城市生态系统中绿地环境研究

王慧欣+马寨璞+王孟孟+张凯利+王盼盼+王林枝

摘要：为优化我国绿地配置，以32个城市的385块绿地为研究对象，采用统计学中的主成分分析法，对城市绿地斑块数目、斑块间的距离、面积、城占比和形状指数这5个方面进行了参数分析，结果表明：绿地面积、绿地块数、绿地分布位置和绿地形状这4项指标可作为当前我国绿地优化的重要指标。

关键词：城市绿地；分布格局；主成分分析

中图分类号：Q89

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）05013902

1城市绿地简介

城市绿地是城市自然景观和人文景观的综合体现，是构成城市景观的重要组成部分[1]。它与城市中的居住、工业、商业、道路、广场等景观有显著异质性，一般以斑块或廊道的形式分布在城市的各个地方，并以较清晰的边缘与其它异质性景观相区别[2]。目前国内外对城市绿地的研究，主要集中在特定地区或城市的绿地生态效益、植被群落研究和绿地系统规划三大方面。“格局”一般指艺术或机械的图案或形状、格式、布局，不同领域对格局的解释各不相同。在城市绿地格局形成阶段，环境、植被、人居等不同斑块等级之间互动响应，最终形成城市绿地格局[3]。城市土地资源的有限性使得绿地不能无限制扩张，因此，需要合理地配置綠地格局，使绿地生态效益达到最大化[4]，形成最优的绿地配置。

2数据来源与准备

以2015年11月份的百度地图为基础，选取我国具有代表性的城市（直辖市、省会城市）32个，按人口密集程度以国道、省道和高速公路作为城建区边界，利用编程计算软件计算城建区周长和面积，并结合近几年《中国统计年鉴》数据确定城建区的边界。城建区面积数据作为基础分析数据。

利用编程计算软件分别计算32个城市中绿地斑块面积，以城建区内斑块面积大于等于0.01 km2为原则对32个城市中的绿地进行人工筛选，计算其绿地斑块间的距离和面积等，最终得到各城市中筛选绿地数据。

3参数计算

研究从绿地斑块数、斑块面积、斑块间距离、城占比和形状指数5个方面进行分析。其中，绿地斑块数目、斑块面积和斑块间距离可直接由编程计算软件得出。但对于绿地斑块间距离进行测算得出的为各城市绿地斑块间的绝对距离，由于各城市城建区面积各不相同，绝对距离的比较不具可比性，故参考各城市城建区面积，本文将绿地斑块之间平均值乘以系数进行标准化，其中，

k=1[]S（1）

式（1）中，S为各城市的城建区面积。

绿地城占比R的计算如下，

R=Sg[]Sc（2）

式（2）中，Sg为城建区内绿地覆盖总面积，Sc为城建区面积。

绿地的形状特征可由绿地形状指数表征，其计算如下，

D=1[]2πA（3）

式（3）中，D为绿地的形状指数，L为绿地斑块周边长度，A为绿地斑块面积。

4参数分析

第一主成分的贡献率达到36.68%，在衡量绿地分布格局的各项标准中居至关重要的地位。通过对这些分量的分析比较，可以确定绿地斑块的大小在第一主成分中的贡献率很大，称这一主成分为绿地面积因素。第二主成分的贡献率为28.21%。在Y2中，X1和X2具有较大的分量值，且符号相同，但是它们之间的相关性并不高，故第二主成分的主要因素为绿地的块数及它们之间的距离。第三主成分的贡献率为18.79%。在Y3中，X2和X5具有较大的分量值，但符号相反，且他们之间的相关性也不高，故第三主成分的主要因素为绿地斑块的形状及它们的分布位置。

综合分析得到，绿地分布格局的研究主要受绿地面积、绿地块数、分布位置和绿地形状的影响，故对于城市绿地分布格局的分析可将上述4个指标作为衡量合理性的标准。

以特征值为权重，对上述所求的全部主成分进行综合加权，可得到表3的综合评分与排序。从表中可知，北京、广州、沈阳、南京、杭州是综合排名前5的城市，这5个城市中的绿地面积较大，块数较多，斑块间的距离较大，形状指数在1.5～2之间。

5结果

通过对32个有代表性的城市的绿地斑块数、斑块间距离、斑块面积、绿地城占比和绿地形状指数这5项指标进行统计分析来探讨城市绿地的分布格局情况，其研究结果如以下2点。

（1）各个城市的绿地分布格局和绿化情况存在着很大的差异，北京、广州、南京、沈阳、杭州这5个城市的绿化情况较好，而石家庄、福建、兰州、海口、拉萨等城市的绿地分布格局需做进一步的调整，可在增加绿地的绿化面积、调整绿地的整体分布格局和绿地形状方面进行进一步的改善和管理。

（2）对绿地整体数据进行主成分分析后，得到绿地面积、绿地块数、分布位置和绿地形状这4个指标，对城市绿地分布格局的影响较大，可作为衡量城市绿地分布格局合理性的参考标准。

参考文献：

[1]车生泉，王洪轮.城市绿地研究综述[J].上海交通大学学报（农业科学版），2001（3）：229-234.

[2]胡莉莉.福州城市绿地景观格局分析及其景观评价与LUCC的相关性研究[M].福州：福建农林大学，2008.

[3]张锡娟.城市绿地系统的景观生态规划[M].重庆：西南农业大学，2005.

[4]陈爱莲，孙然好，陈利顶.绿地格局对城市地表热环境的调节功能[J].生态学报，2013（8）：2372～2380.