基于GIS的宣州区绿色空间景观格局及优化策略

摘要 基于遥感卫星影像，采用ENVI、ArcMap、Fragsats软件对宣州区的绿色空间分布、植被覆盖度分布、景观格局指数进行了分析。结果表明：安徽省宣城市宣州区主要绿色空间为林地与水田，分别分布于研究区的南部与北部；植被覆盖度分布特征为南高北低、东高西低。除去水体，旱地与林地的植被覆盖度相对较高，水田相对较低；宣州区的景观格局在分类水平上呈现草地、水田和旱地的破碎度较高，草地与旱地的斑块形状更为复杂的特点。在景观水平上，绿色空间受人类影响较大，景观破碎度与多样性较高，整体景观特征为多种绿色空间的相互嵌套。该结果为宣州区绿色空间的合理规划与人居环境的建设提供了科学参考。

关键词 绿色空间；景观格局；植被覆盖度；宣州区

中图分类号 S 731.2  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2023）16-0105-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.16.025

GIS Based Green Spatial Landscape Pattern and Optimization Strategies in Xuanzhou District

LIU Huan

（China Construction Eighth Bureau Decoration Engineering Co.， Ltd.， Shanghai 220215）

Abstract Based on remote sensing satellite images， ENVI， ArcMap and Fragsats software were used to analyze the green space distribution， vegetation coverage distribution and landscape pattern index in Xuan Zhou District. The results showed that the main green space in Xuan Zhou area was forest and paddy field， which were distributed in the south and north of the study area respectively. The distribution characteristics of vegetation coverage were high in the south and low in the north， and high in the east and low in the west. Excluding water， the vegetation coverage of dry farm and forest was relatively high， while that of paddy field was relatively low. At the classification level， the landscape pattern of Xuan Zhou District showed a high degree of fragmentation of grassland， paddy field and dry farm， and the patch shape of grassland and dry land was more complex. At the landscape level， the green space is greatly influenced by human beings， and the landscape fragmentation and diversity are high. The overall landscape is characterized by the mutual nesting of various green spaces. The results provide scientific reference for the rational planning of green space and the construction of living environment in Xuan Zhou District.

Key words Green space;Landscape pattern;Vegetation coverage;Xuanzhou District

作者简介 刘欢（1995—），男，安徽宣城人，助理工程师，从事风景园林规划设计研究。

收稿日期 2022-08-18

随着城市化的快速发展，其景观格局发生巨大变化，城市生态环境面临巨大压力［1］。城市绿色空间作为城市的重要组成部分［2］，其具有显著的生态价值与休闲娱乐价值［3］。在生态文明建设的背景下，对绿色空间的分布格局进行研究，优化城市绿色空间格局，从而促进城市生态系统的生态平衡，对于城市的可持续发展与人居环境的合理建设具有重要意义［4］。

绿色空间在广义上被定义为“贯穿于城市建成区，对城市生态环境具有重要生态作用的生态空间，包括城市绿地、农田、湿地、河流等”［5］。目前，关于绿色空间的研究主要集中在以下几方面：①绿色空间生态价值研究，如潘悦等［6］对滇中城市群绿色空间生态系统服务价值的研究，王驷鹞等［7］对绿色空间对热岛效应影响的研究；②绿色空间分布格局的研究，如李昕桐［8］对唐山市绿色空间变化的研究，王圳峰等［9］对福建省绿色空间变化与驱动因素的分析；③绿色空间公共游憩休闲价值的研究，如辛昱铮等［10］关于绿色空间对公共心理健康影响的研究，高延平［11］对绿色空间与居民健康福祉关系的研究。

综上可知，绿色空间对城市生态环境的优化、土地与资源环境的可持续发展以及对城市居民身心健康的保持有着促进作用。因此，笔者基于GIS分析对宣州区的绿色空间进行解译，并进行绿色空间植被覆盖度与景观格局分析，并提出优化策略，以期为安徽省宣城市宣州区城市绿地规划与人居环境建设提供科学依据。

1 研究区概况

宣州区地处118°28′～119°04′E，30°34′～31°19′N，隶属于安徽省宣城市，为宣城市人民政府所在地，总面积约2 533 km2，属于亚热带湿润季风气候，季风气候明显，全年雨量充沛，水资源丰富。宣州区为皖南山地丘陵与长江中下游冲积平原交接地带，境内地貌类型多样，包括山地丘陵、平原、湖泊、河流等。近年来，宣州区的经济快速发展，连续多年入选“全国综合实力百强区”。随着经济的发展，城市的不断扩张，其城市生态环境也面临巨大压力。

2 研究方法

2.1 数据来源及处理

研究区数据为2022年Landsat8 OLI遥感影像，来源于USGS（美国地质勘探局网站）。将Landsat8 OLI遥感影像的不同波段进行组合，可得到多种色彩图像，从而在ArcMap中使用监督分类的支持向量机分类法进行土地利用分类。该研究将研究区分为水田、旱地、林地、草地、水体、裸地、建设用地7种类型，其中水田、旱地、林地、草地、水体5种土地利用类型作为绿色空间。

2.2 植被覆盖度计算

植被覆盖度（FCV）通过归一化植被指数即NDVI值采用像元二分模型进行计算［12］，以此反映出绿色空间的质量。其中NDVI值可用来反映植被的生长情况和空间分布，其通过遥感影像的红外波段与红波段来计算。具体公式如下：

NDVI=NIR-REDNIR+RED（1）

FCV=NDVI-NDVIsoilNDVIveg-NDVIsoil（2）

式中：NIR为红外波段像素值；RED为红波段像素值；NDVIsoil为完全无植被覆盖的像元；NDVIveg为完全植被覆盖的像元。由于NDVI受土壤类型、湿度、颜色等多种因素影响，其实际值会因时间与空间变化，因此选取5%为置信区间，即选取最大5%与最小的5%分别作为NDVIveg和NDVIsoil。此外，该研究将植被覆盖度分为以下4个等级：低植被覆盖度（0≤FVC<30%），中植被覆盖度（30%≤FVC<60%），较高植被覆盖度（60%≤FVC<75%），高植被覆盖度（75%≤FVC≤100%）。

2.3 景观格局指数

景观格局指数是定量分析景观格局的主要工具，可反映景观要素分布的空间信息。基于研究区实际情况与参考前人研究［13-15］，笔者选取了分类水平上的5个指数：斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、景观类型所占面积比例（PLAND）、斑块景观形状指数（LSI）以及最大斑块指数（LPI）。景观水平上的4个指数：香农多样性指数（SHDI）、景观聚集度指数（CONTAG）、景观形状指数（LSI）、周长面积分形维数（PAFRACT）。对于景观指数的具体解释见表1。

3 结果与分析

3.1 宣州区绿色空间分布空间特征

基于ArcMap对2022年宣州区的土地利用图（图1）进行分析，结果见表2。2022年宣州区绿色空间总面积为2 454.08 km2，占研究区的94.59%。各类绿色空间面积表现为林地＞水田＞旱地＞草地＞水体。其中，林地是宣州区面积最大的绿色空间，其面积为836.58 km2，占研究区的32.24%，主要分布于宣州区的南部区域，在南漪湖的南北两岸也有较大面积林地分布。水田面积为763.87 km2，占研究区的29.44%，主要分布于宣州区西北部、南漪湖西岸以及部分河流沿岸。旱地面积为414.33 km2，占研究区的15.97%，主要分布于水阳江沿岸，在建成区下游分布面积较大。草地面积为307.26 km2，占研究区的11.84%，主要分布于宣州区西部，位于水田与旱地之间。总体上，林地和水田在宣州区的绿色空间发挥了较大作用。

3.2 宣州区植被覆盖度空间分布特征

宣州区植被覆盖度分布空间分布如图2、表3所示，其分布特征如下：①低、中植被覆盖度面积分别为224.78、858.15 km2，分别占研究区面积的8.67%与33.08%，主要为建成区、水体以及水田。②较高植被覆盖度面积为857.39 km2，占研究区面积的33.05%，主要为草地与旱地。③高植被覆盖度面积为653.73 km2，占研究区面积的25.20%，主要为旱地与林地的高海拔区域。由表4可知，各土地利用土地覆盖度表现为旱地＞林地＞草地＞水田＞建成区>裸地>水体，中值排序与平均值一致，可见宣州区林地与草地绿色空间质量仍有加强空间。整体上研究区植被覆盖度自北向南逐渐变高，大部分高植被覆盖区域为丘陵或山地的林地。

3.3 宣州区绿色空间景观格局指数

该研究的景观格局指数中，破碎化指数包括NP、PD、CONTAG等，聚集性指数包括LSI等，优势度指数包括LPI、SHDI等，复杂性指数包括LSI、PAFRACT等。

在分类水平上，由表5可知：①在NP、PD指数上，草地、水田和旱地的NP与PD值偏高，NP值分别为2 648.00、2 545.00、2 325.00，PD值分别为0.52、0.50、0.46，这3类绿色空间远大于水体与林地，说明草地、水田和旱地破碎度大于水体与林地。②在LSI指数上，草地和旱地的LSI值较大，分别为80.15、76.90，说明草地和旱地的斑块形状更为复杂，且空间展布较为不均衡。水田虽然散碎分布于研究区，但在研究区西北部有着大片的水田聚集分布，因此其LSI值相对旱地较低。林地由于在研究区南部与南漪湖的南北岸大量分布，因此林地的LSI值较低，为38.87。水体由于南漪湖等水面较大，聚集程度较高的湖泊、水库分布使得其LSI值较低，仅为11.69。③在PLAND指数上，各土地利用类型占绿色空间面积表现为林地>水田>旱地>草地>水体。④在LPI指数上，林地与水田的LPI值较大，分别为8.85和8.23，说明林地与水田最大斑块占景观面积的比例较高，说明其优势度最大。