基于Mapinfo的大学校园土地利用与景观格局优化研究——以广东海洋大学主校区为例

　　景观，是一个由不同土地单元镶嵌而成，具有独立的功能特征和明显的视觉效果的有机复杂系统，是具有明确边界、可辨识的地理实体。景观最初的含义是指一片或一块乡村土地，并于17世纪初发展为“自然与人文的综合体”。景观的研究就是从土地的研究开始的，与土地利用有着外延上的从属关系，是地理学、生态学以及人文科学的综合研究领域。因此，校园景观规划，就要求人们在尊重自然与生态的基础上，依据发展规划目标，通过调整土地资源配置和组织利用，对原有校园景观要素优化组合或引入新的成分，构建新的景观格局，以增加景观异质性和稳定性，创造出优于原有的景观生态系统的经济、社会和生态效益。
     
　　大学校园是一个集聚教育、科研、文化和观光的特殊场所。近年来，不少学者在规划模式、建筑风格、生态保护、人文特色等方面对其进行了探讨与评析。但是，大尺度下基于校园景观微观元素上的动态变化分析，尚不多见。本文是根据景观生态学原理和方法，计算广东海洋大学主校区校园景观单元特征和空间格局相关指数，分析不同的景观类型内部以及景观类型之间的结构特征，并对并校10年来不同时期（1996年和2005年两个时段）的校园景观空间格局特征进行比较，分析景观变化的特点，最后提出进一步优化规划的策略。

　　1　研究区概况

　　广东海洋大学坐落在中国大陆最南端景色秀丽的海滨城市湛江，经国家教委批准，于1996年6月由具有62年办学历史的原湛江水产学院和有39年办学历史的原湛江农业专科学校实行实质性合并，于1997年1月10日正式挂牌成立湛江海洋大学，成为我国大陆第二所海洋大学。原水产学院地处市中心，占地面积小（7.93 h m2），限制了学校的发展；原农专位于市郊，地势开阔，便于并校后的远景发展规划。于是，并校后以农专校区为主校区。学校发展飞速，于2000年提前10年进入万人大学行列。2005年7月，经教育部批准，更名为广东海洋大学。现有主校区、霞山校区、海滨校区和寸金校区四个校区，总占地面积333.33 h m2，在校学生超过2.5万人。
     
　　本文研究的区域是主校区。主校区位于湛江市西郊国家地质公园湖光岩风景区旁，风景旖旎，环境幽雅。离市区约20公里，依托交椅岭和虎岭而建，高程差为47m，占地280 h m2，其中，规划用地总面积1662336.0 m2，规划建筑总面积755480.6 m2，建筑容积率0.45，建筑密度16%。校区对外交通便利，东侧的疏港大道（原麻东大道）属主干道，南贯东海岛开发区，北通湛江港，与南侧的湖光岩东路、西侧的规划路组成校区的外环路。

　　2　研究方法

　　2.1校园景观类型划分

　　校园景观中的斑块，是指具有不同生态学属性和功能，与周围景观要素有明显区别的空间单元，如绿地、道路、学生公寓。

　　由于在大尺度下对校园景观生态的研究较少，目前还没有关于校园景观分类的原则、依据、标准等可以参考。因此,根据研究目的和研究对象的特点以及景观生态分类的依据和原则,确定了如下校园景观生态分类的依据和原则：

　　2.1.1分类依据

　　景观分类是土地分类的深化方向，也是新兴景观生态学研究的重要组成部分。因此，以城市用地分类标准(GBJ137)为主要依据,适当考虑景观生态分类的依据。

　　2.1.2　分类原则

　　在景观生态分类原则的基础上,主要考虑以下原则：

　　(1) 同尺度原则:即分类时应保持在相同的尺度或比例尺下进行。

　　(2) 功能相似性原则:将功能相似的适当归并为同一景观类型。

　　(3) 主用途原则:对于多用途地类应以该地的主要用途为景观类型。

　　(4) 空间分合原则:不同景观之间应相互独立又相互联系。

　　2.1.3　校园景观类型的确定

　　将校园景观类型主要分为: 教学设施景观、生活设施景观、娱乐用地景观、道路景观、绿地景观、水域景观和其他景观等七大类：

    (1) 教学设施景观:由教学楼、实验楼、图书馆、礼堂、行政用房，以及相关辅助建筑等构成。

    (2) 生活设施景观:指方便生活的用地,包括学生宿舍、教工宿舍、饭堂、商服用地。

    (3) 娱乐用地景观：包括体育场地、文化广场等。

    (4) 道路景观:由校园用地分类中的对外交通用地和校内道路用地构成。

    (5) 绿地景观:为校园景观提供自然异质性的绿色斑块或廊道,其内涵包括各种形式的绿化。

    (6) 水域景观:包括校园的一切水体部分，如湖泊、养殖场。

    (7) 其他景观:其它校园景观部分,如农业用地、荒地、闲置地和裸地等。

　　2.2校园景观格局基础数据获取

　　2.2.1图件处理   

　　从广东海洋大学校园网下载 .jpg图象形式的主校区总体规划图（1：2000），在GIS软件Mapinfo 7.0的支持下,将栅格正射影像图配准之后进行屏幕跟踪矢量化和图形编辑——属性数据录入,生成数字景观图层及相应的数据库和属性数据库。其工作流程如图2.1。



　　2.2.2空间数据处理

　　利用Mapinfo 7.0的空间分析功能,精确地度量和计算景观中各景观类型的斑块面积、周长、斑块数、平均斑块面积、平均斑块周长或长度,以此作为景观格局分析的基础数据。对获取的属性数据库,将其导入应用软件Microsoft Excel 2003中，利用Microsoft Excel 2003计算各景观格局指数。
　　2.2.3　校园土地利用景观格局评价指标

　　选取景观单元特征指数(1、2、3)、景观异质性指数(4、5、6)和景观空间构型指数(7、8)等指数体系作为景观格局的评价指标,其计算方法和生态涵义见表2.1。

　　3　结果与分析

　　3.1  不同时期土地利用与景观特征

　　本研究在1：2000大尺度下分别对广海大主校区1996年和2005年的土地利用情况按景观分类类型进行了统计，规划用地总面积均为1662336.0 m2,景观的总斑块数分别为397块和640块,平均斑块面积分别为4187.2 m2和2597.4 m2；景观间最多斑块数和最少斑块数之差分别为155块和263块，各景观类型内最大斑块面积和最小斑块面积之差分别为  




　　25565.9m2和44761.3 m2，平均最大斑块周长和平均最小斑块周长之差分别为489.1 m和477.3 m。可见，景观的斑块数、斑块面积和斑块周长的分布均极不均衡(表3.1)。

　　同时，为了把景观的空间特征与时间过程联系起来，进而了解景观内在规律性，本文对斑块形状指数、斑块孔隙度、景观多样性指数、均匀度指数、优势度指数、景观破碎度指数、景观分离度指数等指数进行了计算，结果见表3.1和表3.2。



　　由表3.1和表3.2可看出，就景观总体及单元特征来说,2005年绿地景观的斑块数和斑块面积都是最大的,分别占总数的41.875%和25.839%,而水域景观的斑块数和斑块面积都是最小,分别只占总数的1.923%和2.674%。水域景观的形状指数最大（2.014）、孔隙度最小(0.095), 娱乐景观的形状指数最小(1.091)，绿地景观的孔隙度最大(0.624)。结果表明，校园以绿地景观占主导,水域景观的形状最复杂，娱乐景观的形状简单而规则,绿地景观分布最广。而1996年以其他景观的面积最大，达803960.6 m2,占总面积的48.358%,是校园景观的主体;其次是道路景观，面积为316446.9m2,占总面积的19.026%;绿地景观的面积是304154.8m2,占总面积的18.297%;也是水域景观的面积及比例最小,只有44457.9m2,仅占总面积的2.674%；水域景观的斑块孔隙度再次最小，分布较集中，对整体景观的影响小。另外，道路景观斑块数和面积比分别由1996年的98块和19.026%变化为147块和25.144%，表明校园的网络性增强，利于物质、能量、信息等流动和物种的迁移。研究区景观空间格局的变化情况见图3.1和图3.2。




　　在景观的异质性方面,2005年各景观类型的多样性、均匀性和优势度等指数最大的分别是绿地景观(4.762)、生活设施景观(0.839)和道路景观(1.991),最小的分别是水域景观(1.174)、道路景观(0.369)和生活设施景观(0.386)。景观整体的多样性指数、均匀度指数和优化度指数依次为5.243、0.627和1.218。1996年是绿地景观的多样性指数最大,为4.169,水域景观的多样性指数最低,为0.885 ;生活设施景观的均匀度指数最高(0 872)，道路景观的均匀度指数最低（0.309）;景观优势度指数还是以道路景观的最大(3.167)，生活设施景观的最小(0.332)。景观整体多样性、均匀性和优化度指数分别是4.494、0.593和2.437。

　　就景观的空间构型而言,2005年其他景观的分离度最大(77.434),表明其他景观在景观中的分布最广且最分散,而生活景观的分离度最小(18.852),仅是其他景观的24.346%,表明生活设施景观在景观中的分布比较集中。各景观的破碎度以其他景观的最大(6009.4)、生活设施景观最小(1602.8)。1996年同样是其他景观的分离度最高(181.890),生活设施景观的分离度最低(14.726)，后者是前者的8.096%;其他景观的破碎度最高(17105.5),生活设施景观的破碎度最低(1435.6)。

　　3.2  景观格局动态变化

　　3.2.1  景观总体特征变化

　　从前面对校园景观空间格局的分析可知，从1996年到2005年，主校区景观空间格局的景观总体特征发生了很大的变化。主要表现在景观总斑块数、各类景观组成要素的斑块数、平均斑块面积、平均斑块周长、各景观类型面积比例等动态变化方面。

　　首先，是景观总斑块数和各景观类型斑块数的变化。总斑块数由1996年的397块增加到2005年的640块，增加了243块，增幅为61.209%。在各景观类型中，全部7类景观类型的斑块数都不同程度上增加了，其中，以绿地景观的变化量最大，增加了109块。增幅最大的是教学设施景观，达130.77%。而水域景观严重受自然地形影响，仅增加了1块。各种景观类型斑块数的变化情况见图3.3。

　　1996和2005年的规划用地面积都是1662336.0 m2，按理，各类景观斑块数会随着用地类型转移而有增有减。然，事实上，却出现了总斑块数和各类型斑块数同时增长的特殊情况。这是因为并校10以来，逐年扩大办学规模，在人类强度的干扰下，土地集约利用度加大，有更多其他景观（如未利用地）面积转移为他类景观类型，同时，其他景观元素也被细化，破碎度减小，从而斑块数增加。



　　其次，是组成景观的各景观类型的面积和面积比例的变化（见图3.4和图3.5）。在研究区总面积不变的情况下，组成景观的各景观类型的面积和面积比发生了变化，只有其他景观类型是减少的，而其他的6类景观类型都有不同程度的增加，其中以绿地景观的增加值最大，增加了125381.5m2，增幅为41.223%，其他类型增加幅度依次为道路景观、教学景观、生活景观，最小的是水域景观，仅增加面积8342.3m2；其他景观面积和面积比由1996年的803960.6 m2和48.358%下降为2005年的414649.6 m2和24.944%，减少面积和减少幅度分别为389311.0 m2和48.424%。  



　　再次，是研究区平均斑块面积和平均斑块周长的变化。如表3.1所示，平均斑块面积变化很大，由1996年的4187.2 m2减小为2005年的2597.4 m2，减幅为37.968%：而平均斑块周长反而由1996年的281.5 m增大为2005年的286.9 m。原因与上面分析的斑块数变化原理一样，是因为人为因素对土地用途的干扰而造成景观斑块类型的变化。1996年并校时，建校规模尚小，校园西部和北部有成片的农用地或未利用地，斑块分布集中，形状简单规则。发展至2005年时，校园内各部分进行了布局调整和功能优化，尤其是西部与北部的原属于其他景观类型的土地，已经被开发为各类用地。因此，斑块数量大增，斑块形状变得复杂不规则。而规划用地面积是一直保持不变的，这样，就导致了平均斑块面积大减的同时，平均斑块周长增加。这种破碎化趋势是与主校区逐年建校规模相符的（见表3.3和图3.6）。





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