基于景观格局指数分析的高原山地人居环境差异性研究

基于景观格局指数分析的高原山地人居环境差异性研究 基于景观格局指数分析的高原山地人居环 境差异性研究 摘 要,高原山地兼具高原与山地的特征,其人居环 境开发建设更加复杂、困难。该研究以典型高原山地区域―― 云南大理洱海东西两侧的“海东”“海西”为例,分析了海东、海 西地区现状人居环境的差异。在景观格局指数分析基础上, 分别从景观类型面积比例、景观类型斑块平均面积及密度、 景观类型特征三方面对高原山地人居环境差异性进行研究, 并总结导致其差异性的原因,为具有针对性、科学的人居环 境保护开发建设提供科学依据 关键词, 景观格局指数,高原山地,人居环境,差异性 【文章编号】1627-6868,2016,01-0012-03 Abstract, Plateau mountainous area has the characteristics of the plateau and the mountain, and its development and construction of residential environment is more complex and difficult. The study takes the typical plateau mountain area ――”Haidong” and “Haixi”, which are the east and west sides of Erhai Lake in Dali for example, and analyse the differences of human settlements between Haidong and Haixi region. Based on the analysis of landscape pattern index, three aspects――landscape type area ratio, average area and density of landscape type, and landscape type characteristic had been studied, and then summarize the reasons for the difference to provide scientific basis for the development and construction of the human settlements environment protection. Key words, landscape pattern index,plateau mountain,residential environment, differences 0 引言 快速城镇化进程中山地人居环境建设暴露出生态、资源、 文化等多方面的问题,面临严峻的挑战,与此同时,山地人 居环境建设又因地形起伏、气候多变、生态敏感、文化差异、 工程技术复杂等综合因素具有很强的特殊性[1]。高原山地兼 具高海拔与山地的特征,所处自然环境更为复杂、恶劣,具 有明显的独特性,其人居环境建设面临更大的困难。即使在 邻近区域,也由于所处地形地貌、生态条件的不同,给人居 环境建设带来较大的差异性 本文将以云南大理洱海东西两侧的“海东”“海西”为例,在 景观格局指数分析基础上,对高原山地人居环境差异性进行 研究,为具有针对性、科学的人居环境保护开发建设提供科 学依据 1.数据来源与预处理 本次研究的主要数据来源于中国地理空间数据库下载的2013年LANDSAT8卫星遥感图像和2008年大理市行政区划图。由于在数据库下载的卫星遥感图像范围大于研究区域,并且涵盖多 个波段,因此需要对遥感影像图进行裁剪与波段融合。先运用 ENVI 软件进行图像裁剪波段合 成,再借助 Arcgis 软件生成裁剪范围――大理市行政范围,最后运用 ENVI 软件将合成后的 文件按照裁剪范围进行裁剪,得到研究区的遥感图像 2.高原山地的特殊性与差异性 高原被定义为海拔高度在1000米以上、面积广大、地形开阔、周边有明显陡坡、比较完整的大面积隆起地区,山地是具有明显起伏度和坡度,有相应山间谷地、山前堆积地和多样性生境类型的特殊地域,拥有复杂的生态环境体系,呈现出生态类型多样性及相应生态系统结构与功能特征的差异性 高原山地兼具山地和高原的特征,即既具有大面积的隆起,其表面形态也奇特多样。但两者叠加的放大效应使高原山地人居环境所处自然环境更为复杂、恶劣,并主要表现出高原呈波涛状、高山峡谷相间、地势随地形地貌呈阶梯,大 幅,递降、众多断陷盆地星罗棋布、山川湖泊纵横等特点[2],图1, 云南地处典型高原山地区域,素有“十里不同天”的说法,表明所处区域气候的差异性与独特性。因此,高原山地人居环境的建设策略、模式及方法,也存在较大的差异性 3.海东海西人居环境现状差异 “海东”、“海西”在行政区划上同属大理州范围。本文中所指“海东”、“海西”,实为云南大理地区高原湖泊――洱海的东侧、西侧,当地习惯称之为“海东”、“海西”,图2, 大理地处低纬高原,最低海拔730米,最高海拔4295.3米,海拔高差3565.3米。辖区内地貌复杂多样,山区面积占国土面积的93.4%,湖盆零星分散,占总面积的6.6%。其辖区内最大的高原湖泊――洱海,湖面海拔1975米,人口较为稠密的下关镇、大理古城平均海拔为2030米左右 “海西”代表着大理市辖区内洱海以西、苍山以东的坝子。其保护范围东起洱海西岸界桩,西至苍山东坡,南起阳南溪南岸30米,北至罗时江入海口迤西一线,平均海拔2200米。“海西”人居环境选址属于传统的“背山面水”风水理念,这种选址能形成良好的生态环境和局部小气候,背山可以屏挡冬日北来寒流,面水可以迎接夏日南来凉风,朝阳可以争取良好日照,近水可以取得方便的水运交通及生活、灌溉用水,缓坡可以避免淹涝之灾,植被可以保持水土[3]。“海西”由于优 越的自然条件,历来是人居环境建设的重点区域,人口密度相对较大,是农耕文化承载区、千年文明和白族传统文化的展示区、康体休闲为主的旅游度假区。 与“海西”一水相隔、洱海东侧区域的“海东”,与“海西”同属典型高原山地地貌,但相对而言,坝区面积更小,地形更为复杂。地质多为石灰岩和变质岩,基础不稳,土层薄。辖双廊镇、挖色镇、海东镇,但多为村庄聚落,人居密度较低 在相对优越的地理环境及长期城市化发展过程的作用下,“海西”地区人居环境建设强度较高、人口密度大、可利用土地少、生态环境保护需求迫切。为减轻“海西”在中心城市发展过程中的压力,科学地保护大理――全国仅有的有山、有水、有历史、有遗存、有民族文化的旅游资源,实现“保护海西田园风光”。在大理市“两保护、两开发”总体发展布局和战略目标下,现阶段城市的发展重点和方向放在海东。目前海东地区正处于高强度开发建设阶段,以期达到有效解决集约利用土地问题和人地之间的矛盾的目的 4.海东海西景观格局指数差异 “海东”、“海西”虽然只有一水相隔,但在自然条件、生态环境、地质情况、基础设施配套、聚居密度、农田面积等方面,均存在较大的差异性。景观格局指数是景观格局分析中常用的定量分析工具[4],本文选取景观类型面积比例、景观类型斑块平均面积及密度、景观形状特征,景观类型斑块平 均分维度,几个相关景观格局指数进行分析研究 4.1景观类型面积比例 ,1,“海东”、“海西”片区的景观类型中,植被景观均占最大比例,占到研究区域的50%以上。因为该区域属于典型的高原山地区域,过往开发建设中为节约建设成本,减少对山地环境的破坏,通常其人居环境建设密度较高,集约利用土地,周围环绕植被以保护山地地貌,同时随海拔上升,可建设用地将逐渐减少并以植被景观用地为主 ,2,池塘景观均为两个地块中所占比例最小的景观类型。一方面因为毗邻该区域最大的高原湖泊洱海,与渔业相关的产业基本依靠洱海开展,同时因为典型的高原山地地形地貌特征,特别是海东山地垂直梯度特征更为明显,山体表面蓄水能力差,池塘比例偏低 ,3,“海西”与“海东”景观类型比例关系存在差异性。海西片区为,植被景观>农业景观>人工建设区景观>裸土景观>池塘,海东片区为,植被景观>裸土景观>人工建设区景观>农业景观>池塘。海东的裸土景观面积比例约为海西地区的 4.5 倍,海西地区农业景观面积的比例约为海东的 7 倍。研究表明,除了植被景观以外,海东以裸土景观为主、海西以农业景观为主,基本农田多位于自然条件优越的海西,图 3, 4.2景观类型斑块平均面积及密度 研究表明,海东海西景观类型斑块平均面积及密度均存 在差异性,导致两个片区呈现不同程度的景观格局特征,海东片区景观破碎化程度高 ,1, 除植被景观、裸土景观以外,海东其他景观类型斑块平均面积相对较小。海西池塘景观的面积比例小于海东而平均面积却大于海东,海东的景观斑块平均面积为 17.38ha,海西为 21.13ha,海东的平均斑块面积小于海西,图4,,从一定程度上反映了海东片区景观斑块的破碎性 ,2,海东片区的景观斑块密度排序为,裸土景观>植被景观>人工建设区景观>农业景观>池塘景观,其中植被景观、裸土景观和池塘景观密度均高于海西,而农业景观和人工建设区景观的斑块密度低于海西,植被景观和裸土景观的斑块密度较其他景观类型明显偏大,表明有一定的景观优势度,图5, ,3,海西片区的景观斑块密度排序为,植被景观>人工建设区景观>裸土景观>农业景观>池塘景观。各景观斑块密度差别不大,斑块分布相对均质 ,4,海东的景观斑块较为分散,海西相对集中 4.3景观形状特征 研究表明,海东地区的景观斑块平均分维度为 1.0523,海西地区的景观斑块平均分维度为 1.0445,均比较接近 1。表明海东、海西在整体上斑块边界比较简单,变化不复杂。相比较下,海东的整体斑块边界形状更简单,从一定程度上 反映出海东地区景观斑块边界更接近自然生长的边界,受人工干扰程度小 5.海东海西景观格局差异成因分析 “海东、海西”地区的部分景观格局指数差异,反映出环洱海人居环境发展的不平衡性。总结这两个“一水相隔”片区产生差异的原因,主要有以下几点, 5.1地理因素 海东、海西分别位于洱海的东、西两侧,自然地理的作用在洱海西侧与苍山之间形成了大面积的坝区。这些坝区在土地利用条件严峻的高原山地环境中,占有重要地位,是高原山地人居环境中人类生产生活的首选之地[5]。所以海东海西人居环境建设的差异性,典型地反映了高原山地的特殊性 5.2气候因素 大理地区的常年风向为西南风。风从西南方向吹来,经过苍山的阻挡作用,使风力在苍山东侧减小,使得海西地区受风力的影响和侵蚀能力较小,而海东地区位于洱海东部,风力在洱海表面没有受到阻碍,海东地区的风力较海西地区大,海东地区受风力的影响和侵蚀作用明显,导致海东的景观破碎化程度高 5.3开发建设代价因素 海西地区土地平坦,建设成本相对较小,作为人居环境开发建设的首选之地,长期以来高强度的开发建设活动,使 海西地区人工建设区景观斑块面积激增、密度增加 6.结语 通过研究表明,虽然“一水相隔”,但海东海西的差异性较大 ,1,海东自然生态条件相对较差,景观破碎度高,可建设用地少,地形垂直梯度变化大,喀斯特地貌类型对人居环境开发建设影响大。自古以来人居分布密度相对较低 ,2,海西自然生态条件相对较好,地质情况较好,地形坡度较小,景观类型除有较完整的植被斑块外,其余斑块较为平均,适合开发建设。自古以来人居分布密度相对较高 ,3,目前为缓解海西生态环境保护、开发建设的压力,海东成为开发建设的重点区域 ,4,在海东开发建设过程中,应尊重其景观破碎度高的自然规律,保护好大面积的植被斑块,结合各地块内植被种植,将植被景观作为整个区域的基质[6],尽可能对裸土景观进行改造,减少裸土景观的面积及密度,开发建设过程中,应尽量结合各景观类型斑块面积、形状及大小,避免造成进一步的景观破碎性 ,5,进一步加强对海西地区生态环境的保护,限制人工建设区斑块面积,扩大植被斑块、农田斑块等的面积、密度及连接度 参考文献 [1] 吴良镛. 简论山地人居环境科学的发展――“第三届山地人居科学国际论坛”特约报告[J].山地学报,2012,04,385-387. [2] 徐坚、汤晨苏、方芳.高原山地聚落保护与发展的适应性研究――以拖潭村村庄建设规划为例[J].华中建筑,2013,08,,113-118. [3] 徐坚、梁彦杰、周盛君. 滇西北人居环境景观格局特征及生态适应性分析[J]. 华中建筑,2010,03,137-139. [4] 路超、齐伟、李乐、孙瑶、秦天天、王娜娜. 二维与三维景观格局指数在山区县域景观格局分析中的应用[J]. 应用生态学报,2012,05,1351-1358. [5] 徐坚、汤晨苏、方芳.基于生态适应性的高原山地人居环境建设策略研究.中国建筑科学,2013,12, [6] 徐坚.山地城镇生态适应性城市设计[M],中国建筑工业出版社,2008