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西安市典型区域城市生境制图与自然保护规划研究

（陕西师范大学旅游与环境学院）

城市自然保护已成为城市生态建设、人居环境建设的重要内容。

城市自然保护的主要目的是为城市居民提供接近自然的机会。

20世纪90年代以来，城市自然保护成为许多国家地区履行“生物多样性公约”、实施地方“21世纪议程”的重要内容。

作为一种“保护区外的保护”，城市自然保护也被纳入区域自然保护体系之中。

城市自然保护面临的首要问题，是相关基础数据的获取与评价。

1984年英国在大伦敦议会（GLC）领导下开展了大伦敦地区生物生境的综合调查。

借助航空像片，第一次提供了城市生物的生境范围、质量和分布的资料。

并最终确定了有保护意义的地点。

20世纪80年代，一批德国学者，创立了城市生境制图的方法，并于1988、1993年发表并修订了柏林市的生境分类体系，建立了具有国家标准意义的城市生境制图规范。

这一工作推动了德国城市自然保护活动的广泛开展。

至2022年，德国已有223个大中城市开展了生境制图工作。

1997年受联合国环境署和教科文组织资助，在德国德累斯顿大学举办了有21个国家人员参加的生境制图研讨班，德国生境制图方法受到广泛重视。

随着我国城市建设水平的不断提高，城市自然保护也日益受到重视，成为城市人居环境建设的重要内容。

因此探索应用性强的城市基础生态数据调查方法及应用途径，对我国城市建设是非常迫切的。

1研究区概况

本研究选择西安市南郊城乡过渡地带为研究区域。

面积约3km×

4km。

选择这一区域是出于以下考虑：

城乡过渡地带景观类型复杂，理论上具有较多的生境类型，并可能具有较高的物种多样性特征；

这一地带土地利用和景观变化快。

有利于研究城市扩展与生境变化。

研究区位于渭河二级阶地上，地势平坦。

行政上包括雁塔区和曲江新区的部分地区。

从土地利用方式来看，主要是居住用地、公共设施用地、道路广场用地和绿化用地，占研究区面积的49．4％；

水域和其它用地（主要为人工水面、农村用地、闲置地）占36．9％。

这是因为本区是西安市的文教区和旅游区，大学分布数量较多，园林等公共绿地面积较大，同时从20世纪90年代起，这一地区也是西安市的房地产集中开发区域，建设有大规模的商品化住宅小区。

研究区包括一定比例的农田和村镇用地，同时，由于新区及地产的开发，区内分布有较大比例的未利用闲置地。

研究区的用地类型构成反映了该区域城乡过渡地带的景观特征。

2研究区生境制图

就城市而言，由城市建筑物、植被、动物、土壤、人类活动等因素共同形成的景观生态单元被称为城市生境。

城市生境制图是在3S技术支持下对城市生境进行划分，并记录其属性和空间生态数据的工作。

城市生境制图的尺度主要涉及地方和局地尺度。

本研究中制图比例尺为1：

1万，这一尺度与城市土地规划的尺度一致，增强了生境制图的规划指导意义。

2．1生境制图的依据

本研究选择土地利用方式、利用历史、建筑物格局三要素来划分生境类型。

土地利用方式由城市土地利用类型来反映。

研究区内的土地利用主要有居住用地、道路广场用地、绿地及公共设施用地等类型。

包括部分工业用地、市政公用设施用地、仓储用地和其他用地类型。

按照Sukopp的研究，土地利用类型对城市气候、土壤、水环境的形成与分异和动植物群落的构成都有影响，因此，土地利用类型直接影响到城市生境的形成。

但是，由于土地利用类型主要是从社会经济角度来进行划分，因此仅仅用土地利用类型来进行城市生境研究显然有其不足之处。

因此，在土地利用基础上，参考其它城市生态要素来进行生境划分是必要的。

土地利用历史主要考虑利用方式的延续性。

延续性影响到生境的结构功能质量。

利用方式稳定，持续时间长的城市区域往往成为本地物种、稀有物种分布的中心，且拥有代表性的景观，具有生态意义和重要保护价值。

研究区保留有历史很长的用地类型，比如宗教园林（大慈恩寺）。

有一部分属于20世纪60—70年代形成的用地类型，如老式单位家属区、高校校园、墓园（烈士陵园）。

但绝大部分是20世纪80—90年代城市扩张时期出现的新利用类型，如居住小区、曲江新区、市政设施（曲江水厂、天然气站）和闲置地。

历史悠久的用地方式显示出极高的自然保护价值，如大慈恩寺历史悠久，可追溯到唐代，用地性质稳定，这里分布着西安市的众多古树名木，如国槐、紫藤、柽柳、古柏等。

同时，大雁塔、大慈恩寺也以其独特的宗教建筑景观，成为西安市的重要城市地标。

建筑物格局主要考虑了建筑密度和建筑物空间排布（排式、蜂窝状），高度（高层、多层）等方面。

其中建筑密度实际反映了土地利用的强度，是主要的考虑因素。

通过遥感影像的分析，在研究区区分出了三个等级的建筑密度：

<

45％，松散布局；

45％-75％，较松散布局；

>

75％，密集布局。

另外，在一些类型中区分出了地面铺砌类型（铺砌运动场、土质运动场）。

建筑物格局与绿地率、绿地格局、地面铺砌状况密切相关，影响城市生境质量的高低，是较小尺度生境研究的主导要素。

2．2研究区生境分类与制图

利用Spot影像，结合地面调查，形成研究区城市生境分类系统。

生境类型体系采用开放式分类方法，共有三个等级单位（类型、亚类、小类）。

部分类型由于性质单一或成因单一，仅有一级单位。

类型系统初步形成的基础上，采用监督分类的方式形成生境类型图，如图1所示。

2．3研究区生境数据库的形成

在生境类型图形成的基础上，通过野外调查，选择不同生境类型的典型单元，采集生境类型的属性数据，借助ArcView构建研究区城市生境数据库。

考虑到生态数据的可比性，在典型单元中选择2—3块100×

100m样地，取其平均值采集数据。

记录信息由两部分组成：

基础信息，包括单元序号、类型、名称、地点、面积、形状、土地利用性质；

景观生态信息，包括建筑面积、绿地率、户外铺砌类型及面积比例、建筑物类型结构、高度及排布形式、绿化植物种类、平均1m高胸径、1m高胸径≥50cm的大树数量及分布、自生草本植物种组成、指示鸟类种群（乌鸫（dōng）、白头鹎（bēi））的分布状况、生态小结构（大树、水面、林片）、美学价值评价、接触自然的潜力、干扰（污染、振动、噪音）。

GIS辅助数据库的建立为生境评价及保护提供了基础，同时也使生境制图信息具有可更新性。

3生境综合保护价值评价

通过保护价值评价，可综合反映生境结构与功能状况的优劣，揭示优良生境单元的空间格局特征，为生境保护提供参照信息。

城市受人类影响深刻，因此，城市生境保护价值评价不能直接应用自然生境的评价方法，比如强调稀有性，规模等。

城市生境评价应兼顾多种目标，即应将生境结构、物种、城市景观建设等因素综合考虑。

本研究选择了六个评价指标：

绿地率、建筑密度、植被类型结构、乔木1m高胸径、生态小结构、指示鸟种的分布状况。

这些因子可综合表征生境的结构、功能质量。

其中，绿地率是评价生境价值的基本指标，一般与建筑密度呈反比例增长关系。

植被类型结构指孤植树木、林片、草地、灌木树篱、花坛5种的组合情况。

乔木lm高胸径指生境类型中乔木的平均胸径，由系统随机抽样平均获得。

胸径指标可反映生境发育历史，一般历史长的生境具有较大的该指标值。

生态小结构指生境类型中大树（1m高胸径≥50cm）、水面（面积≥25m）、林片（面积I>

0．01hm，郁闭度>

0．3）的分布及组合情况。

生态小结构可反映生境结构质量的高低，不但具有重要的生态学意义，如形成边缘生境，为城市动物种群提供水源、栖身之处及筑巢地，而且也具有重要的景观美学意义。

由于自生鸟类对环境具有很高的敏感性，同时也是城市自然保护的目标，因此选择鸟类为指示种，反映生境质量的高低。

本研究选择乌鸫为指示种。

乌鸫为西安市留鸟，属于鸣禽，以昆虫、草籽、浆果为食，常小群活动，繁殖期成对出现。

近年随着城市绿化水平的提高，乌鸫种群数量增加，但其分布上具有明显的相对集中性。

我们利用线路调查和样点调查相结合的方法，从2021年5月到2021年5月对研究区内的乌鸫种群分布状况进行了调查，结果说明研究区内乌鸫空间分布与生境类型有显著关系。

3．1单要素评价图层的生成

依靠上述建成的研究区生境数据库，生成评价要素专题图层。

参照Freeman和Wittig等学者的生境质量评价方法，结合研究区实际，确定本研究单要素评价给分标准，形成单要素评价图层。

评价给分标准如表2所示。

3．2研究区生境综合保护价值评价

在生境单要素保护价值评价的基础上，运用ARCINFO软件对单要素评价结果进行叠加处理，用单要素评价分值算术和的方法得到综合评价图层的属性值，并按下列标准划分综合保护价值等级：

评价总分值≥25为具有很高保护价值的生境类型（1级）；

评价总分值15～25为具有较高保护价值的生境类型（2级）；

评价总分值≤15为保护价值低的生境类型（3级），最后，形成研究区生境综合保护价值评价图。

通过上述评价可以看出，综合保护价值高的生境主要是公共园林（春晓园、雁塔西苑）、宗教园林（大慈恩寺）、植物园（西安植物园）、建于20世纪50～70年代的多层排式居住区（东风仪表厂、陕西师大等单位家属区）、建于60年代的大型园林式高校校园（陕西师大、西北政法学院等校园）、墓园（西安烈士陵园）等类型。

这些类型一般具有较高的绿地率，有多层植被结构，由于利用方式稳定，历史较长，乔木胸径较大（乔木1m高胸径一般为25～40cm，最大胸径可达100cm，有2种以上的生态小结构，同时也是指示鸟种乌鸫的主要分布区域，因此具有很高的综合保护价值。

4研究区生境链的规划

4．1生境链概念的提出

城市受人类影响深刻，生境具有破碎化的特征，呈斑状分布。

城市自然保护必须将分散的生境斑块组织起来，形成有效力的保护体系。

德国学者在生境制图的基础上，进行城市生境连续体的规划。

以此为基础，本研究将“生境链”作为一种新的城市空间规划概念提出。

生境链是有保护价值的城市生境单元与生态步石共同组成的城市自然保护空间体系。

属于较小尺度上的城市自然保护设施。

生境链的意义表现在以下方面：

突破传统孤立保护、挂牌保护的模式，实施整体保护、网络保护；

为城市自然保护、景观建设提供了操作性强的空间规划途径。

岛屿生物地理学理论、景观生态学理论、异质种群理论为生境链概念提供了理论依据。

4．2研究区生境链规划

由生境综合保护价值评价图可见研究区保护价值高的生境单元主要集中在北部，且呈带状分布。

用生态步石将这些分散的生境斑块连接起来，并划出其整体保护范围，便形成了研究区生境链。

生态步石即在隔离的生境斑块间有意识设立的绿色斑块，具有沟通生境斑块间物种交流，降低破碎化影响的功效。

如图3。

该生境链至少在以下方面具有重要生态意义：

①为城市自生鸟类种群提供了连续的生境空间。

据调查生境链内有鸟类8目，22科，51种，因此，生境链的划出对鸟类保护有积极意义；

②形成西安市南郊重要的大树、古树、林片保护区域；

③形成西安市南郊优美景观带；

④构成一条重要的城市自然教育线路。

5结论

1）城市生境制图，是一项多学科、综合性的研究工作。

用土地利用类型及历史发展状况、建筑格局来划分生境，能够反映城市景观综合生态功能的高低及空间差异，城市生境制图对于城市生态研究提供了新的数据来源。

生境制图将城市生境作为多要素组成的景观整体来研究，划分出的是一种生境复合体，比单纯从绿地角度来考察、探讨城市生态问题更客观实际，并具有可操作性。

2）通过对新的数据源所提供数据的综合评价，一些有价值的城市生境单元和更为重要的生境单元空间格局形式可以被识别出来，从而为城市自然保护和生态建设提供了新的机会。

保护价值较高的生境单元和格局形式，一般既具有物种保护潜力，又具有城市自然教育、景观建设的意义。

这与其土地利用、植被、建筑物、小结构等方面的综合状况相联系。

3）现有的我国城市自然保护还停留在孤立保护、挂牌保护的阶段，而按照景观生态学、保护生物学原理，有效的城市自然保护应该是物种+生境的整体保护和生境体系的保护。

本研究在生境制图、评价的基础上，对有价值的区域进行整体保护，形成空间保护体系，为城市提供具有复合功能和连续性的空间。

其特色是运用地理学的景观制图技术及生物学、生态学原理，重点研究城市景观异质性背景下的城市自然保护问题，并以此来指导城市规划。

因此，它不同于其它学科的自然保护研究。

它发挥了地理学、景观生态学注重空间分析的特长，为地理学参与城市研究、城市规划提供了又一条重要途径。

4）基于GIS的城市生境空间数据库构建，使数据的适时更新成为可能。

同时，运用GIS强大空间分析功能，揭示城市生境的空间格局、变化特征，为城市规划提供了重要依据。