基于ArcGIS的南昌市象湖湿地公园景观格局分析

翁燕萍，陆金森，魏绪英,2，邓玉华，蔡军火*

(1.江西农业大学 园林与艺术学院，江西 南昌 330045；2.江西财经大学 艺术学院，江西 南昌 330032；3.江西省南昌市园林局，江西 南昌 330038)

城市湿地公园是城市生态系统的重要组成部分，在保护湿地资源、涵养水源、彰显城市文明、科普教宣、提供游憩场所等方面具有重要作用，作为人工与自然耦合的城市景观，其景观格局是城市长久的经济与社会发展的结果。如何定量地分析不同尺度园林景观的格局及其生态学过程是景观生态学一个重要而具有挑战性的研究课题，对城市绿地系统与生态景观的规划、设计及管理有着重要意义[1]。目前，景观格局分析的内容包括景观要素的形态(景观斑块的类型、数量、形状及面积比例)、空间结构关系(景观斑块之间的空间距离分布)和空间构型分析(如景观多样性、破碎度、均匀度分析等)等[2]。研究方法常采用“对研究区绿地先进行景观分类、解析卫星影像图、提取景观要素的基本信息，然后再从斑块水平、斑块类型水平和景观水平这3个层次进行景观格局的分析”。研究对象多集中于大尺度的绿地[3-5]，而针对小尺度的城市绿地的景观格局分析(尤其是城市湿地公园)只有零星报道。湿地公园的景观格局是由不用类型、不同形状的景观单元在空间上构成的镶嵌体[6]，对城市湿地公园进行景观格局分析，可以了解湿地公园生态系统的景观结构及其空间格局关系，在此基础上调整、优化公园景观。

本文以南昌市象湖湿地公园为研究对象，在对其景观要素进行系统分类及其功能分析的基础上，结合公园的功能分区，基于ArcGIS软件，尝试分析中小尺度下公园绿地的景观结构及其空间分布特征，为城市型湿地公园植物景观的生态规划与合理设计提供参考。

1 研究区概况

图1 象湖湿地公园平面图Fig.1 The plan of Xianghu Wetland Park

图2 功能分区图Fig.2 Functional zoning map

象湖湿地公园位于南昌市青云谱区，由南江、北江、东江、西江，以及青山湖的水流汇聚而成，因湖区平面形状颇似大象，故得其名。公园西接真君路，东临施尧路、北介灌婴路，南至昌南大道，面积约472.96 hm2(115°52′39″～115°53′49″E，28°37′48″～28°38′39″N)。公园依托象湖原有的生态资源，以湿地为特征，对原有景观进行形态提升、生态改造，将景区打造成集休闲、游憩、生态游赏、湿地水处理、科普教育于一体的生态游憩中心。公园共分5大景区：文化休闲景区(A区)、湿地观鸟区(B区)、湿地展示与宣教区(C区)、湿地森林景区(D区)、湿地休闲区(E区)(图1、2所示)。

2 研究数据和方法

2.1 基础数据来源

以象湖湿地公园的规划设计平面图及植物种植图和2016年7月11日的Google Earth遥感地图为底图，在Arcmap10.1软件的支持下进行公园斑块分类，并通过实地踏查确定斑块类型和边界，提取斑块面积和周长等基本斑块信息，最后通过Excel软件计算景观指数。

2.2 景观要素分类

景观格局的空间分异是系统功能异质性的具体表现。在湿地公园中，绿地景观的基本构成单元是大小不等、形状各异的斑块与廊道景观。每个景观单元都具有一定的结构、功能和相对独立性，其空间分布特征代表着景观格局[7]。

根据象湖湿地公园绿地各景观要素的特性及其功能，将其景观划分为道路、水体、建筑、广场、有林地、疏林、灌丛、草地、水湿生植群共9种类型。其中道路指公园内各级景观道路，包括游步道、汀步、木栈道等；水体是指除种植水湿生植物外的水域面积；建筑包括亭、桥梁、观鸟塔等服务建筑；广场包含广场上的绿地；有林地是指郁闭度大于0.3的林地；疏林是指郁闭度在0.1～0.3的林地，含孤植、散植乔木的草地空间；草地是指种植草坪草的绿地；灌丛是指以灌木或陆生草本植物为主的植物群落；水湿生植群是指以湿生和水生植物为主的植物群落。

2.3 斑块、廊道、基质信息的提取

以该公园的规划设计总平面图、植物种植图和2016年7月11日的Google Earth遥感地图为底图，通过实地踏查确定斑块、廊道等边界，在ArcMap10.2软件的支持下，提取面积和周长等基本斑块信息。

2.4 景观格局分析的指标选择

图3 象湖湿地公园斑块分布图Fig.3 Patch distribution of Xianghu Wetland Park

景观格局是指景观的空间结构特征，包括景观要素的类型、数量以及其在空间上的分布与配置情况；即斑块、廊道和基质在景观空间内分布的总体形式，具有复杂多样性和一定的规律性[8]，是景观异质性的具体表现。景观指数能够高度浓缩景观格局信息，反映其结构组成和空间配置特征[9]。景观空间格局的定量描述和分析是揭示景观结构与功能表现之间关系的基本方法，可以将空间的特征与生态过程联系起来，能清晰地反映景观内在的规律性[1]。景观格局指数分为3组级别：①斑块水平指数，反映景观中单个斑块的基本信息，属于基本指数，是其他景观指数的基础，如斑块数量、面积、周长等；②斑块类型水平指数，反映不同斑块类型的各自特征，如平均斑块形状指数、平均分维度、优势度等；③景观水平指数，反映景观的整体结构特征，如均匀度、Shannon多样性指数等。

这3组级别的景观指数种类繁多，一般都选取相互独立的指标进行分析[10]，因此本文基于以往学者研究成果[3-7]，选了斑块数量(NP)、斑块周长(PR)、斑块面积(PA)、斑块占比(PLAND)、平均斑块面积(MPS)、斑块面积方差(PSSD)、平均斑块形状指数(MSI：表示斑块的规则程度与边缘的复杂程度)、平均分维度(MPFD)、最大斑块指数(LPI)、斑块密度(PD)、优势度(LDI)、景观分离度(F：反应斑块的聚散程度)、Shannon多样性指数(SHDI)、景观破碎度(LFI)、均匀度(SHEI)、廊道长度(CL)、廊道宽度(WL)、廊道面积(CA)、廊道密度(CD)等指数分析其格局。

3 结果与分析

根据景观要素分类，在ArcMap10.2中生成象湖湿地公园斑块分布图(图3)。

3.1 廊道特征

廊道是指不同于基质的狭长地带，主要起到物质和能量传输、引导交通等作用[11-12]。象湖湿地公园的廊道为道路型，由主干道、次干道、游步道构成，结构明显，宽度差异大，能有序地组织游览路线，并有较好的景点可达性。

表1 象湖湿地公园廊道特征Tab.1 The characteristic of corridor in Xianghu Wetland Park

表1表明，象湖湿地公园的道路廊道总长度为50.191 km，面积为19.74 hm2，占总面积的4.17%，廊道密度为2.54 km/hm2，园内道路四通八达，形成了错综复杂的道路网，使园内各景观斑块的可达性较高，景观结构较为稳定。

3.2 斑块特征

象湖湿地公园景观总面积为472.960 6 hm2，共有景观斑块1 890个，其中以水体斑块面积最大，为271.822 0 hm2，占景观总面积57.47%；但其斑块密度最小只有0.11个/hm2，说明水体被分割的破碎程度最小(即斑块数量是最小的)；而水体的PLAND和LPI指数值亦是最大的，这表明水体景观对整体景观的控制度最大，反映在斑块优势度指数(2.00)上，说明水体景观类型构成了研究区景观的基质；水体斑块的MPS和PSSD指数均最大，表明湿地公园除了有大面积湖泊外，还有其他规模的水体形式(即不同规模水体间的面积变异较大)。

有林地的斑块面积为83.943 5 hm2，占景观总面积的17.75%，斑块数量最多(609个)，占32.22%，因此斑块密度最大，有1.29个/hm2，说明有林地斑块被分割的破碎程度最大；斑块平均面积(0.137 8 hm2)较大，为第二优势景观(优势度指数为1.33)，说明有林地景观斑块数量虽多，但斑块规模较大，为整体景观中的重要组成成分。疏林和水湿生植群的景观面积分别为35.898 4 hm2、24.401 6 hm2，面积占比为7.59%、5.16%，其中，水湿生植群斑块的PSSD值较高，主要由于人工水湿生植群的栽植多以片状集中植为主，因而面积的变异性较大。面积最小的灌丛(6.696 9 hm2)和草地斑块(仅有3.112 3 hm2)，在整个景观上占比最小，起的是点缀作用。硬质景观上，广场和建筑的面积都较小，面积之和仅占整个景观总面积的5.78%，斑块数量之和占比为15.34%，广场的斑块面积为20.568 1 hm2，其PSSD值(0.378 6)最大，说明公园内广场的面积大小不一，差异程度最大，在不同空间中布置不同面积大小的广场以满足不同的功能要求。象湖湿地公园的整体景观由陆域和水域两部分组成，以水体、有林地、疏林和水湿生植群4种景观类型为主，这4类斑块总面积合计占景观总面积的87.97%，对整体景观的控制作用最强。

8大景观类型的分维数变化区间在1.29～1.56，均低于1.6，这表明，象湖湿地公园多以人工自然群落为主，受人为干扰影响较大，其斑块形状也较为简单、规则，且植被景观的分散程度大，分布较为均匀。分离度(F)值能够反应斑块聚散程度，反应斑块在分布上的特征。分离度最高的是灌丛和草地，分别为28.82、28.38，平均斑块面积较小，形状也较为简单，这表明灌丛和草地斑块个体分布较为分散(分布格局为特定组合型)，主要分布于有林地或疏林草地的边缘，镶嵌于大面积比例的植被景观中，以增加景观的多样性；水生植物群落景观，分布较为均匀，其斑块沿水边带状布设，呈线性分布；建筑斑块次之，且其MSI值趋于1，分维数较低，斑块形状接近规整，表明公园内建筑体分布较为均匀，能够很好地起到服务功能；水体作为基质斑块，分维数最低(仅1.29)，分离度也最小(0.29)，分布格局简单、形状紧凑，趋近于规则化；斑块密度(PD)由大到小依次表现为有林地、疏林、灌丛、水湿生植群、建筑、广场、草地、水体。疏林植被景观类型的MSI值最大，说明其植被的形状复杂程度最高，其次是水湿生植群、有林地，广场的MSI值最小，其植被的复杂程度最低。

表2 象湖湿地公园整体景观斑块类型特征Tab.2 The character of landscape patch types of Xianghu Wetland Park

从整个象湖湿地公园的斑块空间格局分布上可以看出，象湖湿地公园景观的斑块类型丰富度较高，优势景观的分维度较小(均匀度较高)，但总体破碎化程度较大。植被以人工自然群落为主，景观类型为城市内湖型人工湿地景观，其斑块破碎化程度受人为影响较大。水体斑块的数量最少，面积却最大，景观类型的连片化程度较高，各斑块之间相互连接，形成面状，构成了研究区景观的基质；有林地斑块数量最多，且均匀度较高，其景观控制功能强，对整个公园的环境质量起重要作用；灌丛和草地景观单元的平均斑块面积均相对较小，且分离度大，说明其景观分布较为离散。硬质景观面积占比较小，较好地体现了公园的规划主题——生态与休闲。公园的景观格局总体上呈现为各8大类型的景观斑块较好地镶嵌在“水体”这个基质斑块当中，形成了较为完善的绿地生态系统和优美的公园绿化景观。

3.3 各功能区景观格局分析

象湖湿地公园各功能区的景观斑块各不相同。在文化休闲区(A区)中，水体斑块的面积最大，其次为有林地斑块；建筑和广场的斑块数及其面积占比却是所有功能区中最大的，这与该区的主要休闲游赏功能相吻合，水湿生植群的斑块数也较少(仅3个)，主要受滨水硬质驳岸所限；湿地观鸟区(B区)绿地景观斑块是占主导的景观类型，有林地景观斑块数最多，其次为水湿生植群景观，有99个，占比19.64%；湿地展示与宣教区(C区)的斑块总数最多，有538个，占总斑块数的28.47%，植被景观类型以有林地景观为优势景观群落，其次为疏林和水湿生植物群落景观。其中，灌丛景观斑块数量较多，但面积占比却不大，主要与有林地、草坪进行空间联合或互相嵌合的形式分布，总体呈现为均匀格局型。另外，该区的灌丛(6.83%)和道路(8.90%)的面积占比明显增多，较好地为教研、宣教、专业植物观赏和游憩等活动的开展提供良好的环境与设施；湿地森林区(D区)和湿地休闲区(E区)的斑块格局基本相似，都是以有林地、疏林、水湿生植群、灌丛为优势斑块。

3.3.1 文化休闲区 文化休闲区位于象湖湿地公园东北部，是在原有象湖公园的基础上改造而成的，以豫章台、隆兴岛、万寿宫、万寿塔为中心文化轴线，以真君堤、将军闸、章江晓渡、状元亭等湖滨景观文化节点构成豫章环湖文化链，集访古寻幽、观光游览、休闲娱乐、水上游乐等功能于一体的风景游览区。总面积为197.075 6 hm2，在五个功能区中最大，但斑块数却最少(仅199个)。因为仅水体面积就占了82.29%；而建筑和广场的斑块数及其面积占比却是所有功能区中最大的，这与该区的主要休闲游赏功能相吻合；水湿生植群的斑块数也较少(仅3个)，主要受滨水硬质驳岸所限(图4)。

图 4 文化休闲区斑块特征Fig.4 Characteristics of patch on Cultural recreation District

图 5 湿地观鸟区斑块特征Fig.5 Characteristics of patch on Wetland bird-watching District

3.3.2 湿地观鸟区 湿地观鸟区位于公园的右下角，是以垂钓文化为特色，以候鸟保护为核心，融垂钓休闲、度假疗养、环境保护、宣传教育、中心服务为一体的风景游览区。该区总面积为130.803 4 hm2,该区斑块总数为504个，有林地景观、疏林景观、水湿生植群景观和灌丛景观依然是占主导的植被类型，有林地景观斑块数最多，其次为水湿生植群景观，有99个，占比19.64%(图5)。

3.3.3 湿地展示与宣教区 湿地展示与宣教区位于象湖湿地公园左下角位置西南部，是集湿地科研、专类植物展示、梯田生态净化、游憩为一体的综合宣教区，主要包括“湿地科普基地、梯田景观、入口广场”等景点。植被景观类型以有林地景观为优势景观群落，其次为疏林和水湿生植物群落景观。其中，灌丛景观斑块数量较多，但面积占比却不大，主要与有林地、草坪的进行空间联合或互相嵌合的形式分布，总体呈现为均匀格局型。另外，该区的灌丛(6.83%)和道路(8.90%)的面积占比明显增多，较好地为教研、宣教、专业植物观赏和游憩等活动的开展提供良好的环境与设施(图6)。

图 6 湿地科普区各类景观斑块数量和面积统计Fig.6 Characteristics of patch on Wetland exhibition and education District

图7 湿地森林区斑块特征Fig.7 Characteristics of patch on Wetland-forest District

图8 湿地休闲区斑块特征Fig.8 Characteristics of patch on Wetland recreation District

3.3.4 湿地森林区 湿地森林区位于西堤以东片区的中部，主要景点有真君路入口广场、西堤中心建筑和湿地水上森林，主要功能是湿地综合净化、水上森林氧吧及森林游憩。该区景观斑块中，仍以有林地的斑块数最多(156个，占 37.68%)，也是面积占比最大的植被景观类型(24.05%)，其次为疏林(15.94%)、水湿生植群(13.04%)和灌丛(11.59%)；水体、有林地、疏林和水湿生植群的占比最多，分别为40.55%、24.05%、9.40%和9.38%。建筑和广场的斑块数较多，但斑块面积占比较少，较好地满足生态净化与森林休闲的双重需求(图7)。

3.3.5 湿地休闲区 湿地休闲区(总面积为32.575 3 hm2)位于象湖湿地公园西北部，以湿地涵养、水体净化、休闲为功能，主要景点有入口广场区、西堤休闲文化广场和大型亲水平台；植被景观以有林地、疏林和水湿生植群景观为主。植物景观的结构组成也以有林地斑块为优势景观植物群落(斑块数最多，也是面积占比最大的植被景观类型，见图5)。灌丛斑块景观分布则较为分散(分布格局为特定组合型)，镶嵌于大面积比例的植被景观中，以增加景观的多样性。不同类型斑块的植物景观空间分布格局总体特征为聚集型。其中，水生植物群落景观，分布较为均匀，其斑块呈线性分布(即沿水边带状布设)(图8)。

3.4 景观格局总体特征分析

多样性指数、破碎度指数从整体上体现景观异质性特征，反映的景观格局特征与人类活动关系密切，成为景观格局分析中最常用的重要指标[13]。

表3 象湖湿地公园整体景观格局分析Tab.3 The analysis of landscape structure of Xianghu Wetland Park

象湖湿地公园景观的多样性指数为4.576 5，景观的多样性较为丰富。景观均匀度指数为0.606 6，不同景观类型的分布相对均衡；湿地公园的景观破碎化程度较高(破碎化指数为3.996 1)，建筑和广场在景观的构成中占比也较小。随着人类活动的逐渐增强，景观的多样性指数和破碎度指数也将会逐渐增加[14]。各类型景观斑块呈分布分散，景观的异质性高，为市民和游客提供了良好的休憩场所。

4 结 论

象湖湿地公园的景观格局现状是在自然和人为双重因素的相互作用下形成，由9大类型大小、形状各异，排列不同的景观要素组合而成。

(1)湿地公园景观格局总体呈现为斑块类型丰富多样、分布较为均匀，形状相对规整的特征；在空间分布上表现为小景观斑块(有林地、疏林、灌丛、草地、建筑、广场等)镶嵌在大景观斑块(水体，即基质斑块)当中，并以廊道串联(密度为2.54 km/hm2)，形成了较为完善的绿地系统和优美的园林景观。

(2)公园5个不同的功能分区，虽各自具有不同的景观要素组成、空间分布和格局特征，但均以水体景观、有林地景观和疏林景观为优势斑块；凸显了公园的属性、景观特色及其主要功能。

(3)象湖湿地公园以人工自然群落为主，属于城市内湖型人工湿地景观，景观多样性较丰富(S=4.58)，且各景观类型的分布较为均匀(E=0.61)；景观破碎化程度略偏高(4.0)，从侧面也反映出该公园的景观异质性较高；所有斑块景观的分维数都比较低，这说明象湖湿地公园以人工自然群落为主，受人为干扰影响大，斑块的形状(LSI=1.11～1.95)较为简单、规则。

5 讨 论

城市公园不同于自然生态公园或自然保护区，规划设计要充分考虑人的活动需求，既要设计并维护生态的空间格局，又要有组织活动或游憩的场所、空间、建筑和塑造活动各种设施的手段[15]。景观格局是各种复杂的物理、生物和社会经济过程相互作用的结果，深深地影响并决定着各种生态过程[16]。景观格局常通过斑块大小、形状和景观的连接度表现出来，影响着景观内物种的丰度、分布及种群的生存与抗干扰能力。

为进一步提高公园景观的丰富度，既要在规划设计时尽可能的使公园绿地系统的结构复杂化，增加景观植被的多样性；又要公园绿地的建设与管理中尽量降低植物景观的破碎度，使斑块结构趋于更合理，尽可能发挥绿地的最大生态效益。针对象湖湿地公园不同类型的斑块在空间上的随机型分布格局(其中有林地、疏林地多呈聚集型分布、水湿生植物群落景观呈线状分布格局)及斑块间较大的分离度等现状，提出以下建议：

(1)降低公园主导型景观“有林地和疏林”植被景观的破碎化程度，增加其斑块的完整性，有利于提高公园景观的生态功能。即要减弱由人文因素的干扰而导致的景观斑块由简单趋向于复杂化的过程[17]。

(2)改良现有灌丛和草地植被景观的结构组成，完善其空间分布格局。草地和灌丛的破碎化程度高，边界较为简单，应该适当增加草地和灌丛的植物种类及其开垦和修补性建设的力度；同时，在零散分布的植被绿地之间增设绿色廊道，增加斑块间的空间联结度，利于改善公园植物群落的景观结构及生物多样性的保护。

(3)重视不同景观类型的均衡利用。城市湿地公园受人为干扰的因素较多，容易造成不同类型景观破碎化程度加剧。因此，在城市湿地公园的未来规划与建设中，应适当地减少景观的分离度，增加斑块分布的均匀度、结构的复杂度及其形状指数，以增强景观系统的整体功能。采用“重保护，轻开发，减少人为干预”的原则进行保护性景观规划和建设。

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