城市绿地系统是城市生态系统的重要组成部分，对改善城市生态环境质量、提高人居生活水平、创造生态宜居型城市起着十分重要的作用(刘滨谊等, 2002)。为在有限的空间内合理规划布局城市绿地系统，需要在景观水平上研究城市绿地系统的结构特征，遥感和地理信息系统技术为该领域提供了有力的技术支持(肖笃宁等，2004)。国内不少研究者已经进行了有益的尝试。陈浮等(2001)应用3期卫星影像分析了无锡市马山区1988\_1998年城市边缘区景观变化与人为影响的关系；车生泉(2001)对上海和南京分别进行了城市绿地现状遥感调查，并选取贯穿上海外环线内绿地景观的8条样线对上海城市绿地景观异质性分析进行了分析；上海和宁波等东部发达城市以及三峡已经有了基于遥感和GIS的城乡交错带景观演变研究和应用成果(高峻等，2003)。近年来，高分辨率卫星如IKONOS和QuickBird卫星数据的空间分辨率分别达到1 m和0.61 m，这为城市绿地系统的研究提供了良好的条件。

本文首次利用QuickBird高分辨率卫星数据调查株洲市城市绿地系统，选取了嵌块体大小、内缘比、隔离度、破碎度、连接度、网络的连接度、网络的环度、景观多样性指数(Shannon-Wiener指数)和优势度等景观生态学评价指标对株洲市城市绿地系统景观结构特征进行了分析。

1 材料与方法 1.1 研究区概况

株洲市位于湖南省中东部，112°57′30″—114°7′15″E，26°03′05″—28°01′07″N，有京广、浙赣、湘黔三大铁路交汇于此，为江南最大铁路枢纽。全市总面积11 272 km²，其中规划区面积536.7 km²，建成区面积67.2 km²。建成区人口58.05万。株洲属典型江南红壤丘陵地貌，海拔多在100 m以下，最高328.4 m，地势南高北低，成土母质为花岗岩、第三纪红色砂页岩和千枚岩，气候条件属亚热带季风湿润气候，是湖南省工业重镇和农业强市。

株洲市城市的基本特征是绿色环抱，跨江发展，工业化水平较高的城市，城市的基本功能类型有“综合型”、“工矿型”、“工贸型”、“商贸型”、“旅游型”、“城郊型”和“农贸型”7个基本类型。这些特征是株洲市城市绿地景观结构特征的基础，其布局为“一江(湘江)、二圈(内外环线)、三山(奔龙、庆云、石峰)、四港(白石、建宁、枫溪、霞湾)、五轴(五条主干道)、六带(六条绿带)”。这个布局有利于保护市域自然山体和水体的完整性、景观的异质性和多样性，有利于森林涵养水源和减轻对湘江下游水质的污染。把株洲市建设成为人与自然和谐，人与社会和谐的现代宜居国家园林城市。

1.2 研究方法

利用美国QuickBird卫星数据对株洲市城市绿地景观要素进行调查，共区划了15 385个绿地小班，即嵌块体。其中荷塘区5 801块，芦淞区2 681块，天元区1 646块，石峰区5 257块，并建立城市绿地地理信息系统。QuickBird卫星是美国2001年10月发射的最新的地球资源卫星，其数据的空间分辨率可以达到0.61 m，为城市绿地系统的调查提供了精确而可靠的技术支持。地理信息系统采用Mapinfo平台。组成景观的结构单元可分为嵌块体(patch)、廊道(corridor)和基质(matrix) 3种基本类型(Richard et al., 1986)。绿地系统是城市生态系统的子系统之一，绿地分类按建设部新标准五大类划分(建设部, 2002)，绿地以嵌块体和廊道的景观要素形式出现。本文结合具体情况和研究的可操作性选取如下指标对株洲市城市绿地系统景观结构进行分析。在绿化嵌块体景观空间结构分析时把孤立木图斑和非绿化面积的水体、绿地建筑图斑去掉，只保留含有绿化面积的图斑，文中称其为绿化嵌块体，各项分析计算也只针对绿化嵌块体。隔离度分析时在每个城区分别选取2个典型地点计算与之相邻嵌块体的平均距离。内缘比也只就所选取的典型地点进行分析。

1.3 景观空间特征分析指标

城市绿地系统景观结构特征分析就是采用反映景观空间结构、特征、景观多样性等指标分析绿地景观的结构、功能和变化(Richard et al., 1986；肖笃宁等，2004)。

1) 嵌块体平均面积, 公式：, A为嵌块体的平均面积，A_i为各嵌块体的面积，n为嵌块体的数量。

2) 内缘比，公式：S=P/A，P为嵌块体的周长，A为嵌块体的面积。

3) 隔离度，公式：，d_ij为相邻嵌块体间的距离，n为相邻嵌块体的数目。

4) 破碎度，公式：F=n/A，n嵌块体数目，A为景观面积(km²)，单位面积内的嵌块体面积(m²·m^-2)。

5) 连接度，公式：，A_j为与i嵌块体相邻的j嵌块体的面积，d_j为i嵌块体与相邻j嵌块体的边缘间距离。

6) 网络的连接度，公式：，L为连接数，V为节点数，L_max为最大可能连接数。γ指数的变化范围0~1.0，γ为0时，表示没有节点相连，γ为1.0时，表示每个节点都彼此相连。

7) 网络的环度，公式：，L为连接数，V为节点数。α指数的变化范围为0~1，当α=0时，表示网络无环路，当α=1时，表示网络具有最大可能的环路数。

8) Shannon-Wiener指数，公式：，H为景观多样性指数(单位为bit)，m为景观要素类型数目，P_i为第i景观要素类型所占的比例。

9) 最大多样性指数，公式：，H_max最大多样性指数，S为嵌块体类型数。

10) 均匀性指数，公式：，E为均匀性指数，H为景观多样性指数，H_max最大多样性指数E。

11) 优势度，公式：，n为景观要素类型数目，P_i为第i景观要素类型所占的比例，D为优势度。

2 结果与分析 2.1 绿地景观嵌块体特征

从生物学角度说，嵌块体大小一方面影响到能量和营养的分配，另一方面影响到物种数量(肖笃宁等，2004)。从表 1知，株洲市绿化嵌块体平均面积为1 956 m²；最大面积1 648 000 m²，位于石峰区；最小面积9 m²，位于荷塘区。从各区情况来看，以荷塘区的平均面积为最小，仅1 275 m²，其次为天元区，为2 194 m²，最小面积在各区之间没有明显的差异，这主要取决于调查的最小区划图斑。造成荷塘区和天元区平均面积偏小的原因一方面由于其景观的破碎度大(见2.2)，另一方面是在这2个区缺乏大面积的公园绿地。增大嵌块体的平均面积有利于提高物种多样性，这在将来的绿地规划中应适当考虑。表 2可以看出，树种结构类型分析，株洲市各区之间差异大，天元区69.5%, 荷塘区37.3%，芦淞区16.6 %，石峰区15.9%, 说明天元区树种结构类型合理，荷塘区次之，芦淞与石峰区最差；从树种来看，树种单一，主要是樟树(Cinnamomum camphora)、荷花玉兰(Magnolia grandiflora)、三球悬铃木(Platanus orientalis)等，其中芦淞区樟树79.2%，物种多样性与中亚热带常绿叶林地带不相称；从乔、灌、草类别分析，株洲市乔木60.6%, 基本上是乔木当家，芦淞区乔木79.3%，天元区仅15.6%，普遍是灌木缺乏，石峰、荷塘区分别只占0.1%, 最大的天元区2.3%，草坪, 天元区占51.6%，这不利于绿地生态功能的发挥，应提倡以乔木为主，乔、灌、草有机配置，重视地被植物的运用。从绿地类型分析，株洲市附属绿地42.2%, 但街旁绿地1.9%、生产绿地0.1%(建成区)缺乏，绿地结构不合理，绿量不足，分布不均。这些有赖今后的规划中调整结构，注重植物造景，特别重视街头绿地建设，发挥附属绿地的作用，保护好自然生态绿地。

2.2 景观隔离度、破碎度、连接度分析

随着景观破碎化的发展，绿地嵌块体数目增加，嵌块体的边缘长度增加，而内部生境减少(蒙吉军等，2005)。虽然边缘的增加，对一些边缘物种有利，但总的说来，破碎化是一种不利的发展趋势。从本次调查来看，就单位面积嵌块体面积分析，全市的绿地覆盖率达到35%，各区之间没有明显的差异，拥有石峰公园的石峰区和拥有神农公园的芦淞区稍高，其余2区稍低，这与前面的分析结果相符。但从单位面积嵌块体数目分析，荷塘区的破碎化程度最高，为254块·km^-2，与其他3个区相比存在着明显的差异。见表 3。

连接度在此表达的是基质的连接程度，它说明了位于基质中的嵌块体之间的相互作用。在前面分析了隔离度，但由于隔离度只采用了相邻嵌块体的平均距离这一参数来评价，没有表明与该嵌块体相邻的有几个嵌块体与之相互作用，连接度同时考虑相邻嵌块体的面积和个数参数，因为隔离度用的是“平均距离”，而连接度采用的是面积与距离之商的“和”。所以在一定程度上该指标更全面的反映了基质中嵌块体之间的相互关系。从分析结果看，基本趋势是隔离度大的，相互作用就小，但也有由于面积因素和相邻嵌块体数目差异而造成的分异。最典型的是南方动力机械公司，隔离度分析时，该样点与株洲电力机车厂相当，但在这项指标中，株洲电力机车厂却是它的4倍。如果以该指标排序的话，连接度从好到差，依次为株洲电力机车厂(2 313)、炎帝广场(1 133)、响石广场(905)、南方动力机械公司(552)、长江广场(434)、红旗广场(394)、新华东路—东环路口(280)、中心广场(154)。

另外2个评价景观结构特征的指标是隔离度和内缘比。隔离度越大，岛屿间物种交流越弱，岛屿效应越强。与相邻嵌块体的联系和相互作用减弱。除了对病虫害的传播有一定的隔离作用外，总的说来不利于物种的保存、保护和繁衍。从4个区所选择红旗广场、新华东路—东环路口、中心广场、南方动力机械公司、长江广场、炎帝广场、响石广场、株洲电力机车厂8个典型地点，计算分析，其相邻嵌块体数分别为：18、17、15、5、14、12、12、10，平均面积分别为：1 420、1 522、542、2 383、1 896、4 871、2 966、2 598 m²。南方动力机械公司和株洲电力机车厂中心位置为厂区，其隔离度均较小，分别为45 m和40 m；中心广场由于其所处交通枢纽和核心商业区的特殊地位，其隔离度为133 m，新开发区的天元区，其炎帝广场和长江广场以及石峰区新近建设的响石广场，其隔离度指标表现良好，分别只有26 m、66 m和58 m。与之相比，荷塘区的2个广场，红旗广场和新华东路—东环路口在该指标上表现都不佳，分别为153 m和94 m。特别是红旗广场在该指标上竟比位于最繁华地段的中心广场还差，体现了设计和建设上的缺陷。

内缘比的作用是相对的，该值大时对某些生态过程有利，而该值小时，则对另一些生态过程有利。总的说来，在嵌块体面积相同并足够大时，内缘比越大，生境异质性越大，物种多样性也大。考虑到工作量的原因，内缘比分析只选择了隔离度分析时涉及到的8个样点上111块绿化嵌块体为代表来计算分析。结果表现最好的是经过精心设计和建设的中心广场，其次为新华东路—东环路口和炎帝广场，分别为0.44、0.42和0.36。中心广场和炎帝广场是由于设计和建设的结果，而新华东路-东环路口恰恰是由于受人为干扰较少的自然状态使然。作为单位附属绿地的2个样点，南方动力机械公司和株洲电力机车厂的内缘比是最低的，分别为0.16和0.26，一方面是由于没有处在交通繁华地段的厂区绿化用地都相对宽裕，绿化嵌块体的面积相对较大，另一方面也有绿地形状设计的原因，从上述平均面积和内缘比的相对关系中就可以清楚的看到。

2.3 景观网络连接度与环度

景观的网络结构表现的是景观中廊道的连接状况。在本研究中它指的是城市道路带状或线状绿地系统。网络结构的重要性，不仅在于物种沿着它连接处的移动，而且也在于它对周围景观的基质群落和嵌块体群落的影响。单独的廊道增强了种的迁移，形成一系列相互连接的链或环时，这一网络则提供了多种可供选择的途径(岳文泽等，2005；周廷刚等，2003)。在破碎化程度很高和隔离性很强的城市绿地景观中，网络的连接作用尤其重要。分4个区的计算结果表明(表 3)，株洲市的绿化网络连接度和环度不太理想，最高是荷塘区，连接度和环度分别只有0.55和0.31，最低的石峰区分别只有0.39和0.08，即石峰区的道路绿地系统几乎没有“环”。造成这种结果，一方面是因为株洲市的城市布局结构，带状分布的城市难于形成环；另一方面作为多个大中型企业为主体的株洲工业城，城市公共道路系统本身就不发达，城市景观以相对隔离的群团状分布厂矿企业为主，单位附属绿地是株洲市各类型绿地中最大的一块(见表 1)，而城市绿化网络没有有效的和单位附属绿地连接。要改变这一状况有赖于未来的城市发展、旧城区改造和产业结构调整中，充分考虑绿化网络的作用。

2.4 景观多样性

作为生物多样性的一个层次，景观多样性越来越受到人们的重视，因为景观多样性是遗传多样性和物种多样性的有力保障。下面分别以树种类型，乔、灌、草类别，绿地类型分析景观的多样性、均匀性与优势度。

树种分为樟树、荷花玉兰、三球悬铃木、针叶树、其他乔木树种和草灌木6种类型；乔灌草类别分为乔木、灌木、草本和乔灌草4种类型；绿地类型分为公园绿地、街旁绿地、居住绿地、单位附属绿地、道路绿地、防护绿地、生产绿地(如苗圃)、风景绿地和城郊生态绿地9种类型(按建设部新标准在前统计时合并为5种类型)。Shannon-Wiener指数越大表示景观多样性越好，而其大小又取决于类型的多寡和各类型的分布均匀性，类型越多、分布越均匀，指数就越大，反之则小。从假设完全均匀性分布的最大多样性指数的计算结果(表 4)可以看出，以绿地类型计算的多样性指数为最大，因为其类型最多，为9个。但绿地类型主要是依据绿地在城区中所处的位置来划分的，不足以区分绿地的内部结构，所以在以下的分析中以其他2种分类即树种类型和乔、灌、草配置类型的计算结果为依据。

图 1表明了以乔、灌、草配置分类的株洲市及各城区景观多样性指数、均匀性指数和优势度的对比。以该种分类计算的株洲景观多样性指数略小，为1.38。这主要是因为总类型数只分了4类，比以树种结构分类总类型数少了2项。各城区在该计算结果按景观多样性指数从大到小的排序为天元区(1.56)、石峰区(1.32)、荷塘区(1.29)、芦淞区(0.96)。芦淞区保持最差，但天元区与石峰区换了个位置，原因是天元区在乔、灌、草搭配上的均匀性最好，特别是在灌木的使用上达到了总绿化面积的2.3%，其他虽然以草为主体，占51.6%，乔、灌、草混植及树木仍分别占到30.5%和15.6%；而石峰区的灌木只有0.1%，树木却占63.0%(表 3)。

图 2为以树种类型分类计算的景观多样性指数、优势度和均匀性指数。株洲市的景观多样性指数、均匀性指数和优势度分别为1.47、0.57、1.11。就多样性指数从大到小的排列依次为石峰区(1.56)、荷塘区(1.29)、天元区(1.05)和芦淞区(0.96)。从图 1中也可以看出，均匀性指数与多样性指数趋势相同，即多样性指数大时，均匀性指数相应也大，优势度则刚好相反。多样性指数最小的芦淞区具有最小的均匀性指数和最大的优势度。因为芦淞区的绿化树种组成中，樟树占了79.2%，是株洲市各城区中比例最大的，占绝对的优势，由此造成该景观的多样性指数和均匀性指数下降。

总体说来，根据这2项指标的分析结果，石峰区和天元区的景观多样性较好，荷塘区和芦淞区的景观多样性较差。

3 结论和讨论 3.1 城市绿地景观结构特征

城市绿地景观结构，从景观要素分析主要包括：城市绿地，城市绿化树种。城市绿地对改善城市生态，美化城市景观，优化人居景观环境具有特别重要的意义。城市绿化树种的拟人化能升华人的精神境界，因此要研究株洲周边地区的森林生态群落，建立人工复合生态系统。坚持美学思想为指导，坚持以植物造景为主，融城市景观于一体，集历史、文化积淀、建筑艺术、园林艺术之大成，营建富有景感、美感的生态健全的园林城市。

3.2 城市绿地结构特征

株洲市城市绿地结构存在三大问题：1)城市绿地结构不合理，绿量不足，分布不均。附属绿地42.2%, 但街傍绿地1.9%、生产绿地0.1%(建成区)缺乏，附属绿地比例大，表明政府投入力度小；2)呈自然景观破碎化、人工景观无序化趋势。荷塘区的破碎化程度最高，为254块·km^-2，与其他3个区相比存在着明显的差异，天元区最大嵌块体面积小，表明缺乏大型集中绿地；3)绿化网络连接度和环度较差，石峰区环度几乎没有环, 城市绿化网络没有有效的和单位附属绿地连接。建议政府要大力加强公园绿地、街道绿地、环状隔离带、网络建设，改变绿地结构与景观意像。在天元区和荷塘区征地或租地建设大面积公园绿地和绿化广场，芦淞区地处中心城区，建议从平面和垂直界面上加强景观网络联系，立体绿化与提质相结合，丰富绿量，增加绿视率。

3.3 树种多样性与结构特征

株洲市城市树种多样性与结构也存在三大问题：1)树种单调，树种多样性欠丰富。主要树种是樟树、荷花玉兰、三球悬铃木，芦淞区樟树占了79.2%，是株洲市各城区中比例最大的，占绝对的优势，由此造成该景观的多样性指数和均匀性指数下降；2)树种乔灌草类型结构不合理。株洲市乔木60.6%, 灌木缺乏，石峰、荷塘分别只占0.1%, 最大的天元区2.3%，草坪, 天元区占51.6%，草坪虽对提高环境质量具有重要作用，但从生态效益分析，乔木是草坪的20倍，因此，这不利于绿地生态功能的发挥；3)植物群落结构不合理。采用乔灌草配置的芦淞区占1.2%, 天元区最多，30.5%。“没有量就没有美”，群落美才是美的最高境界。建议在城市绿地规划设计中更多的使用其他优良的乡土树种，改变目前樟树当家的单调局面，同时合理配置乔木、灌木和地被植物(草本)，以增加景观的多样性与美学性。特别提倡在城市绿化中更多使用灌木树种和耐荫地被植物，因为目前灌木树种在株洲城市绿地中的比例相当小，地被可覆盖地面，降温、降尘。此外，景观多样性还应从植物种类多样性、色彩、季相、生态系统异质性、设计艺术性、群落结构层次性来丰富。从整体景观看，绿色基质差，异质性差，个性缺乏，应注重生态功能与美学色彩，在加大普遍绿化力度的基础上，突出植物造景的地带性、功能性、文化性、艺术性特色。

3.4 城市绿地景观恢复与重建对策

提高城市生态基础设施水平与景观整体生态质量不应该仅仅是增加几个公园、广场或美化几条街道和节点的问题, 而应该把城市放在区域的整体景观基质中, 设计城市的景观格局, 并用廊道有机地联系成景观网络结构，使之成为区域整体景观生态格局的有机组成部分，从城市总体规划的角度, 要预留好绿地, 尊重城郊边缘自然景观; 从城市绿地系统规划的角度, 要将各类绿地用绿线或廊道联系成网络系统，加强绿线管理; 从植物造景的角度, 要模拟自然顶极群落, 寻求有限空间内公共服务功能最优、生物量最大、生产力最高的目标。