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城市化是所有人类主导的行为特征中最为均匀化的一个。它大面积地改变了物理环境以建立起一种仅对一个物种即人类自身较为适宜的相对较窄的生境,并且城市总是从外部输入大量的能量和物质用于维持自身非平衡状态。随着人类不断涌入城市这种现象将不断增加。而这种方式深刻改变着世界范围内的自然景观,导致不同尺度上结构、功能和生态系统等多方面的变化。无论是发达还是欠发达地区的城市区域快速增长都面临着同样紧迫的问题。
深圳经济特区作为我国设立的第一个经济特区,又是我国第一个在整体规划下建立的城市,建立之初就确定了网络组团结构的基本发展方针。由于其特殊的经济和地理位置,在建立后城市化过程非常迅速,成为研究城市化过程及其影响的理想之地。本文将在地理信息系统、多源遥感数据、全球定位系统以及空间统计分析等技术支持下,对深圳特区的景观格局变化,城市植被配置和功能进行研究,主要结论如下:
(1)深圳经济特区在1979-2003年总体表现出随城市化过程进行,景观时空格局复杂性程度不断增加的趋势。由于四个行政区域规划发展目的不同,变化速率、强度和发展态势在四个行政区域表现出一定的分异特征,其中盐田区、罗湖区较大的景观结构变化发生在1979-1990年;福田区表现出景观时空结构变化持续时间长,开始时间早的特点与特区总体景观结构变化特征较一致;南山区的主要变化发生在1990年以后。同时福田区和南山区表现出多次多段干扰的迹象,受城市化干扰程度巨大。
(2)通过利用修正的空间转移概率方法和优势景观组分转移贡献率方法以及优势景观组分发生位置图定量分析了1979-1990,1990-2000和2000-2003年三个比较时段景观组分变化速率、变化特征和变化时空位置和贡献率,表明深圳经济特区1979-1990年属于粗犷的城市扩展和建设时期,表现出景观类型变化频率大、转移速度快、斑块破碎化严重和斑块面积迅速缩小的特点,其居于主导作用的景观类型转移变化主要发生地点是盐田区、罗湖区和福田区,南山区的变化幅度和强度不明显,且这个阶段主要以自然景观类型向人工景观类型的转化为主要表现。随着城市化过程推移,特区逐渐进入到城市成型期,即1990-2000年间,这一时期上述过程减缓,大量的非渗水表面的形成是这个阶段的显著特征,主要优势景观类型转化过程的发生区域发生了变化,主要分布在南山区和福田区,在这个时间段内可以发现罗湖区和盐田区的城市化过程以及人类干扰得到控制,原始自然景观类型在此阶段没有受到进一步的破坏而导致退化。2000年后进入特区土地利用精细整理期,优势景观类型转化区域遍布整个特区的许多地方,这个时期特区开始更加注重生态环境保护和居民生活工作环境质量的改善,大量使用渗水材料有效缓解了硬化路面和材料造成的有害影响。城市建设中破坏的植被也得到一定程度的人工和自然恢复,斑块面积和连通性都有了一定程度的增加。
(3)在利用梯度分析城市化过程干扰强度变化时发现:不同景观类型显示出特殊的,但不是唯一的空间特征。他们依赖于特定的景观指数。非渗水表面显示出从城市边缘向中心覆盖面积逐渐增大的趋势,建设用地显示出从特区西部向东部不断降低的趋势。因此,不同景观类型事实上在基于景观格局梯度上显示出特有的空间结构特征。这种特征可以用来在不同区域的城市之间或者同一城市的时间系列上比较城市发展和下垫面的变化格局和规律。人类对于深圳经济特区的影响基本表现出随距离城市中心的距离增加而逐渐变弱的趋势,且呈现出明显的方向性,同时受到地形的强烈限制。随着城市化程度增加:1)斑块密度呈指数增加;2)斑块形状在整体上变得更加复杂;3)斑块大小和变异整体上具有相同的下降趋势,但自然景观类型的斑块大小和变异趋向于降低,人工景观类型的斑块大小和变异趋向于增加;4)如果认为景观连同性与聚集度成正相关,与斑块密度成负相关,那么景观连通性就呈现降低的趋势。从深圳经济特区的梯度的时空变化看,在城市构型方面,改革开放的初期由于确定的中心发展区域政策的指导和人口以及资金的限制呈现同心圆的发展特征,伴随着经济的飞速发展和外部资金的大量涌入,深圳经济特区开始逐渐转变成以盐田为扇轴,朝向南山方向的扇形结构发展。
(4)城市植被作为城市生态系统中具有自净功能的重要组成成分受到了城市化的强烈干扰,不仅表现在生境破碎化和土地利用覆盖变化的类型和景观水平上;在物种组成结构中,不同土地利用类型中的植被结构反映了在小尺度下人类干扰的影响。在植物区系基本构成、物种多样性和DBH结构入手分析了植被在不同土地利用类型的变化以及相关的驱动因素。结果表明:特区的种子植物可划分为13个分布区类型和14个变型。深圳特区城市森林中的热带成分共有220属,357种,分别占特区植物区系地理成分的80﹪和83.2﹪,表现出强烈的热带性质。其中大戟科、棕榈科、桑科、樟科、桃金娘科、蝶形花科、茜草科、山茶科、禾本科、含羞草科和木兰科11科的属种数占多数,共占101属182种,占总属数的34.95﹪和总种数的40.9﹪;在289属中,种数最多的是榕属(18种),其次是冬青属(9种),木槿属(6种),蒲桃属(6种)和润楠属(6种)占总属数的1.73﹪,总种数的10.11﹪。PAFT、ROFT、REFT、INFT和RSFT分别具有16、13、23、11和7个群落类型。从中可以看出REFT。类型的群落最多,表明其分化水平最大,受人工干预导致的群落类型结构也最多样,而RSFT则相反。城市不同功能类型中的植物个体总体偏小,无论是DBH还是树高方面。个体较大的主要分布于RSFT、INFT等功能类型中。PAFT与其他四个类型的个体分布具有明显的差异,而RSFT和REFT在个体分布格局上相似程度较高。PAFT具有最高的物种丰富度。五个土地利用类型的优势(Dominant)组的物种贡献率为,INFT(15.38)>RSFT(14.43)>ROFT(12.03)>REFT(9.92)>PAFT(7.85)。表现出人工干预越强烈物种优势度越集中,选择物种的倾向性越明显,或者说生长环境和空间的开放性越强,物种的集中程度越低的趋势。
(5)城市植被的存在除了在物种多样性保护上应该受到重视,另一个主要作用在于生态效益的发挥,因此从城市表面温度与城市植被配置关系入手,利用三角棱柱(Triangular prism)和等值线(Isarithm)方法的曲面分形维数方法,结合空间自相关分析和梯度分析进行了研究,结果表明:特区热岛效应分布特征表现为中间强两边弱,梯度明显。几个最大的高温区域分别分布在南山区蛇口港,福田区深圳革命烈士纪念碑到皇岗口岸一带,罗湖区深圳货运北站周围,盐田区盐田港。反映出深圳特区的表面温度特征主要受到来自于人类干扰.城市扩展的影响,同时也受到强烈的地形梯度影响。在今后的城市植被的建设中管理决策部门应当重点加强上述几个区域的规划管理。高密度高温区域在特区核心福田区并没有大量出现,热特征的表现大都呈现离散分布。这主要是由于福田区道路绿化的面积、位置合理配置有效的分割非渗水表面,防止了大面积高温区的出现,同时绿色空间配置的合理性加强了空气温度的流动扩散,防止了由于大面积热岛特征的出现所带来的污染物质的凝聚现象的出现;反观盐田区由于道路绿地植被没有给予充分的重视,普遍存在树体树冠偏小的缺点无法发挥出个体和整体应有的生态效应,导致高温区域不断增加扩大大面积连片发生。