
工程建设与科学管理
Engineering Construction and Scientific Management
- 主办单位:未來中國國際出版集團有限公司
- ISSN:3079-708X(P)
- ISSN:3080-0781(O)
- 期刊分类:工程技术
- 出版周期:月刊
- 投稿量:1
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基于城市土地开发空间的景观生态质量评价:以辽宁省沈阳市为例
Assessment of Landscape Ecological Quality Based on Urban Land Development Space: A Case Study of Shenyang, Liaoning Province
引言
城市的开发建设对土地需求从质与量两个方面不断提升。随着城市化和工业化进程的加快,区域开发过密与无序日益明显,城市内部出现了结构与功能不合理的状况,对城市与区域生态安全产生巨大压力。同时,无论对于建设用地还是生态用地,土地的稀缺性显得尤为突出。因此,如何优化配置城市有限土地资源,解决用地结构性冲突,引导城市健康发展,成为当前学术界关注的热点。近年来地理信息系统(GIS)和遥感等技术手段的引入,推动了城市用地适宜性评价的发展。影响土地适宜性的因素是多方面的,不同的指标选择与权重判断,以及采用不同的评价模型,都会引起评价结果的差异。景观生态学作为土地适宜性评价的理论基础,认为景观生态系统是具有一定结构和功能的土地镶嵌体,外界干扰可使其结构和功能呈现剧烈变动。格局的变化会影响景观中能量、物质的交换与流动,并最终可能导致生物多样性降低,水环境质量下降,从而造成景观生态质量的下降[8],而良好的景观生态环境也可以通过土地资源的合理规划与配置得以实现。本文以土地适宜性评价理论为基础,针对沈阳市协调发展的城市土地开发,并基于生态整体性与结构功能等景观生态学基础理论,构建景观生态质量评价体系。通过对比城市开发适宜性综合评价和景观生态质量综合评价结果,研判城市用地合理发展方向。
1研究对象与研究方法
1.1研究对象
以辽宁省沈阳市为例,在城市土地开发基础上,构建生态景观质量评价体系。沈阳市总面积12860平方千米,位于我国东北地区,地处辽河平原,东北部为丘陵山地,向西南地势逐渐平缓开阔,沈阳市境内有辽河、浑河两大水系穿过。
1.2研究框架
首先,确定并量化评价指标,arcGIS叠加分析生态适宜性和建设适宜性评价,得出城市开发适应性评价结果;
然后,对景观生态质量进行统筹评价,分为景观生态系统的稳定性和干扰程度两个角度,得出其生态质量结果。
(图片来源:作者自绘)
最后,解读城市开发和景观生态两类评价结果,结合空间分布,提出城市协调发展策略。
(图片来源:作者自绘)
1.3 数据获取与量化
为建立评价指标,获取大数据,包括DEM高程数据、NDVI植被覆盖度数据、HWSD土壤数据、土地利用数据、路网数据、公园绿地数据等,数据来源如下表1。将数据导入arcGIS软件进行量化处理,进一步分析。
| 数据名称 | 数据来源 | 数据类型 | 年份 |
|---|---|---|---|
| DEM高程数据 | 地理空间数据云
https://www.gscloud.cn |
tif栅格 | 2023年 |
| NDVI植被覆盖 | 国家生态科学数据中心
https://www.nesdc.org.cn |
tif栅格 | 2022年 |
| HWSD土壤数据 | 地球资源数据云
http://www.gis5g.com |
tif栅格 | 2009年 |
| 土地覆盖数据 | 资源环境科学数据中心
https://www.resdc.cn |
tif栅格 | 2020年 |
| 路网数据 | OSM开放街区地图
https://www.openstreetmap.org/ |
shp矢量 | —— |
表格来源:作者自制。
2 城市开发适宜性评价
2.1生态适宜性评价
评价生态适宜性选取高程、土壤含沙量、水体距离、植被覆盖度四个单因子指标,对DEM高程数据、HWSD土壤质地数据、NDVI植被覆盖数据、土地利用数据进行裁剪、分级量化,结果如下图3。

(图片来源:作者自绘)
沈阳市海拔在0-260之间,南部地势平坦,北部与东部山地丘陵为多;上层土壤质地的沙含量由西北向东南递减;水系以浑河及辽河支流为主,集中在东南片区;植被覆盖呈沈阳市区低、周边高的态势。各指标适宜性按下表2分级评价,重分类为五级,很适宜、适宜、一般、基本不适宜、不适宜。
| 指标 | 很适宜 | 适宜 | 一般 | 基本不适宜 | 不适宜 |
|---|---|---|---|---|---|
| 高程(m) | <50 | 50-100 | 100-150 | 150-200 | >200 |
| 土壤沙含量(%) | >60 | 45-60 | 30-45 | 15-30 | <15 |
| 水系距离(m) | 0-1500 | 1500-3500 | 3500-6500 | 6500-10000 | >10000 |
| 植被覆盖度(%) | >85 | 70-85 | 55-70 | 40-55 | <40 |
表格来源:作者自制。
叠加分析以上单因子适宜性结果,综合评价生态适宜性,结果如图4。结果显示沈阳市生态适宜性结构较碎片化,没有明显集聚现象,总体上看,西部生态适宜性较高,中部和北部生态适应性较差。
(图片来源:作者自绘)
2.2 建设适宜性评价
建设用地适宜性评价借助DEM高程数据、OSM路网数据、土地覆盖数据,量化坡度、铁路距离、城市道路距离、土地利用类型四项单因子指标,结果如下图5。

(图片来源:作者自绘)
沈阳市南部地形较为平坦,坡度大部分低于15°;交通体系基本成形,铁路和城市道路以市区为核心向四周岔开;城镇建设用地主要集中在东南部,单核心发展,其余用地农林草为主。各指标适宜性按下表3分级评价,重分类为五级,很适宜、适宜、一般、基本不适宜、不适宜。
| 指标 | 很适宜 | 适宜 | 一般 | 基本不适宜 | 不适宜 |
|---|---|---|---|---|---|
| 坡度(°) | <5 | 5-10 | 10-15 | 15-25 | >25 |
| 铁路距离 | <2000 | 2000-4000 | 4000-6000 | 6000-8000 | >8000 |
| 城市道路距离 | <500 | 500—1000 | 1000—1500 | 1500-2000 | >2000 |
| 土地利用类型 | 建设用地 | 草地/未利用地 | 耕地 | 林地 | 水域 |
表格来源:作者自制。
叠加分析以上单因子适宜性结果,综合评价建设适宜性,结果如图。总体来看,沈阳现阶段市区建设较完备,形成单核心向四周扩散递减的结构,主要沿铁路的线性建设适宜性较强。
(图片来源:作者自绘)
2.3 城市土地开发适宜性评价
生态保护的同时,满足城市可持续发展建设,构建生态适宜性和城镇建设适宜性评价分类矩阵,评价原则如下表4。
| 分类 | 生态适宜性评价指标 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 很适宜 | 适宜 | 一般 | 较不适宜 | 不适宜 | ||
| 建
设 适 宜 性 评 价 |
很
适 宜 |
基本不适宜开发 | 适宜开发 | 适宜开发 | 很适宜开发 | 很适宜开发 |
| 适
宜 |
不适宜开发 | 基本不适宜开发 | 一般 | 适宜开发 | 适宜开发 | |
| 一
般 |
不适宜开发 | 基本不适宜开发 | 一般 | 适宜开发 | 适宜开发 | |
| 较
不 适 宜 |
不适宜开发 | 不适宜开发 | 基本不适宜开发 | 基本不适宜开发 | 基本不适宜开发 | |
| 不
适 宜 |
不适宜开发 | 不适宜开发 | 不适宜开发 | 不适宜开发 | 不适宜开发 | |
表格来源:作者自制。
根据上述评价标准,综合划定城市土地开发适宜性,如下图。结果显示,沈阳市适宜开发土地集中在现有建设用地及其周边,东南部较适宜开发,可继续在此基础上不断深化更新,中部向西北延伸片区较不适宜开发,可以注重其生态保护。
(图片来源:作者自绘)
3 景观生态质量评价
根据数据获取情况,下面以沈阳市区为研究对象,划分1000*1000m的研究单元,进一步探析公园景观生态质量的评价。
3.1 景观生态系统的稳定性
景观生态系统的稳定程度取决于土地利用结构,植被覆盖度和景观格局。不同土地利用类型对景观生态质量的作用不同,根据对景观生态质量贡献程度,把土地利用类型定性指标定量化,林地取值为4,草地为3,水域为2,耕地为1,建设用地为0。将各土地利用类型对景观生态质量的贡献程度乘以其面积比例,而后加权计算得到土地利用结构指数(T);植被覆盖度(V)以 NDVI的总和进行表征;景观蔓延度指数(CONTAG)描述不同斑块类型的团聚程度,反映景观组分的空间配置特征。
各单因子分析结果如下图8,基于生态稳定性研究角度的土地利用结构指数分析,浑河两侧、沈北新区和苏家屯的生态类用地结构较稳定;植被覆盖度呈现周边向市中心递减的结构,即建设越完备植被覆盖越稀少。

(图片来源:作者自绘)
3.2 景观生态系统干扰程度
景观生态系统的干扰程度受到景观破碎化和土地建设活动的影响,参考相关研究,选择景观形状指数(LSI),景观破碎度指数(C)和建设用地干扰度指数(D)表征景观生态系统受到的干扰程度。景观形状指数常用来表示景观斑块的发育程度与斑块边界的复杂程度。景观破碎度指数指景观被分割的破碎程度,反映人为干扰景观强度。建设用地干扰度为建设用地面积占景观面积的比例。
各单因子分析结果如下图9,由于沈阳市公园分布较为集中,在计算景观类指标过程中,存在周边研究单元大多是空值的现象,也可知市区中心的公园景观较为复杂多样;建设空间对景观的影响呈中心向周边递减,市区中心的建设开发对景观生态系统的干扰较大。

(图片来源:作者自绘)
3.3 景观生态质量评价
景观生态质量是指景观生态系统维持自身结构与功能稳定性的能力,以景观生态系统的稳定性作为衡量标准。景观生态系统的稳定性取决于景观生态系统稳定程度和系统干扰程度两个方面。若干扰程度大于稳定程度,景观生态系统趋于非稳定态,景观生态质量较低;若干扰程度小于稳定程度,景观生态系统趋于稳定态,景观生态质量较高。
叠加上述单因子分析结果,综合评价景观生态系统稳定性和干扰度(如图10a、b),然后将景观稳定程度和景观干扰程度相减(Z = Z稳定 - Z干扰),求得景观生态质量综合评价,Z值越大,代表景观生态质量越高。综合结果如下图10c,沈阳市区景观生态质量呈中心低四周高的态势。

(图片来源:作者自绘)
4讨论与总结
结合沈阳市中心城区的土地开发适宜性和景观生态质量评价结果(如下图11),对开发建设与景观生态协调发展进行讨论。

(图片来源:作者自绘)
浑河以北,和平区、沈河区、大东区、铁西区,城市开发很适宜,且具有长期发展基础,但景观生态质量较差,需要在城市发展的同时,注重生态景观的建设,实现双赢;沈北新区和浑南区生态景观质量较好,同时有斑块状适宜开发建设的地块,可以在保障生态现状的基础上,增加开发建设的投入,配合本身有利条件,提升城市发展;由于东西向的浑河抑制割裂了城市中心的发展,可以加强南北之间的交通和产业互动等,形成完整的发展核心,同时注意浑河生态建设。
参考文献:
- [1] Shi T G, Zheng G Q, Wang Z Y, et al. Progress in research on land suitability evaluation in China[J]. Progress in geography,2007,26(02):106-115.
- [2] Ding J Z, Chen Y, Chen W. Regionalization of spatial feasible development based on analysis of eco-economy in Taizhou City[J]. Scientia geographica sinica,2008,28(06):842-848.
- [3] Liu G L. The first research on constructive land suitability evaluation in connective location between town and country[J]. Geographical research,2000,19(01):80-85.
- [4] Chang Q, Wang Y L, Li S C. Green space spatial assessment and pattern optimization for towns: A case study of Jimo in Shandong Province, China[J]. Acta ecologica sinica,2007,27(09):3701-3710.
- [5] Huang G Y, Chen Y, Tian L, et al. The application of the ecological method in urban planning: Take the planning of science city in Guangzhou as a case[J]. City planning review,1999,23(06):48-51.
- [6] Liang Y P, Liu X Q, Liu Y, et al. Discussion on evaluation of urban and use based on GIS[J]. Geology and prospecting,2001,37(03):64-67.
- [7] Liang T, Cai C X, Liu M, et al. Study on methodology of ecological suitability assessment of urban landuse: An example of Pingxiang[J]. Geographical research,2007,26(04):782-788.
- [8] Zhu Y H, Pu L J, Zhao C Y. Evaluation of landscape ecological quality: A case study in Wujiang County[J]. Scientia geographica sinica,2007,27(02):182-187.
- [9] Han W Q, Chang Y, Hu Y M, et al. Research advance in landscape pattern optimization[J]. Chinese journal of ecology,2005,24(12):1487-1492.
- [10] Qin L J, Zhang Y, Xu H M, et al. Study on the effect of land use change on the eco-environment[J]. Scientia geographica sinica,2002,22(04):509-512.
- [11] Zhao Z B, Bao H S, Ma R H. Study on urban grid phenomenon and its landscape ecological effects: A case of Xi′an City[J]. Scientia geographica sinica,2001,21(05):433-438.
- [12] Zeng H, Xia J, Zhang L. The current status of urban landscape ecology study and its perspectives[J]. Scientia geographica sinica,2003,23(04):484-492.
- [13] Gu X K, Chen B M. Method and application of landscape ecological evaluation of land consolidation: A case of land consolidation project in Jianghan plain[J]. China land science,2008,22(12):58-62.
- [14] Zhang J T, Qiu Y, Zheng F Y. Quantitative methods in landscape pattern analysis[J]. Journal of mountain science,2000,18(04):346-352.
- [15] Liu Y, Wu C F, Yue W Z, et al. Evaluation of ecological effect and landscape pattern in land consolidation project[J]. Acta ecologica sinica,2008,28(05):2261-2269.
- [16] Xie H L. Regional eco-risk analysis of based on landscape structure and spatial statistics[J]. Acta ecologica sinica,2008,28(10):5020-5026.
- [17] Qiu P H, Xu S J, Xie G Z, et al. Analysis of the ecological vulnerability of the western Hainan Island based on its landscape pattern and ecosystem sensitivity[J]. Acta ecologica sinica,2007,27(04):1257-1264.
