高校校园景观格局分析——以天津理工大学为例

李可喻 李荣花

(天津理工大学环境科学与安全工程学院 天津 300384)

景观格局是斑块、廊道、基质等各景观要素在空间上的分布格局，其形成是各要素的生态过程相互作用的结果[1-4]，因此，景观格局能反映生态功能。大学校园是在规划的基础上建设的自然与人文景观相结合复合景观，在人为建设、干扰下进行生态过程的演替，一方面适应高校作为教学科研、生活、体育活动等社会功能，另一方面提供良好的生态环境。因此，高校景观格局的分析、评价和不断改进对高校功能的发挥具有重要作用。天津理工大学现在的校区建设始于2004年，经过近20年的发展，校园的规模、布局和绿化已经基本稳定，学校占地面积159.42 万m2、建筑面积76.96 万m2；全日制在校生2.9 万余人。绿化用地占总面积15.5%[5]。对天津理工大学校园景观格局进行分析，为校园景观现状和今后的规划建设，充分发挥高校校园功能提供依据和建议。

1 数据来源及研究方法

该研究采用BIGMAP下载的ArcGIS地图的高分辨率遥感影像，利用ArcGIS将天津理工大学划分为不同区域，将景观区的栅格图导入景观格局分析软件Fragstats 对景观指数：斑块数、最大斑块指数（LPI）、斑块密度（PD）、边缘度密度（ED）、香农-威纳指数（SHDI）、香农均匀度指数（SHEI）和聚合度（AI）进行计算，对天津理工大学景观格局现状进行分析。

2 天津理工大学功能区域划分

根据服务功能的不同，将校园划分为教学区、生活区、水体休闲区和闲置用地区这4个功能区，在功能区内根据土地利用类型的不同，将景观划分为建筑、植被、水体和道路。

3 结果分析

天津理工大学总面积为151.45 hm2，其中生活区47.93 hm2，教学区48.49 hm2，水体休闲区41.24 hm2，闲置用地区13.78 hm2。校园内4个功能区中面积最大的是教学区，为师生提供了广阔的学习交流的环境，所占面积比为32.02%，面积最小的功能区是闲置用地区，面积比为9.10%。其中水体休闲区的所占面积也较大，为师生提供了休憩、观赏的大块景观场所。

3.1 各功能区优势斑块分析

最大斑块指数可以用来确定景观中的优势斑块类型，并且间接反映人类活动干扰的方向和大小[6]。由表1可知，建筑斑块在生活区中优势最大，最大斑块指数为6.6027%；绿地斑块在闲置用地区中优势最大，最大斑块指数为75.7869%；水体斑块在水体休闲区中优势最大，最大斑块指数为60.6735%；道路斑块在教学区中优势最大，最大斑块指数为27.2289%。生活区和教学区中的道路连通性较好，可以延伸至任意建筑及绿地斑块；水体休闲区中的水体即明理湖和一部分陈台子排水河占主要地位；闲置用地区在未来可能为新建筑提供场地，因此主要优势斑块为绿地。

表1 天津理工大学各功能区优势斑块

3.2 各功能区异质性与破碎度分析

斑块密度（PD）反映斑块被分割的破碎程度，也可以反映景观整体的异质性的破碎度[6]，破碎度越大，景观安全性就越小[7]。其中景观异质性是景观生态学的核心，是指景观或其属性的变异程度，是指生态学过程和格局在空间分布上的不均匀性和复杂性[8]。边缘度密度（ED）用来表示景观被边界分割的程度，并可以直接反映景观破碎化程度。如表2 所示，从各个功能区内部斑块划分来看，生活区中，斑块密度最大的是绿地，为161.007 1，最小的是水体；边缘度密度最大的是绿地，为515.493 3，最小的是水体。教学区中，斑块密度最大的是绿地，为182.098 5，最小的是道路；边缘度密度最大的是绿地，为556.763 8，最小的是建筑。水体休闲区中，斑块密度最大的是绿地，为9.610 2，最小的是建筑、水体和道路；边缘度密度最大的是绿地，为173.117 1，最小的是建筑。闲置用地区中，斑块密度最大的是绿地和道路，为14.439 1，最小的是建筑；边缘度密度最大的是绿地，为28.984 0，最小的是建筑。在不同功能区中，绿地斑块的斑块密度和边缘度密度都是最大。根据天津理工大学平面图分析，绿地斑块在空间分布上不均匀，西多东少，西部的绿地多为闲置用地，因此破碎度低，具有较强的抵抗外界干扰的性能；东部由于是生活区与教学区的聚集地，因此破碎度程度较高，能量和物质交换不畅，抵抗外界干扰的性能较低。

表2 天津理工大学各功能区斑块与整体异质性与破碎度

3.3 各功能区景观多样性与均匀度分析

香农-威纳指数（SHDI）反映景观多样性大小，在一个景观系统中土地利用越丰富，破碎化程度越高，组合的特征越复杂多样，包含的信息量就越大[9]。香农均匀度指数（SHEI）表示给定景观丰度下的最大可能多样性，其值越大，景观中的斑块类型越均匀[6]。

在四类功能区中，生活区的香农-威纳指数最大，为1.143 8，说明生活区中土地利用最丰富，破碎化程度最高；闲置用地区的香农-威纳指数最小，为0.096 7，说明闲置用地区中土地利用最不丰富，破碎化程度不高，这可能是由于闲置用地还未被开发，功能种类不多，因此多样性较小。教学区的香农均匀度指数最大，为0.775 2，说明教学区中的斑块类型分布较为均匀；闲置用地区的香农均匀度指数最小，因为闲置用地区中的绿地斑块占绝对优势。由表3中可见天津理工大学的多样性较小，对于土地利用较不丰富，整体破碎化程度较低，但整体均匀度较高，不同斑块类型基本成均匀分布，功能分布较为均衡。

表3 天津理工大学景观多样性与均匀度

对于斑块—廊道—基质模型，其中，大斑块相对小斑块具有更高的多样性和更稳定的生态结构，小斑块相对大斑块具有更大的物种传播的作用和提高景观连接度的作用[10]。天津理工大学中，大斑块主要集中于西部，小斑块主要集中于东部，因此，西部的环境更加稳定，存在更多的生态链和更大的生态网络，东部的连通性更好，是人流聚集地及校园交通枢纽。校园内道路四通八达且宽阔，可以延伸至建筑、绿地和水体的任一区域，连通性好，但有些道路由于路面老化、重型汽车碾压和树根生长等问题，出现了崎岖不平的现象，存在潜在危险并且影响美观。在中部即教学楼附近分布的廊道较笔直，易于物品的运输、物种的扩散及能量物质的流动，在东北部以及中部绿化区分布的廊道存在一些弯廊道，这些廊道促进了物种的丰富，但会使物品运输及物质能量的传递效率降低。由于高校中的基质大多已经和斑块与廊道融为一体，几乎不再产生独立作用，因此在进行高校的景观格局分析时，就不再考虑基质[11]。

3.4 各功能区聚合度分析

聚合度反映景观类型斑块间的连通性，聚合度越小，景观越离散；聚合度越大，景观越聚合[12]。由表4可以看出生活区、教学区、水体休闲区和闲置用地区包括天津理工大学整体景观的聚合度AI 的值都相对较大，说明各功能区和校园整体的聚合度都较高，连通性好，校园出行与活动比较方便，减少了因绕路或走弯路而造成的不必要的能量损失。

表4 天津理工大学功能区聚合度

4 结论与建议

4.1 结论

天津理工大学各功能区中面积最大的为教学区，有效保障了高校以教育教学、科研为主的功能。生活区与教学区的优势斑块均为道路，连通性能好，保障了人流为主的流动性；水体休闲区的优势斑块为水域，闲置用地区的优势斑块为绿地，丰富了校园景观，提供了较为丰富的生物多样性，具有一定的生态效益。生活区和教学区内各类斑块的异质性与破碎度较高，水体休闲区与闲置用地区内各类斑块的异质性与破碎度较低；从各个功能区整体看，水体休闲区的斑块密度最大，破碎度大，安全性小，斑块分布数量多，相互之间影响力大；教学区的边缘度密度最大，破碎化程度大，开放性强，与周围斑块的物质能量流流通好。各功能区景观多样性情况上，各功能区中生活区的多样性最高，闲置用地区的多样性最低；教学区的均匀度最高，闲置用地区的均匀度最低。各功能区聚合度情况上，各功能区聚合度较高。

4.2 建议

存在的问题有可供观赏的绿化景观较少，已有的绿化景观例如花坛、校友石等数量较少且形式风格较于单一，观赏性不高；校园水体的分布不够均匀，大部分处于北区，导致南北两区几乎没有水资源交换，并且南区师生进行观赏时不够便利。

（1）在绿化斑块设计上，教学区内在教学楼外增加乔木层和灌木层进行隔音；草本植被的铺设可保证通道高度的通达性。教学区的乔木、灌木与草地形成了良好的立体式结构，不仅增加观赏性，同时在夏季时进行遮荫挡沙，松柏还可以在冬季作为点缀，不显单调[13]。生活区的安静舒适是校内师生及工作人员休息和日常生活的保障，因此也要进行立体式结构植被栽种，在此基础上增加有花植物，以及花坛、花丛、石子小径和石头雕塑的建立，避免景观的单调。在植被种类的选取时，应因地制宜地进行选择，并且要选高度合适、容易栽培的植物，还要保证高低错落有致，增加层次感；为了使四季都可供观赏，还要选择生长季节不同的植被。在植被的养护和修剪方面，对人行道的地砖和马路边缝中生出的杂草进行人工修剪；按期对枝干进行修剪，一方面是为了去除树木的病枝及坏枝，防治疾病及病虫害并延长树木寿命，另一方面是进行园艺设计，如将灌木修剪成球状，若条件允许还可以将其修剪为更复杂的艺术造型，提高观赏性；要适当施用农药及肥料，保证植被的健康生长及有效治疗病虫害，减少植被的死亡；对老树、病树适当地补充营养剂，促进其长叶生根，来延长树木的寿命，减少砍伐死树及重新栽种的频率，但对死树的处理要及时，防止疾病传染给其他树木。

（2）在交通上，进行自行车的统一停放和安排将有助于改善校园的整体生态环境，加强对共享单车的维修和换新，延长共享单车使用寿命，实现成本降低、节能减排[14]。将私家车的停车位合理布局，实现进出方便与整齐美观相统一。对于出现坑洼、崎岖不平的道路，应尽可能早地进行修复，减少未来会出现的隐患。

（3）在水体上，大学校园中的水体具有调节空气湿度和温度的作用，还可以供师生休憩和观赏，同时也具有一定的消防作用[15]。除了坐落于北区的明理湖外，还可在南区进行水文相关的建设，如鲤鱼池、喷泉等，增加校园景观的观赏性，丰富校园生态类群，实现水体循环、发展可持续。将湖泊与生态浮岛进行组合布置，提供物种栖息地，调节校园微气候[16]。

（4）在垃圾处理再循环上，学校应鼓励使用可回收和可再生的资源，鼓励使用二手教材，进行垃圾分类与垃圾再回收，实现节能减排与低碳环保，同时减少学校运营成本和财政压力[17]。

（5）在廊道设计上，设置文化廊道，在公告牌中展示校内好人好事、校园历史与科研成绩等，并且公告牌的内容要勤于更新，增加校园文化的传播与提高师生们的兴趣和热情[11]。