记录，以便在第二阶段做出评判；4)发展趋势判断，判断样点所在的特征区是否有变化的趋势及其原因。

表1 景观特征要素分类及格式类型

分类和描述：根据案头研究、实地调查共同收集分析的数据进行整理，进行最终的特征类型与特征分区标绘；特征类型与特征分区的描述；识别关键特征，绘制最终的景观特征地图和完善数据库。

3.3 价值评估

召集若干名风景园林师，并组织国家林业和草原局调查规划设计院、青海湖景区保护利用管理局等部门，以及致力于保护当地风景资源的志愿者共同参与价值评判阶段。

结合景观特征类型图和实地调查中的价值记录数据，利用层次分析法针对自然资源价值、文化遗产价值和视觉价值[31]3个一级指标进行评估，并将3个一级指标细分为若干二级指标，通过构造成对比较阵、计算权重和一致性检验后分析得出每个景观特征区的质量值。其中自然资源价值和文化遗产价值参考国内现行法规文件[35-38]细分为若干二级指标，视觉价值则参考中国香港[31]的景观特征评估中的视觉指标分为复杂度和连贯度2个二级指标(表2)。最后将评分录入Arcgis平台，形成价值评判结果图。

图3 景观特征地图

图4 价值评判结果

4 景观特征识别及其价值评估结果与应用解析

4.1 景观特征识别及其价值评估结果

通过以上工作流程，最后青海湖流域被划分成了23个景观特征类型，104个景观特征区域(图3)。2个大类要素、11个小类要素都被记录到ArcGIS平台数据库中，每一个景观特征区都含有完整的实地调查记录数据。

景观特征区的质量值根据专家评分通过自然断点法划分为3档。高价值特征区(分值0.88～1.42)、中价值特征区(分值0.40～0.87)和低价值特征区(分值0.20～0.39)，最终得到了青海湖流域高价值特征区46个、中价值特征区47个、低价值特征区11个(图4)。结果表明：1)高价值特征区分布在青海湖、布哈河上游和乌哈阿兰河上游，包含了咸水湖泊景观、淡水湖泊景观、沼泽湿地景观、河口景观、河谷景观Ⅰ、山顶景观Ⅰ、山坡景观、山谷景观、高海拔荒漠景观和高海拔针叶林景观；2)中价值特征区分布在环湖地带，包含了环湖沙地景观、环湖草甸景观、环湖草原景观、沿河草原景观、沿河灌丛景观、河谷景观Ⅱ、中海拔草原景观、中海拔灌丛景观、高海拔草原和高海拔灌丛景观；3)低价值特征区分布在流域边界和环湖地带，包含了高海拔草甸景观、山顶景观Ⅱ和村镇农田景观。

4.2 景观特征识别及其价值评估在建设国家公园过程中的应用

国家公园是以保护具有国家代表性的大面积自然生态系统为主要目的，实现自然资源科学保护和合理利用的特定陆地或海洋区域，其主要目标就是实现自然生态系统整体保护和自然资源永续利用。景观特征识别及其价值评估结果作为辅助管理和决策的重要工具在建设国家公园的过程中具有以下作用。

1)在申报设立国家公园过程中的应用。

区域层面的景观特征识别及价值评估结果通过可视化的地图、完整的数据库两者结合，可为申报设立国家公园的过程中提供宏观、综合的视角，以了解区域内具体需要保护的自然生态系统和自然文化的现状。同时利用地图和数据库可对申报指标(如国家代表性、生态完整性、自然原真性和设立可行性)进行复核，检验评估区的条件是否符合设立国家公园的要求。

2)在国家公园的边界划定过程中的应用。

根据景观特征评估辅助判定评估区内某一特征区是否需要划入国家公园的范围，最终确定国家公园的准确边界。例如，青海湖流域范围内的高价值特征区全部划入国家公园范围；流域边缘由于视觉价值低所产生的低价值和中价值特征区建议不划入国家公园，而流域中心区域受人类影响因素较大的低价值和中价值特征区则划入国家公园予以有效保护和科学利用。

3)在国家公园的功能分区和政策制定过程中的应用。

根据不同保护及发展目标利用景观特征评估辅助制定不同的管理模式以维护、提升价值。通过这种方式既能保证对区域内的自然生态系统进行整体保护，又能保留原有的自然文化，还能保证自然资源的合理利用。

5 结语

表2 景观特征区价值评分

景观特征是某一特定区域的自然生态系统和自然文化的体现，是实现区域内的自然生态系统整体保护和自然资源永续利用的关键。本研究表明青海湖流域具有23个景观特征类型、104个景观特征区域；综合了独特性、自然资源价值、文化遗产价值和视觉资源价值4个方面对已划分的景观特征区进行价值评估，得到高价值景观特征区46个，中价值景观特征区47个，低价值景观特征区11个。由此提出，国家公园申报设立的条件可利用景观特征评估结果进行复核；边界划定、功能分区和政策制定过程中参考景观特征识别和价值评估结果进行辅助决策、管理。

目前我国大多数关于景观特征识别的对象多集中在点状要素上且适用的尺度不大[15，39-40]；价值评判操作过程主要进行景源筛选、分类和分级，评价结果通常呈点状分布[41]，基于点状要素的评价的规划通常是“点线结合”的模式，缺少区域的整体性；并且，整个参与流程没有利益相关者的参与，较难充分满足各方利益诉求，使国家公园各项管理政策不能得到有效落实。因此，现行的评价方式不能满足保护具有国家代表性的大面积自然生态系统的要求，不完全适用于国家公园的申报设立和相关规划。相比较下，本研究使用的景观特征评估方法具有以下优势：1)基于价值中立的景观特征对区域内包括点线面在内的所有要素进行识别和分类，不仅仅局限于点要素，还能从空间上准确描述不同类型景观的空间分布特点及其数量，可以为区域发展和保护提供科学可靠的依据；2)在参考、结合现有评价指标分类的基础上，充分考虑了利益相关者的观点，使得评估结果更为客观；3)其目的是为了进行可持续景观的管理，而不是过分强调景观资源的开发利用，符合建设国家公园的目标。

但是，景观特征评估也有不足之处。例如：本研究使用的基于规则的数据处理方式带有一定的人为主观判断，同时，要素网格化及景观特征类型的边缘处于动态变化的状态使得2个相邻的景观特征类型的边界无法精确划定。如何在景观特征区划分的过程中尽量减少人为的影响，确定准确、清晰的边界是将来需要解决的问题。因此，国家公园建设过程中应用景观特征识别和价值评估作为依据和参考时也应当考虑景观特征区边界的准确性，即是否完全按照景观特征区的边界去划定整个国家公园的边界和功能分区。

注：文中图片均由作者绘制。

致谢：感谢国家林业和草原局调查规划设计院提供的帮助。