第四讲-景观生态学基本原理,景观生态学的基本原理有哪些

('第三讲景观生态学的重要理论一、岛屿生物地理学理论1、岛屿生物地理学主要内容景观中缀块面积的大小、形状以及数目,对生物多样性和各种生态学过程都会有影响。例如,物种数量(Ｓ)与生境面积(Ａ)之间的关系常表达为:Ｓ=CＡZ式中ｃ和ｚ为常数，Z：0.18~0.35，平均值为0.263。应用上述关系式时,须注意二个重要前提：①所研究生境中物种迁移与绝灭过程之间达到生态平衡态；②除面积之外,所研究生境的其它环境因素都相似。（1）生境多样性假说（2）被动取样假说；（3）岛屿生物地理学动态平衡理论2、岛屿生物地理学理论数学模型ｄＳ/ｄｔ=I-E式中的Ｓ为物种数,ｔ为时间,Ｉ为迁居速率(是种源与缀块间距离Ｄ的函数),Ｅ为绝灭速率(是缀块面积Ａ的函数)。模型成立的前提：I0、E0具有均一性、稳定性、可加性；I、E相互独立（援救效应、目标效应）（1）物种形成和演化过程暂时性的非相互作用平衡→相互作用平衡→选择平衡→演化平衡3、岛屿生物地理学的验证与应用考虑到景观缀块的不同特征,种与面积的一般关系可表达为:物种丰富度(或种数)=(生境多样性、干扰、缀块面积、演替阶段、基底特征缀块隔离程度)岛屿生物地理学理论的最大贡献之一,就是把缀块的空间特征与物种数量巧妙地用一个理论公式联系在一起,这为此后的许多生态学概念和理论奠定了基础。二、复合种群理论1、复合种群的概念（metapopulation）(1)狭义概念美国生态学家RichardLevins在1970年创造了复合种群一词,并将其定义为“由经常局部性绝灭,但又重新定居而再生的种群所组成的种群”。换言之,复合种群是由空间上相互隔离但又有功能联系(繁殖体或生物个体的交流)的二个或二个以上的亚种群(Subpopulation)组成的种群缀块系统。亚种群生存在生境缀块中,而复合种群的生存环境则对应于景观镶嵌体。①亚种群尺度或缀块尺度。在这一尺度上,生物个体通过日常采食和繁殖活动发生非常频繁的相互作用，从而形成局部范围内的亚种群单元。②复合种群和景观尺度。在这一尺度上,不同亚种群之间通过植物种子和其它繁殖体传1播,或动物运动发生较频繁的交换作用。这种经常靠外来繁殖体或个体维持生存的亚种群所在的缀块称为“汇缀块”(sinkpatch),而提供给汇缀块生物繁殖体和个体的称为“源缀块”(sourcepatch)。(2)广义定义所有占据空间上非连续生境缀块的种群复合体，只要缀块之间存在着个体或繁殖体交流，都称为复合种群。2、复合种群的类型（1）Levins复合种群大小和生态特征相似的生境缀快，每个亚种群之间存在着同样的绝灭率。（2）大陆—岛屿型复合种群少数很大、质量很好与很多很下、质量很差的生境缀块所组成，表现出源—汇动态(3)缀块型复合种群缀块之间有频繁的个体或繁殖体交流,且发生在同一生命周期或同一代内(4)非平衡态复合种群再定居过程不明显或全然没有,系统处于不稳定状态.(5)中间型或混合型复合种群中心部分为一核心缀块,外围缀块之间交流逐渐减弱,绝灭率较高.2、复合种群模型在复合种群动态的研究中,数学模型一直起着主导作用。Levins发展了最早也最有代表性的复合种群动态模型(缀块占有率模型)，这类复合种群动态模型的数学形式为：ｄＰ/ｄｔ=cｐ(1-ｐ)-ｅｐ式中,ｐ是表示被某一物种个体占据的缀块比例,c和ｅ分别是与所研究物种的定居能力和灭绝速率有关的常数。这一表达式可以推广到物种竞争,或捕食者与猎物系统(其对应的数学模型则成为微分方程组)。当系统处于平衡态时，ｄＰ/ｄｔ=0，复合种群系统中的缀块占有率为：p=1-e/c(1)一个复合种群若要生存，必须有足够的缀块交流，以补偿不断发生的局部绝灭；(2)复合种群在平衡态时缀块占有率应该随着生境缀块平均面积和生境缀块的密度减少而下降。3、复合种群理论的应用（1）复合种群的模型忽略了基底异质性、廊道及景观镶嵌体空间格局影响；（2）复合种群概念适用于低盖度景观；（3）景观镶嵌体概念适用于高盖度景观。复合种群理论,是关于种群在景观缀块复合体中运动和消长的理论,也是关于空间格局和种群生态学过程相互作用的理论。因此,它是等级缀块动态理论在种群生态学中的体现。目前,虽然关于复合种群动态的野外实验研究才刚刚开始。但显而易见,这些研究对于检验、充实和完善复合种群理论是十分必要的。而这一理论对景观生态学和保护生物学均都具有重要的意义。三、景观连接度和渗透理论1、景观连接度2景观连接度是对景观空间结构单元相互之间连续性的量度。它包括结构连接度和功能连接度。前者指景观在空间上直接表现出的连续性，可通过卫片、航片或视觉器官观察来确定。后者是以所研究的生态学对象或过程的特征尺度来确定的景观连续性。例如，种子传播距离、动物取食和繁殖活动的范围，以及养分循环的空间幅度等，都与景观结构连续性相互作用，并一起来确定景观的功能连接度。因此,景观连接度密切地依赖于观察尺度和所研究对象的特征尺度，即某现象集中出现的尺度。不考虑生态学过程，单纯考虑景观的结构连接度是没有什么意义的。2、临界阈现象和渗透理论（1）临界阈现象：某一事件或过程（因变量）在影响因素或环境条件达到一定程度（阈值）时，突然从一种状态进入另一种状态的情形。,生态学中确实存在不少临界阈限现象。例如,流行病的爆发与感染率、潜在被传染者和传播媒介之间的关系;大火曼延与森林中燃烧物质积累量及空间连续性之间的关系;生物多样性的衰减与生境破碎化之间的变化,都在不同程度上表现出临界阈限特征。此外,害虫种群爆发和外来种侵入过程也表现出类似特征,（2）渗透理论当生境缀块占景观面积的比例小于60%，景观中生境缀块以面积小、离散性大为主要特征；当生境缀块占景观面积的比例大于60%，景观中突然出现横贯两端的特大生境缀块（连通生境缀块）。（3）临界阈的大小①当景观很大或无限大时，四邻规则P=0.5928;八邻规则P=0.4072②对于有限大二维栅格景观来讲，连通缀块出现概率不是即刻从0变为1，而是在P的邻域内呈现出急剧变化的趋势；③栅格细胞的形状影响P值，三角形P=0.50；六边形P=0.70④生境细胞聚集程度影响P值，实际景观中，生境缀块多诚聚集型分布，或者由于生物个体的迁移能力很强，渗透阈值偏低。3、渗透理论的应用景观连接度对生态学过程(如种群动态、水土流失过程、干扰蔓延等)的影响,具有临界阈限特征。渗透理论已被广泛地应用于景观生态学研究之中,以进一步探究和预测这些特征。渗透理论最初是用以描述胶体和玻璃类物质的物理特性的,并逐渐成为研究流体在聚合材料媒介中运动的理论基础。渗透理论最突出的要点,就是当媒介的密度达到某一临界值时,渗透物突然能够从媒介的一端到达另一端。因此,物理学家可能应用渗透理论来理解和预测这样的问题:在某种不导电的媒介中加入多少金属材料(如黄金等贵重金属)才能使其导电?这一结果自然会使我们联想到能量、物质和生物在景观镶嵌体中的运动。对于这些生态学过程而言,是否也存在某种景观连接度临界值,从而产生类型于渗透过程的突变或阈限现象?比如说,植被复盖度达到多少时流动沙丘则可得以固定?生境面积占有整个景观面积的多少时某一物种才能幸免于生境破碎化作用而长期生存?4、景观中性模型自80年代以来,渗透理论在景观生态学研究中的应用日益广泛,并逐渐地作为称景观中3性模型。中性模型是指不包含任何具体生态学过程或机理的,只产生数学上或统计学上所期望的时间或空间格局的模型。Gardner等相应地将景观中性模型定义为“不包含地形变化、空间聚集性、干扰历史和其它生态学过程及其影响的模型”。景观中性模型的最大作用就是为研究景观格局和过程的相互作用提供一个参照系统。通过比较真实景观和随机渗透系统的结构和行为特征,可以检验有关景观格局和过程关系的假设。渗透理论基于简单随机过程,并有显著的而且可预测的阈限特征,因此是非常理想的景观中性模型。它已经被用于研究景观连接度和干扰(如火)的曼延,种群动态等生态学过程。一般认为,实际景观中的临界景观连接度通常比随机渗透现象中的临界密度要低一些。最近的一些野外实验研究表明,动物个体在景观镶嵌体中的“渗透”不但依赖于景观结构,而且还决定于动物的行为学特征。无疑,这类实验体现了渗透理论对实际研究的指导意义,而且会促进对景观格局和生态学过程之间的相互作用的理解。四、系统复杂性和等级理论1、系统复杂性（1）特征：组成单元数目的多寡、单元间作用关系，以及人为因素的都导致系统复杂性（2）分类：A、有组织的简单性（经典数学分析方法）；B、无组织的复杂性（统计学方法：统计力学、生物统计学）C、有组织的复杂性（新方法）（3）解决途径A、整体论、格式塔，一次世界大战后；B、系统论，控制论，信息论，二次世界大战后；C、混沌（chaos）、灾变论（catastrophe）、分形（fractal）、细胞自动机(cellularautomation)、遗传算法(geneticalgorithms)、等级理论(hierarchy)2、等级理论主要内容等级理论是20世纪60年代以来逐渐发展形成的、关于复杂系统的结构、功能和动态的系统理论。它的发展是基于一般系统论、信息论、非平衡态热力学,数学以及现代哲学的有关理论。根据等级理论,复杂系统具有离散性等级层次,据此,对这些系统的研究可得以简化。（1）一般而言,处于等级系统中高层次的行为或动态常表现出大尺度、低频率、慢速度特征;而低层次行为或过程的行为或动态则表现出小尺度、高频率、快速度的特征。不同等级层次之间还具有相互作用的关系,即高层次对低层次有制约作用(constraints),而低层次则为高层次提供机制和功能,由于其低频率、慢速度的特点,这些制约在分析研究中往往可表达为常数;另一方面,由于其快速度、高频率的特点,低层次的信息则常常只需要以平均值的形式来表达(滤波效应,filtering)。(2)等级系统具有垂直结构(即等级层次)和水平结构。就其垂直结构而言,有巢式和非巢式等级系统。在巢式系统中,每一层次均由其下一层次组成,二者具有完全包含与被包含的对应关系(例如,分类等级系统:界-门-科-属-种;军队组成单元系统:军-师-旅-团-营-连-排-班-兵)。在非巢式系统中,不同等级层次由不同实体单元组成,因此上下层次之间不具有包含与被包含的关系(如军队官衔等级系统:司令-军长-师长-旅长-团长-营长……)。在巢式系统中,高层次的特征常常可由低层次的特征来推测,而这规律在非4巢式系统中则不常见。从另一方面而言,只在高层次上才表现出来的超特征现象在非巢式系统中更易观察到。就等级系统的水平结构而言,每一层次由不同的亚系统或整体元组成。整体元具有两面性或双向性,即对其低层次表现出相对自我包含的整体特性,对其高层次则表现出从属组分的受约特性。必须指出,等级系统垂直结构层次的离散性并非绝对,往往是人们感性认识的产物。而这种分析方法给研究复杂系统带来方便。实质上有些等级系统的垂直层次可能是连续性。3、等级理论主要应用等级理论最根本的作用在于简化复杂系统,以便达到对其结构、功能和行为的理解和预测。许多复杂系统,包括景观系统在内,大多可视为等级结构。将这些系统中繁多相互作用的组分按照某一标准进行组合,赋之于层次结构,是等级理论的关键一步。某一复杂系统是否能够被由此而化简或其化简的合理程度常称为系统的“可分解性”。显然,系统的可分解性是应用等级理论的前提条件。用来“分解”复杂系统的标准常包括过程速率(如周期、频率、反应时间等)和其它结构和功能上表现出来的边界或表面特征(如不同等级植被类型分布的温度和湿度范围，食物链关系，景观中不同类型缀块边界)。基于等级理论,在研究复杂系统时一般至少需要同时考虑三个相邻层次:即核心层次、其上一层次和其下一层次。只有如此,方能较全面地了解、认识和预测所研究的对象。近年来,等级系统理论对景观生态学的兴起和发展起了重大作用。其最为突出的贡献在于,它大大增强了生态学家的“尺度感”,为深入认识和理解尺度的重要性以及发展多尺度景观研究方法起了显著的促进作用。五、等级缀块动态范式1、科学范式及其重要性5范式（Paradigm）是现代科学和哲学的一个极为重要的概念。范式是一个科学群体所共识并运用的，由世界观，置信系统及一系列杨念、方法和原理组成的体系，反过来说，一个科学群体是由享有并同范式的个体组成。科学家们自觉地或不自觉地依据范式来定义和研究问题，并寻求其答案．范式不但为科学家提供研究路线图．而且还对如何来制作这些图起着重要指导意义。伴随着对范式认识的深化，新的概念、理论和研究方法将不断出现．范式是科学理论产生的媒介，同时，在一定意义上讲，也是科学诉脖所若享的“最大理论”。因此，“范式”和“理论”的界线有时是相对的，从而导致两词在某些时侯可替换使用。2、生态学范式及其变迁范式有不同的存在与应用范畴，从而形成“范式等级系统”。。就鳖个现代科学而言，范式包括唯物论、因果论、简化论、及整体论、。涉及到整个生态学领域的范式有平衡范式、非平衡范式及多平衡。而生态学中又有学科范式，如种群生态学范式和生态系统生态学范式纵观生态学的历史，范式的作用是显然的，范式变迁是深刻的．认识生态学范式变迁的内涵和实质对这一学科在理论和应用方面的发展和完善具有松为重耍的意义。（1）平衡范式自然均衡观（Balanceofnature）是西方文化传统的一部分，它在中国古代哲学中也有体现（如阴阳和五行学说）．自然均衡在生态学中常彼释为，自然界在不受人类干扰情况下是处于稳定平衡状态；各种不稳定因素和作用相互抵消，从而使整个系统表现出自我调节自我控制的特征。这一思想被广泛地应用于生态学的合个领域，形成了生态学的经典范式或平衡范式．由上可见，平衡理论往往把生态系统看作是封闭的、具有内部往制机制的、可预测的以及确定型的。因此，平衡范式强调生态系统的平衡和稳定性，无疑，这两个慨念在现代生态学中仍处于核心地位．一般而言，平衡是指生态系统中各种过程相互抑制或抵消时所表现出来的均衔状态；稳定性在生态学中用法不一，并引起许多误解和争议。稳定性有各种相关但不相同的涵义和用法：（1）抗变性或阻力（Resistance），即系统阻抑外界干扰的能力，常以某一变量在干扰后们离平衡点的程度来度量，（2）复原性或恢复力（Resilience）．即系统在受干拢后恢复到先前平衡点的能力，常用所需时间来度量；（3）持续性或持续力（Persistence），即在干扰作用下系统虽然变化在某一区域之间但仍能保持生存的能力，常以系统生存时间来度量；（4）变异性（Varisbility）或恒定性（Consistancy），二者从不同角度来度量系统在一定时空尺度上所表现的不定性或变异程度。在经典生态学范式中，所谓的稳定性往往是指抗变性和复原性，二者均基于稳定平亩点存在的假设之上。而待续佐和变异性定义与平衡假设无关。（2）多平衡和非平衡范式非平衡范式强调生态学系统的瞬变动态、开放性以及外部环境对系统的作用．对于许多生态学系统能够长期存在的解释，非平衡理论不将其归因于平衡点和系统内都自拄和自橱机制的存在。在种群生态学中，密度无关学说是非平衡范式的典型体现。它认为控制种群动态的主导因素是与其密度无关的环境变化。极端的种群密无关观点显然是不成立的，因为倘若种详动态完全由环境变化而决定，邓就很难想傈自然界会有这么多生物种样长期存活．因此近年来又出现了更为推崇的所谓种群“密度模糊拄制”理论，即种群动态在大都分时候受密度无关过程控制，而在其很小或很大时，密度相关机制将起作用。在生态系统研究中，以平衡稳定和自调、自控为核心的Odum生态系统理论的主导地位已为强调随机事件、空间异质性、格局和过程相互作用以及开放系统特征的非平衡观点所取代。多平衡态理论，作为传统平衡理论的一个扩展或取代．为许多生态学现象（尤其是多6物种并存和多样性问题）提供了满意的解释．例如，Holling利用来自水生和陆生生态系统的许乡实例试图说明多平衡状态或多个吸引域的存在。他指出，随机性气候变化和干扰（如火、虫害的突发）可使生态学系统从一个平衡点转移到另一个平衡点。许多近期理论和实验研究结果似乎支持这种多平衡观点。3、等级缀块动态范式缀块动态的概念,至少可追溯到1947年英国生态学家Watt提出的“格局与过程”学说。Watt认为,生态学系统是缀块镶嵌体,缀块的个体行为和镶嵌体综合特征决定生态系统的结构和功能。这种思想在苏联地植物学中也存在已久(如植物小群落、镶嵌群落或复合群落等概念)。其后,特别是20世纪70年代以来，缀块动态概念被广泛地运用到种群和群落生态学的理论与实践研究之中，并逐渐发展成为生态学中一新理论。Ｗｕ和Loucks在总结前人研究工作的基础上,进而提出了等级缀块动态范式。等级缀块动态范式的要点包括:①生态学系统是由缀块镶嵌体组织的等级系统;②生态学系统的动态是缀块个体行为和相互作用的总体反映;③格局-过程-尺度观点,即过程产生格局,格局作用于过程,而二者关系又依赖于尺度;④非平衡观点,即非平衡现象在生态学系统中普遍存在,局部尺度上的非平衡和随机过程往往是系统稳定性的组成部分;⑤兼容机制(incorporation)和复合稳定性(metastability)。兼容是指小尺度上、高频率、快速度的非平衡态过程，被整合到较大尺度上稳定过程的现象。而这种在较大尺度上表现出来的“准稳定性”往往是缀块复合体的特征，因而称之为“复合稳定性”。等级缀块动态范式最突出的特点，就是空间缀块性和等级理论的有机结合,以及格局、过程和尺度的辩证统一。因此，这一理论的发展还有赖于也同时有利于复合种群动态以及景观生态学研究。第四讲景观生态学基本原理一、景观的系统整体性原理由景观要素有机联系组成的复杂系统，含有等级结构，具有独立完整的结构，具有相应的生态学、经济学和社会学功能，具有明显的视觉特征和美学价值，景观具有明确的边界，在空间上可辩识的地理实体。一个健康的景观具有结构上的完整性，功能上的整体性以及动态上的相对稳定性。二、景观生态学研究的尺度性原理景观生态学研究的一般对应于中尺度的范围，即从几平方公里到几百平方公里，从几年到几百年。一般需要在更小的尺度上揭示其成因机制，在更大的尺度上综合变化过程，并确定控制途径。大尺度空间过程包括土地利用和土地覆盖变化、生境破碎化、引入种的散布、区域性气候波动和流域水文变化。其对应的时间尺度是人类的世代，即几十年。1、尺度推绎的必要性和复杂性生态学大多数研究是在小范围和短时间内完成的，而且缺乏重复性。环境和资源管理问题发生在大、中尺度上。要解决大尺度上的问题，就必须将一个尺度上的信息推绎到另一个尺度上。第一，景观生态学、水文学、气象学的研究表明，在不同的时间和空间尺度上占主导地位的格局和过程是不同的；第二，生态学系统内同一尺度或不同尺度上的组分之间的非线性关系和反馈作用是非常普遍的。非线性常常导致复杂系统的不稳定性和不可预测性。第三，空间异质小性无处不在，而且因尺度而异。72、相邻尺度推绎的途径（1）简单聚合法：通过同时增加模型的幅度和粒度，利用小尺度上的变量或参数的平均值来推出大尺度上的变量或参数的平均值。（容易产生“空间畸变”）。（2）直接外推法：把局部小尺度模型应用到景观中适合此类模型的所有缀快，然后计算各种类型的所有缀块输出总和，并作为对整个景观的估计。（3）期望外推法：先利用小尺度缀快模型对景观中不同类型的缀块进行模拟，然后根据其输出结果计算所研究景观特征的期望值，最后将输出结果乘以景观的总面积。（4）显式积分法：要求小尺度模型是空间显式的数学函数，而且能够积分。很难将空间异质性的景观表示为确切形式的函数，应用极为有限。3、跨尺度推绎的途径云梯尺度推绎途径：确定合适的缀块等级；观察并建立围绕核心层次的格局和过程模型；跨尺度域逐步外推。三、景观生态流和空间再分配原理景观中能量、养分和物种主要通过5种媒介或传输机制从一种景观要素迁移到另一种景观要素，即风、水、飞行动物、地面动物和人。景观水平上的生态流有扩散、传输和运动三种驱动力。扩散作用形成最少的聚集景观，而运动可在景观中形成明显的聚集格局。在无任何干扰情况下，森林景观生态演化使其水平结构趋于均质化，而垂直分异得到加强。四、景观结构镶嵌性原理景观的缀块—廊道—基质组合格局，缀块的大小、形状、边界，廊道的曲直、宽窄、连接度，基质的连通性、孔隙度、聚集度，是决定生态流的性质、方向和速率的主要因素，同时景观的镶嵌格局本身也是景观生态流的产物。五、景观的文化性原理景观是人类活动的场所，景观的属性与人类活动密不可分，往往由于不同的人类活动方式而带有显然不同文化色彩。同时也对生活在景观中的人们的生活习惯、自然观、生态伦理观、土地利用方式等文化特征产生直接或显著的影响，所谓的一方水土养一方人。景观的按照人类活动的影响程度分为自然景观、管理景观、人工景观，并常将管理景观和人工景观等附带有人类文化或文明痕迹或属性的景观称为文化景观（如各种人工构筑物，城市、工矿、大型水利工程）。这类景观多表现为规则化的空间布局、高度特化的功能、高强度的能量流和物质流维持着景观系统的基本结构和功能。六、景观演化的人类主导性原理由于人类活动对景观影响的普遍性与深刻性，在作为人类生存环境的各类景观中，人类活动对景观演化的主导作用非常明显。人类通过对景观变化的方向和速率进行有目的调空可以实现景观的定向演化和持续发展。对自然景观的影响称为干扰，管理景观深刻性和定向性的影响称为改造，对人工景观的决定性影响称为构建。景观生态建设是指一定地域、生态系统、适用于特定景观类型的生态工程，它以景观单元空间结构的调整和重新构建为基本手段，改善受胁迫或受损的功能，提高其基本生产力和稳定性，将人类活动对于景观演化的影响导入良性循环。七、景观多重价值原理景观作为一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显的视觉特征的地理实体，兼具经济、生态和美学价值，这种多重价值判断是景观规划和管理的基础。经济价值主要体现在生物生产力和土地资源开发等方面，景观的生态价值主要体现在生物多样性，景观的美学价值包含以下内容：景观通达性、建筑经济性、生态稳定性、环境清8洁性、空间拥挤度、景色优美度。第五讲景观格局分析方法一、景观格局分析方法概述1、意义和定义研究景观的结构（即组成单元的特征及其空间配置）是研究景观结构功能和动态的基础。空间格局分析方法是指用来研究景观结构组成特征和空间配置关系的分析方法。2、分析步骤分析景观结构或空间格局一般由以下几个基本步骤组成：收集和处理景观数据（如野外考察、测量、遥感、图象处理等），然后将景观数字化，并适当选用格局研究方法进行分析，然后对分析结果加以解释和组合。3、数据类型划分景观的数字化有两种表现形式：栅格化数字（以网格来表明景观特征，每一个网细胞对应于景观表面的某一面积）；矢量化数字（以点线面和多边形表示景观的单元和特征）。景观数据又可分为非空间数据（属性数据）、空间数据（点格局数据、定量空间数据、定性空间数据）。4、分析方法分类格局指数方法（非连续的类型变量数据）、空间统计学方法（空间上连续的数值类型）。三、景观指数景观格局特征可以在3个层次上分析：单个缀块、缀块类型、景观水平，相应的指数也可分为缀块水平指数、缀块类型水平指数、景观水平指数（1）景观形状指数（patchshapeindex）（以园为参照几何形状）（以正方形为参照几何形状）（2）景观丰富度指数(landscaperichnessindex)9（3）景观多样性指数(landscapediversityindex)（Shannon-Wienerz指数）（Simpson多样性指数）(4)景观优势度指数（landscapedominanceindex）（5）景观均匀度指数(landscapeevennessindex)(6)景观形状指数（landscapepixelindex）(7)正方像元指数（squarepixelindex）(8)景观聚集度指数（contagionindex）(9)分维数（fractaldimension）(单个缀块)（缀块类型）\uf06c采用FRAGSTAT（ftp://ftp.fsl.orst.edu/pub/fragstats.2.0）分析软件在缀块水平指数、缀块类型水平指数、景观水平指数3个层次上进行格局分析。\uf06c景观指数属于信息论类型、面积与周长比类型、简单统计学指标类型、空间相邻或自相关、分维类型，指数之间相关性往往很高。四、空间统计学方法景观格局的数据是以类型图等空间非连续性变量来来表示的，但在实际景观中，异质性在空间上是往往是连续的，如土壤养分、水分、植物密度分布图、生物量图、地形图，或通10过点抽样产生的点格局数据。景观格局的最大特征就是空间自相关，即在空间上越靠近的事物或现象就越相似（近朱者赤、近墨者黑）。空间统计学的目的是描述事物在空间上的分布特征（随机的、聚集的、有规则的，以及确定空间自相关关系是否对这些格局有影响。1．空间自相关分析空间自相关反映的是一个区域单元上的某种地理现象或某一属性值与邻近区域单元上同一现象或属性值的相关程度。若某一变量的值随测定距离的缩小而变的相似，这一变量呈空间正相关；若某一变量随着测定距离的缩小而更为不同，则称为负相关；若所测定值不表现出任何空间依赖关系，这一变量表现出空间负相关或空间随机性。空间自相关分析一般涉及到3个步骤：（1）取样；（2）计算空间自相关系数或建立自相关函数；（3）自相关显著性检查。MoranI系数和GearyC系数是两个用来度量空间自相关的全局指标。I系数反映的是空间邻接或空间邻近的区域单元属性值的相似程度。空间权重矩阵Ｗ确定了位置相似性，(ｘｉ-ｘ)(ｘｊ-ｘ)反映属性相似性，确定了位置邻近关系ｗｉｊ和属性相似性ｃｉｊ,就可以计算出全局Ｍｏｒａｎ系数。2、半方差分析地统计学是一系列检测、模拟和估计变量在空间上的相关关系、格局的统计方法，是应用统计学的一个新分支，是由采矿学和地质学研究发展起来的。与传统的统计学相比，地统计学更注重随机变量的空间过程，通过研究对象在空间上不同间隔距离的抽样点上的差异定量描述了其空间变化规律。半方差分析是地统计学的一个重要组成部分，主要有2种用途：描述和识别格局的空间结构（植被、养分、生物量空间分布）；用于空间局部最优化插值，即通过空间抽样点的调查数据，对空间未测点进行估计。应用地质统计学分析空间相关和空间结构时，半方差函数是最常用的工具之一。所谓半方差函数是指区域化变量ｚ(ｘ)和ｚ(ｘｉ+ｈ)的增量平方的数学期望，即区域化变量增量的方差。半方差函数既是距离ｈ的函数,又是方向α的函数。其计算公式如下：式中γ(ｈ)为半方差函数值，半方差函数曲线图是半方差函数γ(ｈ)对距离ｈ的坐标图形。Ｎ(ｈ)是被ｈ分隔的数据对的数量,ｚ(ｘｉ)和ｚ(ｘｉ+ｈ)分别是在点ｘｉ和ｘｉ+ｈ处样本的测量值，ｈ是两分隔样点的距离。113、谱分析可用来分析一维或三维空间数据中反复出现的缀块格局及其尺度特征。它的基本思想是利用傅立叶变换，将实测数据分解为若干不同频率、不同振幅、不同起始点的正弦波，然后寻求对实际数据拟合最好的波函数。谱分析的要点是建立谱周期图，谱周期图以谱密度为纵坐标，频率或周期为横坐标，反映空间数据的周期性变化（峰值）和随机性变化（非峰值部分）。谱分析尤其适用于具有周期性结构的空间和时间数据。4、小波分析小波是20世纪80年代初期发展起来的纯数学理论,但是自产生以来在较短的时间里就在信号处理、图像压缩和应用统计等领域表现出了非凡的应用潜力和价值。小波分析是一种能够将时间上或空间上的格局与不同尺度以及具体时空位置相联系的分析方法。小波分析与谱分析相似，但它不要求数据在研究的空间范围内具有恒定性的均值或方差。它不但能从频率的角度分析格局，而且能将格局、尺度与具体空间位置明确地表示出来。连续性的小波转换函数：非连续性的小波转换函数：祖元刚等利用小波分析方法对兴安落叶松林窗分布规律进行了研究。小波变换的结果表明:兴安落叶松林样带内计算林窗分布百分率的最佳尺度为10m;林窗疏密变化尺度约为20m,在样带20×20m小区域内具有较为稳定的分布特点。在样带内林窗分布具斑块状特点,且沿海拔梯度呈间断性分布。初步研究表明,小波分析能够揭示比较复杂的数据信息中的潜在规律,适合于多尺度时空数据的尺度转换与优化问题,特别是复杂的非线性问题更能体现小波变换的优势。5、趋势面分析趋势面分析是用来研究区域尺度上空间结构的趋势和逐渐变化的一种空间分析方法。趋势面分析是根据对某一变量的观察值和其取样位置的多项式回归结果来进行内插值，从而产生一维、二维、三维连续线段、平面或立体面。趋势面本身是一个多项式函数，它的次数12越高，与实际数据的拟合程度就越高，但通用性和预测性降低。四、可塑性面积单元1、可塑性面积单元的概念在景观生态学研究中，许多数据（遥感数据、土地利用数据）都是与面积相联系的，或称为面积数据。在分析这类数据时，常常出现结果随面积单元（栅格细胞或粒度）的定义的不同而变化的问题。这就是所谓的可塑性面积单元问题，包括尺度效应和划区效应。分析结果只是在所采用的面积单元上有效，而在其他尺度上则会不尽然。图1尺度效应图2划区效应2、可塑性面积单元产生的原因生态学格局和过程均与空间密切联系，当面积单元改变时，对于这些格局和过程的表达也就可能随之而改变。在不同尺度上，格局和过程可能往往是不同的，不能“以管窥豹”。当样方增聚至36个前,物种丰富度增加较快,可见这一过程的尺度效应显著。36个样方累计面积为900m2。在900m2以后继续增聚样方,则尺度效应逐渐减弱。因此,900m2取样面积可以作为闽北中亚热带常绿阔叶林及其次生林的最小样地面积。此值恰好介于南亚热带1200m2和北亚热带300～500m2之间。但考虑到其它空间异质性因素,取样面积为1200m2同一空间尺度不同划区方案的群落物种多样性变异系数愈大，表明不同划区方案的群落物种多样性变幅愈大，即划区效应大。相反，物种多样性变幅小则划区效应小。不同取样面积的物种丰富度和Shannon-Wiener指数的变异系数(Cv)随着取样面积的加大而逐渐减小，表明群落物种多样性的划区效应与尺度效应变化趋势相似。显而易见，随着取样空间尺度的加大，样地内包含的生境异质性变得丰富,划区效应的影响在一定程度上逐渐得到消除。当取样面积为1200m2时，CF群落物种多样性的划区效应多在5%以下,而DF群落划区效应则在8%以下。3、可塑性面积单元解决的途径（1）基本实体途径（2）最优区划途径（3）敏感性分析途径（4）摈旧创新途径（5）强调所研究变量的变化速率13五、景观格局分析中的误差问题1、误差的来源（误差繁衍）（1）原始数据收集过程中引入的误差（技术方法本身、观察者有关的因素）（2）数据处理（遥感图象的转换、校正、一系列图象处理过程）（3）空间分析过程引入的误差（各种景观指数和空间统计学有不同的局限性和非确定性）2、误差对空间分析的影响没有统计学置信度方面的信息，很难判断我们分析所得景观格局的定量结果是否确实是描述所研究景观的实际空间特征。由此推论，将格局与生态学过程相联系也就更难以置信。3、解决途径景观生态学家与遥感、地理信息系统以及统计学领域的研究者携手合作。第六讲景观模型一、生态学模型概述1、景观建模的原因（1）由于受时间、空间以及设备和资金的限制，在大尺度上进行实验和观测研究往往困难重重，而模型可以充分利用和推广所得的有限数据；（2）在实际景观研究过程中，由于很难找到2个在时间和空间上相同或相似的景观，重复性研究往往不可能，只能通过模型模拟来解决；（3）景观空间结构和生态学过程在多重尺度上相互作用、不断变化，对于这些动态现象的理解和预测就必须借助于模型；（4）景观模型可以综合不同时间和空间尺度上的信息，成为环境保护和资源管理的有效工具。2、模型的概念和作用模型是对真实系统或现象最重要组成单元及其相互关系的表述。如文字或语言模型、图象模型、实物模型、数学模型。预测；增进理解；诊断现有知识中的漏洞或薄弱环节；综合；支持管理或决策。3、模型的种类（1）计算机作用：解析模型、模拟模型；（2）时间和空间的连续性：连续型、离散型（3）数学方法：微分方程、差分方程、矩阵模型（4）生态学机制：现象学、机制模型；（5）模型的内容：干扰传播模型、复合种群模型、植被动态模型、土地利用变化模型、生物地球化学循环模型；（6）生态学组织层次；生理生态模型、种群模型、群落模型、生态系统模型、景观模型4、生态学建模的一般原理（1）模型的普遍性（generality）14（2）模型的真实性(realism)（3）模型的准确性(precision)（4）模型的可操作性(manageability)（5）模型的可理解性(understandability)5、生态学建模的过程（1）建立概念模型（确定建模的目的、系统边界、因果关系）；（2）建立定量模型（选用数学方法、建立变量间关系、参数的估计）；（3）模型检验（模型确认、模型验证）；（4）模型的应用（设计、执行模拟实验，分析、综合、解译模型结果）二、空间概率模型是研究景观格局和过程在时间和空间上的整体动态，不涉及具体的生态过程,是一种试图将空间信息与概率分布相结合的模型，其中最常用的是马尔柯夫链模型。空间马尔柯夫链模型用转移矩阵来模拟景观斑块从一种类型转化为另一种类型的动态规律。该模型通常假设转移概率不随时间改变,而且这种概率仅与斑块的前一时间点的状态有关,景观的动态可以用下面的马尔柯夫链模型来表示:Ａ(ｔ+1)=Ａ(ｔ)Ｐ式中,Ａ(ｔ)为景观各斑块在ｔ时刻的状态矩阵,Ａ(ｔ+1)为景观斑块ｔ+1时刻的状态矩阵,Ｐ为景观斑块转移矩阵。15图6-1中山陵风景区1987年地类分布图图6-2中山陵风景区1992年地类分布图这种马尔柯夫链模型的缺点在于:1)景观空间动态不是一个真正的马尔柯夫过程,首先,斑块的变化不仅受其前一时间点上状态的影响,而且还同时受其相邻斑块性质和变化的影响.其次,斑块的转移概率通常随时间而变化.2)这种简单的转移概率模型,没有包括人类经济活动因素.3)忽略了景观动态的机制,而把复杂的变化和控制机制简化为一种概率,不能体现驱动景观变换的生态机理过程.4)确定转移状态和获取概率,在实际操作中也有很大的困难。针对上述缺陷以及马尔柯夫模型应用中的一些限制性问题，一些研究人员进行了专门的探讨.例如,鉴于马尔柯夫模型不能用于景观突变研究,提出可以利用状态转移模型来修正马尔柯夫模型的转移概率;在计算空间概率转移矩阵时,融入邻近空间影响使模型转移概率更趋合理；采用一些新的优化方法,如遗传算法,亦可显著增加景观概率模型的准确性；遥感与GIS技术的发展,为建立更切合实际的概率转移矩阵提供了坚实的支撑技术基础。三、细胞自动机模型景观动态变化过程中，斑块的变化既取决于上一个时间点的状态，同时还受到相邻斑块性质和变化的影响，这种影响可以被组织成一系列约束景观动态变化幅度和方向的规则邻域规则模型就是基于这一前提构建的一类景观动态模型，是一种能在景观水平上产生复杂的景观结构和行为的离散型动态模型。目前，应用最普遍且最具有代表性的邻域规则模型为细胞自组织模型（cellularautomationmodel,CA模型）。ＣＡ模型是20世纪著名的数学家Neumann首先提出，并在80年代末被引入景观生态学动态研究中。景观研究人员对ＣＡ模型兴趣的增长，除因为个体模型的蓬勃发展外，还因为GIS与RS的应用使得ＣＡ模型的应用更加容易。该模型是一种时间、空间、状态离散的模型，一个简单的ＣＡ模型由栅格网络、细胞状态、邻域规则和转换方程组成。转换规则可以是确定的或是随机的，定义如下：式中，ats表示细胞ｓ在ｔ时刻的状态，ｒ是与细胞ｓ相邻的细胞距离，ｆ是转移规则。.对于ＣＡ模型而言，确定合适的转换规则是十分重要的，可以通过反复验证提高或是根据特定的算法确定。ＣＡ模型简单、灵活、明了，应用广泛，最大优点就是可以把局部性小尺度上观测的数据结合到邻域转化规则之中，然后通过计算机模拟来研究在大尺度上系统的动态特征。.该模型还长于在特定的约束体系作用下，揭示景观组分的持续增长或减少过程、生物行为方式或生态干扰的扩散过程。从数据结构角度看，由于ＣＡ模型中的细胞和基于栅格GIS中的栅格结构相同，所以该模型易于和GIS、遥感数据处理等系统进行集成。Ai-1,jAi,j-1Ai,jAi,j+1Ai+1,j图6-3邻域规则示意图16但ＣＡ模型在景观生态学应用中,也存在着一定的局限性，主要表现在：1)过分强调邻近单元的状态，考虑到的仅是局部的相互作用，忽略了区域和宏观因素的影响；2)模型考虑的单元属性较为单一，而实际景观中单元属性是由多层次多要素综合构成的，单元之间还存在着相互作用;3)转换规则事先确定，而现实景观动态过程通常表现为某种可能性和倾向性，状态转换不是完全确定的；4)时间和空间分辨率难以把握，而这将直接影响到模拟结果的准确性。尽管存在上述局限性，ＣＡ模型仍是目前景观模型中常用的方法。.不少研究工作将ＣＡ模型与其它方法结合，在一定程度上克服了上述缺陷。如将随机过程融入转换规则中，使得模拟景观生态学现象更为合理。也有学者将标准的ＣＡ模型进行扩展，从微观、区域和宏观3个层次来定义细胞状态转换规则，从而建立了扩展ＣＡ模型。GIS技术的发展，为景观格局栅格化带来了极大的方便，使得利用ＣＡ模型进行复杂景观的动态模拟及概括性研究具有广阔的应用前景。四、景观机制模型景观机制模型是从机制出发来研究某生态过程（干扰或物质扩散）在景观空间里的发生、发展和传播。该方法通常有3种建模出发点：1)利用一种已知的物质运动规律来对景观动态变化过程进行模拟，如渗透模型；2)明确考虑景观中每一个生物个体的空间位置及其行为，通过个体的行为和作用来体现景观的功能和结构动态，如基于个体行为的过程模型3)在对景观动态变化机理详细了解的基础上，通过模拟将景观动态变化过程比较真实地表达出来,如空间生态系统模型。1、渗透模型渗透模型以相变物理学的渗透理论为基础，研究网络的空间随机过程产生的单元群数量、大小和形状，及其在临界渗透状态下的变化。其一般的建模思路是：在假定景观格局不存在的条件下，利用二维渗透网格来模拟随机景观格局。模型假设景观是由二元随机正方网络组成，组成网络的单元细胞为正方形，单元取值为二元(1或为0)，网络中每个单元的取值是随机的。单元群是指一组边与边相邻的占据单元，临界渗透单元群是从网络的一边缘连续伸延到其对面边缘的单元群，临界渗透概率是在第一个临界渗透单元群出现在网络里的占据单元存在概率的取值，显然这是一个从量变到质变的过程。临界渗透概率受到多种因素的影响，如模型所基于的假设、栅格细胞的几何形状、模拟的过程类型、过程的模拟方式、斑块在景观空间中的分布特征、空间尺度、时间尺度以及物种的行为生态学特征等。.该模型被广泛用于研究火、病虫害和物种在景观里的传播、景观斑块的集聚性和空间结构，资源在不同尺度上的可利用性等。相关研究表明景观格局存在临界阈值，格局的轻微变化能够引起大尺度现象的突变，这种临界阈值对于确定空间格局的关键区和景观连接度有重要作用。2、个体行为模型景观个体行为模型以生物个体为基本单位，模拟每一个体的行为以及个体间和个体与景观之间的相互作用，模型中的景观功能和结构动态是通过个体的行为和作用变化来体现个体行为模型主要包括两个部分，即个体迁移模型和系列数字化影像，在种群相互作用、扩散、迁移、生境选择和捕食喜好资料的基础上，模拟动植物个体的活动。.建模过程中数字化景观影像通常被处理成由像元组成的格网形式，然后在适宜的尺度上测量景观特征，结17合上述个体行为特征参数进行模型建设。像元(细胞)的属性值为景观特征值，如植物群落、捕食密度、水资源以及人口密度。个体行为模型体现了生物个体间的差异和相互作用，对了解个体特征怎样决定系统特征具有重要的指示意义。其主要优点是可以将观测的数据直接融入模型，进而将个体在斑块间的迁移及其对种群动态影响的量化分析结合起来，具有对多层次的功能、过程和现象的解释能力。个体模型的有效性也更容易检验，因为它们通常涉及实际景观中特定物种动态和特定的生态机制，很容易使用实际观测资料进行模型验证。然而，为了构造和测试个体模型，通常需要收集大量特定分辨率水平和特定个体的数据。在数据资料比较充分时，个体模型可以有效地模拟生活于异质性空间环境中、有着复杂生活史的小种群动态。但基础数据需求量大是建立个体模型的难度所在。此外，个体模型往往涉及到许多个体、种群和系统的细节信息，容易造成模型结构的复杂化。由于个体模型将观测数据直接融入模型中，使该模型很容易受到经验知识的影响。所以个体行为模型与上述其他景观动态模型相比，通常不具有普适性。目前，个体行为模型也被扩展、经济活动状况和道路等与人类活动相关的特征参数。模型模拟的个体信息，如动物个体的位置和自然环境选择等，可用于模拟对象的动态特征分析。应用于模拟景观动态变化，即采用个体有机体行为模型的模拟规则，来模拟景观组分的变化，从这个角度看,细胞自组织模型可以看成是个体行为模型的一种。3、空间生态系统模型空间生态系统模型一般是在详细了解景观动态变化驱动机制的基础上，重现景观内部生态流过程的一种模型方法，以往主要用于生态系统尺度上的生态流研究。空间生态系统模型可以用下面的数学公式来表达：式中，Ｓｉ表示某一生态学变量（如养分含量、种群密度、干扰面积)，Ｆ表示环境因素的影响（如温度、水分、光照、风），Ｄｉ是表示所有研究过程的空间扩散或传播能力的系数，\uf0d1表示空间梯度(可以是一维、二维或三维的)。.该模型通常先将景观划分成许多地理空间单元(栅格细胞)，然后根据空间算法,描述这些空间单元间生态流的时空过程。模拟对象一般为生态系统中4种主要的生态流，即外界的输入、系统内部的流动、系统的输出和能量散发。如果模型能够满足必要的空间明晰化要求，则可直接应用于景观动态研究。生态系统研究已有几十年的历史，为建立生态过程模型提供了足够生态过程信息，如光合作用、物质迁移、能量流动、沉积作用等。.尽管生态系统过程模型类型很多，且不同模型可根据具体研究工作需求组合使用，但该类模型主要长于生态系统内部与生态系统间生态流过程的模拟。空间生态系统模型可以将生态系统过程空间化，在不同尺度上真实体现景观功能变化，与其他景观模型相比，能更加真实地反映现景观格局与过程的相互作用。这类模型的结构很适宜与GIS和遥感技术结合，因而成为目前研究景观格局与过程相互作用的一个重要模型途径。空间生态系统模型能够在不同尺度上模拟景观过程且比较真实地反映景观机制，,但一个不容回避的问题是，该类模型通常比较复杂，而且在不同尺度上整合景观过程时，对景观过程尺度效应表达的真实性仍有疑问。18五、景观实验模型系统1、产生背景实验研究对于检验和完善景观生态学理论和模型以及促进其应用都十分重要。宏观尺度上的景观实验研究存在着以下限制因素：空间幅度大而变化缓慢；复杂的空间异质性；缺乏重复性和参照系统；难以控制系统变量；研究资金和取样技术。迄今大尺度景观实验的例子尚未罕见。2、概念与基本特征实验模型系统即在相对小、但足以进行实验的尺度上操作、控制空间镶嵌体，,用以模拟和检验景观水平格局与过程的实验设计。这种实验通常设计在实验室或户外控制条件下进行，具有半自然的性质。一方面可以满足对真实自然景观过程的反映；;另一方面通过尺度的“缩微”和系统结构的简化，,方便对实验单元进行独立的重复和有效控制。这种实验又称微景观(Microlandscape)实验。EMS的实验思想源于生态系统实验研究中的“微宇宙”(Microcosms)概念,，20世纪初即开始应用于湖沼学研究。Gause的草履虫竞争排斥实验、Odum对银泉生态系统能量动态的研究、Huffaker的空间捕食模型实验都是其中的经典范例。而“生物圈2号”则是同一实验思想在大尺度的尝试。实验模型系统是理论与自然现实之间的桥梁。这种实验设计的优点在于:通过简化和缩微，,可以实现对观测变量和处理的操作；;易于重复；;对环境变量的准确控制。2、可视化与实验模型系统途径可视化是一种计算方法，它将符号或数据转化为直观的几何图形，便于研究人员观察其模拟和计算过程（ＭcCormickBH,1987）。20世纪80年代以来，国内外一大批功能强大的遥感、地理信息系统软件的出现，使可视化技术的实现成为可能。如美国ERDAS公司开发的遥感图象处理系统ERDASIMAGINE中的VirtualGIS模块，是一个功能强大的栅格、矢量等多种数据结构的三维可视化分析工具，可在3D环境中观察或建立贯穿飞行（fly-through），在虚拟地理信息系统中进行交互操作、查询检索[16]。如在进行森林资源规划过程中，在收集研究区域森林资源调查的属性数据、空间数据并进行数字化的基础上，利用VirtualGIS工具，制作三维虚拟林相图[17]。在利用空间直观景观模型对多情境规划方案的影响进行模拟的基础上，通过GIS使模拟结果可视化，从而为多情境规划方案的评价提供便利条件。19图6-4长沙市二环线岳麓区段绿化建设示意图3、发展趋势实验模型系统途径在景观生态学中的应用始于20世纪80年代。Wiens和Milne在美国新墨西哥州草原群落中的甲虫实验是最早、最有影响力的微景观生态学实验研究之一。他们选择10块有不同植被镶嵌格局的5m×5m样方，详细记录了一种甲虫(Coleoptera)在不同样方中的运动，并用分维值量化不同样方的格局异质性。结果表明甲虫的运动轨迹和速度明显受景观格局及其分形结构的影响。Lovejoy最早采用这一方法研究了森林生境碎裂化产生的隔离和斑块边缘效应。Robinson和Holt从1984年起，在撂荒地上利用割草机维持由不同大小、形状的草丛斑块构成的异质景观，研究生境破碎化和斑块空间格局对一些动、植物种群动态、群落结构与功能的影响。Grime等曾应用控制实验研究了土壤异质性、放牧和菌根等因子对模型系统区系多样性的影响。20世纪90年代以来,采用EMS途径的研究在数量上迅速增加。随着研究的深入和技术的进步,EMS研究途径表现出以下的发展趋势:(1)“回归”自然早期实验很多在实验室内进行，而现在更多的实验回到野外进行,以便包括不同的生态系统类型，更好地反映现实的景观过程和格局特征。(2)实验对象个体和种类范围增大早期实验中,原生动物和节肢动物是首选的实验对象。目前,在自然干扰、生境碎裂化等景观过程的实验研究中，鸟类、小型哺乳动物和植物等已成为最常见的实验对象。(3)尺度扩展与多尺度的结合实验设计的尺度正在从斑块到景观整体，及多尺度研究;观测变量涉及个体行为、局部种群和复合种群动态、群落结构以及生态系统功能特征。大尺度和多尺度的实验设计更是当前主要的技术趋势。(4)景观生态过程的扩展已有的过程研究以个体行为和种群动态为主，而关于景观格局和生态系统过程(如物质和能量在镶嵌体中的运动)相互关系的研究日益受到关注。综合来看，EMS实验已应用于不同的景观和物种，为对生物行为机制的推断提供了有用的经验数据。尽管这一方法仍不能彻底解决由尺度带来的理论难题，,如：:1小尺度研究结果作跨尺度外推的策略和可靠性；2简化的人工控制系统对真实景观中环境条件、格局与过程的代表性；3较大尺度上野外实验的“假重复”或无重复问题。它们代表了非实验研究与理论模型推演之间的经验系统，在景观模型的发展、参数化和验证中起到重要的作用。EMS途径正在成为景观生态学实验研究的一种重要手段。六、景观模型的未来的重点发展方向模型手段的普遍使用，极大地促进了景观这一宏观生命组建层次的理论和应用发展，并且涵盖了景观动态研究的几乎所有领域，特别是在基于过去和现有知识预测未来方面，模型的作用无疑是值得肯定的。目前看来，景观动态模型研究在扩展我们对驱动景观变化的自然过程的理解，完善景观生态学理论，预测管理措施的结果等方面的优势是其他方法论途径所无法替代的。可以预见今后相当长的时间里，模型仍将是景观动态研究的重要支撑技术。1、模型算法的优化随着大量复杂系统问题在景观生态学研究中逐步占据重要地位，海量空间数据处理将成为今后景观动态模型研究的主要基线数据形。.因此，,空间算法的发展尤其应当受到模型算法优化工作的关注，特别是如何克服基于传统矢量或栅格方法的某些算法限制。.尽管很20多人在模型建立过程与有效算法改革上做过一些有益的尝试，如将矢量算法与栅格数据相结合，但现阶段这方面的进展还不十分明显.。2、尺度转换尺度效应是导致景观现象复杂化的重要因素之一，复杂景观动态问题的合理解释往往有赖于多尺度驱动机制和过程特点的综合分析。.现有模型手段除基于分形理论的一些模型外，,其他模型均为单尺度模型，导致具体研究工作中，尺度成为模型选择的一个重要限制性因素。尽管已经开发了从个体到全球各个尺度的景观动态模型，但如何科学有效地将这些离散尺度模型有机地联系起来，以适应复杂景观动态研究的需求，仍是一个没有解决的问题。3、模型的复杂化与简化计算机、遥感和地理信息系统等支撑技术的发展，使大尺度复杂景观动态模型建设成为可能，现有许多模型也朝着多尺度、多过程综合化方向发展，以便更加真实地体现景观动态过程的实际情况。但模型并非越复杂越好，复杂模型难以建立，难以交流，难以理解等缺陷是限制其应用广度和深度的主要原因。合理的模型途径应当是尽量简化模型的细节，只保留关键性的过程，才能够最大限度发挥模型手段的优势。4、模型检验与评价景观动态模型的发展进程已经证明，单纯地集中注意力在模型的建设上，而忽略了模型的检验将成为今后景观动态研究工作中的硬伤。必须将模型检验和评价作为模型研究的重要组成部分，不断发展新的检验手段与实效性测试技术，景观动态模型的发展才能够达到相对成熟的阶段。在模型检验与评价技术还难以满足需要的情况下，可以在尽可能完善的基基础数据基础上，通过详细的模型比较来选择合适的建模途径，这将有助于确定适宜的研究尺度和模型类型，也有助于模型的设计与算法评价。5、通用模型的建立Grimm在回顾过去10年里个体模型在生态学中的应用时指出，运用个体模型的研究人员的确学到了很多东西，但对生态学而言，很难说基于个体行为的模型对生态学整体做出过多大的贡献。近年来，景观模型快速发展，相关研究人员针对不同的景观、不同的尺度和不同的研究目的建立了大量的景观模型。但通用景观模型一直没有出现，这也极大地限制了景观模型的应用发展。.目前，已经有研究人员开始进行这方面尝试。相信随着理论与建模技术的发展，有标准组件的通用模型将有可能成为景观模型发展的新阶段。.6、传统模型与社会经济因素衔接现有许多景观动态模型是在自然景观研究的基础上发展起来的，社会经济因素通常没有在模型构建中加以考虑。.在人为活动区域占据地球表面2/3以上陆地面积的今天，社会经济因素已成为多数地区景观格局形成与发展重要驱动因子。许多传统模型如不能充分考虑这一事实，完善模型的结构与参数设计，将面临被淘汰的尴尬境地。.因此，在景观模型中充分考虑社会经济因素的约束，使之与规划和管理工作更加密切联系起来，将成为提高模型实际效用的唯一途径。第七讲遥感、地理信息系统、全球定位系统一、遥感1、概念、分类、组成任何不接触被测物体手段来获取信息的过程和方法，包括航天遥感、航空遥感、雷达、21摄影遥感。机、卫星等是遥感常用的运载工具。电磁波是检验和量度目标物体的手段。卫星遥感就是利用卫星作为运载工具，通过传感接收、记录目标物体反射或发射的电磁波，再通过处理和判读获取目标物体数量、质量或动态变化。传感器是接收记录目标物体反射或发射电磁波能量的装置。根据传感器的用途和人们对此认识的侧重点的差异，传感器可分为不同的类型，并有不同的分类系统。.如依据利用电磁波的不同，可分为主动式传感器(如雷达)和被动式传感器(如摄像)；如依据记录方式不同，可以分为摄影机和扫描仪等。由于传感器的不同，卫星遥感也有着不同分类。如依选择波段的不同，可分为可见光卫星遥感，近红外线卫星遥感，红外线卫星遥感、微波卫星遥感等不同种类。完整的卫星遥感技术系统，基本包括卫星及传感器，地面信息接收站，图像数据处理中心，应用分析中心。地面接收站是接收来自卫星传感器所发射回来的记录信息，然后形成计算机兼容磁带数据，供图像处理中心进行数字影像处理。只有经过图像处理后的数据才能给应用人员进行分析研究。2、遥感的发展历史地面照相\uf0ae气球摄影\uf0ae飞机摄影\uf0ae卫星摄影3、遥感技术在生态学中的应用历程（1）航空摄影进行林业制图，19世纪后期（2）过度阶段，数字计算机应用于图象处理，20世纪50年代（3）航天摄影，各种遥感卫星和先进的图象处理技术为标志，20世纪80年代4、遥感技术的优越性（1）免干扰，可重复性；（2）大尺度（区域、全球）；（3）动态性；（4）多尺度资料；（5）空间数据；（6）数字化空间信息5、遥感资料在景观生态学中的应用领域（1）植被和土地利用分类（2）生态系统和景观特征的定量化不同尺度缀块的空间格局；植被的结构特征、生境特征以及生物量；干扰的范围、严重程度、以及频率；生态系统中生理过程的特征（光合作用、蒸发作用、水分含量）（3）景观动态以及生态系统管理方面的研究土地利用在空间和时间上的变化；植被动态，包括群落演替；景观对人为干扰和全球气候变化的反应。6、几种主要的卫星遥感类型（1）卫星遥感影像的特性①具有比例尺：卫星影像是记录地表物体的信息综合，在影像上具有鉴别物体的能力，地表与影像之间存在着对应关系，卫星影像是地表真实性的某一个时刻缩影，因此具有比例尺。不同卫星影像有着不同的比例尺。卫星影像具有比例尺，才可能通过处理、放大进行解译。②图像的亮度和色调：亮度是遥感传感器所记录的地表物体的电磁辐射强度的变化。22色调是表示每一个可以分辩出来的颜色的深浅变化。亮度变化可以用灰阶来表示和标定。③空间分辩率：空间分辩率是一幅卫星影像上显示出有差异并能加以区分的两个物体间的最小距离，传感器的不同，空间分辩率往往不同。④重复周期：重复周期有时称成像周期.或称时间分辩率。它是同一卫星传感器在同位置探测同一目标物体的最小时间间隔。重复周期受卫星运转制约，不同类型卫星往往设计有不同的重复周期。⑤影像结构：卫星影像结构是影像上色调变化的频度和排列，它是卫星遥感应用分析时的一个重要判译标志。⑥解译标志：解译标志是使一个物体在图像上被鉴别出来的特征或特征组合。大小、形态、色调、结构等都是重要的解译标志，有时在解、译过程中除了直接可判读的标志外，还应根据其地理环境及要素相关性建立问接解译标志。（2）美国陆地资源卫星美国陆地资源卫星是系列卫星，目前运行的是陆地卫星7号。现就陆地卫星5号TM影像及其在林业方面的应用进行简述。成像周期16天；扫描带宽185公里；7个成像波段：TM1为蓝光波段，TM2为绿光波段，TM3为红光波段，TM4为近红外波段，TM5,TM7为红外波段，TM6为热红外波段；空间分辩率：TM6波段分辩率为120米，其它各波段为30米陆地卫星TM图像因为具有7个波段，其中6个属于可见光、红外、近红外，同时成像周期短，分辩率较高，同时发射时间较早。目前我国所进行林业卫星遥感调查主要采用的TM数据，并取得了大量的科研成果。综合起来，陆地卫星TM数据可用于以下林业应用领域。第一采用抽样设计和多光谱分类，制作森林分布图。第二与地理信息系统结合，并进行少量野外调查，进行森林资源面积和蓄积量估测。第三进行采伐和火情等灾害性事件的监测和评价。（3）SPOT系列卫星法国SPOT系列卫星始于80年代，根据发射计划，将有四颗卫星，目前运行的是SPOTS号卫星，SPOT系列卫星具有如下特点：3个波段：SPOT系列卫星的前三颗设有三个波段，即可见光波段，近红外波段，全色波段，其中全色波段可形成立体像对。SPOT4号卫星将增加一个波段；空间分辩率：SPOT系列卫星的空间分辩率很高，可见光和近红外波段的分辩率为20米，全色波段的分辩率为10米；扫描带宽60公里。法国SPOT系列卫星因空间分辩率高，同时还可形成像对，适用森林资源各方面的调查应用。但是价格相对干陆地卫星而言，十分昂贵，因此在我国林业卫星遥感应用中极少。（4）NOAA气象卫星NOAA-AVHRR具有五个波段：NOAA-VAVHRR包括了可见光、近红外、中红外和热红外的五个波段，分别是0.57一0.69μm,0.716一0.986jAm,3.0一3.5μm,10.5-11.51μm和11.5一12.5μm；成像周期短：NOAA卫星与陆地卫星SPOT卫星相比，成像周期更短，仅一天时间，每天都可以贾盖全球；覆盖面大.最大可达3000公里；空间分辩率低，最高分辩率达1.1公里，且距离星下点越远，分辩率越低。NOAA卫星因分辩率低，一般不适合林业资源调查。但是它具有周期短，覆盖面广，同时成本极低，常用于林火监测和编制大区域森林概况图。23二、地理信息系统1、GIS定义地理信息系统(G1S)是近十年来发展起来的一门综合应用系统，它能把各种信息向地理位置和有关的视图结合起来，并把地理学、几何学、计算机科学及各种应用对象、CAD技术、遥感、GPS技术、Internet、多媒体技术及虚拟现实技术等融为一体，利用计算机图形与数据库技术来采集、存储、编辑、显示、转换、分析和输出地理图形及其属性数据。这样，可根据用户需要将这些信息图文并茂地输送给用户，便于分析及决策使用。GIS应用遍及金融、电信、交通、国土资源、电力、水利、农林、环境保护、地矿等国民经济各领域。权威的统计资料和研究报告都表明，国民经济信息数字化的80％以上都构筑在地理信息系统之上，GIS产业已达到几十亿美元的规模。2、学科基础地理信息系统作为传统学科（地理学、地图学和测量学等）与现代科学技术（遥感技术、全球定位系统、计算机科学等）相结合的产物，正逐渐发展成为处理空间数据的多学科综合应用技术：从计算机技术角度看，其主要是空间数据库技术；从数据收集角度看，其主要是3S（GIS/GPS/RS）技术的有机结合；从应用角度看，其主体是数据互访和空间分析决策的专门技术；从信息共享的角度看，其主体是计算机网络技术。3、系统组成及解决问题一个GIS系统，主要包括空间数据输入子系统、空间数据存储与管理子系统、数据处理与分析子系统、输出子系统。一个GIS系统的功能构成：①数据输入、存储、编辑；②操作运算；③数据查询、检索；④应用分析；⑤数据显示、结果输出；⑥数据更新。GIS能回答和解决以下五类问题：\uf0b7位置，即在某个地方有什么。位置可以是地名、邮政编码或地理坐标等。\uf0b7条件，即符合某些条件的实体在哪里。如：在某个地区寻找面积不小于1000M2的不被植被覆盖的，且地质条件适合建大型建筑的区域。\uf0b7趋势，即在某个地方发生的某个事件及其随时间的变化过程。\uf0b7模式，即在某个地方的空间实体的分布模式。模式分析揭示了地理实体之间的空间关系。\uf0b7模拟，即某个地方如果具备某种条件会发生什么。通过基于模型的分析实现。4、GIS发展历史"地理信息系统"概念的提出，要追溯到50年代。由于电子计算机科学的兴起和它在测量学与地图制图学中的应用，使人们开始有可能用电子计算机来收集、存储和处理各种与空间和地理分布有关的图形和属性数据，并希望通过计算机对数据的分析来直接为管理和决策服务。241956年，奥地利测绘部门首先利用电子计算机建立了地籍数据库，随后各国的土地测绘和管理部门都逐步发展土地信息系统（LIS）用于地籍管理。60年代为GIS开拓期。1963年，加拿大测量学家R.F.Tomlinson首先提出地理信息系统这一术语，并建立了世界上第一个GIS--加拿大地理信息系统（CGIS），用于自然资源的管理与规划。本年代内，IBM公司和COLORADO公共服务公司开始致力于用计算机工具管理公用事业的设施，也就是电力线、煤气管道、阀门、仪表、土地等。紧接着的一个十年，其他人继续挑战"计算机化的设施管理"（FM），包括计算机制图系统，并且诞生了自动制图（AM）。FM、AM、计算机辅助设计（CAD）及数据库管理（DatabaseManagement）等学科的发展为GIS技术的发展创造了条件。许多大学研制了GIS软件包，如哈佛计算机图形与空间分析实验室开发了SYMAP系列软件。早期的GIS发展的另一个显著特点是许多与GIS有关的组织与机构纷纷成立，对GIS知识传播与技术发展起到重要的指导作用。进入70年代，受计算机软硬件技术飞速发展的促进，GIS技术朝实用化方向发展。一些发达国家先后建立了许多专业性的土地管理信息系统和地理信息系统。与此同时，GIS软件市场活跃。GIS技术受到政府部门、商业公司和大学的普遍重视，成为一个引人注目的领域。80年代是GIS普及和推广应用的阶段。随着图形工作站和PC机性能价格比的大为提高，计算机和空间信息系统在许多部门被广泛应用。GIS软硬件的发展使GIS应用从空间数据管理向空间决策支持分析迈进。GIS软件研制和开发也取得了很大成绩，涌现出一些有代表性的GIS软件。进入90年代，随着地理信息产业的建立和数字化信息产品在全世界的普及，GIS深入到了各行各业乃至千家万户，成为人们生产、生活、学习和工作中不可缺少的工具和助手。90年代，GIS软件在以下几个方面取得了很大的进展：1.开放GIS的研究：主要是制定GIS互操作与数据共享标准。2.关系数据库和GIS的结合：利用RDBMS存储GIS数据。3.GIS构件的开发：GIS系统正迅速走向构件化。4.互联网，尤其是万维网已经成为GIS的新的操作平台。（1）国内GIS的发展现状我国GIS的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步(1970-1980)、准备(1980-1985)、发展(1985-1995)、产业化(1996以后)阶段。GIS已在许多部门和领域得到应用，并引起了政府部门的高度重视。从应用方面看，地理信息系统已在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查与估产、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、110报警系统公共汽车调度等方面得到了具体应用。国内外已有城市测绘地理信息系统或测绘数据库正在运25行或建设中。一批地理信息系统软件已研制开发成功（如GeoSTAR,,CityStar,MapGIS等),一批高等院校已设立了一些与GIS有关的专业或学科，一批专门从事GIS产业活动的高新技术产业相继成立。些外，还成立了"中国GIS协会"和"中国GPS技术应用协会"等。我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、我国GIS的发展虽然较晚，经历了四个阶段，即起步(1970-1980)、准备(1980-1985)、发展(1985-1995)、产业化(1996以后)阶段。GIS已在许多部门和领域得到应用，并引起了政府部门的高度重视。从应用方面看，地理信息系统已在资源开发、环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查与结产、交通、能源、通讯、地图测绘、林业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、军事、犯罪分析、运输与导航、110报警系统公共汽车调度等方面得到了具体应用。国内外已有城市测绘地理信息系统或测绘数据库正在运行或建设中。一批地理信息系统软件已研制开发成功（如GeoSTAR,CityStar,MapGIS等),一批高等院校已设立了一些与GIS有关的专业或学科，一批专门从事GIS产业活动的高新技术产业相继成立。些外，还成立了"中国GIS协会"和"中国GPS技术应用协会"等。我国地理信息系统方面的工作自80年代初开始。以1980年中国科学院遥感应用研究所成立全国第一个地理信息系统研究室为标志，在几年的起步发展阶段中，我国地理信息系统在理论探索、硬件配制、软件研制、规范制订、区域试验研究、局部系统建立、初步应用试验和技术队伍培养等方面都取得了进步，积累了经验，为在全国范围内展开地理信息系统的研究和应用奠定了基础。地理信息系统进入发展阶段的标志是第七个五年计划开始。地理信息系统研究作为政府行为，正式列入国家科技攻关计划，开始了有计划、有组织、有目标的科学研究、应用实验和工程建设工作。许多部门同时展开了地理信息系统研究与开发工作。如全国性地理信息系统（或数据库）实体建设、区域地理信息系统研究和建设、城市地理信息系统、地理信息系统基础软件或专题应用软件的研制和地理信息系统教育培训。通过近五年的努力，在地理信息系统技术上的应用开创了新的局面，并在全国性应用、区域管理、规划和决策中取得了实际的效益。自90年代起，地理信息系统步入快速发展阶段。执行地理信息系统和遥感联合科技攻关计划，强调地理信息系统的实用化、集成化和工程化，力图使地理信息系统从初步发展时期的研究实验、局部实用走向实用化和生产化，为国民经济重大问题提供分析和决策依据。努力实现基础环境数据库的建设，推进国产软件系统的实用化、遥感和地理信息系统技术一体化。在地理信息系统的区域工作重心上，出现了"东移"和"进城"的趋向，促进了地理信息系统在经济相对发达、技术力量比较雄厚、用户需求更为急迫的地区和城市首先实用化。这期间开展的主要研究及今后尚需进一步发展的领域有：重大自然灾害监测与评估系统的建设和应用；重点产粮区主要农作物估产；城市地理信息系统的建设与应用；建立数字化测绘技术体系；国家基础地理信息系统建设与应用；专业信息系统与数据库的建设和应用；基础通用软件的研制与建立；地理信息系统规范化与标准化；基于地理信息系统的数据产品研制与生产。同时经营地理信息系统业务的公司逐渐增多。总之，中国地理信息系统事业经过十年的发展，取得了重大的进展。地理信息系统的研究和应用正逐步形成行业，具备了走向产业化的条件。26(2)国外GIS的发展现状GIS是六十年代中期开始发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而起，至今已成为一门涉及测绘学科，环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科。1963年加拿大测量学家R.FTomlinson首先提出了地理信息系统这一术语，并建成世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统CGIS)，并用于自然资源的管理和规划。不久，美国哈佛大学提出了较完整的系统软件SYMAP。这可算是GIS的起步。进入70年代以后，由于计算机软硬件水平的提高,促使GIS朝着实用方向迅速发展，一些经济发达国家先后建立了许多专业性的GIS，在自然资源管理和规划方面发挥了重大的作用。如,从1970年到1976年，美国国家地质调查局就建成50多个信息系统。其他国家如加拿大、德国、瑞典和日本等国了相继发展了自己的GIS。80年代后兴起的计算机网络技术使地理信息的传输时效得到了极大的提高，它的应用从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用，成为辅助决策的工具，并促进了地理信息产业的形成。到1995年，市场上有报价的软件已达上千种，并且涌现出了一些有代表性的GIS软件。地理信息系统的存在与发展已历经30余年。用户的需要、技术的进步、应用方法论的提高，以及有关组织机构的建立等因素，深深地影响着地理信息系统的发展。(3)GIS最新发展趋势从系统角度看，在未来的几十年内，GIS将向着数据标准化（InteroperableGIS）、数据多维化（3D&4DGIS）、系统集成化（ComponentGIS）、系统智能化（CyberGIS）、平台网络化（WebGIS）和应用社会化（数字地球DE）的方向发展。InteroperableGIS互操作地理信息系统（InteroperableGIS）是GIS系统集成平台，它实现在异构环境下多个地理信息的系统或其应用系统之间的互相通信和协作，以完成某一特定任务。3D&4DGIS三维（四维）地理信息系统（3D&4DGIS）目前研究重点集中在三维数据结构的设计，优化与实现，以及体视化技术的运用，三维系统的功能和模块设计等方面。ComGIS面向对象和构件技术的地理信息系统（ComGIS）是把GIS的功能模块划分为多个控件，每个控件完成不同的功能，通过可视化的软件开发工具集成起来，形成最终GIS应用。WebGIS基于WWW的地理信息系统（WebGIS）是利用Internet技术在Web上发布空间信息供用户浏览和使用。WebGIS系统可分为四部分：WebGIS信息代理，用以显示空间数据信息并支持Client端的在线处理；WebGIS信息代理，用以均衡网络负载，实现空间信息网络化；WebGIS服务器，用于满足浏览器的数据请求，完成后台空间数据库管理；WebGIS编辑器，提供导入空间数据库数据功能，形成完整的GIS对象，GIS模型和GIS数据结构的编辑和表现环境。WebGIS是GIS走向社会化和大众化的有效途径，也是GIS发展的必由之路。CyberGIS<赛博空间（Cyberspace）是以计算机技术、现代通信、网络技术、虚拟现实技术的综合应用为基础，构造出一种人们进行社会交往和交流的新型空间。在赛博空间中以这种空间智能体做为构成模块的GIS系统就是CyberGIS，它自动地接受用户以高级27的语言描述的指令，利用它能感知并作用于赛博空间的"本领"，通过与其它空间智能体的交互，为用户找到赛博空间中所需信息。DigitalEarth它是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识，其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源。数字地球是GIS的延伸，建立数字地球的核心技术包括GIS与数字库、遥感、遥测、信息技术等。遥感、遥测技术用来完成数据采集、处理和识别，GIS和数据库技术用于完成数据存贮、检索、集成、融合、综合和分析，从而完成数字地球的核心功能，光缆、卫星通信技术以及计算机网络等技术则完成海量空章数据的传输任务。6、GIS应用领域地理信息系统在最近的30多年内取得了惊人的发展，广泛应用于资源调查、环境评估、灾害预测、国土管理、城市规划、邮电通讯、交通运输、军事公安、水利电力、公共设施管理、农林牧业、统计、商业金融等几乎所有领域。7、GIS在景观生态学中的应用步骤（1）景观要素类型划分：水平郁闭型、垂直郁闭型、稀树草地型、空旷型和园林型5大类型（2）遥感数字图象处理；（3）遥感资料解译判读与图层转绘；（4）景观要素编码：唯一性，可扩充性，易识别性（5）景观数字化图层生成。三、全球定位系统1、GPS定义全球定位系统(GPS)是本世纪70年代由美国陆海空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。其主要目的是为陆、海、空三大领域提供实时、全天候和全球性的导航服务，并用于情报收集、核爆监测和应急通讯等一些军事目的，是美国独霸全球战略的重要组成。经过20余年的研究实验，耗资300亿美元，到1994年3月，全球覆盖率高达98%的24颗GPS卫星星座己布设完成。全球定位系统由三部分构成：(1)地面控制部分，由主控站(负责管理、协调整个地面控制系统的工作)、地面天线(在主控站的控制下，向卫星注入寻电文)、监测站(数据自动收集中心)和通讯辅助系统(数据传输)组成；(2)空间部分，由24颗卫星组成，分布在6个道平面上；(3)用户装置部分，主要由GPS接收机和卫星天线组成。全球定位系统的主要特点：(1)全天候；(2)全球覆盖；(3)三维定速定时高精度；(4)快速省时高效率：(5)应用广泛多功能。28全球定位系统的主要用途：(1)陆地应用，主要包括车辆导航、应急反应、大气物理观测、地球物理资源勘探、工程测量、变形监测、地壳运动监测、市政规划控制等；(2)海洋应用，包括远洋船最佳航程航线测定、船只实时调度与导航、海洋救援、海洋探宝、水文地质测量以及海洋平台定位、海平面升降监测等；(3)航空航天应用，包括飞机导航、航空遥感姿态控制、低轨卫星定轨、导弹制导、航空救援和载人航天器防护探测等。GPS卫星接收机种类很多，根据型号分为测地型、全站型、定时型、手持型、集成型；根据用途分为车载式、船载式、机载式、星载式、弹载式。经过20余年的实践证明，GPS系统是一个高精度、全天候和全球性的无线电导航、定位和定时的多功能系统。GPS技术已经发展成为多领域、多模式、多用途、多机型的国际性高新技术产业。2、GPS发展历史为了解决海军舰艇的定位导航问题，自1957年人类发射第一颗卫星开始，美国海军就着手卫星定位方面的研究工作，产生了子午仪卫星导航系统(Transit)，尽管子午仪卫星导航系统得到了广泛的应用，并显示出巨大的优越性，但在实际应用方面仍存在缺陷，如观测时间较长，定位精度不高，只有经纬度，没有高程。鉴于子午仪卫星导航系统存在的缺陷，美国国防部制定了现在的GPS（全球卫星定位系统）方案，该方案耗资120亿美元，由24颗卫星组成，这些卫星分布在互成120度的轨道平面上，每个轨道平面平均分布8颗卫星。GPS卫星提供了P码（精码）和C/A码（粗码）两种定位服务。P码为军方服务，定位精度达到3米；C/A码对社会开放，定位精度为14米。出于自身安全的考虑，美国先后实施了SA和AS政策。SA政策在C/A码中人为引入了误差，使定位精度下降到100米；AS政策则对P码实行加密。由于GPS对社会开放，因此各类接收机、测量设备如雨后春笋般涌现，并广泛应用于各行各业，彻底改变了传统的定位导航方式。3、系统组成GPS系统主要有三大组成部分，即空间星座部分、地面监控部分和用户设备部分。GPS的空间星座部分由24颗均匀分布在6个轨道平面内的卫星组成；GPS的地面监控部分负责卫星的监控和卫星星历的计算，它包括1个主控站、3个注入站和5个监测站；GPS的用户设备主要由接收机硬件和处理软件组成。用户通过用户设备接收GPS卫星信号，经信号处理而获得用户位置、速度等信息，最终实现利用GPS进行导航和定位的目的。4、GPS原理24颗GPS卫星在离地面1万2千公里的高空上，以12小时的周期环绕地球运行，使得在任意时刻，在地面上的任意一点都可以同时观测到4颗以上的卫星。由于卫星的位置精确可知，在GPS观测中，我们可得到卫星到接收机的距离，利用三维坐标中的距离公式，利用3颗卫星，就可以组成3个方程式，解出观测点的位置29（X,Y,Z）。考虑到卫星的时钟与接收机时钟之间的误差，实际上有4个未知数，X、Y、Z和钟差，因而需要引入第4颗卫星，形成4个方程式进行求解，从而得到观测点的经纬度和高程。事实上，接收机往往可以锁住4颗以上的卫星，这时，接收机可按卫星的星座分布分成若干组，每组4颗，然后通过算法挑选出误差最小的一组用作定位，从而提高精度。由于卫星运行轨道、卫星时钟存在误差，大气对流层、电离层对信号的影响，以及人为的SA保护政策，使得民用GPS的定位精度只有100米。为提高定位精度，普遍采用差分GPS（DGPS）技术，建立基准站（差分台）进行GPS观测，利用已知的基准站精确坐标，与观测值进行比较，从而得出一修正数，并对外发布。接收机收到该修正数后，与自身的观测值进行比较，消去大部分误差，得到一个比较准确的位置。实验表明，利用差分GPS，定位精度可提高到5米。5、GPS前景由于GPS技术所具有的全天候、高精度和自动测量的特点，作为先进的测量手段和新的生产力，已经融入了国民经济建设、国防建设和社会发展的各个应用领域。随着冷战结束和全球经济的蓬勃发展，美国政府宣布2000年至2006期间，在保证美国国家安全不受威胁的前提下，取消SA政策，GPS民用信号精度在全球范围内得到改善，利用C/A码进行单点定位的精度由100米提高到20米，这将进一步推动GPS技术的应用，提高生产力、作业效率、科学水平以及人们的生活质量，刺激GPS市场的增长。据有关专家预测，在美国，单单是汽车GPS导航系统，2000年后的市场将达到30亿美元，而在我国，汽车导航的市场也将达到50亿元人民币。可见，GPS技术市场的应用前景非常可观。6、GPS应用自GPS对民间开放以来，各种产品、应用层出不穷，GPS已经深入国民生产、日常生活的方方面面。（1）测量GPS技术给测绘界带来了一场革命。利用载波相位差分技术（RTK），在实时处理两个观测站的载波相位的基础上，可以达到厘米级的精度。与传统的手工测量手段相比，GPS技术有着巨大的优势：l测量精度高。2操作简便，仪器体积小，便于携带。3全天候操作。4观测点之间无须通视。5测量结果统一在WGS84坐标下，信息自动接收、存储，减少繁琐的中间处理环节。当前，GPS技术已广泛应用于大地测量、资源勘查、地壳运动、地籍测量等领域。（2）交通出租车、租车服务、物流配送等行业利用GPS技术对车辆进行跟踪、调度管理，合理分布车辆，以最快的速度响应用户的乘车或送请求，降低能源消耗，节省运行成本。GPS在车辆导航方面发挥了重要的角色，在城市中建立数字化交通电台，实时发播城市交通信息，30车载设备通过GPS进行精确定位，结合电子地图以及实时的交通状况，自动匹配最优路径，并实行车辆的自主导航。民航运输通过GPS接收设备，使驾驶员着陆时能准确对准跑道，同时还能使飞机紧凑排列，提高机场利用率，引导飞机安全进离场。（3）救援利用GPS定位技术，可对火警、救护、警察进行应急调遣，提高紧急事件处理部门对火灾、犯罪现场、交通事故、交通堵塞等紧急事件的响应效率。特种车辆（如运钞车）等，可对突发事件进行报警、定位，将损失降到最低。有了GPS的帮助，救援人员就可在人迹罕至、条件恶劣的大海、山野、沙漠，对失踪人员实施有效的搜索、拯救。装有GPS装置的渔船，在发生险情时，可及时定位、报警，使之能更快更即使地获得救援。（4）农业当前，发达国家已开始把GPS技术引入农业生产，即所谓的"精准农业耕作"。该方法利用GPS进行农田信息定位获取，包括产量监测、土样采集等，计算机系统通过对数据的分析处理，决策出农田地块的管理措施，把产量和土壤状态信息装入带有GPS设备的喷施器中，从而精确地给农田地块施肥、喷药。通过实施精准耕作，可在尽量不减产的情况下，降低农业生产成本，有效避免资源浪费，降低因施肥除虫对环境造成的污染。（5）娱乐消遣随着GPS接收机的小型化以及价格的降低，GPS逐渐走进了人们的日常生活，成为人们旅游、探险的好帮手。通过GPS，人们可以在陌生的城市里迅速地找到目的地，并且可以最优的路径行驶；野营者带者GPS接收机，可快捷地找到合适的野营地点，不必担心迷路；甚至一些高档的电子游戏，也使用了GPS仿真技术。7、几种主要的GPS的产品图1手持MagellanGPS320图2车载GPS接收仪31图3车船调度GPS系统图4航海GPS接收仪麦哲伦320GPS手持机与GPS315的区别是：GPS315只有世界上主要的大、中、小型城市的坐标数据库，GPS320除了具有以上数据库以外，还有灯塔、航标、浮标数据库。其中GPS320的城市数据库分为三个区域（北/中/南美洲、欧洲和非洲、澳大利亚和亚洲），依据不同的城市数据库，销往不同国家和地区。麦哲伦320GPS手持机体积小，重量轻，携带方便，操作非常简便，是麦哲伦公司推出的又一款导航精品。麦哲伦320GPS手持机存储容量极大，可存储近500个航迹点。具有CD-ROM驱动器以及笔记本电脑接口，极大地扩展了其陆、海导航的功能，使用户的需求得到更加满意的呵护。麦哲伦320GPS手持机具有很强的接收能力，防水、防尘、防震，即使身处恶劣环境也具有极优的导航性能；逆仰角显示屏幕，在夜间也可清楚显现导航画面。麦哲伦GPS320无论何时何地，随时为您指引航程。麦哲伦320GPS手持机可广泛应用于野外勘测、登山探险、旅游、航海、车载导航、公安、交通、军队、武警等诸多领域，具有定位、导航、面积求积等功能。麦哲伦320GPS手持机性能特点：12通道全视野并行跟踪，超灵敏专用天线；1200个航迹点记录；可存储500个用户自定义航路点，20条航线，每条航线可分30段；2节碱性电池可使用15个小时，内置锂电池寿命长达10年；NMEA数据输出0183格式，可接收DGPS差分信号；可通过RS-232串接口与计算机连接、CD-ROM等设备连接，完成上装、下载等工作，极大地扩展了导航功能。第八讲景观规划[本讲章摘要]景观规划是以人为中心，将各种土地利用方式有机地结合起来，以构成和谐有效的地表空间的人类活动方式，是景观管理的重要手段，是景观生态学的有机组成部分集中体现了景观生态学的应用价值。本章在介绍景观规划的概念、原则、工作步骤、要点、方法的基础上，通过一些典型案例，介绍了景观生态学理论在自然保护区规划、森林公园规32划、林区景观及流域规划、城市景观绿地系统规划、湿地景观保护与管理规划、乡村景观规划中应用的途径和方法，为学生运用景观生态学原理，从事解决景观水平上生态问题的实践活动奠定基础。第一节景观规划一、景观规划的概念景观规划是以人为中心，将各种土地利用方式有机地结合起来，以构成和谐有效的地表空间的人类活动方式（Turner，1987）。景观规划起源于园林设计和景观建筑，最初的景观规划只是园林设计的一个环节，它关注的是某一地域范围内直接与居民日常生产和生活密切相关的土地利用方式和空间布局，不同风格建筑的搭配，以及景观整体和局部所产生的社会影响和美学效果等（Haber，1990）。这里的景观，虽然也泛指构成环境的实体部分，但主要强调土地直接服务与具体的生产实践和生活所需的经济价值和美学价值。为此，可将所有可能造成景观格局或组分发生改变的规划设计活动都称之为景观规划，如城镇建设规划、交通规划、土地利用规划、风景园林规划都可纳入景观规划的范畴。比较明确的景观规划概念产生于19世纪末到20世纪初的景观建筑学领域。第二次世界大战后，景观建筑所涉及的领域进一步扩大到废弃土地的重建、区域和城市景观的分析和规划，以及房屋、校园和大型工矿企业的建筑规划的领域，形成了由景观规划和评价、立地规划、景观设计三方面组成的完整的景观建筑学科体系（Laurie，1975；Simonds，1961）。与此同时，地质学、气候学、生态学及测绘学等学科的研究成果都对人类理解环境的结构和功能产生了极大的影响。作为学术概念的景观规划，从20世纪60年代以来开始得到蓬勃发展。这时的景观规划已经与以往的单目标规划设计有了本质的区别，它将景观作为具有整体性的“资源”，并将人类需求与景观的自然特性与过程相联系，从而在宏观尺度上解决资源的合理配置问题（CookandVanLier，1994）。它不仅关注景观的“土地利用”、景观的“土地肥力”以及人类的短期需求，更强调景观的生态价值和美学价值，以及景观作为复杂生命组织系统给人类带来的长期利益。综上所述，景观规划是运用景观生态学原理解决景观水平上生态问题的实践活动，是景观管理的重要手段，是景观生态学的有机组成部分，集中体现了景观生态学的应用价值景观规划的核心是通过对景观的空间组织，维持和发展景观的异质性，在协调景观系统中的异质性景观要素相互关系的基础上，从整体上协调人口、资源、环境和社会、经济、文化发展的相互关系。二、景观规划的原则景观规划的原则是指景观规划所遵循的基本准则，是贯穿于景观规划整个过程、具有普遍意义和指导性的规范。根据王军、傅伯杰、陈利顶(1999)的研究成果，景观规划的原则可以总结如下：33（一）自然优先原则保护自然景观资源（森林、湖泊、自然保留地等）和维持自然景观过程及功能，是保护生物多样性及合理开发利用资源的前提，是景观资源持续利用的基础。（二）持续性原则景观规划以可持续发展为基础，立足于景观资源的可持续利用和生态环境的改善，保证社会经济的可持续发展。因为景观是由多个生态系统组成的具有一定结构和功能的整体是自然与文化的复合载体，这就要求景观规划必须从整体出发，对整个景观进行综合分析使区域景观结构、格局和比例与区域自然特征和经济发展相适应，谋求生态、社会、经济三大效益的协调统一，以达到景观的整体优化利用。（三）针对性原则景观规划是针对某一地区特定的乡村、城市或自然景观，不同地区的景观有不同的结构、格局和生态过程，规划的目的也不尽相同，如为保护生物多样性的自然保护区设计、为农业服务的农业布局调整以及为维持良好环境的城市规划等。因此，具体到某一景观规划时，针对规划目的应选取不同的分析指标，采用不同的评价及规划方法。（四）综合性原则景观规划是一项综合性的研究工作。其一，景观规划基于对景观的起源、现状、变化机制的理解，对它们的分析不是某单一学科能解决的，也不是某一专业人员能完全理解景观内在的复杂关系并作出合理的决策。景观规划需要多学科合作，包括景观规划者、土地和水资源规划者、景观建筑师、生态学家、土壤学家、森林学家、地理学家等。其二，景观规划是对景观进行有目的的调整，调整的依据是内在的景观结构、景观过程、社会—经济条件以及人类价值观。这就要求在全面和综合分析景观自然条件的基础上，同时考虑社会经济条件、经济发展战略和人口问题，还要进行规划方案实施后的环境影响评价，只有这样，才能增强规划成果的科学性和应用性。三、景观规划的工作步骤景观规划的步骤依据对象、尺度及目标有不同的工作过程，但基本工作步骤大致相同，即：目标确定→景观资料收集→景观生态分类和制图→景观生态适宜性分析→景观规划与设计→规划实施与调整。(一)确定规划范围与规划目标规划前必须明确规划区域及须解决的问题。一般而言，规划范围由政府决策部门及其他主管部门确定。规划目标可分为3类：①为保护生物多样性而进行的自然保护区设计；②为自然（景观）资源的合理开发而进行的设计；③为当前不合理的景观格局（土地利用）而进行的景观结构调整。（二）景观资料的搜集包括生物（植被、野生动物等）、非生物（地理、地质、气候、水文和土壤等）两个方面，景观的生态过程及与之相关联的生态现象（人口、文化及人的价值观等）和人类对景观影响程度等。收集资料的目的是了解规划区域的景观结构、自然过程及社会文化状况，为以后的景观生态分类与生态适宜性分析奠定基础。（三）景观生态分类和制图根据现有资料，综合分析规划区的自然特征、人类需要和社会经济条件，根据规划目标和原则，选取影响景观格局、分布规律、演替的主导因子作为分类指标，进行景观生态类型34制图，以此作为景观生态适宜性评价的基础。（四）景观生态适宜性分析以景观生态类型为评价单元，根据区域景观资源与环境特征、发展需求与资源利用要求，选择有代表性的生态因子（如降水、土壤肥力、旅游等），分析某一景观类型内在的资源质量以及与相邻景观类型的关系（相斥性或相容性），确定景观类型对某一用途的适宜性和限制性，划分景观类型的适宜性等级，同时进行不同景观利用类型的经济效益、生态效益和风险分析，以达到既维持生态平衡，又提高社会经济效益。（五）景观生态规划与设计根据景观生态适宜性的分析结果，以满足景观生态系统的环境服务、生物生产及文化支持三大基础功能为目的，依据景观生态规划的自然优先原则、持续性等原则，构建合理的景观结构。（六）景观生态规划实施和调整根据提出的景观空间结构，确定规划实施方案，制定详细措施，促使规划方案的全面实施。随着时间的推移，客观情况的改变，需要对原来的规划方案不断修正，以满足变化的情况，达到景观资源的最优管理和景观资源的可持续利用。四、景观规划的要点景观规划的内容较多，不同类型景观规划的侧重点各有不同，景观格局规划、景观要素的规划与设计是不同类型景观规划的两项重要内容。根据Forman（1995）、Gorden（1986）、Dramstad（1996）的研究成果，下面仅就景观格局规划、景观要素规划与设计两个方面，介绍景观规划的要点。需要指出的是，景观生态学尚未成熟，景观规划的理论还待进一步具体化和验证，在具体应用中必须根据具体情形具体分析谨慎斟酌使用（一）景观格局规划景观基本格局是景观规划中优先原则的体现，即格局中包含有涵养水源的一些大型自然植被斑块，保护水系或水道和满足关键物种在斑块间扩散的绿色廊道，以及为增加景观的多样性，在发达地区或建成区设置的小斑块。这些要素能实现主要的生态或人类目标，应成为景观规划的基础，此种格局是景观规划的基本格局。“集中与分散相结合”格局是Forman基于生态空间理论提出的景观生态规划格局，被认为是生态学意义上最优的景观格局。它包括以下7种景观生态属性：①大型自然植被斑块，用以涵养水源，维持关键物种的生存；②粒度大小，既有大斑块又有小斑块，满足景观整体的多样性和局部点的多样性；③注重干扰时的风险扩散；④基因多样性的维持；⑤交错带减少边界抗性；⑥小型自然植被斑块，作为临时栖息地或庇难所；⑦廊道用以物种的扩散及物质和能量的分布与流动。这一模式强调集中使用土地，保持大型植被斑块的完整性在建成区保留一些小的自然植被和廊道；同时在人类活动区沿自然植被和廊道周围地带，设计一些小的人为斑块，如居住区和农业小斑块等。这种格局有许多生态学上的优越性：一方面，这一格局有大型植被斑块也有小的人为斑块，提高了景观多样性，达到生物多样性的保护；另一方面，大型植被斑块可为人们提供旅游度假和隐居的去处，小的人为斑块可作为人们的工作区和商业集中区，高效的交通网络方便人们的活动。（二）斑块规划设计斑块是指不同于周围背景的非线性景观元素，与其周围基质有着不同的物种组成。斑块35是物种的聚集地，它的大小、形状、类型、边缘和数量对景观的结构具有重要的意义。（1）斑块大小斑块大小不但影响物种的分布和生产力水平，而且影响能量和养分的分布，决定斑块甚至整个景观的生态功能。根据大斑块效益原理，大型斑块比小型斑块内有更多的物种，能提高复合种群(metapopulation)的存活率，更有能力维持和保护基因的多样性。而小型斑块不利于斑块内部物种的生存和物种多样性的保护。根据小斑块效益原理，小型斑块占地小可分布在人为景观中，提高景观多样性，起到临时栖息地的作用。所以，小斑块可为景观带来大斑块所不具备的优点，应当看作是对大斑块的补充。最优景观是由几个大型自然植被斑块组成，并与众多分散在基质中的小斑块相连，形成一个有机的景观整体。（2）斑块数目根据生境损失原理，斑块数目越多，景观和物种的多样性就高；斑块数目少，就意味着物种生境的减少，物种灭绝的危险性增大。根据大斑块数目原理，对于大型动物的保护，一般至少需要4～5个大型斑块，这样对维持景观的结构及斑块内物种的长期生存比较合适。根据斑块群生境原理，在缺乏大斑块的情形下，离散分布的小斑块可为广布种提供适宜的足够的生境。（3）斑块形状斑块的形状不仅影响生物的扩散和动物的觅食以及物质和能量的迁移，而且对径流过程和营养物质的截流也有显著影响；斑块形状的主要生态学效应是边缘效应。目前一致的观点是维持景观功能和生态过程的理想斑块应包括一个较大的核心区和一些有导流作用及与外界发生相互作用形状各异的缓冲带，其延伸方向与流的方向一致。根据最佳斑块形状原理，紧凑或圆形的斑块有利于保护内部资源，因为它减少了外部影响的接触面。斑块形状与许多生态过程有密切关系，根据和缓与僵硬边界原理，弯曲的边界通过生境物种活动或动物的逃避捕食等活动，加强了与相邻生态系统间的联系。（4）斑块位置根据斑块位置——物种绝灭率原理和物种再定居原理，相邻或相连的斑块内物种存活的可能性要比一个孤立斑块大得多，孤立斑块内物种不易扩散和迁移，进而影响到种群的大小，加快了灭绝的速度；而相邻或相连的斑块之间物种交换频繁，增强了整个生物群体的抗干扰能力。所以，对自然保护工作者来说，设计连续的斑块，将利于物种的扩散和保护。（三）廊道规划设计廊道是指不同于两侧基质的狭长地带，可以看作是一个线状斑块，如河流、道路、树篱等。廊道的作用是多方面的，可以是物种迁移的通道，也可以是物种和能量迁移的屏障。（1）廊道的数目廊道数目的规划，除考虑相邻斑块的利用类型（商业区、保护区和农业区等），还要考虑经济的可行性和社会的可接受性。若斑块是农业区，则廊道（道路和渠道）两三条即可。而保护区设计时，因为廊道有利于物种的空间运动和本来是孤立的斑块内物种的生存和延续，廊道数目应适当增加。（2）廊道的构成相邻斑块利用类型不同，廊道构成也不同。如连接居民区和商业区的廊道，多由道路构成，方便了人们的生活和工作。根据结构与区系相似性原理，连接保护区的廊道最好由本地植物种类组成，并与作为保护对象的残遗斑块相近似。原因在于，一方面本土植物种类适应性强，使廊道的连接度增高，有利于物种的扩散和迁移；另一方面有利于残遗斑块的扩展。（3）廊道的宽度依据廊道功能的控制原理，根据规划目的和区域的具体情况，确定适宜的廊道宽度。如36进行保护区设计，针对不同的保护对象，仔细分析保护对象的生物、生态习性，廊道宜宽则宽，宜窄则窄，若保护对象是一般动物，廊道宽度1km左右，而大型动物则需几公里宽。（4）廊道的形状目前，生态学家对斑块内的物种如何在景观中迁移，是沿直线、曲线、还是随机迁移，知之甚少。此项研究，须对特定物种进行长期的定位观测。因此，对廊道形状的规划有待进一步深入研究。五、景观规划方法（一）景观规划方法的历史演变由于景观规划一开始就与土地打交道，因此规划师很早就自觉或不自觉地运用了一些生态学原理。如美国早期的景观规划师詹逊、唐宁、奥姆斯特、20世纪的曼宁、希尔、刘易斯、麦克哈格；酉蒙兹、费伯以及近20年来的伊格尔斯、斯坦尼兹、耐尔、斯坦纳等都在景观规划方面作出了贡献。从方法论来看，景观规划的发展经历了以下几个阶段：（1）实验误差技术阶段20世纪初土壤、地质、水文、生态等科研成果往往以文字资料反映，难以为规划师采用，因此规划师对土地利用的决策是通过直觉与经验以及一系列实践、反馈不断修正“误差”而获得的。（2）资源目录方法此阶段规划决策依据现状资源目录，包括自然科学信息、土壤和土地布局等资料，并开始利用先进的航测资料。随后遗感、土壤类型学和测绘制图领域的技术改善，提高了自然资源和土地利用资料的可行性．加速了该方法在西方国家的应用。（3）手绘图层方法该方法的引入表明大尺度景观的土地利用规划更综合的途径的开始，其特点是利用相同比例尺的因素分析图，并以各种方式叠加产生新的信息即“合成图”，作为规划的依据。在《设计结合自然》一书中，麦克哈格阐述了其生态规划思想，用许多例子说明了他的“综合适宜度制图”方法，因而成为北美区域景观生态决定主义的杰出代表，对后来的地理学应用生态学、城市规划和景观建筑学及以计算机技术为基础的生态规划产生了深远的影响。（4）以计算机技术为基础的规划方法该方法是图层技术的发展，也是计算机技术和遥感空间技术发展的结果。最突出的是地理信息系统（GIS）技术的应用，将景观生态规划推上了一个新的阶段。GIS技术使规划师能利用和处理更多的信息、更复杂的场地分析和土地利用规划，从而更科学地利用土地。其中，借助于遥感（RS）、地理信息系统（GIS）、全球定位系统（GPS）的3S技术的空间直观模型、多情景研究方法在景观规划中得到大量应用，推动了景观规划科学的发展。（二）空间直观模型空间直观模型（spatialexplicitmodel）是景观模型的一种，是指明确考虑所研究对象和过程的空间位置和它们在空间的相互作用关系的数学模型。在研究景观尺度上的生态现象时，传统的试验和野外观测很难测度不同变量间的相互影响关系，而空间直观模型提供一种有用的辅助工具。因此，景观生态学的迅猛发展，宏观生态现象研究的需要为空间直观模型的发展提供了必要条件。20世纪80年代以来，遥感和地理信息系统日益成熟，以及计算机硬件的高度集成化，为空间直观模型的发展提供了可靠的技术保障。景观空间直观模型，可以帮助我们将同一个研究对象的多方面属性表现在共同的空间地理关系中，便于37开展各项景观规划设计、监督管理、评价分析和指挥决策。在景观空间直观模型中，通过建立一些计算和分析模型模块，嵌入到通用的地理信息系统模型中，可以迅速将不同方案的生态环境影响、经济效益、投资、用工等决策参数计算出来，并将不同方案的可能执行效果直观地反映出来。如借助于森林采伐空间直观模型，可以将采伐量及相应的采伐进程和空间配置方案与保护生物多样性的适宜生境分布图、水系图和水土流失分布图进行迭加，分析采伐对生物生境质量、流域水文和水土流失影响。对空间直观的生态现象进行模拟的方法有多种，如反应扩散模型(reaction-diffusionmodels)，斑块模型（patchmodels）等。这些方法已被应用到植物种群和群落以及动物种群的研究中。此外，还有一种方法是基于个体的模型方法（individual-basedmodels，简称IBMs）。它是一种基于有机体的模型（organism-basedmodels），具有模拟个体间的差异和个体间相互作用的能力。空间直观模型根源于森林生态学模拟模型，最早的景观直观模型是用于对美国东北部的林窗进行模拟的JABOWA模型，该模型几经修改，在世界范围内得到广泛应用，对理解森林生态系统的林窗动态起到了不可估量的作用。FOREST模型，模拟了林地内所有树种的更新、生长和死亡过程。每一棵树都有特定的空间位置，并且考虑了树冠遮荫和种子传播的邻接效应。真正的空间直观景观模型是在20世纪80年代后期才发展起来的，原来强调森林生态学和林窗的模型向空间直观化方向发展，同时模型模拟的空间范围也在不断地扩大。比较有影响的有以下几个模型。（1）FACET。是ZELIG模型的空间直观化版本。模型用一个格网来模拟一块林地，格网中的每一个网格代表传统林窗模型中的一个样地，由5个子模型构成，即光、土壤湿度、分解、火和树木生长模型。（2）METAFOR。是在网格自动模型（cellularautomatonmodel）的基础上发展起来的，模型的建立过程同FACET相似。（3）DISPATCH。是一个景观尺度上的模型，用于模拟干扰状况的改变对景观结构的影响。（4）FORMOSAIC。是一个森林景观动态预测模型，模型可以分成4个层次结构，即景观、焦点林地、网格和林木位置。（5）HAVEST。模拟不同的森林经营管理措施对森林景观格局的影响。（6）LANDIS。模拟森林的演替、风和火对森林景观的影响，以及森林景观的管理等。（三）多情境研究多情境研究途径始于20世纪50年代，是一种作为问题识别和辅助决策的研究方法。20世纪70年代以来，许多公司和政府机构将多情境研究作为一种决策和规划手段，用于对复杂多因素交互作用控制下的概率问题和不确定问题的决策。从决策论的角度来看，情境是“对现状、未来可能性和决策者未来状态的描述，以及与此相关的事件系列，通过这些事件将研究对象由现实状态导向未来目标状态”。多情境研究就是通过计算机模拟，以“如果……，也许会……”的方式，探索研究对象的各种未来可能状态及实现途径。多情境研究不是对未来的预测，而是通过对多种可能情境的模拟和描述，逐步减少问题的不确定性找到在现实约束条件下实现期望状态的途径。在传统的景观规划过程当中，繁琐的计算、汇总和制图工作占用了大量的时间和人力，在这种情况下很难进行多方案的比较和选优，即使勉强进行，其成本也非常高。随着遥感技术、地理信息系统技术和计算机数学模型技术的发展和完善，借助于景观直观模型和多情境研究这两种工具，景观规划多方案选优的计算、汇总和制图工作都可以交给计算机去做，规划人员的主要精力就可以集中在提供思路和方案，并对各种可能方案进行优化选择38上。第二节自然保护区规划自然保护区，是指对有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生植物物种的天然集中分布区、有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆地水体或者海域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。根据国家环境保护总局统计，截止2002年底，全国已建立各种类型和不同级别的自然保护区1757个（不包括香港、澳门特别行政区和台湾省），总面积13294.9万hm2，陆地保护区面积约占陆地国土面积的13.2%。其中国家级自然保护区197个，面积7618.1万hm2。并有内蒙古锡林郭勒、吉林长白山、江苏盐城、浙江南麂列岛、福建武夷山、湖北神农架等22个自然保护区被联合国教科文组织列入“国际人与生物圈保护区网”；吉林向海、黑龙江扎龙、上海崇明东滩、江苏大丰麋鹿等21个自然保护区被列入《国际重要湿地名录》；四川九寨沟、黄龙、湖南张家界等一些自然保护区被纳入世界自然遗产。根据《自然保护区条例》（1994），自然保护区实行分区保护，自然保护区可以划分为核心区、缓冲区、实验区。在自然保护区规划中，斑块的形状、大小，廊道的走向，斑块和廊道的组合格局，对许多生物有重要影响。景观生态学在自然保护区规划中的应用主要体现在为生物保护景观安全格局的确定提供理论和方法。一、自然保护区规划目标保护区规划目标是建立该自然保护区根本目的的简明描述，是保护区永远的价值观表达与不变的追求。影响保护区规划目标的主要制约因素有：①内部的自然因素，如土地沙化、生物多样性指数下降等；②内部的人为因素：如过度开发、城市化倾向等；③外部的自然因素，如区域生态系统劣变、孤岛效应等；④外部的人为因素，如公路穿越、截留水源、偷猎等；⑤政策、社会因素，如未受到足够重视、处境被动等；⑥社区/经济因素，如社区对资源依赖性大或存在污染等；⑦可获得资源因素，如管理运行经费少、人员缺乏培训等。自然保护区规划目标要紧紧围绕自然保护区保护功能和主要保护对象的保护管理需要，坚持从严控制各类开发建设活动，坚持基础设施建设简约、实用并与当地景观相协调，坚持社区参与管理和促进社区可持续发展。自然保护区的规划要贯彻“全面保护自然环境，积极开展科学研究，大力发展生物资源，为国家和人民造福”和“加强资源保护、积极驯养繁殖、合理开发利用”的方针。根据这一方针，自然保护区规划目标内容可以概括为：（1）自然生态/主要保护对象状态目标；（2）人类活动干扰控制目标；（3）工作条件/管护设施完善目标；（4）科研/社区工作目标。二、生物保护的景观安全格局（一）景观安全格局的概念景观生态学研究证明，“景观中存在某种潜在的生态安全格局，它们由景观中的某些39图8-1阻力面与生态安全格局假设模型（俞孔坚，1999）①—源；②—阻力面和等阻线；③—源间通道；④—辐射道；⑤—战略点关键性的局部、位置和空间联系所构成”。生态安全格局对维护和控制某种过程来说具有主动、空间联系和高效的优势，对生物多样性保护和景观的改变有重要意义。在自然保护区中，斑块的形状、大小，廊道的走向，斑块和廊道的组合格局，对许多生物有重要影响，人为改变景观格局对各种种群的发展十分不利，某些关键物种的消失可能会使整个生态系统发生退化。根据俞孔坚、李迪华、段铁武（1998）的研究成果，以生物保护为例，一个典型的安全格局包含以下几个景观组分：①源（source），现存的乡土物种栖息地，它们是物种扩散和维持的元点；②缓冲区（bufferzone），环绕源的周边地区，是物种扩散的低阻力区；③源间联接（inter-sourcelinkage），相邻两源之间最易联系的低阻力通道；④辐射道（radiatingroutes），由源向外围景观辐射的低阻力通道；④战略点（strategicpoint），对沟通相邻源之间联系有关键意义的“跳板”（steppingstone）。（二）景观生态安全格局识别步骤（1）第一步源的确定在大多数情况下，景观生态规划的保护对象是多个物种和群体，而且它们应具有广泛的代表性，能充分反映保护地的多种生境特点。在区系成分调查的基础上，可以确定作为主要保护对象的物种和相应的栖息地(源)。（2）第二步建立阻力面物种对景观的利用被看作是对空间的竞争性控制和覆盖过程。而这种控制和覆盖必须通过克服阻力来实现。所以，阻力面反映了物种空间运动的趋势。如前所述，有多种模型可能用于阻力面（趋势面）的建立。现在以最小累积阻力模型（minimumcumulativeresistance，简称MCR）来建立阻力面。该模型考虑3个方面的因素，即源、距离和景观介面特征。基本公式如下：这一公式根据Knaapen等人的模型和地理信息系统中常用的费用距离(costdistance)修改而来。其中f是一个未知的正函数，反映空间中任一点的最小阻力与其到所有源的距离和景观基面特征的正相关关系。Dij是物种从源j到空间某一点所穿越的某景观的基面i空间距离，Ri是景观i对某物种运动的阻力。尽管函数f通常是未知的，但（Dij×Ri）之累积值可以被认为是物种从源到空间某一点的某一路径的相对易达性的衡量。其中从所有源到该点阻力的最小值被用来衡量该点的易达性。因此，阻力面反映了物种运动的潜在可能性及趋势。（3）根据阻力面来判别安全格局阻力面是反映物种运动的时空连续体，类似地形表面。阻力面可以用等阻力线表示为一种矢量图（图8-1）。用理论地理学家Warntz的术语，这一阻力表面在源处下陷（dip），在最不易达到的地区阻力面呈峰（peak）突起，而两陷之间有低阻力的谷线（course）相联，两峰之间有高阻力的脊线（ridge）相连。每一谷线和脊线上都各有一鞍（在这里不仿把pass和pale两者都称为鞍），它们是谷线或脊线上的极值（最大或最小）。根据阻力面，进行空间分析可以判别缓冲区、源间40联接、辐射道和战略点。自然保护的主要对象不同，生物保护的景观安全格局也不同。具体到某一自然保护区，只有在充分调查保护区各种重要的自然条件、社会经济条件，研究保护对象的生理生态习性、保护对象所在的生物群落中关键性的结构及特点的前提下，结合景观生态学基本原理才能有针对性地构建生物保护的景观安全格局。三、自然保护区规划原理景观生态学为生物多样性保护提供了新的视角。与传统的保护生物学相比，它更多地关心通过生态流和过程的研究，更加侧重生物生境的较高组织层次的保护，它通过合理调控现有景观生态系统和规划设计新的景观格局来保护景观的生物多样性。在生物多样性保护中，导入景观生态的理念和方法，必将为自然保护区规划提供新的思路和视角。（一）岛屿生物地理学理论自然保护区在很大程度上可以看作是被人类栖息地包围的陆地“生境岛”，MacArthur-Wilson（1967）在岛屿生物学研究中所创立的“岛屿生物地理学理论”，自20世纪70年代以来成为自然保护设计的主要理论基础。岛屿生物地理学理论认为，任何岛屿上的任一生物种群都面临两个相反的过程，即新个体的移入和既有个体的死亡。如果研究岛屿上整体种类的构成，那么这两个过程可以造成新种的移入和既有种的绝灭。移入率和绝灭率均随已有种数而变动，移入定居的种数愈多，新移入个体从属于新种的机率愈小，因而移入率下降。另一方面，一个岛上种数愈多，由此而产生的种间相互干扰愈强，而与此有关的平均种群规模愈小，种的灭绝可能性愈大，因而绝灭率必然上升。移入需要有来源，这当然就是附近的另一个岛屿或大陆。显然，距离愈远，移入愈少；对于灭绝而言，岛屿愈小灭绝的可能性愈大。根据岛屿生物地理学理论，自然保护区的面积越大越好，一个大的保护区比具有相同总面积的几个小保护区更好。（二）复合种群理论复合种群是由空间上彼此隔离，而在功能上又相互联系的的两个或两个以上的亚种群或局部种群组成的种群缀块系统。根据复合种群理论，一个复合种群若要持续存在，必须要有缀块间个体（对动物而言）或繁殖体（对植物而言）的交流，以补偿不断发生的局部绝灭过程。复合种群理论对破碎化生境及物种的保护具有重要的指导意义。对于以破碎化生境或物种为保护对象的自然保护区，最好设计几个大、中、小不等的保护区，且相互距离越近越好。（三）景观连接度和渗透理论景观连接度是对景观空间结构单元之间连续性及生态过程、功能联系的度量，包括结构连接度和功能连接度。景观连接度的提出与应用对景观生态学在生物多样性保护与生物资源管理方面有重要意义。生物多样性保护的一个重要研究领域是对片段化生境的保护、各生境之间连接的潜在作用，特别是如何通过连接促进斑块间生物的运动和基因流动的研究。景观连通性是指景观元素在空间结构上的联系，可从斑块大小、形状、同类斑块之间的距离、廊道存在与否、不同类型树篱之间的相交频率和由树篱组成的网络单元的大小得到反映。景观连接度则要通过斑块之间物种迁徙或其他生态过程发展的顺利程度反映。因此具有较高连通性的景观不一定具有较高的连接度，连通性较小的景观其景观连接度不一定小。对生物群落而言，当景观连接度较大时，生物群落在景观中迁徙觅食、交换、繁殖和生存较容易，受到阻力较小；相反运动阻力大，生存困难。廊道是景观连接度的一种表现形式，在生物41群体之间的个体交换、迁徙和生存中起着重要作用。因此，在生物多样性保护中，可通过研究不同生物栖息地之间的景观连接度水平来分析生物群体之间的相互作用和联系，进而通过增减廊道的数量或改进质量来促进生物多样性保护。（四）景观异质性与景观多样性景观组分和要素在景观中的不均匀分布构成了景观异质性。试验观察和模拟都显示，景观异质性为生物生存提供了多种多样的生境，有利于物种的生存、延续和整体生态系统的稳定。如有些物种在生活周期内需要不同的生活环境，一些物种具有迁徙、洄游等生活习性，也需要不同的栖息环境。同时景观异质性的存在促进了景观多样性。景观多样性是指景观单元在结构和功能方面的多样性，包括斑块多样性、类型多样性和格局多样性。景观多样性对物质迁移、能量交换、生产力水平和物种在景观中的迁移、转化和迁徙有重要的影响。斑块的多样性某种程度上意味着生物的多样性，但两者不是简单的正比关系。景观组分类型多样性与物种多样性的关系成正态分布。格局多样性（景观类型空间分布的多样及各类型之间空间联系和功能联系的多样性）对各种生态过程有一定的影响作用，它在景观设计和物种多样性保护方面具有重要意义。通过景观格局对生态过程的影响研究，可以寻找合理的景观配置，设计不同的景观结构，进而达到保护生物多样性的目的。第三节森林公园规划\uf020森林公园是以良好的森林生态环境为基础，以森林景观为主体，融合其他自然景观和人文景观，利用森林的多种功能，以开展森林旅游为宗旨的综合性服务场所。我国森林公园事业始于1982年张家界国家森林公园的建立，但直到20世纪90年代初，全国的森林公园数量仍然是屈指可数。1992年，在原林业部“凡在森林优美、生物资源丰富、自然景观和人文景观比较集中，具有观赏、文化、科研价值和一定规模，经保护管理，合理经营和适度开发后，可供人游览、观光、休憩、疗养或进行科研、教育的国营林场，都要首先建立森林公园”的号召和组织下，在全国形成了一次建立森林公园的高潮。到1993年底，仅一年多时间，全国森林公园就发展到500余处。到1998年底，已超过1000处。我国森林公园如此迅猛的建园速度，在全世界范围都是极为罕见的，是林业生态建设的一大盛事，为我国林业的持续发展开创了一个全新的领域。一、森林公园的类型森林公园的建设应以保护森林生态环境为前提，遵循开发与保护相结合的原则，突出自然野趣和保健等多种功能，因地制宜，发挥自身优势，形成独特风格和地方特色。为此。在森林公园的总体景观规划时首先应确定森林公园的功能类型，确定了功能类型，也就是确定了森林公园的发展方向，明确了某一森林公园的性质。我国的森林公园可以划分为以下几种功能类型：（一）游览观光型这一类森林公园自然景观、森林景观和人文景观均有特色。例如，江苏常熟虞山、连云港云台山和贵州锦屏等森林公园。景观规划要尽量恢复原有的景观景点，合理安排旅游线路净化美化环境，配套相应的服务设施。（二）文体娱乐型\uf020森林公园规划一节参考了陆兆苏教授《风景林调查规划》（讲稿）的部分内容42这一类森林公园景观比较平淡，但交通方便，客源丰富，并具备建设活动场地的条件。例如，无锡惠山规划了多功能山地游乐运动场，有高尔夫球练习场、跑马场、射击场、山地滑道、山地自行车道、野营、野炊、垂钓，还有茶文化馆、观赏植物园和野生动物园等。（三）保健康复型这一类森林公园山美、水美、环境美，适宜度假、避暑、疗养。例如，江苏溧阳沙河水库、宜兴横山水库、吴县东山和西山，适宜规划度假村、疗养院、干休所。（四）生态屏障型这一类森林公园多数为环城或城郊森林公园，要为城市居民提供一个优美的生态环境，起到净化空气、改良气候、保持水土、减轻自然灾害和人为污染等作用。例如，江苏南京紫金山国家森林公园、徐州环城森林公园以及其他市县拟建的环城或城郊森林公园，要把山地的成片林与平原的点线带网、片林连接，把用材林、防护林、经济林、竹林联结起来，组成一个完整的森林生态系统。（五）自然教育型这一类森林公园包含或连接自然保护区，要以受保护的动物、植物为核心，建成科研、教学、生产和科普宣传园地。例如，在江苏大丰麋鹿保护区周围建森林公园，就可以在人们观赏国宝“四不象”的同时，进行科普宣传和爱国主义教育。与此类似的还有江苏射阳林场建森林公园，因地处江苏沿海珍禽保护区（丹顶鹤等珍禽越冬栖息地）；还有江苏泗洪城头林场建森林公园（洪泽洪大鸨自然保护区范围），这样更有利于野生动物保护，也为森林旅游增添新奇色彩。（六）特殊风物型这一类森林公园具有特殊的历史遗迹或风物景观。例如，江苏江阴要塞森林公园自春秋战国以来就是“江防要塞”，在1949年人民解放军百万雄师过大江时，国民党炮台官兵在我地下党的策动下，英勇起义而载入史册。又如，江苏新沂马陵山森林公园原为新四军重要据点，有陈毅等老一代革命家的革命遗迹。（七）综合型这一类森林公园大部分处于近郊的风景旅游区，兼有上述两类以上功能。景观总体规划应突出主题，要有主有从，两类旅游设施若风格不同，不能靠得太近，以防排斥。安排得好，可建成大型的多功能、全方位、高效益的森林旅游胜地。二、森林公园的总体景观规划（一）森林公园总体景观规划的原则森林公园规划设计是公园建设的蓝图，其成败关键，水平高低，都取决于总体思想是否全面、正确。森林公园总体景观规划的原则主要有以下几条：（1）坚持古朴野趣、自然协调的宗旨森林旅游业的兴起，是因为可满足入们回归自然、体验性旅游的强烈愿望。过去受社会经济、交通等条件限制，人们不可能有足够的经济实力和时间作远距离的户外旅游。为弥补这一不足，就产生了中国古典园林艺术和现代城市公园，在人口集中地人为地模仿建造各种城市公园，来部分地满足人们渴望获得自然美等精神享受要求。现代社会经济的发展，为人们提供了外出度假旅游的条件和基础。如果在森林公园规划与建设中，再现城市园林风格，无疑是一种模仿自身的模仿，违背了旅游者心理。西方发达国家森林公园建设，为迎合游客对纯自然环境的追求，基本上不进行任何人为建筑建设，甚至连大门、道路都是非常简单自然，少有修饰，让人们真正享受原始状的纯自然质朴和野趣。这些经验和做法43可为我们建设森林公园提供借鉴。对于森林公园个别受人为破坏或森林风景相对缺乏的地方，可以借用园林造景的部分手法，人工促进森林风景资源的恢复与质量的提高，但仍要坚持原始、自然、质朴的宗旨。（2）突出森林公园旅游主题与特色森林公园旅游主题确定是否妥当，特色是否鲜明是衡量总体规划工作是否成功的主要内容，也关系到公园对游客的吸引力和经营效益。对于森林公园来说，开展森林旅游活动是必然的主体，但怎样扬长避短地确定主题，形成公园自身特色则需要认真细致的分析与提炼。森林公园旅游主题的确定，必须视公园具体情况来定。从我国现有森林公园情况分析，可以划分为城郊型和远郊型森林公园两种类型。城郊类型紧靠市区，具地理位置和场地优势，客源多为所在城市重游率高的市民。这类森林公园可在森林旅游项目中就自身优势确定主要旅游项目外，还可考虑部分城市公园功能的游戏项目；远郊型森林公园是以作专项森林旅游的客源为主，旅游主题应在森林旅游项日中选择优势和长处来确定，并进行重点全面、完善的规划建设。森林公园特色应在充分调查了解森林公园范围内旅游资源与环境的基础上进行挖掘和塑造。如在江西鄱阳湖口森林公园总体规划中，其森林景观称不上优异，主耍是人工林和人工促迸天然更新的阔叶林。但公园位置紧邻县城，整个森林分布于鄱阳湖口，湖光山色连成一体。规划中抓住这一特点，把森林游憩活动和水上娱乐活动结合于一体，使整个公园凭添特色。在广西融水元宝山森林公园总体规划中，针对公园地处苗族集居区，民族风情古朴、丰富多彩的特点，把民族采风寓于森林旅游活动之中，除设计专项民族村旅游活动外，把民族风情融汇到各项森林旅游活动之中（如导游、住宿、娱乐等），形成具有强大吸引力的特色旅游。（3）坚持全面规划、分片开发、滚动发展的原则公园建设是一项投资大、时间长的工程，由于大多数单位经济实力较弱，不可能一次提供全部资金。作为公园建设蓝图的总体规划，就应充分考虑总体性和可行性两方面要求。首先应围绕规划指导思想进行全面规划、合理布局，包括现阶段建设项目与长远的发展计划使公园建设始终具有总体性。其次应从经营战略上考虑，遵循边建设边开园经营的原则，进行分片开发（条件好的先上）、分期实施（按需要情况），先易后难、先基础后设施，达到滚动发展、逐步完善的目的。这样才能使公园建设与经营纳入良性循环的轨道，获得较好的投资效益。（二）森林公园总体景观规划的要点依据中华人民共和国林业行业标准《森林公园总体设计规范》（1995），森林公园总体景观规划的内容可以分为以下几个主要组成部分：（1）总体布局总体布局的任务是依据森林公园的性质、森林资源质量、市场条件，通过分析论证，制定森林公园建设的发展方向、建设规模和建设标准。总体布局的内容主要包括拟订森林公园性质、确定森林公园范围与建设规模、森林公园功能区类型划分、森林公园环境容量与旅游规模预测。其中，环境容量分析与旅游规模预测是总体布局的重点和难点。按森林旅游业综合发展建设需要，森林公园功能区一般有如下类型：（1）游览区；（2）游乐区；（3）接待服务区；（4）行政管理区；（5）休疗养区；（6）居民住宅区；（7）多种经营区。同一功能区，在地域上一般应相互连接，不连接者也应该相对集中，形成规模，不宜过于分散。在环境容量分析时，对于景区各地游人均可无限制开展旅游活动的森林公园，可按旅游区总面积来计算游客容量。对于一些山势陡峭，许多地域游人不可企及或从保护的目的44出发对某些森林只限于借景观赏，限制游客进入的区域，可采用确定游客游览观景的合理分布距离指标，结合该类区域游览路线总长度和游览时间计算游客容量。对于存在卡口的森林公园（如某一胜景是公园旅游者必游之处，而其场地和范围又对游览人数有限制，就形成公园的卡口），应计算出卡口客量，以便在确定公园合理容量时综合参考。预测游客规模，目前还没有一个准确的方法，并旦也不可能研究出一个准确的方法来。关键在于全面地分析和广泛收集有关资料。进行游客规模预测，首先必须分析森林公园旅游资源质量和对游客的吸引力。方法可采用与其它已建成的公园进行比较分析，得出一个大致的参数（系数）。其次是对公园的客源进行分析，看看各个渠道能有多少游客。如在元宝山森林公园规划中，分本地城镇客源，相邻风景旅游区分流客源，国内外散客客源，附近乡村客源等六方面进行分析，计算出总客源量。然后在此基础上，参考一些已建成营业的森林公园游客递增情况，结合本公园的实际确定各年度增长率。最后确定每年的游客规模。（2）景区划分根据森林公园所处的地理位置，因地制宜，合理分区，塑造出简洁优美、步移景异的景观环境，满足游客的观光、休憩的需要。景区内的景观资源特点类似，景点相对集中，不同景区的的主题必须鲜明，具有特色，景区的划分还要有利于游览线路组织和公园管理。如福建龙岩市莲花山森林公园景观规划为7个景区，即主景区新罗仙境景区、北侧的春涵映露景区、东侧的谷霭翠韵景区、西侧的松竹杏暖景区、南侧的碧照妍桃景区和仙人丹灶景区及以莲山寺为主的古刹钟度景区。7个景区各具特色，有曲水流觞、登高览秀、野径通幽，从封闭的森林空间到开阔的山顶空间，形成一个具自然和谐和现代气息的园林生态景观。（3）风景林设计主要包括风景林类型划分与植物配置、风景林的空间布局、风景林的管理三项内容。依据林貌，风景林一般分为水平郁闭型、垂直郁闭型、稀树草地型、空旷型和园林型五大类型。河流、道路等线形地带两旁一般不单独设置规则式风景林带，应结合周围景点和植被分布特点，进行自然配置。水平郁闭型风景林由单层同龄林构成，林木分布均匀，能透视森林内景，形成整洁、壮观的景观效果。垂直郁闭型风景林由复层异龄林构成，林木呈丛状分布，树冠高低参差，形成“绚丽多彩、生机勃勃”或“郁郁葱葱、深奥莫测”的景观效果。稀树草地型风景林主要由丛状乔木和草地构成，主要用于观赏和游憩活动。空旷型风景林由林中空地、草坪（或草地）、水面相连的空旷地构成。空旷型风景林艺术效果单纯而壮阔，主要用于观赏、体育游戏及各种群众活动。园林型风景林由亭台楼阁等建筑物与景观植物综合配置而成，一般多为名胜古迹所在地段。风景林的空间布局的原则主要有巧用不同视角的风景感染力，合理安排对景、透景和障景，正确处理森林风景的景深三条。由于风景林内禁止一切以木材利用为主要目的的采伐，因此，风景林的管理主要是卫生择伐、上层抚育伐、下层抚育伐、综合抚育采伐、整形伐等抚育改造。上层抚育伐主要适用于混交林，通过抚育形成垂直郁闭型风景林。下层抚育伐适用于阳性针叶纯林，通过抚育形成单层林冠，构成水平郁闭型风景林。综合抚育伐主要适用于从未实施过间伐的混交林，通过抚育形成复层异龄垂直郁闭型风景林。整形伐主要在经营强度比较高的风景点附近的林分内进行。实施整形伐的对象主要有两类，一类是在不改变森林风景类型的前提下提高其美学等级。另一类整形伐的对象是将要改变类型的风景林林分，如将下层木清除，将垂直郁闭型转变为水平郁闭型林分。卫生伐的对象则是枯立木、病死木、风折木和倒木。45三、森林公园的景点规划（一）组景组景必须与景点布局统一构图，以达到景点与景区、景区与森林公园总体相互协调。组景应该充分利用已有景点，视其开发利用价值，进行修整、充实完善提高其游览价值。新设景点必须以自然景观为主，以建筑小品做必要的点缀，突出自然野趣。除特殊功能需要外景区内一般不应设置大型的人文景点。景点主题必须突出，个性必须鲜明，各景点主题之间不可雷同。（二）景点布局景点布局应突出森林公园主题，从公园整体到局部布局都应围绕公园主题安排。总体布局应突出主要景区，景区内应突出主要景点，运用烘托与陪衬等手段，合理安排背景与配景。景点的静态空间布局与动态序列布局紧密结合，处理好动与静的关系，使之协调，构成一个有机的艺术整体。静态空间布局，应综合运用对景、透景、障景、添景、夹景、框景、漏景等多种艺术手法，合理处理画面与景深，增强艺术感染力。动态序列布局，应正确运用“断续”、“起伏曲折”、“反复”、“空间开合”等手法，使各景点构成多样统一的连续风景节奏。在动态序列布局的时候，应视具体条件，充分利用植物干、叶、花、果的形态和色彩的季节变化进行季节交替布局，重点突出具有特色的季节景观。如重庆市武陵山森林公园的景点布局构思如下：以武陵山森林公园大门为起点，沿柳杉大道，进到中心游览景区，投入大自然的怀抱，赏览百花，观涌泉、武陵山墙面艺术、武陵春深，使游人涤尽长江边峡谷的闷热，顿觉神爽；往西入植物园，树木千姿百态，目不暇接。往东南，来到百鸟园，人与鸟兽逗趣，别有一番滋味。乘游兴，骑马奔驰于银矿槽，或穿林海，至千尺崖景区，放眼千山万壑，揽豹子峰、劈山救父峰，壮丽神奇，使人陶醉。转折过高山滑雪场，上揽月峰，一览众山小，观浮云滚动，日出之灿烂，落日之辉煌，如痴如醉。几大景观，一条曲线相连，把游人引到高潮。（三）景点命名（1）景点命名的作用景点的命名是我国风景区的传统艺术，主要有三个作用：①标明该景点的地名和特点。如杭州西湖十景的“苏堤春晓”，苏堤是地点，春晓是意境。南京中山陵灵谷寺景区的“灵谷深松”，灵谷是地点，深松是景色特点。②可以助兴。如西湖的“平湖秋月”，对照“万顷湖面长似镜，四时月好最宜秋”的诗句，纵然白天到此，看到这样的景色，也会联想到秋天湖光月影的优美景色。③可以万世流传。良好的景名可以做到“文因景成、景随文传”的作用，有利于名胜古迹的保护。（2）景点命名的原则景点命名的原则有以下4条：①高度概括景色特点，充分揭示景观的内涵精髓。如西湖十景的“柳浪闻莺”，反映柳树的枝条随风飘荡，柳树丛中莺歌燕舞的情景。桂林的“南天一柱”，突出了独秀峰拔地超天的气魄。这样的景名要比那些“天下第一泉”之类的景名高雅得多。②雅俗共赏，切忌单纯艺术追求，用词古僻，令人费解。如河北承德避暑山庄有个“濠濮间想”的景点，景名用词过于冷僻，一般人难以理解。只有读过《世说》中“简文入华林园，顾谓左右曰：会心处不必在远，翕然林木便有濠濮间想，觉鸟兽虫鱼，自来亲人”这一段才能了解其含义。③景名构思应虚实并举，达到意境与具体景物的完美结合。如西湖十景的“断桥残雪”，是指白堤到此而断，当冬末春初，积雪初融之际，出现了残雪“断”和“残”虚实结合，情意一致，相互烘托呼应。桂林的“画山九马”，黄山的“梦笔生花“等景名均属于虚实结合的范例。④含意深邃，意境高雅，能激发游人的探索和游46览兴致。桂林的“象山水月”，象山位于漓江滨，山下有“水月洞”，水、月、洞三者结合，景色奇幻，使人联想到“水底有明月，水上明月浮，水流月不去，月去水还流”的诗句，把游人引入诗情画意之中，令人不忍离去。（3）景名创作方法景名的创作手法有以下4种：①以景物的自然特征命名。依据景物自然艺术特征，升华概括而成，如桂林漓江的“象山水月”、安徽黄山的“梦笔生花”。②以民间传说、神话故事命名。根据民间文化遗产、优美传说、神话、生动夸张的故事情节，通过悉心提炼，择其精华，加以内容上的附会，创造引人入胜的意境，如云南大理苍山脚下、洱海边的“望夫石”。③以文学名著命名。以文学名著为创作依据，以情画景，以景生情，达到传统文化与自然景物完美的结合。红楼梦中的江宁织造府旧址位于南京市大行宫，南京中山陵风景区模仿红楼梦中大观圆的构造，建造一处江南园林，取名为“红楼艺苑”。④以历史典故、历史名人命名。历史典故、历史人物与自然景物有机结合，相辅相成、相生相长，使游人身临其境，感受沧桑变化与岁月流失，引发寻踪觅迹、凭吊怀古之情，产生深远时间的审美效果，如无锡三国城景区的“火烧赤壁”、“风波亭”、“桃园结义”等景点的命名，均是以历史典故为依据。第四节林区景观及流域规划一、林区景观结构特征和功能林区是一个等级系统，在对林业经营有意义的时间和空间尺度上，林区景观结构至少由森林区域、森林景观、森林生态系统、林木种群和个体等五级子系统组成。（一）个体。个体是具有独立和完整生物学和生态学特性的有机体。在森林经营中，人们在个体水平上更多地考虑树木个体生长发育过程中，树木生理生态需求及其对个体大小、形态、质地等方面的影响。个体是构成种群和群落的基础，了解和掌握个体的生物学和生态学规律是整体上把握种群和群落乃至景观结构特征的基础。（二）林木种群林木种群是同种林木个体的群聚。对林木种群数量、结构、空间分布格局及相应动态变化规律和机制的研究，是森林经营中对林木种群密度、林木种群大小结构、年龄结构和空间结构进行促进更新、抚育、间伐、疏伐等各种人为调节控制的理论基础。（三）生态系统生物群落与其所在环境一起构成生态系统。森林生态系统是以树木和其他木本植物为主体构成的生态系统。每一生态系统都具有特定的物种组成、垂直结构、空间分布、生物量、能量流动和养分循环以及它们的动态变化过程。这些特征是森林经营的生物学和生态学基础对于提高森林经营水平具有重要意义。同时，生态系统也是森林经营管理具体技术措施的实施对象，与林分、立地、生境处于同一空间尺度上，针对不同的问题进行研究和规划决策时，采用不同的概念。（四）森林景观在同一个景观中，一般具有类似的地形地貌、土壤类型、植被类型、动物区系组成、自然干47扰状况、土地利用和人类聚居格局。景观是最适当的规划和管理的空间尺度。在景观尺度上，人们关心景观的组成、结构、功能及其变化。如研究景观组成结构对景观整体生物生产力的影响，研究景观整体结构与河流水文特征的关系，研究景观中森林经营活动对景观稳定性生产力、生物多样性和河流水文动态的影响。（五）森林区域区域是一个更为宽广的地理单位，一般具有共同的气候特征，共同的人类活动方式。森林区域中森林景观对区域资源、环境、文化等发挥主导和控制作用。在区域范围内，人们更多地考虑以不同的自然地理特征为基础的区域政治结构、区域经济发展、经济结构、经济布局、文化传统、自然伦理、区域环境、区域人口等问题。区域是研究社会经济发展问题的适当地域空间尺度。林区是一个等级系统，根据等级结构理论，不同等级的系统都相应地具有不同的结构、功能和过程，需要重点研究解决问题也不相同。特定的问题需要在一定的时间和空间尺度上加以研究，还需要在相邻的上下不同等级水平和尺度上考察其效应和控制机制。在林区等级结构中，为提高林地生产力，研究合理林分结构问题只能在群落和种群水平上才能找到应有的解决方法和途径。相反，研究流域水文效应和高地森林经营方式之间的关系，只能在景观水平上寻求答案。二、河岸森林景观与流域生态安全（一）河岸森林景观对河流的作用河流创造了一种特殊生境，它使很河岸森林成为一种特殊的类型。河岸水分充足，植被能吸收地下水层的水分。其次，河岸地带空气也比较湿润，这里土壤养分比较高，甚至成为生产力最高的林地。由于大的河流经常有洪水泛滥成灾，河岸森林通常具有一定的耐淹能力。河岸森林有的地方宽，有的地方窄，从上游到下游的变化是极端明显的，从某种意义上代表着一种湿生演替系列。河岸森林景观具有以下作用：（1）维持景观的稳定性和保持水土河岸森林对于维持山坡本身和河谷地貌的稳定性有重大关系。山地——河流之间的物质移动、搬迁和堆积可能有多种形式，以水力作用为主的侵蚀和以重力为主的滑坡、崩塌、土溜是主要的运行方式，而这一切都要取决于植被对土壤的保持作用。一旦森林遭到破坏，山坡的重力移动和水力就会得到加强，使得水土流失失去控制，进而促使河流侵蚀的加强从而使河流变得不稳定，影响到下游平原水库和水利设施的安全。（2）维持河流生物的能量和生存环境河岸森林叶、枝和其它残体为溪流中各种无脊椎动物提供食物和庇护，从细菌到鱼类，甚至到水獭，大多数溪流有机体都是依赖河岸森林输入的能量而生存。河岸森林的倒木和枝叶一起，可形成许多水塘，造成生境的多样性。河岸森林的林冠层具有较强的庇荫作用可防止水体过热。河岸森林对溶解性的矿物质和固体颗粒进入河流有过滤和调节作用。（3）维持河流良好的水文状况和水质河岸森林具有调节河水流量的功能。随着一个地区的开发和森林的减少，森林调节河水总流量的能力降低，表现在该地区河流洪水期流量增加，枯水期流量减少。河岸森林可使河水保持良好的水质。这一方面表现在河水中泥沙含量低，另一方面表现在河水中的营养物质处于低水平状态。（二）流域景观规划48（1）流域景观特征从景观生态学的角度来看，流域景观具有如下特征：景观基质主要由受干拢较少的次生林、天然林、少量的原始林及大面积的荒地、未利用土地、农业耕作用地构成；斑块由零星分布的农地、水域、村庄、人工林地、经济林地、水库、池塘等构咸；各级各类河流、小溪、防护林、道路、树篱等构成廊逍，最终形成斑块、廊道、基质相互交错镶嵌的复合景观。（2）流域景观规划流域景观规划是充分发挥河岸森林景观对河流的作用，确保流域生态安全的一条重要途径。流域景观规划是根据景观生态学原理，对流域景观要素进行优化组合或引进新的成分，调整或构造新的流域景观格局的景观经营管理和建设规划，如调整农业生产结构、营造防护林、修建水保工程、山水林田路统一安排、改土治水、植树、防污综合治理等，以提高流域内人口承载力与维护生态环境，从而更有利于流域人口——资源——环境的持续发展。流域景观规划包括水平生态规划与垂直生态规划两种过程。水平主态过程是景观整体优化，对发生在某一景观单元或主态系统内部的景观单元生态模式的规划；垂直生态过程是根据单元土地的生态性质，分单元实现景观的最优化利用。下面以河南省淅川县铁瓦河小流域景观规划为例（冷传明、焦士兴，2003），说明流域规划的要点。（3）流域景观规划实例分析铁瓦河小流域位于河南省淅川县城东北部3.5km处，流域面积为18.17km2，属于丹江水系老鹳河的一个支流，地理特征是七山一水一丘一河谷川地，地貌类型以低山丘陵为主海拔高程在190－550m之间，坡度多在10－25度之间，岩性以片麻岩为主，有部分石灰岩，结构疏松，蓄水保肥能力差。流域水土流失严重，其中水土流失面积12.51km2，占流域面积的69%，多年平均年输沙量74000t，多年平均侵蚀模数为5900t/km2·a。气侯属于北亚热带与南温带过度区，四季分明，光热充足，平均气温15.8℃，降雨少而集中在夏季，多年平均降水量804mm，7－9月降水量占年降水量的58%。水资源比较短缺，土地贫瘠，肥力低，荒山荒坡面积广大，农业用地以坡耕地为主，植被类型以小麦、王米、红薯等农作物以及板栗、苹果等经济林果为主，天然植被较少，仅分布在陡坡顶部和一些低山丘陵处。研究区主要的景观类型有：落叶阔叶林、山地灌丛草地、坡改田经济林果地、坡耕地、道路、居民点、塘窖等。其空间结构表现为环带状立体镶嵌的景观结构，从外向中心依此为：山顶落叶阔叶林林地、山地灌丛草地——坡改梯经济林果地（25度以下的坡耕地）——平缓坡耕地。其景观功能区相应的分为生产系统功能区：坡改梯经济林果区、平缓坡耕地农业耕作区；非生产系统功能区：生态环境保护功能区、廊道（道路、沟渠）、居民点。具体景观功能分区及其规划要点如下：1.生态环境保护功能区分布在25度以上的荒坡地，地形以低山丘陵为主，但坡度较陡，不适于农业开发，景观过程以水土流失、植被覆盖率减少等生态退化过程为主，分区的主导功能为生态环境保护。大力发展水土保持，实行退耕还林还草，封山绿化，努力提高植被覆盖率是本区开发利用的方向。2.坡改梯经济林果区分布在25度以下的荒坡地，本区坡度仍然较陡，不适于农业耕作开发，景观过程以水土流失、植被覆盖降低等生态退化过程为主，分区的主导功能为主态经济功能。大力发展经济林果业，提高人民主活水平，同时兼顾生态环境保护功能是本区开发利用的方向。3.平缓坡耕地农业耕作区分布在25度以下的平缓坡耕地，土壤肥力较低，流域降水不足，只有发展节水灌溉农业，才能有效提高土地生产效率，发展方向应以高产、高质、高效农业为主。分区应当合理安排农、林、牧、副结构，种植结构以粮食为主，适当增加芝麻、油菜和棉花等油料作物和经济作49物，引进优质品种，适当安排作物轮作，逐步扩大套种面积，提高复种指数，大力推广应用地膜覆盖、节水灌溉等旱作农业技术。三、林区景观的跨尺度整体规划（一）林区景观规划的目的和任务（1）林区景观规划的目的通过对林区范围内景观要素组成结构和空间格局的现状及其动态变化过程和趋势进行分析和预测，确定林区景观结构和空间格局管理、维护、恢复和建设的目标，制定以保持和提高森林景观、林区森林生产力和森林景观多重价值，维护森林景观稳定性、景观生态过程连续性和森林健康为核心的森林景观经营管理和建设规划，并通过指导规划的实施，实现森林的可持续经营。（2）林区景观规划的任务林区景观规划是为规划所进行的系统诊断、多目标决策、多方案选优、效果评价和反馈修订的过程，是一项系统工程。遵循系统工程的一般程序，林区景观规划可以概括为以下几方面的任务：分析森林景观组成结构和空间格局现状；发现制约森林景观稳定性、生产力和可持续性的主要因素；确定森林景观最佳组成结构；确定森林景观空间结构和森林景观理想格局；提出森林景观结构和空间格局调整、恢复、建设、管理的技术措施；提出实现森林景观管理和建设目标的资金、政策和其他外部环境保障措施。（二）林区景观规划的原则（1）综合整体性原则林区景观是由一系列生态系统组成的具有一定结构和功能的整体性等级结构系统，应用整体和系统的观点，研究和解决森林经营目标和森林经营措施问题。林区景观规划应谋求经济、社会、环境三大效益的协调统一与同步发展。（2）生态可持续原则生态可持续原则要求林区景观规划必须遵守生态规律，包括生态进化规律、生态平衡规律、生态优化规律、生态经济规律等。所制定的经营目标和相应的经营措施，必须保证生态系统在区域、景观和林分水平上具有可持续性，不能对林区景观和景观内各类生态系统的持续再生性、健康和稳定性带来不可接受的危害。景观的可持续性不仅是景观物质资源的可持续性，更重要的是景观系统的整体结构、功能和过程的可持续性。（3）资源可持续利用原则资源可持续利用原则要求在进行林区景观规划时，坚持对森林景观资源的开发利用要与资源的再生速率保持适当的平衡，要对影响资源形成或再生速率的因素有较为全面的了解，通过制订可持续性的经营措施，提高景观系统的生产力，提高资源的再生速率，在此基础上，提高景观资源的利用强度。（4）经济合理性原则经济合理性原则要求在进行林区景观规划时，所有森林景观的开发、利用、改造恢复和建设项目的规划，都要进行经济可行性论证，避免因缺乏必要的经济分析，给经营者带来经济损失，造成企业经济状况恶化，进而危害森林景观的整体可持续性。（5）社会参与原则50参与性原则是指在林区景观规划中，充分认识森林经营的公益性特点，考虑社会需求，使森林景观规划和经营措施符合当地社会整体利益和长远利益，鼓励社会参与管理和决策使森林经营活动更多地得到社区的支持。（三）森林景观规划的一般步骤目前，国内外尚无统一的林区景观规划方案编制的规范。根据景观生态规划的实践，结合目前的工作情况，提出林区景观规划的如下基本步骤。（1）确定规划范围与规划目标这是林区森林景观规划的前提和基础。通过确定森林景观规划设计任务的规划范围与规划目标，可以掌握规划设计所必须解决的问题，确定规划对象的性质和类型，如自然保护区生物多样性保护的景观规划、流域中上游森林景观恢复和建设规划、城市森林景观结构调整规划等。（2）森林景观规划资料的收集包括规划设计地区的自然地理、社会经济和文化方面的宏观背景资料以及与规划设计目标和问题相关的资料。基本资料包括地形图、航片、卫片或卫星影象资料，相关的专业图面资料包括土壤、植被、水文地质和其他的专业图及其说明材料。相关的社会经济资料包括人口、劳动力、农作物面积和产量、产业结构、产值、收入。除此之外，还应收集研究地区有关景观生态过程、生态现象及其影响和控制因素的研究成果、基础数据和图面资料。（3）景观生态分类和制图根据收集到的资料，综合分析规划区的自然特征、人类需要和社会经济条件，根据规划目标和原则，选取影响景观格局、分布规律、演替趋势的主导因子作为分类指标，进行景观生态分类制图。（4）景观生态适宜性分析以景观生态类型为评价单元，选择对景观要素的生产力、稳定性和景观多重价值最具影响和控制作用的因子作为分析标准，对景观要素类型对特定景观规划目标的适宜性进行综合评价，划分景观类型的适宜性等级，同时进行不同景观利用类型的经济效益、生态效益和风险进行分析。（5）森林景观规划设计根据森林景观适宜性分析结果，确定森林景观的管理、恢复、利用和建设的方针和目标，确定森林景观的最佳组成结构，确定森林景观空间结构和森林景观理想格局。森林的等级结构特征和系统性决定了森林景观规划是对森林多尺度的的综合规划。森林景观规划包括区域森林结构设计和森林景观设计两个尺度。区域尺度的理想森林结构指标主要包括：区域森林覆盖率、区域林种结构、区域森林地域分布、区域森林类型结构等等。在景观尺度上，森林景观规划应当重点解决林分斑块类型结构、年龄结构和森林景观粒级结构。（6）森林景观规划的实施和调整根据森林景观规划的目标，确定规划的实施方案，制定森林景观结构和空间调整、恢复、建设和管理的具体技术措施，提出实现森林景观建设目标的资金政策和其他外部环境保障措施，促使规划方案的全面实施。在规划的实施过程中，随着外部环境条件的改变，及时对原规划方案进行补充和修订。第五节城市绿地景观系统规划根据城市规划编制办法，城市绿地系统规划是城市总体规划的组成部分，在总体规划51图8-2城市绿地景观体系示意图（王浩，2003）编制完成后，可以根据需要编制城市绿地系统专项规划。城市绿地系统专项规划的主要内容为根据城市总体规划，确定城市绿地系统规划的指导思想和原则；确定城市绿地系统规划的目标和主要指标；确定城市绿地系统的用地布局；确定各类绿地的位置、范围、性质、及主要功能；划定需要保护、保留和建设的城郊绿地；确定分期建设步骤和近期实施项目提出实施建议。作为城市总体规划阶段专项规划的城市绿地系统规划的工作特性或者说实质性内容主要应体现在三个方面：①城市各类绿化用地的规划控制，即在保证用地数量的同时，形成合理的绿地布局；②城市主要的绿地体系的规划，如公园绿地、防护绿地、减灾避灾绿地等体系的建立；③城市绿化特色的拟定，即结合城市自然条件和城市性质，针对不同用地的特点推荐不同的植物品种、配植方式，以形成富有本地特色的城市绿化景观。一、城市绿地景观系统的组成城市是以人工生态系统为主构成的景观，斑块、基质、廊道、边界构成了一个完整的城市景观空间格局。城市绿地作为城市景观的一部分，是以绿色植被为主要存在形态的开放空间并具有相对同质性，因此城市绿地可以认为是城市的一种景观元素。从城市绿地系统角度考虑，城市绿地镶嵌于城市景观之内，为城市景观中的斑块（如公园、广场等）或廊道（如道路绿地、滨河绿地），而城市中除绿地外的其他景观元素则构成城市景观的基质。因此城市绿地斑块、城市绿地廊道、城市景观基质、城市景观边界构成了一个完整的景观空间体系，即城市绿地景观体系（图8-2）。（一）城市绿地斑块城市绿地斑块是指城市景观中一切非线性的城市绿地。作为斑块意义上的城市绿地，其类型、规模、形状、空间格局对整个城市景观均有重要生态意义。根据绿地斑块的功能及其景观类型的不同可以分为：公园绿地、广场绿地、街头绿地及小游园、生产绿地、居住区附属绿地、单位附属绿地。（二）城市绿地廊道城市绿地廊道是指城市景观中线状或带状的城市绿地。由于绿地廊道对城市绿地斑块中的物种、矿物质、能量的交流具有重要的意义。根据绿地廊道的不同景观类型，可分为绿道和蓝道两大类型：（1）绿道绿道是以自然植被和人工植被为主要存在形态的线状绿地。绿道包括三种：第一种是道路绿地，指道路两旁的道路绿化，道路绿地的作用最大，是体现城市活力的重要因子之一。第二种为游憩绿带，指非滨水的带状公共绿地。第三种为非滨水的防护绿带，绿带一般较宽，从数百米到几十公里不等，如规划的上海市外环线绿带、英国伦敦的外环绿带。绿带主要由较为自然、稳定的植物群落组成，生境类型多样，生物多样性高。（2）蓝道52蓝道即河流廊道，包括河道、河滩、河岸和高地区域。蓝道按其用地性质又可分为两种：第一种为滨河绿地，即以满足人们游憩需求为主要功能的滨水带状公共绿地；第二种为河道防护绿地。（三）城市景观基质城市绿地景观基质是指城市景观中城市绿地以外的广大区域，从物质形态上说，城市绿地景观基质主要是人工的元素，主要由建筑、构筑物、道路、铺装等组成。城市绿地景观基质按其用地性质可分为工业区、仓储区、居住区、行政区、商业区等。（四）城市景观边界城市景观边界即城市景观的外围，是城市景观与自然景观的过渡区域。二、城市绿地景观系统规划原则（一）生态优先，生态安全原则这是城市绿地景观系统规划所必须遵循的首要原则。与自然生态系统相比，城市生态系统是不完全、不独立的生态系统，城市人居环境在本质上存在着较高的风险：有限自然空间与高强度人类活动的矛盾，不同利益群体对有限自然空间的竞争性使用。城市绿地景观系统规划应该把净化大气、保护水源、缓解城市热岛效应、维持碳氧平衡、防风防灾、调节城市小气候环境等生态功能放在首位。城市绿地景观系统建设，在进行树种引进、濒危珍稀动植物异地保护、优势物种驯化过程中应防止外来入侵物种的侵袭和流行传染病的传播，还要考虑火灾、地震、洪水等突发情况下的安全，城市绿地景观系统规划中要有防灾设施和避难场所。（二）美化环境，以人为本原则城市绿地景观系统规划，应根据建成区的功能特点和当地居民的需求，进行树种选择和绿化设计，以创造出优美的人居环境。例如，儿童公园的树种选择，应切合儿童天真活泼的特点，树木的色彩应欢快艳丽；烈士陵园、公墓的绿化，应体现出庄严肃穆的气氛，但又不能过于阴沉；医院的绿化，则要把宁静、干净的气氛充分体现出来；工业区周围树种的选择，应重点考虑污染物和粉尘的吸收。而城市森林公园的布局，则应考虑城市交通的状况和居民出行的方便，如在城郊结合部开辟市民公园，让市民租用土地种植树木，周末到郊区呼吸新鲜空气，保养自己栽培的树木，享受大自然关爱。（三）尊重自然，突出本土特色原则自然地形地貌不仅是城市中一个很重要的自然景观，而且起伏的地形地貌有着降低噪音的作用。在城市绿地景观系统建设过程中，应尽量减少对原始自然环境进行变动，城市森林树种的选择以地带性植被为规划依据，以利于形成稳定而有地区特色的城市森林景观不仅城市森林的外貌、组成和空间结构应该按照近自然式的配置模式，城市绿地景观系统在营造、抚育、保护等各个管理环节上也应该采取近自然的管理模式。（四）城乡一体化、系统最优原则系统最优、城乡一体化原则要求城市绿地景观系统各子系统之间、城市绿地景观系统与城市生态系统和谐共存、协调发展，并能最大限度地发挥综合效益及其在城市可持续发展中的作用。城市绿地景观系统规划的范围不仅包括城市内部绿地，也包括城市周围的城郊林带，还包括城市外围以森林为主体的林地。针对我国城市人口密集、绿化用地紧张的现状，应该在城市周围发展较大面积的近郊森林和自然保护区，通过建立市区绿化与城郊绿化的互补性，来实现城市绿化的整体功能的优化提高。53（五）生物多样性保护原则根据“群落生物多样性导致群落稳定性”的原理，要使城市绿地系统结构稳定、协调发展、维持城市的生态平衡，必须增加城市绿地景观系统的生物多样性。城市绿地景观系统的生物多样性不仅是城市中人们生存与发展的需要、维护城市生态系统平衡的基础，也是城市中人、自然、环境相互协调的重要标志。在城市绿地景观系统建设过程中，通过增加绿地景观的时间和空间异质性，提高景观的渗透性和连接度，保留大面积自然植被斑块的方式提高生物多样性。生物多样性保护原则，是城市绿地景观系统规划所应遵循的另一原则。三、城市绿地景观系统的规划目标和步骤城市绿地景观系统规划目标在于按照城市发展的内在需要，在以人为本、人与自然和谐共生的思想基础上进行绿地景观规划，达到城市绿地系统的生态、游憩、景观功能的统一。城市绿地景观体系的基本构思在于把城市景观作为一个整体来考虑，把城市绿地作为对城市景观生态结构与功能有着先导性影响的景观元素进行规划，以使城市得到真正的可持续良性发展。城市绿地景观体系规划的工作过程总体上可分为调查与分析、体系总体规划、分项规划三大步骤（图8-3）。调查与分析是指对城市绿地景观现状进行实地调查、收集有关资料并对城市绿地景观进行分析、综合及评价，它是构建合理城市绿地景观系统的基础与前提。系统总体规划是在城市绿地景观调查与分析的基础上，通过以景观生态学为先导并综合多学科的理论知识，对城市绿地进行合理的布置与安排。分项规划是对城市绿地景观系统中不同景观要素的设计进行具体控制与引导，以保证城市绿地景观体系规划的可操作性。四、城市景观绿地系统格局规划目前在景观生态规划格局中应用最为广泛的是集中与分散相结合的规划模型，可以很好地应用于城市绿地景观系统规划布局。由于大型绿地斑块和小型绿地斑块对城市景观的54图8-3城市绿地景观系统规划工作步骤图（王浩，2003）结构和功能有着不同的影响力，因此景观规划中作为第一优先考虑保护或建成的格局是：几个大型的自然植被斑块作为水源涵养所必需的自然地；有足够宽的廊道用以保护水系和满足物种空间运动的需要；而在开发区或建成区里有一些小的自然斑块和廊道，用以保证景观的异质性。另一方面，作为城市景观的一个组成部分，城市绿地景观设什要体现城市形象（urbanimage）设计的要求，突出和提炼城市的风貌特征和形象主题，美化、塑造与强化城市的独特形象。根据城市形象识别和形象设计的五要素——通道（path）、节点（node）、边缘（edge）、片区(district）、标志（landmark）来进行研究。城市景观绿地系统格局规划的要点如下：（一）城市景观通道城市自然景观轴、带，应结合城市生态绿廊和景观通道的要求设置。沿城市主要出入口公路两侧布置具地方特色的观赏凤景林。如浙江省湖州市利用从杭州方向进人城市的南入口公路沿线的山坡地设置长十余公里的观赏竹林，给人以强烈的视觉意象。（二）城市景观边缘沿城市环城公路、河流的城市边缘界面的绿化处理，要考虑从城市外部观赏城市的需要。对城市边缘区建筑密度较高、建筑景观不佳的地段以常绿密林进行遮挡，对边缘区的开敞空间和建筑景观优良的地段布置以疏林或低矮灌木。（三）城市景观节点对展示城市景观、形象特色的城市广场、立交口等重要节点，绿地布置要精致和富有特色。城市自然景观标志——对“城中山”、”湖边城“这种标志性强的城市地理特征要通过景观轴、景观视廊的组织予以突出，城市标志性植物——市树、市花要在景观重要地区种植，强化城市自然景观标志的视觉感知。（四）城市自然景观片区城市公园、凤景区、滨水地带的景观设计以突出自然为主，植物配置采用乔木、灌木、地被植物套植，形成较为稳定的植物群落，井形成色相变化丰富的、多层次的立体种植体系。五、体现城市景观特色的绿地系统规划以南京为例，介绍体现城市景观特色的绿地系统规划。由于南京冬寒夏热的气候特点，南京乡土树种以落叶树为主，夏季成荫快，因而与北方城市大连不同，南京的绿不是以草坪见长，而是以“绿色隧道”（林荫道）和“林”为特色。作为全国园林城市，南京以森林为主的城市绿地系统规划，吸收了上海、杭州等市的先进经验，在全国城市绿地系统规划中具有比较典型的代表意义。与南京市城市绿地景观系统规划有关的内容主要体现在两个规划性文件：一是由南京市规划局、南京市园林局组织，南京市园林规划设计院和南京市规划设计研究院于2000年5月编制完成的《南京市主城绿地系统规划》；二是由南京市农林局根据南京市委、市政府全面实施“绿色南京”战略决策的要求，于2002年底编制的“绿色南京规划方案”。因此，从这2个规划方案中我们可以看出南京城市绿地系统规划的主要特点。（一）规划的原则和目标城市绿地景观系统规划要充分体现以人为本，探求人与环境、环境绿化与社会、经济的最佳结合；按照城乡结合、公共绿地与附属绿地结合、大中小结合、点线面结合、发展与巩固结合的原则，形成以森林为主的各类绿地布置均匀、网络结构合理、生态环境优良、山水特征明显、城林关系协调并独具古城特色的城市森林绿地系统，建设布局合理、指标先进、功能完备、环境优越、特色显著、国内一流的生态城市。（二）城市绿地系统的空间布局55图8-4南京主城绿地系统规划图以主城绿化为中心，城市两环和城郊结合部环城森林圈为基础，进出城干道绿色通道和沿江、沿河、沿湖防护林网为骨架，郊县成片规模的森林公园、人居森林、自然保护区等生态公益林和速生丰产林、苗木花卉、经济林果等商品林基地为板块，形成圈层式、放射状，心、环、网、片相交融的城市森林生态体系。主城绿地绿地规划布局以钟山、夹江、幕燕、雨花台四大风景名胜区为主体，以明城墙风光带为绿色内环，以绕城公路绿带与主城滨江绿带为绿色外环、主城中各种大小公园、街头绿地星罗棋布，以内外秦淮河、金川河、护城河等滨河水系和路网组成城市生态廊道和绿色纽带，构成“节点—星座—环网”状布局结构。“节点”为散布在主城内的小游园和城市绿化广场，以小、多、匀为特色。“星座”为分布在主城内相对集中、类似星座的公园绿地，以组、群为特色。“环网”为贯穿在主城内的明城墙、道路、水系等绿地，以廊、带为特色（图8-4）。（三）城市森林工程在“绿色南京规划方案”中，规划了5大城市森林工程：①环城森林工程。以规划的南京二环为基线，道路两侧建设景观防护林带，林带外侧发展花卉、经济林果带，将城郊结合部的森林串联成闭合的城市森林圈；②绿色通道工程。在进出城区的高速公路，境内的国道、省道两侧建设绿色通道，通道外侧发展花卉、经济林果；③防护林体系工程。在长江南京段及外秦淮河和滁河两岸、固城湖和石臼湖岸线以上营造防护林带；④商品林基地工程。建设杨树原料林基地和全国性苗木花卉基地，大力发展无公害茶叶、应时鲜果和竹林基地；⑤森林旅游工程。提高南京市现有的5个省级、国家级森林公园建设水平，新建6个森林公园和汤山、浦口2个森林生态风景区，在城郊结合部和辖区县城周边地区有选择地建设一批森林生态居住区，吸引社会资本投资植树造林。（四）规划的政策支撑体系根据南京市委、市政府2002年12月出台的《关于建设绿色南京的意见》，南京市城市绿地景观系统规划的政策支撑体系主要包括以下6个方面：①财政支持政策。市级财政每年从城建资金、农发基金、交通、水利等部门资金和财政新增资金中筹集2亿元左右，专门用于城市绿地系统建设；②税费减免政策。对城市绿地建设的用水，统一按非经营性标准结算，以生态效益为主的林地以及在荒山、荒地上发展经济林果，免征农业税、农林特产税；③绿线政策。城市绿线是各类绿地范围的控制线。绿线划定范围内的土地，由区县政府登记造册，不得擅自变更用途；④开发鼓励政策。放活林地使用权，允许农地用途变更用于发展经济林果和花卉苗木达到一定规模的投资主体享有林地冠名权和广告权；⑤以地养林政策。在规划范围内建设“人居森林”的投资者，允许使用一定面积的土地建设居住房，或在附近小城镇进行土地置换，用于商品房开发。56第六节湿地景观保护与管理规划湿地是指不问其天然或人工、常久或暂时之沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有静止或流动、咸水或淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深不超过6m的水域。因此，湿地不仅仅是我们传统认识上的沼泽、泥炭地、滩涂等，还包括河流、湖泊、水库、稻田以及退潮时水深不超过6m的海水区。中国是世界上湿地生物多样性最丰富的国家之一，建国以来，我国湿地面临着面积缩小、调蓄功能减弱、资源单一利用、生物多样性降低、水污染等一系列生态环境问题。湿地景观规划是解决湿地生态环境问题的一条重要途径。一、湿地景观类型及特征中国是世界上湿地生物多样性最丰富的国家之一，共拥有湿地面积6594多万公顷（其中还不包括江河、池塘等），约占世界湿地面积的10％，居亚洲第一位，位居世界第四位。其中天然湿地约为2594万hm2，包括沼泽湿地约1197万hm2，天然湖泊湿地约910万hm2，潮间带滩涂湿地约217万hm2，浅海水域湿地270万hm2；人工湿地约4000万hm2，包括水库水面约200万hm2，稻田约3800万hm2。中国湿地可分为8个主要区域，即：东北湿地，长江中下游湿地，杭州湾北滨海湿地，杭州湾以南沿海湿地，云贵高原湿地，蒙新干旱、半干旱湿地和青藏高原高寒湿地。目前，青海湖的鸟岛、湖南省洞庭湖和香港米浦等7处湿地已被列入“国际重要湿地名录”。中国湿地特点为类型多、绝对数量大、分布广、区域差异显著、生物多样性丰富。二、湿地景观结构与功能（一）湿地景观结构绝大部分湿地由五部分组成：①具有各种透水性的基质，如土壤、砂、砾石；②适于在饱和水和厌氧基质中生长的植物，如芦苇；③水体（在基质表面上或下流动的水）；④无脊椎或脊椎动物；⑤好氧或厌氧微生物种群。湿地景观的结构指景观的组成单元的特征及其空间格局。这里以湖泊湿地洞庭湖区为例，介绍湿地的景观结构。洞庭湖区湖泊湿地景观，主要由明水、沼泽、洲滩、防浪林、堤垸、农耕区、村落、环湖丘岗等景观要素组成，该湿地具有碟形盆地圈带状立体景观结构的特征，在上述碟形盆地圈带状景观结构控制下，洞庭湖区区形成3种类型的湿地：（1）内环为浅水水体湿地。即水深不超过2m的浅水域，包括湖泊、河流、塘堰和渠沟等，面积为38.11万hm2。（2）中环为过水洲滩地。以洪水期被淹没、枯水季节出露的河湖洲滩为主，面积为11.57hm2，占湿地总面积13.50%，包括湖洲、河滩两个亚类。湖洲的面积为10.86万hm2，河滩仅为少量，主要分布在荆江南岸。（3）外环为渍水低位田。由于地下水位过高，引起植物根系层过湿，旱作物不能正常生长，却适于湿生植物发育繁衍。此类湿地总面积为36.10万hm2，以渍害低位田（种植水57稻）为主，包括少量沼泽地及草甸地。（二）湿地的功能湿地与森林，农田、草地等生态环境一样，广泛地分布于世界各地，是地球上生物多样性丰富、生产力很高的生态系统。湿地是人类最重要的环境资本之一，也是自然界富有生物多样性和较高生产力的生态系统。它不但具有丰富的资源，还有巨大的环境调节功能和生态效益。各类湿地在提供水资源、调节气候、涵养水源，均化洪水、促淤造陆、降解污染物，保护生物多样性和为人类提供生产、生活资源方面发挥了重要作用。除此之外，湿地还具有观光旅游、教育科研等社会价值。三、湿地面临的主要威胁（一）湿地面积缩小，调蓄功能减弱以湖泊湿地为例，与其它土地类型相比，湖边湿地内的土壤富含营养物质（氮，磷，钾），这些营养物质对农业高产非常重要。据一项研究表明，新开垦的湖边湿地土壤可高产达3a之久而无需施加任何有机或化学肥料。因此，湖区大量的湿地变成可开垦的土地。从1954年到1996年，江西鄱阳湖整个湖面面积减少了1300km2，相应的水容量减少了850亿m3（Zhu，etal，1998）。湿地的损失减少了湖泊的集水面积，减弱了湖泊的储藏和保持水的功能，使河道扭曲，泥沙在河床淤积，影响了防洪能力。在鄱阳湖，由于湿地的损失造成洪水泛滥，自20世纪90年代以来，每两年要发生一次洪灾，造成巨大的经济损失（Daniel，1997）。另一方面，泥沙的淤积破坏了鱼类的洄游通道，使有些鱼类不能洄游到上游孵卵，导致渔业资源的退化。（二）资源单一利用过度与闲置并存由于湿地资源具有多种功能，管理权限分属水利、航运、血防、渔政、农林、湖洲等多个部门，不同行政管理部门具有不同的管理目标，如水产部门要发展养殖、农业部门要围垦种植、水利部门要空湖纳洪、水运部门要通航运输、湖洲管理部门要发展芦苇等，不一而足。地方之间、部门之间、上游与下游之间常出现矛盾，乃至民事纠纷，造成对开发价值大的天然资源往往采取“杀鸡取蛋、涸泽而渔”的过度利用方式，如过度捕捞，忽视了其生态建设，而对开发价值较低或破坏后生产力水平下降的湿地任其荒芜。（三）水污染随着工农业生产的发展和人口增长，我国许多河流、湖泊湿地遭到严重的水污染。以江西鄱阳湖为例，鄱阳湖的湿地生态系统比较脆弱，它依赖的水体来源于其它河流，特别是江西境内的五大河流。虽然有研究表明，除少数地方的轻度污染外，湖区总的水环境质量尚属良好。然而，随着五河流域经济发展和人口的增长，大量的工业废水和生活废水被排进五大河流，而进入鄱阳湖内，其污染份额占湖区水污染的85%。另外，湖区农业生产所产生的化学污染也对湖水水质产生影响。从1986年到1990年的监测数据表明，湖水中磷的含量范围在0.038—0.131mg/ｌ之间，这一含量范围足以造成富营养化。由于湖水中大量来源于五大河流水土流失产生的悬浮物降低了水的透明度，从而抑制了水生植物的光合作用和藻类的繁殖。如果一旦产生了富营养化，将严重破坏湿地的生态平衡.58四、湿地景观规划的途径和方法湿地景观规划是解决湿地生态环境问题的一条重要途径。在湿地景观规划中要重视湿地的创建，科学地制定退田还湖政策、法规，在空间布局上明确划分湿地保护区、恢复区、创建区和可转化区，针对不同的功能分区采取相应的生态工程措施。根据国内外湿地保护和管理方法的不同，可以将湿地景观规划分为以下3种途径：（一）将人工湿地引入城市景观设计途径西方很早就已将人工湿地引入景观设计，利用湿地生态系统中的物理、化学和生物的三重协同作用，通过过滤、吸附、沉淀、离子交换、植物吸收和微生物分解来实现对污水的高效净化。他们经常将凹地改造成水渠或池塘用以收集雨水，再在周围种上植物，也有的用渗透性较好的材料铺地，使雨水渗入底下进行循环。这样既节约水源，又能创造出美丽的城市景观亮点。从国内来说，成都市活水公园展示了人工湿地系统处理污水的新工艺（黄石达、王安庆，2000），而北京土人景观俞孔坚设计的北京中关村生命科学园方案则充分发挥了人工湿地的特点。在成都市活水公园的人工湿地系统处理污水的主要工艺过程有：厌氧池、人工湿地塘、床系统、养鱼塘系统、戏水池以及连接各个工艺的水流雕塑和自然水沟等五个部分。从厌氧沉淀池到戏水池可以清晰地看到污水在各个工序逐渐变清，从“死水”变成“活水”的过程。中关村生命科学园园区水系统包括六个部分：（1）位于地下的园区内各建筑组团产生的生活和实验室污水收集系统；（2）位于园区西北的的生活污水处理室，收集的污水在这里进行2级处理；（3）环绕园区的线状湿地系统，经过初步处理的污水缓慢绕园1周后成为干净水源进入；（4）以湖泊水面、挺水植物群落为主的中央湿地；（5）屋顶和园内绿地系统，在降雨情况下形成的径流直接进入湿地系统，在绿地需要灌溉季节，可以直接从湿地系统取水；（6）园区和外界的水交换系统。（二）建设湿地公园途径湿地公园的概念类似于小型保护区，但又不同于自然保护区和一般意义上的公园概念。根据国内外目前湿地保护和管理的趋势，兼有物种及其栖息地保护、生态旅游和环境教育功能的湿地景观区域都可以称之为“湿地公园”，如香港的米埔国际湿地、澳大利亚的MoretonBay湿地公园、日本的铳路湿地国际公园。城市区域内的湖泊、河流等天然湿地可以采用建设湿地公园的途径。这里以南京市玄武湖景观规划设计为例来说明湿地公园规划方法。玄武湖景观区总体规划中保护规划设计的原则是：在保护城市湖泊自然生态环境的前提下，进行合理开发，以水体和绿化为大背景，对城市湖泊水体利用尽量以自然生态游憩活动为主，杜绝破坏景观、不利生态的项目。对玄武湖这一城市湖泊的保护规划设计主要从环境生态、视觉景观、人文活动3个层面展开。环境生态主要从水体保护规划、岸线保护设计、陆地保护3个方面进行，目的在于形成一个洁净、健康的湖泊水体。作为城市的明眸，城市湖泊是城市中自然要素最为丰富的景观区域，同时也受到外围城市人工景观的衬托。为了在视觉感官上保护湖泊自然景观的纯净与周边城市建设的协调，视觉景观规划主要考虑建筑高度的控制、风格形式、色彩、体量以及细节处理形式的统一与限定条件，以及景观时间变化控制等等，通过相应的控制与限定最终达到规划所构想的创造一个“水面、绿地、建筑”交融的城市湖景观环境。因此，视觉景观规划包括景观高度的保护控制、景观风格风貌的保护控制、景观时间变化控制3项内容。人文活动保护主要包括湖泊历史人文遗产的保护、人类景观活动的保存延伸两个方面，前59者指玄武湖五洲及其沿岸历史遗迹、文化胜景、传说演义的开发利用，后者是指与水文化有关的风俗、民俗的保护。（三）建设湿地自然保护区途径对于大面积的天然湿地，建立自然保护区是湿地景观保护与管理的一条主要途径。同其他类型的自然保护区一样，湿地自然保护区通常划分为核心区、缓冲区、实验区三部分。由于湖泊湿地具有较高的观光旅游、教育科研等社会价值，在保护区的缓冲区可进行生态旅游活动。因此，湖泊湿地的自然保护规划往往与生态旅游规划结合在一起。这里以目平湖自然保护区缓冲区内的生态旅游总体规划为例，介绍湿地景观规划的方法（图8-5）。目平湖湿地自然保护区位于湖南洞庭湖西部，容纳沅、澧二水，吞长江松滋、太平、藕池三口之水，又是洞庭湖区八条河流会合之处，对调蓄洪水起着非常重要的作用。保护区总面积3.5万hm2，其中核心区面积1.2万hm2。保护区主要保护目平湖及周边地区的湿地水禽、水生动物及湿地生态系统。保护区已记录的湿生、水生植物有43科94属168种；已记录的鱼类达12目23科114种，已记录的野生鸟类达17目47科207种，其中具有重要观赏价值和旅游吸引力的喜湿和半喜湿鸟类占绝大多数。2001年1月，该保护区被批准列入国际重要湿地名录。（1）景观类型划分目平湖观鸟游览区内的主体景观类型分为沅江入湖口景观、内陆湖泊湿地景观、退田还湖堤垸景观、湖岸景观、岛屿与湿地景观。（2）分地段景观设计1．植被改造为了改善目前植被的单调结构，增加景观多样性，吸引野生鸟类，并遮蔽游人活动，可沿湖堤开展植树造林：在废堤浅水区和季节性水淹区配植水松、落羽松等耐水淹等乔木树种，恢复大型树栖鸟类巢区；堤坡上配植碧桃、垂丝海棠、小蜡树等小乔木，大红泡、金樱子、小果蔷薇等灌木；堤顶配植本地杨、柳，从而形成多层次植被结构。树种的选择除注重地带性特点和耐水淹性外，也搭配一些核果类、浆果类及果皮多肉的类型，以便吸引食果鸟类，并增加色彩和美感。2．小生境改造可在堤坝缺口处建立水闸以保持枯水期垸内水文条件的稳定性；在垸内明水面适当位置建立一至两个土滩（或小岛，其植被可自然恢复），形成水陆相间地带，并投放饵料，饲养一些驯化水禽，如绿头鸭等，以招引野生鸟类；秋季开始拦网蓄水留鱼，并利用网箱进行育种，汛期过后在垸内放养一些鱼虾蚌类，为水禽类提供良好觅食条件。3．垸外洲滩改造和乡土物种引进60图8-5目平湖湿地自然保护区生态旅游功能分区图（李敏，2002.）在垸外宽阔的高洲（过水性洲滩，水淹时间短）上清除部分或全部芦苇（芦苇有促淤作用，芦苇造纸导致局部污染严重），并适当改变地形起伏状况，建立草滩、疏林灌丛及池塘、洼地、小高地等多样化的生境，吸引鸟类；同时放养麋鹿、河麂等当地原有的动物，以恢复湿地特有的生物景观。第七节乡村景观规划我国是一个古老的农业大国，有广大的乡村，对中国乡村景观及乡村景观规划进行研究探讨，具有重要的理论和现实意义。20世纪80年代来，我国部分地区已处于传统农业景观向现代农业景观过渡的阶段，传统的农业生产方式逐渐被放弃，伴随着化肥农药的大量使用、机械化耕种的大面积推广，有机质减少、面源污染、土壤板结等资源环境问题日益显现，使农业景观和自然环境发生了很大的变化。同时，伴随着城市化进程的加速，农村各产业的蓬勃兴起，在有限的自然资源和经济资源的条件下，各业相互竞争，物质、能量和信息在各景观要素之间流动和传递，不断改变着区域内的景观格局，加剧了农业资源与环境问题。时空格局的改变使得小尺度的农业生态系统研究已无法满足农业持续发展的需要。因此，运用景观生态学原理，对我国乡村景观进行合理的规划和设计，对促进资源的合理利用及农业的持续发展，具有重要的现实意义。一、乡村景观规划概念和目标乡村景观是具有特定景观行为、形态、内涵和过程的景观类型，是聚落形态由分散的农舍到提供生产和生活服务功能的集镇所代表的地区，是土地利用以粗放型为特征、人口密度较小、具有明显田园特征的景观区域。根据多学科的综合观点，空间分布与时间演进上，乡村景观是一种格局，是历史过程中不同文化时期人类对于自然环境干扰的记录，一方面反映着现阶段人类对环境的干扰，另一方面因其年代久远，也是人类景观中最具历史价值的遗产。从地域范围来看，乡村景观泛指城市景观以外的具有人类聚居及其相关行为的景观空间；从构成上来看，乡村景观是由乡村聚落景观、经济景观、文化景观和自然环境景观构成的景观环境综合体；从特征上来看，乡村景观是人文景观与自然景观的复合体，具有深远性和宽广性。乡村景观包括农业为主的生产景观和粗放的土地利用景观以及特有的田园文化特征和田园生活方式，这是它区别于其他景观的关键。乡村景观规划是以景观生态学为理论基础，解决如何合理地安排乡村土地及土地上的物质和空间来为人们创造高效、安全、健康、舒适、优美的乡村环境的科学和艺术，其根本目标是创造一个社会经济可持续发展的整体优化和美化的乡村生态系统。乡村景观规划的目标体现了要从自然和社会两方面去创造一种充分融技术和自然于一体、天人合一、情景交融的人类活动的最优环境，以维持景观生态平衡和人们生理及精神健康，确保人们生产和生活的健康、安全、舒适。61二、乡村景观规划原则乡村景观规划应能体现出乡村景观资源提供农产品的第一性生产，保护、维持生态环境平衡以及作为一种特殊的旅游观光资源三个层次的功能。传统农业仅仅体现了第一个层次的功能，而现代农业的发展除立足于第一个层次功能外，将越来越强调后两个层次功能在我国由于长时期高度利用土地，乡村景观中自然植被斑块所剩无几，人地矛盾突出。景观规划所要解决的首要问题是如何保证人口承载力又维护生存环境。生态保护必须结合经济开发来进行，通过人类生产活动有目的地进行生态建设，如土壤培肥工程、防护林营造、农业生产结构调整等。从空间布局而言，乡村景观规划应贯彻以下原则：（一）建设高效人工生态系统，实行土地集约经营，保护集中的农田斑块；（二）控制建筑斑块盲目扩张，建设具有宜人景观的人居环境；（三）重建植被斑块，因地制宜地增加绿色廊道和分散的自然斑块，补偿恢复景观的生态功能；（四）在工程建设区要节约工程用地，重塑环境优美、与自然系统相协调的景观。三、乡村景观规划的核心乡村景观规划通过对乡村资源的合理利用和乡村建设的合理规划，实现乡村景观美景、稳定、可达、相容和可居的协调发达的人居环境特征。不同区域乡村景观规划的重点不同：城市近郊区的乡村农业主要为都市农业，以园艺业和设施农业为主，同时房地产市场比较活跃，景观规划应注意控制区域发展的盲目性和随意性；生态脆弱地区景观规划的重点在于景观单元空间结构的调整和重新构建，以改善受胁迫或被破坏土地生态系统的功能，如荒漠化地区的林—草—田镶嵌景观格局、平原农田区的防护林网络；长江三角洲、珠江三角洲等经济高速发达地区，人地矛盾突出，自然植被斑块所剩无几，通过乡村景观规划建立一种和谐的人工生态系统和自然生态系统相协调的现代乡村景观变得十分迫切。针对我国乡村现存的资源利用不合理、生活贫乏、聚落零乱等主要问题，现阶段我国乡村景观规划的核心领域，集中在乡村整体景观意象、景观适宜性、土地利用景观、主题景观和聚落景观等5个规划领域（王云才、刘滨谊，2003）。（一）乡村景观意象设计乡村景观意象是人们对乡村景观的认知过程中在信仰、思想和感受等多方面形成的一个具有个性化特征的景观意境图式。从乡村景观意象规划的目的来看，重点关注乡村景观的可居性、可投入性和乡村景观的可进入性，正好体现现代乡村作为居住地、生产地和重要的游憩景观地的三大景观价值和功能。（二）产业适宜地带的规划产业适宜地带的规划，完全是在对乡村景观进行要素分析与景观整体分析综合的基础上，依据景观评价的行为相容性评价而进行的景观规划。乡村景观类型主要包括乡村居民点景观、网络景观、农耕景观、休闲景观、遗产保护景观等10大类30个小类。乡村人类行为，主要包括农业生产、采矿业、加工业、游憩产业、服务业和建筑业六大类33个小类。根据景观——行为相容性程度分级建立景观相容性判断矩阵，在此基础上进行产业适宜地带规划，以确定合理的景观行为体系。62（三）乡村土地利用景观规划依据乡村景观存在的问题和解决途径与乡村可持续景观体系建设的原则将乡村景观划分为四大区域，分别是乡村景观保护区、乡村景观整治区、乡村景观恢复区和乡村景观建设区。这四大景观区域的划分，标志着人类活动对景观的不合理利用程度、景观区域存在的主导矛盾、景观区域在乡村景观中的价值功能所在。（四）田园公园规划设计田园公园是乡村旅游业发展和游憩地建设过程中的一种主题园，是以乡村景观为核心形成的自然、生产、休闲、康乐的景观综合体。田园公园的功能区通常应包括中心服务区、乡村景观观赏区、农事活动体验区、乡村生活体验区、绿色农产品品尝区、休闲度假区、公共活动区、主题园区、康体活动区等功能区。（五）乡村聚落为核心的景观规划，乡村聚落为核心的景观规划，主要包括乡村聚落景观意象、性质和功能规划，土地利用景观规划与景观平衡，聚落形态及扩展空间景观规划，聚落规模与功能区规划，聚落体系与乡村聚落风貌塑造，乡村道路系统与交通规划，市政基础设施规划，绿地系统与生态景观环境建设规划，景观区划与区域景观控制规划，自然景观灾害控制等规划内容。三、典型农业景观规划设计简介本节以北京西北近郊海淀区温泉镇白家疃村为例，分析乡村景观动态演变的机制，进行景观规划设计，以改善该村的景观结构，完善景观功能，提高其环境质量，并探讨乡村景观规划可持续发展模式（刘黎明、曾磊、郭文华，2001）。（一）研究区背景白家疃村位于小西山北坡的洪积扇形地上，南北长6km，最宽处2.4km，海拔47～888ｍ，由西南向东北倾斜，从山地到洪积扇到交接洼地，地貌形态上可分为低山、洪积扇上部、中部、下部及扇缘5大部分。由于地貌上的显著差异，导致土壤和水分条件的不同，从而形成不同的植被和土地利用状况。从洪积扇上部由南向北方向依次为山地褐土—粗骨褐土—褐土性土—普通褐土—潮褐土—潮土—水稻土，土壤质地由砾石—沙土—轻壤土变化土层厚度逐渐加大。除洪积扇下缘地下水较高外，其余地带地下水埋深均在几米到几十米。山地以人工生林为主，有油松、侧柏、元宝枫等。洪积扇上部为旱生灌草丛及零星分布的杏、枣树。洪积扇中、上部为果园，有苹果、桃、樱桃等。洪积扇的下部为乡村居民点。洪积扇扇缘及交接洼地主要是蔬菜地、苗圃和水稻田。白家疃村具有交通便利，信息流通快，市场潜力大等优势，20世纪90年代后产业结构由粮食生产为主转变为林果业、蔬菜、粮食、工副业等综合发展的复合型产业结构，是北京市的鲜菜、果品和畜禽产品基地之一。白家疃村景观类型多样，包括果园景观、菜地景观、稻田景观、林地景观、乡村居民点景观、道路系统、水域、荒草地等景观类型。其中果园景观所占比例最大，为37.2%，而水域景观所占比例最小为1.6%，故果园景观为其优势最明显的景观。整体景观破碎化程度较大，尤其在洪积扇下部的居住区和水田，由于道路系统、水渠的分割，以及居住地布局的零乱使景观尤为破碎，而在林区和果园区破碎度则较小。总之，随着人类干扰程度的增加，景观多样性在下降，优势度在增加，景观的破碎化程度也在加深，景观结构和功能被赋予了明显的人工特征。（二）景观功能布局63图8-6白家疃村景观分区图功能布局也即结构规划，是对构成区域的景观生态系统及其空间的配置的研究。在白家疃村景观生态结构规划中，只对其大尺度空间结构给予分析。按照景观功能（生物生产、环境服务、文化支持）并从农业生产角度将白家疃村景观划分为5个功能区（图8-6中的1-5），各区的功能规划如下：（1）生态环境保护区主要分布在低山中上部，控制面积502.4hm2。划定依据是本区地形坡度较大不适于农业开发。灌溉水无法到达，天然降水少且难以拦蓄利用，生产没有水源保证。作为生态敏感区必须强调保护重于利用。（2）经济林果生产区分布在洪积扇中部，控制面积279.3hm2。主要功能是果品生产，兼顾环境保护和农业。景观规划的目标是运用景观生态学原理，综合考虑地域或地段的综合生态特点及目标要求，构建一个空间结构和谐、生态稳定、社会经济效益理想的区域农业系统。在农业生态经济发展的过程中，通过种地与养地结合，充分利用资源与全面保护资源相结合，发展经济与保护环境相结合，实现生态、经济、社会效益的高度统一。（3）生活居住区包括3个自然村，拟合并为2个大居住区。控制面积为115.0hm2，分别分布在洪积扇上部及洪积扇中部地区。本区建筑风貌直接反映了乡村的生活水平和精神风貌，便利、舒适、健康是本功能区的设计原则。（4）特色农业生产区分布在洪积扇下部，灌溉水有保证，土壤肥沃。紧临通往北京市区的公路，有较大市场和便利的运输条件。控制面积114.5hm2。该区功能是特色农业生产，发展园艺业和设施农业，包括苗圃、花卉植物、盆景、冬春细菜、高档菜的生产等。（5）稻田粮食生产区分布在洪积扇扇缘，土地平整，土层深厚，土壤肥沃，灌溉水有保证，且因处于扇缘，地下水位为1～15ｍ，面积94.0hm2。该区功能是种植业，以高产、优质、高效农业为发展目标。各功能区中景观单元类型可分为:生产性景观单元与非生产性景观单元。生产性景观单元包括洪积扇中部果园、部分农村居民点以及洪积扇下部农田；非生产性景观单元包括农村道路、河流以及生态防护林农村居民点（生态经济型的庭院）。其中，生态经济型庭院，既是人居场所，又是农副产品生产功能单元，同时具备文化支持和生物生产功能。（三）景观生态设计（1）生态环境保护区本区内斑块为人工生态林、自然林及天然草地。目前，侧柏、油松所占比例较高，树种较单调。景观设计要点是：在立地条件好的地方以植树造林为主；较差处则继续封坡种草，为将来造林作准备。在保持原有植被基础上，将单纯林改造成多树种混交林，并适当采用层间混交技术，在空间上进行乔、灌、草合理搭配。在品种上，根据不同季相选择不同树种搭配，以体现丰富的色彩变换，使森林景观呈现出春彩、夏青、秋红、冬绿的绚丽多姿色彩。64（2）经济林果生产区本区南连生态环境保护区，北接居住生活区，是景观过渡性较强的地区。景观设计要点是：提高景观的生物多样性、增强各功能系统在生态过程中的有机联系以及增添乡村景观的美学效果。坚持以葡萄、苹果、梨等水果生产为主，适当发展樱桃、杏等高档水果。在沟边可种植适宜草种，草兼具绿肥、饲草、覆盖功能，同时构筑了田间绿色廊道。（3）生活居住区本区是居民日常生活的主要活动区域，它的结构功能直接反映乡村的发展水平，居民的精神风貌和人文景观成分，直接影响着乡村景观的整体效果。景观设计要点是：居住生活区以单体住宅、集中的功能组团为斑块，以或笔直或蜿蜒顺畅的小街为廊，连接建筑景观成一体，体现着乡村特色。（4）特色农业生产区以发展精品农业、观光农业和花卉业为主。在保持菜地现有面积基础上，逐步扩大保护地面积，对现有温室、大棚等设施，加强其温湿度的调控，实现大棚蔬菜提前或延后1～2个月上市，保证蔬菜淡季供应。（5）稻田粮食生产区本区基本结构是以灌溉水田为基质，菜地为斑块，灌渠、道路等为廊道的空间镶嵌格局。景观设计要点是：应向稻田等生产性斑块中引入生态缓冲与防护林体系，实现高标准农田林网化。农业景观除了以水田为主体外，适当增加蔬菜、瓜果等的比重；充分利用景观的空间镶嵌与多熟种植原理组合作物的空间结构，适当安排轮作顺序，提高集约化程度；引导和设计以灌区网络为廊道的人为活动控制地段，严格控制非农建设滥占耕地。在北侧交接洼地处，加大整修排水沟力度，提高排水能力，防止次生盐渍化的发生。参考书目1.郭晋平著.2001.森林景观生态研究.北京:北京大学出版社.2.徐化成编.1996.景观生态学.北京:中国林业出版社3.邬建国.2000.景观生态学——概念与理论.生态学杂志,19(1):42-524.萧笃宁、石铁矛、阎宏伟.1998.景观规划的特点与一般原则.世界地理研究,7(1):90-975.王军、傅伯杰、陈利顶.1999.景观生态规划的原理和方法,21(2):71-766.况平.1994.景观生态规划.四川建筑,14(2):21-247.常禹、布仁仓.2001.地理信息系统与基于个体的空间直观景观模型.生态学杂志,20(2):61-658.马建章编.1992.自然保护区学.黑龙江:东北林业大学出版社9.俞孔坚、李迪华、段铁武.1998.生物多样性保护的景观规划途径.生物多样性,6(3):205-212.10.冷传明、焦士兴.2003.小流域景观生态规划,岱宗学刊,7(1):39-4111.王浩、汪辉、李崇富等.2003.城市绿地景观体系规划初探.南京林业大学学报(人文社会科学版),3(2):69-7312.王克林.1998.洞庭湖湿地景观结构与生态工程模式研究,生态经济,(5):1-413.刘滨谊、张琰轶.2003.景观规划设计中的城市湖泊保护,中国园林,(5):63-6414.李敏.2002.自然保护区生态旅游景观规划研究—以目平湖湿地自然保护区为例.旅游学刊,(5):62-6515.王云才、刘滨谊.2003.论中国乡村景观及乡村景观规划,中国园林,(1):55-5816.刘滨谊、王云才.2002.论中国乡村景观评价的理论基础与指标体系,中国园林,(5):76-7917.刘黎明、曾磊、郭文华.2001.北京市近郊区乡村景观规划方法初探.农村生态环境,17(3):55-58思考题:1．什么是景观规划？景观规划的原理和工作步骤是什么？空间直观模型和多情境研究在景观规划中有什么作用？652．什么是生物保护的景观安全格局？论述自然保护区规划的原理。3．风景林可以分为哪几种类型？风景林管理的措施有哪几种？4．森林公园景点布局的原则是什么？景点命名有哪些原则？景名创作的方法有哪几种？5．河岸森林对流域生态安全有什么作用？结合小流域规划实例介绍流域景观规划的垂直生态过程和水平生态过程.6.简述林区景观的跨尺度规划的目的和任务、原则和一般步骤。7．通过调查研究，简介学校所在城市绿地系统景观格局规划。8．我国湿地类型有哪几种？湿地有哪几种功能？面临哪些生态问题？解决这些问题的途径有那几个？9．结合自己家乡所在地农业生态建设的实践活动，通过调查研究，简介乡村景观规划的目标、功能规划和景观结构设计。66',)