陳賢干

(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，福建 福州 350003)

福建省森林公園落界“一張圖”與景觀空間格局分析

陳賢干*

(福建省林業(yè)調(diào)查規(guī)劃院，福建 福州 350003)

利用空間信息技術(shù)，獲取福建省森林公園落界“一張圖”，通過分析森林公園內(nèi)各森林景觀與地形因子之間的關(guān)系，揭示福建省森林公園景觀空間格局分布特征。研究結(jié)果表明：全省現(xiàn)有156個省級以上森林公園，三明、南平和福州等5個設區(qū)市的森林公園個數(shù)占全省73.72%，漳州、三明和泉州森林公園面積列全省前三，少部分縣市區(qū)無森林公園分布。研究區(qū)以有林地為主，針葉林景觀占整個研究區(qū)森林生態(tài)景觀總面積的46.05%。研究區(qū)內(nèi)各森林景觀隨著海拔的變化呈現(xiàn)出有規(guī)律的垂直分異特征，主要分布在海拔800 m以下。主要森林景觀分布在緩坡至陡坡之間，非林地景觀隨著坡度升高分布面積逐漸減少，其他森林景觀均呈現(xiàn)先增后減的趨勢。各森林景觀在不同坡向趨于均勻分布但又略有差異?？傮w來看，森林景觀在海拔和坡度上存在顯著的分異特征，而在坡向上的分異特征不明顯。

森林公園；空間信息技術(shù)；“一張圖”；地形因子；景觀格局

隨著森林旅游日益受到重視，林業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)做出相應調(diào)整，森林公園應運而生，而且發(fā)展迅速[1]。森林公園是指具有一定規(guī)模和質(zhì)量的森林風景資源和環(huán)境條件，可以開展森林旅游，并按法定程序申報批準的森林地域[2]。森林公園在保護森林資源、生物多樣性和可持續(xù)利用等方面具有重要作用[3]，對促進我國旅游業(yè)和林業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、加強對森林公園管理、發(fā)展動態(tài)及生態(tài)保護方面的研究具有重要意義。森林公園既是充分發(fā)揮森林生態(tài)系統(tǒng)服務功能的主要載體，也是發(fā)展森林旅游的重要場所[4]。林業(yè)系統(tǒng)學者對森林公園的研究成果很多，研究內(nèi)容主要集中在森林公園的理論研究[5-6]、旅游資源開發(fā)與生態(tài)服務功能評價[7]、經(jīng)濟評估及規(guī)劃、管理體制和經(jīng)營模式研究等[8-9]，但對森林公園落界“一張圖”與其景觀空間格局分布的研究相對較少。本文以此為切入點，利用空間信息技術(shù)，將福建省森林公園落界到“一張圖”，通過分析森林公園內(nèi)森林景觀分布與地形因子的關(guān)系，揭示森林公園景觀空間格局分布特征，以期為福建省森林公園的開發(fā)與建設、可持續(xù)經(jīng)營與管理、合理保護與利用、生態(tài)恢復提供科學依據(jù)，為我省生態(tài)文明建設開展提供理論參考。

1 研究區(qū)概況

福建省依山傍海，地處北緯23°33′～28°20′、東經(jīng)115°50′～120°40′，東臨臺灣海峽，東北與浙江毗鄰，西北與江西相交，西南與廣東相連；地處暖熱濕潤的亞熱帶海洋性季風氣候區(qū)，年均降雨量1 504.2 mm，年均氣溫19.7 ℃。福建有福州、廈門、泉州等9個地級市及1個平潭綜合實驗區(qū)。全省林地面積926.82 萬hm2，占土地總面積的76.28%，森林覆蓋率65.95%，居全國首位。

2 數(shù)據(jù)來源

本文采用的數(shù)據(jù)主要有基礎地理信息數(shù)據(jù)、林業(yè)地理信息數(shù)據(jù)、遙感影像及森林公園相關(guān)資料等，主要包括高分一號和資源三號高分辨率遙感影像、空間分辨率為25 m的數(shù)字高程模型DEM、1：10 000比例尺地形圖；福建省森林公園界線(落界前數(shù)據(jù)，下同)、全省2015年森林資源檔案數(shù)據(jù)、森林公園相關(guān)文件、相關(guān)圖紙等。目前福建省森林公園界線主要是通過縣(市、區(qū))提供的森林公園總體規(guī)劃與可行性研究報告的掃描圖紙經(jīng)配準矢量化得到的，存在森林公園界線和面積與相關(guān)文件、圖紙不符等問題，因此需要對福建省森林公園界線進行審查修訂，從而形成福建省森林公園落界數(shù)據(jù)。

3 數(shù)據(jù)處理

3.1 數(shù)據(jù)落界技術(shù)路線

通過空間信息技術(shù)處理獲得福建省森林公園落界數(shù)據(jù)(圖1)。既滿足林地落界“一張圖”的要求，又滿足全省森林公園落界“一張圖”的要求，同時為全省森林公園景觀空間格局分析提供科學依據(jù)。

圖1 福建省森林公園落界數(shù)據(jù)技術(shù)路線

3.1.1 疊加分析

疊加分析是指在統(tǒng)一空間參考系統(tǒng)下，通過對兩個數(shù)據(jù)進行一系列集合運算，產(chǎn)生新數(shù)據(jù)的過程[10]。運用ArcGIS軟件，對福建省森林公園界線與各縣(市、區(qū))核查的森林公園界線進行疊加分析，可以有效地分析森林公園界線差異問題，保證森林公園界線的準確性。

3.1.2 柵格圖像形成和配準

將森林公園批復圖紙掃描生成柵格圖像，利用ArcGIS軟件結(jié)合地形圖和遙感影像對柵格圖像進行配準。為了保證配準精度，選取不在同一直線且分布均勻的不少于4個控制點進行配準，經(jīng)過反復校正，保證達到精度要求。

3.1.3 柵格圖像矢量化

經(jīng)過柵格圖像配準后，就可以以此柵格圖像為底圖，進行矢量化，進而結(jié)合相關(guān)資料和數(shù)據(jù)得到修改的森林公園界線。

3.1.4 建立屬性數(shù)據(jù)庫

本次研究的屬性字段主要包括設區(qū)市代碼、縣市區(qū)代碼、森林公園編號、景區(qū)類型、斑塊編號、關(guān)鍵字、森林公園級別、森林公園面積、備注等。通過空間連接，可以將森林公園空間數(shù)據(jù)與森林資源檔案屬性數(shù)據(jù)相連，從而與林地落界數(shù)據(jù)緊密銜接，滿足數(shù)據(jù)庫建立要求。

3.1.5 與森林資源檔案數(shù)據(jù)融合

根據(jù)森林資源檔案數(shù)據(jù)，當森林公園界線與檔案小班界相差10 m以內(nèi)，考慮到可能是誤差引起的偏差，本文以小班界作為森林公園界線；反之，保留森林公園界線。

3.2 森林公園景觀類型劃分

為了掌握森林公園植被分布特點，需要對福建省森林公園內(nèi)景觀類型進行劃分。根據(jù)森林資源二類調(diào)查土地分類系統(tǒng)，結(jié)合研究區(qū)森林植被類型分布現(xiàn)狀，采用森林資源檔案數(shù)據(jù)中的地類和優(yōu)勢樹種兩個因子相結(jié)合進行劃分，從而得到福建省森林公園景觀類型分類系統(tǒng)(表1)。利用ArcGIS對研究區(qū)森林資源數(shù)據(jù)中相同景觀的圖斑進行融合處理，得到森林公園不同景觀類型及統(tǒng)計概況(表2)。

表1 福建省森林公園景觀類型分類系統(tǒng)

表2 森林公園不同景觀類型及統(tǒng)計概況

3.3 地形因子等級劃分

利用ArcGIS軟件，采用DEM數(shù)據(jù)提取研究區(qū)的高程、坡度及坡向并進行等級劃分。本文將研究區(qū)高程劃分為7級、坡度劃分為6級、坡向劃分為8級(表3、表4、表5)。

表3 高程等級劃分

表4 坡度等級劃分

表5 坡向等級劃分

經(jīng)過以上處理方法獲得了研究區(qū)的高程、坡度及坡向分級數(shù)據(jù)。利用ArcGIS空間分析功能，將研究區(qū)的森林景觀分布圖分別與海拔、坡度及坡向分布圖進行疊加分析，從海拔、坡度及坡向等方面對森林公園景觀空間格局進行統(tǒng)計分析。

4 結(jié)果與分析

4.1 森林公園落界“一張圖”

利用空間信息技術(shù)，對福建省各設區(qū)市森林公園現(xiàn)狀進行統(tǒng)計(表6)，獲得福建省森林公園空間分布圖(圖2)。由表和圖可以看出，全省現(xiàn)有省級以上森林公園156個，面積17.75萬hm2，其中：國家級29個，面積8.64萬hm2，省級127個，面積9.11萬hm2。

各設區(qū)市分布著不同數(shù)量和面積的森林公園。在數(shù)量上，三明、南平、泉州、漳州和福州等5個設區(qū)市的森林公園個數(shù)占全省總數(shù)的73.72%。其中，國家級森林公園主要集中在福州、三明、漳州、龍巖和南平，占國家級總數(shù)的82.76%；省級森林公園主要集中在三明、泉州、漳州和南平，占省級總數(shù)的65.35%。在面積上，漳州、三明和泉州森林公園面積位列全省前三，莆田和廈門面積最小，其他設區(qū)市森林公園面積均在1.76～2.09 萬hm2；在空間分布上，全省森林公園總體分布均勻，全省72個縣市區(qū)都設立有森林公園。鼓樓區(qū)、思明區(qū)、秀嶼區(qū)、鯉城區(qū)、龍文區(qū)和柘榮縣等16個縣(市、區(qū))暫無森林公園，主要原因是這些縣(市、區(qū))不具有一定規(guī)模和質(zhì)量的森林資源和環(huán)境條件，或者未按法定程序申報等。

表6 福建省各設區(qū)市森林公園現(xiàn)狀統(tǒng)計

圖2 福建省森林公園空間分布

4.2 森林公園景觀格局與海拔的關(guān)系

隨著海拔的變化，研究區(qū)景觀類型分布在垂直方向上明顯呈現(xiàn)有規(guī)律的分異特征(表7)。各景觀類型隨著海拔的升高呈現(xiàn)單峰分布變化，闊葉林和針葉林景觀在200～800 m海拔范圍內(nèi)占據(jù)了大多數(shù)；闊葉林和竹林景觀分別在400～600 m和800～1 000 m海拔處達到最大值，23%以上的面積分布在該海拔范圍內(nèi)；針葉林和灌木林景觀在400～600 m海拔處有最大的分布面積。在海拔0～800 m范圍內(nèi)，除無林地外，其余景觀類型占各自景觀總面積近70%。非林地景觀90%在海拔600 m以下分布。各景觀受降水減少和氣溫降低的影響，在海拔1 000 m以上分布較少。經(jīng)濟林、未成林造林地和無林地一般分布在海拔較低地區(qū)，而其他景觀相對較少，主要受人工種植和采伐等人為活動的干擾。

表7 森林公園不同景觀類型的垂直分布情況

4.3 森林公園景觀格局與坡度的關(guān)系

在各個坡度上不同景觀類型均有不同面積的分布(表8)。非林地景觀主要分布在斜坡以下，而陡坡以上由于人類生產(chǎn)活動受限，很少有非林地景觀分布；其他景觀的分布面積隨著坡度的增加均呈現(xiàn)先增后減的趨勢。在陡坡地區(qū)，闊葉林、竹林和灌木林的分布面積達到峰值，而其他景觀主要在斜坡地區(qū)。在緩坡至陡坡之間，除非林地外，各景觀分布比例均超過了65%，其中針葉林、竹林、經(jīng)濟林和未成林造林地分布比例甚至超過了84%，主要是由于緩坡和斜坡范圍相對適合人類從事森林經(jīng)營活動且土壤肥沃；而陡坡受人為干擾影響小且適宜植被生長，因此在該坡度上有較大的森林分布面積。急坡與險坡土壤厚度薄，有機質(zhì)成分和土壤水分容易受雨水侵蝕影響流失，從而影響了植被生長，因此各林地景觀分布面積很小。分析表明，人類活動對森林公園內(nèi)不同森林景觀在坡度上的分布有較大的影響。

表8 森林公園不同景觀類型沿坡度的分布情況

4.4 森林公園景觀格局與坡向的關(guān)系

坡向影響森林植被的分布規(guī)律及生長狀況，總體來看，陽坡、半陽坡分布面積較陰坡、半陰坡略大些。從表9可以看出，在不同坡向上各景觀類型趨于均勻分布卻又有差異，在西南坡針葉林分布最多；闊葉林和竹林在西北坡分布最多；經(jīng)濟林、灌木林和非林地在東坡分布最多；未成林造林地和無林地更多的分布在南坡?？傮w來看，闊葉林、經(jīng)濟林、灌木林和未成林造林地在陽坡、半陽坡的分布面積持平于陰坡、半陰坡；針葉林、無林地在陽坡、半陽坡分布面積明顯大于陰坡、半陰坡，而竹林、非林地則相反。以上說明，各森林景觀在坡向上分布特征與人類活動及植被的生物學特性是密切聯(lián)系的。

表9 森公園不同景觀類型沿坡向的分布情況

5 結(jié)論與討論

空間信息技術(shù)能有效地對森林公園的空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)進行動態(tài)管理，是今后森林公園的開發(fā)、建設、管理與保護工作的重要技術(shù)支撐。通過福建省森林公園落界“一張圖”統(tǒng)計分析，全省現(xiàn)有156個省級以上森林公園，其中國家級29個，省級127個，總面積17.75萬hm2。從空間分布來看，全省森林公園分布均勻，各設區(qū)市均存在不同數(shù)量和面積的森林公園，三明、南平、泉州、漳州和福州等5個設區(qū)市的森林公園個數(shù)占全省總數(shù)的73.72%，漳州、三明和泉州森林公園面積列全省前三。

福建省森林公園內(nèi)森林覆蓋率較高，整體景觀的結(jié)構(gòu)、功能和動態(tài)過程主要由有林地景觀主導。針葉林景觀占整個研究區(qū)森林生態(tài)景觀總面積的46.05%，是研究區(qū)的優(yōu)勢景觀類型和森林景觀的基質(zhì)。

通過對福建省森林公園內(nèi)森林景觀與地形因子關(guān)系的分析，結(jié)果表明：隨著海拔的變化，研究區(qū)各景觀類型分布在垂直方向上明顯呈現(xiàn)有規(guī)律的分異特征，主要分布在海拔800 m以下地區(qū)。闊葉林和針葉林在海拔200～800 m處分布集中，竹林景觀在海拔400～1 000 m處分布集中，而非林地景觀集中在海拔400 m以下。主要森林景觀分布在緩坡至陡坡之間，隨著坡度升高，非林地景觀分布面積逐漸減少，其他森林景觀也呈現(xiàn)先增后減趨勢，分別在斜坡和陡坡分布面積最大。總體來看，森林公園景觀在海拔和坡度上的分異特征顯著，而在坡向上的分異特征不明顯。各景觀類型在不同坡向趨于均勻分布但又有差異，其中中陽坡、半陽坡分布面積相對較大，。

森林景觀格局的空間分布受地形因子影響，各森林景觀隨著地形因子的變化明顯呈現(xiàn)出不同的空間分異規(guī)律，說明地形因子對森林景觀的空間分異特征具有重要作用[11]。數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化精度和景觀格局分析在選擇不同空間分辨率下會產(chǎn)生不同的影響。本文利用DEM數(shù)據(jù)和柵格化后的森林景觀數(shù)據(jù)對景觀格局與地形因子相關(guān)關(guān)系進行分析過程中發(fā)現(xiàn)，空間尺度效應是一個不容忽視的問題[12-14]。如何選擇最優(yōu)尺度，對景觀空間格局分析更全面、更準確需要進一步深入研究。總體上，福建省對建設森林公園具有較高的重視度和前瞻性，為森林公園的可持續(xù)經(jīng)營與管理、合理保護與利用等提供了較好條件。

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陳賢干(1989-)，男，福建永泰人，助理工程師，主要從事林業(yè)遙感及地理信息系統(tǒng)應用研究，(E-mail)549352703@qq.com。

P208；S757.4；TP753

A

1004-2180(2017)02-0014-06