蓝绿基础设施多功能对景观格局的时空响应及风险区分级——以四川天府新区为例.pdf

西北林学院学报2 0 2 4,3 9(2):2 3 7-2 4 6J o u r n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-7 4 6 1.2 0 2 4.0 2.3 0蓝绿基础设施多功能对景观格局的时空响应及风险区分级 以四川天府新区为例 收稿日期:2 0 2 3-0 5-2 9 修回日期:2 0 2 3-0 7-0 6 基金项目:国家自然科学基金(3 1 5 0 0 5 8 1)。第一作者:郭淑婷。研究方向:风景园林规划与设计、绿色基础设施。E-m a i l:1 5 3 4 7 0 1 8 6 2q q.c o m*通信作者:罗言云,副教授,博士,硕士生导师。研究方向:城乡生态与景观规划设计、风景园林规划与设计、绿色基础设施。E-m a i l:l u o y a n y u n 3 9 6 61 6 3.c o m郭淑婷,王诗源,王倩娜,罗言云*(四川大学 建筑与环境学院,四川 成都 6 1 0 0 6 5)摘 要:城市蓝绿基础设施(B l u e-G r e e n I n f r a s t r u c t u r e,B G I)提供着多种类型的生态系统服务功能,研究B G I景观格局和功能的关系,对提高城市生态系统服务功能具有重要意义。以四川天府新区(含协调管控区)为研究区,利用2 0 1 0、2 0 1 5、2 0 2 0年3期土地利用数据,测度景观格局、B G I多功能的时空演变特征,并采用地理探测器探测B G I多功能对景观格局的时空响应。最后基于探测结果进行低服务功能等级风险区分级。结果表明,2 0 1 0-2 0 2 0年,研究区景观格局变化显著,景观破碎化持续加剧、连续性降低、景观趋于高度异质性,2 0 1 5年后变化加剧;多功能等级呈先增长后降低、低服务功能从北向南扩散的趋势,高功能等级聚集分布在龙泉山脉、彭祖山景区;景观组成类型、网络结构要素类型、斑块密度指数(P D)和面积加权平均形状指数(AWM S I)是影响多功能时空演变的主要驱动因子,景观组成类型和网络结构要素类型的交互作用对其影响最大。研究结果能为四川天府新区景观格局优化和生态系统服务管控提供一定参考。关键词:景观格局;蓝绿基础设施;多功能;时空演变;地理探测器中图分类号:TU 9 8 5.1 1 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-7 4 6 1(2 0 2 4)0 2-0 2 3 7-1 0S p a t i o t e m p o r a l R e s p o n s e a n d R i s k Z o n e C l a s s i f i c a t i o n o f M u l t i f u n c t i o n a l B l u e-G r e e n I n f r a s t r u c t u r e t o L a n d s c a p e P a t t e r n A C a s e S t u d y o f S i c h u a n T i a n f u N e w A r e aG U O S h u-t i n g,WA N G S h i-y u a n,WA N G Q i a n-n a,L U O Y a n-y u n*(C o l l e g e o f A r c h i t e c t u r e a n d E n v i r o n m e n t,S i c h u a n U n i v e r s i t y,C h e n g d u 6 1 0 0 6 5,S i c h u a n,C h i n a)A b s t r a c t:U r b a n b l u e g r e e n i n f r a s t r u c t u r e(B G I)p r o v i d e s v a r i o u s t y p e s o f e c o s y s t e m s e r v i c e f u n c t i o n s.S t u d y i n g t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n B G I l a n d s c a p e p a t t e r n a n d f u n c t i o n s i s o f g r e a t s i g n i f i c a n c e f o r i m p r o-v i n g u r b a n e c o s y s t e m s e r v i c e f u n c t i o n s.T a k i n g t h e T i a n f u N e w A r e a i n S i c h u a n(i n c l u d i n g t h e c o o r d i n a t e d a d m i n i s t r a t i o n a r e a)a s t h e r e s e a r c h a r e a,u s i n g l a n d u s e d a t a f r o m t h r e e p e r i o d s o f 2 0 1 0,2 0 1 5,a n d 2 0 2 0,t h e s p a t i o t e m p o r a l e v o l u t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f l a n d s c a p e p a t t e r n a n d B G I m u l t i f u n c t i o n w e r e m e a s u r e d,a n d g e o g r a p h i c d e t e c t o r s w e r e u s e d t o d e t e c t t h e s p a t i o t e m p o r a l r e s p o n s e o f B G I m u l t i f u n c t i o n t o l a n d s c a p e p a t t e r n.F i n a l l y,b a s e d o n t h e d e t e c t i o n r e s u l t s,t h e r i s k z o n e s w i t h l o w s e r v i c e f u n c t i o n l e v e l w e r e c l a s s i-f i e d.T h e r e s u l t s s h o w e d t h a t f r o m 2 0 1 0 t o 2 0 2 0,t h e l a n d s c a p e p a t t e r n i n t h e s t u d y a r e a c h a n g e d s i g n i f i-c a n t l y,w i t h c o n t i n u e d i n t e n s i f i c a t i o n o f l a n d s c a p e f r a g m e n t a t i o n,d e c r e a s e d c o n t i n u i t y,a n d a h i g h d e g r e e o f h e t e r o g e n e i t y i n t h e l a n d s c a p e.T h e m u l t i f u n c t i o n a l l e v e l s h o w e d a t r e n d o f f i r s t i n c r e a s i n g a n d t h e n d e c r e a-s i n g,w i t h l o w s e r v i c e f u n c t i o n s s p r e a d i n g f r o m n o r t h t o s o u t h,w h i l e h i g h f u n c t i o n a l l e v e l s w e r e c o n c e n-t r a t e d a n d d i s t r i b u t e d i n t h e L o n g q u a n M o u n t a i n s a n d P e n g z u s h a n S c e n i c A r e a;T h e l a n d s c a p e c o m p o s i t i o n t y p e,n e t w o r k s t r u c t u r e e l e m e n t t y p e,p a t c h d e n s i t y i n d e x(P D),a n d a r e a w e i g h t e d a v e r a g e s h a p e i n d e x(AWM S I)w e r e t h e m a i n d r i v i n g f a c t o r s a f f e c t i n g t h e s p a t i o t e m p o r a l e v o l u t i o n o f m u l t i f u n c t i o n a l s y s t e m s.T h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n l a n d s c a p e c o m p o s i t i o n t y p e a n d n e t w o r k s t r u c t u r e e l e m e n t t y p e h a d t h e g r e a t e s t i m p a c t.T h e r e s e a r c h c a n p r o v i d e c e r t a i n r e f e r e n c e f o r o p t i m i z i n g t h e l a n d s c a p e p a t t e r n a n d c o n t r o l l i n g e c o-s y s t e m s e r v i c e s i n S i c h u a n T i a n f u N e w A r e a.K e y w o r d s:l a n d s c a p e p a t t e r n;b l u e-g r e e n i n f r a s t r u c t u r e;m u l t i f u n c t i o n;s p a t i o t e m p o r a l e v o l u t i o n;g e o-g r a p h i c d e t e c t o r 蓝 绿 基 础 设 施(B l u e-G r e e n I n f r a s t r u c t u r e,B G I)是指由自然、半自然和人工绿地植被、水体为一体的生物栖息地网络体系1,具有调蓄雨洪、管理河流、制造冷岛、缓解热岛、固碳、改善空气流通和休闲娱乐等生态系统服务功能2。景观格局是指景观的空间结构特征,包括景观组成单元的类型、数量、空间分布与配置,是诸多自然和人为因素在不同时空尺度上作用的最终结果3。景观格局的变化改变了生态系统的结构和过程,进而影响生态系统服务功能的空间分布4。在国土空间规划的重要时期,研究景观格局对B G I功能的影响,科学认知二者之间的关系,有利于完善城市土地资源利用、促进区域生态文明建设和可持续发展。景观格局和生态系统服务之间的耦合关系是生态系统服务管理以及景观可持续规划等跨学科领域的热点问题5。目前,学者主要关注土地利用对生态系统服务产生的影响6-7以及景观格局指数与生态系统价值之间关系的研究8-1 1。研究方法上,学者多采用皮尔逊相关指数、斯皮尔曼、灰色关联度等相关性分析或回归分析对二者关系进行量化1 2-1 5,一定程度上反映各因素对生态系统服务的影响,却忽视了二者在地理空间上的差异性,这可能导致统计分析出现错误,增加生态系统服务管理决策中的不确定性1 6。因此,如何在考虑空间异质性的基础上,借助动态指标来分析两者的时空演变规律,厘清生态系统服务对景观格局的时空响应机制是本研究亟需解决的问题。随着国家级新区的快速建设,四川天府新区的景观格局变化过程加快,带来利益的同时产生了一系列的生态环境问题。协调管控区是天府新区生态网络格局的重要组成,与天府新区共同构建“三山三水、四核多廊”的生态安全格局1 7,但既往研究中很少被纳入研究范围1 8-1 9。鉴于此,选取国家级新区 四川天府新区(含协调管控区)为研究区,分析2 0 1 0-2 0 2 0年景观格局及B G I功能的时空变化特征,运用地理探测器探测B G I多功能对景观格局的时空响应机制,并根据探测结果进行B G I低服务功能等级风险区分级。期望为四川天府新区生态空间的优化发展提供科学依据和数据支撑,同时为B G I多功能评估及其规划设计实践提供理论依据与参考。1 研究区概况与数据来源1.1 研究区概况四川天府新区位于成都市中心城区以南(1 0 3 4 7-1 0 4 3 5 E,3 0 4 -3 0 3 7 N),总面积约2 6 7 8 k m2。属亚热带季风气候,多为低山丘陵,东部龙泉山脉和南部彭祖山形成重要生态屏障。根据 四川天府新区总 体 规 划(2 0 1 0-2 0 3 0年)(以 下 简 称 规划)1 7,研究区被划分为直管区、高新片区、龙泉片区、双流片区、新津片区、简阳片区、青龙片区、视高片区、协调管控区9个片区(图1)。1.2 数据来源与预处理基于云量少、无遮挡的原则,选取研究区2 0 1 0、2 0 1 5年和2 0 2 0年7月的L a n d s a t 8遥感影像数据,并在E NV I 5.3中完成辐射定标、大气校正、波段提取、镶嵌及裁剪等预处理,得到3 0 m分辨率的土地利用数 据,根 据 中 国 科 学 院 土 地 利 用/覆 被 类 型(L U C C)分类体系将土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、建设用地以及未利用地6大类。结合高精度卫星影像及实地调研对运算结果进行目视解译和修正。对所有采用数据(表1)进行地理坐标空间系统配准、重采样至3 0 m栅格,并统一到WG S_1 9 8 4坐标系统。2 研究方法2.1 景观格局变化2.1.1 形态学空间格局分析 运用形态学空间格局 分 析(m o r p h o l o g i c a l s p a t i a l p a t t e r n a n a l y s i s,M S P A)方法分析B G I景观形态特征变化。首先,将绿地(耕地、林地、草地)和水体合并为B G I要素,并作为前景像元,赋值为1,其他土地利用类型作为背景像元,赋值为0,得到3 0 m3 0 m精度的B G I二值栅格图。然后利用G u i d o s T o o l b o x软件对数据进行八邻域M S P A分析,边缘宽度取值6 0 m,最终将B G I识别分割成核心、孤岛、穿孔、边缘、连接桥、环、分支7个互斥类别,得到B G I网络结构要素栅格图。832西北林学院学报3 9卷 图1 研究区区位及高程F i g.1 L o c a t i o n a n d e l e v a t i o n m a p o f t h e s t u d y a r e a表1 数据类型及来源统计T a b l e 1 S t a t i s t i c a l t a b l e o f d a t a t y p e s a n d s o u r c e s类型年份数据来源分辨率遥感影像2 0 1 0、2 0 1 5、2 0 2 0中国科学院资源环境科学数据中心h t t p s:/w w w.r e s d c.c n3 0 m土地利用2 0 1 0、2 0 1 5、2 0 2 0地理国情监测云平台h t t p:/w ww.d s a c.c n3 0 m气象2 0 1 0、2 0 1 5、2 0 2 0中国气象科学数据共享服务网h t t p:/d a t a.c m a.c nN C D C(美国国家气候数据中心)f t p:/f t p.n c d c.n o a a.g o v1 k m土壤2 0 2 0城市生态智慧管理系统h t t p:/w ww.i u e m s.a c.c n1 k m空气质量2 0 1 0、2 0 1 5、2 0 2 0全国空气质量实时发布平台h t t p:/w w w.c n e m c.c n中国空气质量在线监测分析平台h t t p s:/w w w.a q i s t u d y.c n矢量数据地图2 0 1 0、2 0 1 5、2 0 2 0O p e n S t r e e t M a p h t t p s:/w w w.o p e n h i s t o r i c a l m a p.o r g高德开放平台h t t p s:/l b s.a m a p.c o m百度地图开放平台h t t p s:/l b s y u n.b a i d u.c o m矢量数据 2.1.2 景观格局指数 从分析B G I景观破碎化与多样性特征角度出发,选择斑块面积指数(P D)和最大斑块面积指数(L P I),形状指数为面积加权平均形状指数(AWM S I),聚散性指数选择蔓延度指数(C ONT AG),多样性指数为香农多样性指数(S H-D I)5个景观格局指数(表2),运用F r a g s t a t s 4.2中的标准法和移动窗口法,以9 0 0 m为移动窗口分析尺度,运算得到全局尺度景观格局指数值和栅格图。表2 景观格局指数及含义T a b l e 2 L a n d s c a p e p a t t e r n i n d e x a n d i t s m e a n i n g类型景观格局指数生态学含义面积指数斑块密度指数(P D)表示单位面积内的斑块总数,反映斑块破碎化和景观异质性程度最大斑块面积指数(L P I)最大斑块占整个景观面积的比例,反映人类活动的方向和强弱,值越大表示景观中优势种、内部种丰富度越高形状指数面积加权平均形状指数(AWM S I)反映景观边缘效应,度量景观空间格局复杂性聚散性指数蔓延度指数(C ON TA G)描述景观里不同斑块类型的团聚程度或延展趋势多样性指数香农多样性指数(S HD I)反映景观异质性,特别对景观中各斑块类型非均衡分布状况较为敏感2.2 B G I多功能评价结合四川天府新区气候环境现状,选取雨洪管理、缓解热岛、空气净化、固碳、休闲娱乐5项功能进行B G I各单项服务功能评价(表3),并通过自然断点法重分为低服务、较低服务、中等服务、较高服务、高服务5个等级。然后,借助层次分析-变异系数法确定各单项功能权重,进行B G I多功能评价。其中,变异系数权重取历年平均值。932第2期郭淑婷 等:蓝绿基础设施多功能对景观格局的时空响应及风险区分级 以四川天府新区为例表3 各单项功能评价指标和方法T a b l e 3 E v a l u a t i o n i n d i c a t o r s a n d m e t h o d s o f i n d i v i d u a l f u n c t i o n sB G I功能评价指标评价方法雨洪管理洪涝削减量采用生态系统服务评价(I U EM S)平台的径流分析模型和城市内涝削减模型,计算林灌草削减洪涝水量和水库削减洪涝量,二者之和即为洪涝削减量缓解热岛缓解热岛效应服务量采用大气校正法定量反演地表真实温度。基于I U EM S平台内置热岛缓解模型模拟无B G I空间情景下的温度。二者的差值为缓解热岛效应服务量空气净化空气质量指数和货币价值运用克里金法(K r i g i n g)对研究区各监测点空气质量指数进行空间插值得到空气质量指数空间分布,与货币价值评价结果进行空间叠加,得到空气净化功能空间分布固碳碳储量基于地上生物碳、地下生物碳、土壤碳库、死亡有机碳4种类型的碳库和土地利用类型,运用I n V E S T模型的碳储存模块计算得到碳储量休闲娱乐景观游憩价值指数和交通可达性2 0-2 1以美学景观生态系统服务功能价值当量作为参考,对土地利用类型进行赋值2 2 得到景观游憩价值指数空间分布,与交通可达性评价结果进行空间叠加得到休闲娱乐功能空间分布2.3 地理探测器地理探测器是一种探索空间分异并揭示其背后驱动机制的统计方法。其核心思想是根据空间异质性,分析自变量与因变量分布格局的一致性,探测自变量对因变量的解释程度,主要包括因子探测器、生态探测器、交互作用探测器和风险区探测器4大模块2 3。研究基于地理探测器,以B G I单项功能及多功能等级为数值量因变量,景观组成、网络结构要素、景 观 格 局 指 数P D、L P I、AWM S I、C ONT AG、S HD I为类型量自变量,综合运用因子探测器、交互探测器和风险区探测器定量分析B G I多功能对景观格局因素的时空响应机制。3 结果与分析3.1 景观格局特征3.1.1 土地利用景观类型变化特征 2 0 1 0-2 0 2 0年研究区土地利用分布呈现成都平原和龙泉山东部丘陵地区以耕地和建设用地为主,龙泉山脉和彭祖山景区以林地为主。对比研究区土地利用(图2 A)发现,研究区耕地面积呈先略增后显著减少趋势,共减少1 7 3.9 5 k m2;建设用地与耕地趋势相反,面积先略减少后急剧扩张,共增加1 7 7.7 8 k m2;林地则小幅度持续减少且后期速度放缓,其面积共减少8.4 k m2;其余景观类型面积变化并不明显。计算土地利用转移矩阵并绘制土地利用转移图(图2 B),发现前期耕地转入1 5 8.5 7 k m2,转出1 4 1.7 7 k m2,主要 由 建 设 用 地 和 林 地 转 入。建 设 用 地 转 入1 0 2.8 1 k m2,转出1 1 6.8 9 k m2;林地转入4 1.8 2 k m2,转出6 4.5 9 k m2,均主要是耕地转化。后期耕地转入7 1.8 6 k m2,转出2 6 2.7 k m2,主要转出为建设用地和林地;建设用地转入2 2 4.6 8 k m2,转出3 2.1 k m2,林地转入4 8.7 8 k m2,转出5 1.6 8 k m2,均主要是耕地转化。总体来看,研究区土地利用类型转化,主要发生在耕地和建设用地之间,其次是耕地和林地。3.1.2 B G I网络结构要素变化特征 2 0 1 0-2 0 2 0年研究区网络结构要素中非B G I主要分布在西北部的高新片区、双流片区、直管区和龙泉片区东部区域,呈现由北向南、由西向东扩张的趋势,核心集中分布在龙泉山两侧区域。对比研究区网络结构要素(图3 A)发现,研究区核心、穿孔、连接桥的面积总体呈减少趋势,而孤岛、边缘、环、分支的面积总体呈增长趋势,其中,结构连通性高的网络结构要素类型(连接桥、环、分支)的面积总体呈增长趋势,环的面积表现出波动,呈现出先略微减少后显著增长的趋势。生境斑块(核心、孤岛)总体减少了4 4 3.9 4 k m2,过渡地带(边缘、穿孔)增长了5 3.1 6 k m2,生态廊道(连接桥、环)则总体增长了7 2.0 8 k m2。各类型网络要素面积在2 0 1 5年后变化速率明显加快,大型生境斑块受到人为干扰日益严重,呈现破碎化趋势,也导致小型生境斑块和斑块内部生态廊道的增加。计算网络结构要素转移矩阵并绘制网络结构要素转移图(图3 B),发现前期生境斑块转入3 8 4.0 6 k m2,转出5 0 6.5 9 k m2,主要转出为非B G I、连接桥、边缘,主要转入为穿孔和环。其中,非B G I主要转入为核心区,核心区转入的非B G I占比达到2 0 1 5年非B G I占 比 的3 7.6 1%。后 期 核 心 转 入 为1 7 2.7 6 k m2,转出为4 9 5.1 6 k m2,主 要 转 出 为 非B G I、生态廊道和过渡地带,主要转入为穿孔。其中,3 9.6 4%面积的穿孔转移为核心,3 5.4 2%面积的连接桥转移为环。前期非B G I和生境斑块间存在大面积相互转换,后期整体转换趋势和前期保持一致,速率加快,过渡地带和生态廊道间的相互转移较前期更加明显。总体来看,B G I网络结构要素类型内部转换中向结构连通性高的连接桥转换最多,表明在保留下来的B G I中,结构连通性得到改善,这042西北林学院学报3 9卷 B图为弦图,布局采用事前模式;节点表示各土地利用类型,节点长度表示起始年份各土地利用类型面积占比;连接线表示节点之间的转移关系;连接线与节点的接触的长度表示转出面积(k m2)的大小;连接线的颜色跟随主节点的颜色。图2 2 0 1 0-2 0 2 0年研究区土地利用情况F i g.2 L a n d u s e s i t u a t i o n i n t h e r e s e a r c h a r e a(2 0 1 0-2 0 2 0)B图为弦图,布局采用事前模式;节点表示各网络结构要素类型,节点长度表示起始年份各网络结构要素类型面积占比;连接线表示节点之间的转移关系;连接线与节点的接触的长度表示转出面积(k m2)的大小,连接线的颜色跟随主节点的颜色。图3 2 0 1 0-2 0 2 0年B G I网络结构要素类型情况F i g.3 T y p e s o f E l e m e n t s i n B G I N e t w o r k S t r u c t u r e(2 0 1 0-2 0 2 0)也一定程度上证明了近年来天府绿道的推进和实施生态成效显著。3.1.3 B G I景观格局变化特征 根据B G I景观格局指数计算结果,2 0 1 0-2 0 2 0年研究区景观格局发生显著变化。其中,P D、AWM S I、S HD I值呈增加趋势,表明景观破碎程度加剧,景观复杂性、异质性和丰富度增加。L P I、C ONT AG值总体呈减少趋势,表明研究区景观内部物种丰富度降低,景观破碎度增加,聚合度下降。从空间分布来看(图4),研究区P D值呈两极分化趋势,呈现西北部片区高于东南部片区,并向东南片区迁移的特点。L P I值以直管区下降最为显著;C ONT AG值从整体表现出较高的景观连续性到由西向东显著破碎化,随着东部新区一体化建设形成区域发展新格局;S HD I值前期以龙泉山脉以西的片区增长较为明显,后期以协调管控区最为显著。3.2 B G I多功能时空变化特征对各单项功能指标(图5)进行综合赋权(表4),通过空间叠加和重分类得到B G I多功能等级空间分布。其中,由于研究区内空气质量监测站数目较142第2期郭淑婷 等:蓝绿基础设施多功能对景观格局的时空响应及风险区分级 以四川天府新区为例少且集中分布,评价结果存在明显的规则边界。对多功能等级进行测度,2 0 1 0-2 0 2 0年研究区总体多功能等级均值呈增长趋势,从2 0 1 0年的2.7 3,到2 0 1 5年 增 长 至2.8 5,再 到2 0 2 0年 略 微 下 降 至2.8 4,共增长了0.1 1。2 0 1 0-2 0 2 0年只有较低服务功能 等 级 面 积 呈 持 续 下 降 趋 势,占 比 共 下 降 了1 2.8%;其他各服务功能等级面积总体呈增长趋势,以中高服务等级为主,中服务、较高服务、高服务等图4 2 0 1 0-2 0 2 0年B G I景观格局指数空间分布F i g.4 S p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f B G I l a n d s c a p e p a t t e r n i n d e x(2 0 1 0-2 0 2 0)表4 层次分析-变异系数法综合赋权T a b l e 4 C o m p r e h e n s i v e w e i g h t i n g b y AH P-c o e f f i c i e n t o f v a r i a t i o n m e t h o d雨洪管理功能缓解热岛功能空气净化功能固碳功能休闲娱乐功能层次分析法权重0.1 60.2 20.1 80.1 60.2 8变异系数法权重0.1 60.2 10.2 20.1 50.2 6综合权重0.1 60.2 10.2 00.1 60.2 7242西北林学院学报3 9卷 图5 2 0 1 0-2 0 2 0年B G I单项功能等级空间分布F i g.5 S p a t i a l d i s t r i b u t i o n o f B G I s i n g l e f u n c t i o n l e v e l s(2 0 1 0-2 0 2 0)级占比分别增长了4.0 7%、5.0 6%、0.3%。其中,中服务、较高服务等级面积持续增长,高服务等级呈先增长后下降的趋势,低服务等级则呈先缓慢下降后急剧增长的趋势。空间分布(图6)上,2 0 1 0年B G I多功能高服务功能区主要分布在龙泉山脉、三岔湖景区、协调管控区,中服务功能区主要分布在直管区,且直管区分布有大量分散的高服务功能区,低服务功能区主要集中在北部区域。2 0 1 5年低服务功能区逐步向南扩散,直管 区中部地区 出现大面积 低服务功 能区。2 0 2 0年低服务功能区持续向南扩散并且更加集中,此外新津片区中部、视高片区西部、青龙片区和协调管控区东部也开始出现大面积低服务功能区。3.3 B G I多功能对景观格局的时空响应3.3.1 因子探测 通过因子探测,可以得到研究区景观格局各因子对B G I多功能时空演变的解释力。以q进行度量,q越大,说明该因子对B G I多功能时空演变的 影响程度越 大。探 测结果表明(表5),2 0 1 0-2 0 2 0年各因子的平均q从大到小依次为景观组 成 类 型、网 络 结 构 要 素 类 型、P D、AWM S I、C ONT AG、S HD I、L P I。景观组成类型、网络结构要素类型、P D、AWM S I的q均在0.1以上,影响程度342第2期郭淑婷 等:蓝绿基础设施多功能对景观格局的时空响应及风险区分级 以四川天府新区为例较大;C ONT AG、S HD I、L P I的q0.5,其次是网络结构要素、P D和AWM S I;景观格局指数P D和AWM S I的单因子影响力较低,但与其他因子交互作用后解释力都有所增强。表明景观组成类型是B G I多功能时空分异的决定性因素,网络结构要素、P D及AWM S I是其间接因素。由此可知,特定网络结构要素、破碎化程度和边缘效应下的景观组成类型对B G I多功能时空演变的驱动作用更加显著。3.3.3 风险区探测 根据风险区探测结果,通过对功能等级均值排序可以识别出低功能等级风险子区域,即当子区域的功能等级属性均值越高时其风险等级越低,反之亦然。景观组成类型子区域低功能等级风险排序为建设用地耕地未利用地草地水域林地(图7 A)。功能等级均值最大的为林地,其次是水域和草地,耕地的功能等级均值甚至小于未利用地。表明退耕还林等生态保护措施对多功能有明显的提升改善作用,水域作为B G I的核心组成对多功能具有重要影响。表6 B G I多功能时空演变因子交互作用探测T a b l e 6 B G I m u l t i-f u n c t i o n s p a t i o-t e m p o r a l e v o l u t i o n i n t e r a c t i o n d e t e c t i o n o f f a c t o r s交互因子年份q景观组成类型网络结构要素类型P D网络结构要素类型2 0 1 00.5 0 22 0 1 50.5 8 82 0 2 00.6 9 12 0 1 0-2 0 2 00.5 3 7P D2 0 1 00.5 0 40.1 4 42 0 1 50.6 1 20.3 6 92 0 2 00.6 5 60.4 9 42 0 1 0-2 0 2 00.5 3 00.2 1 9AWM S I2 0 1 00.5 0 30.1 4 10.1 2 82 0 1 50.6 0 40.3 4 80.3 4 92 0 2 00.6 4 90.4 8 50.3 2 72 0 1 0-2 0 2 00.5 2 60.2 1 50.1 7 2网络结构要素类型子区域低功能等级风险排序为孤岛分支非B G I 边缘连接桥环穿孔核心(图7 B)。作为重要生境斑块的核心多功能等级均值最高,其次是作为过渡地带和生态廊道的穿孔、环、连接桥、边缘、分支。孤岛作为重要的生境斑块,多功能等级均值最低,表明不连续的零散绿地并不能发挥太大的B G I功能。对主要因子P D、AWM S I进行风险区探测,结果表明(图7 C),P D、AWM S I值越高,即景观破碎化442西北林学院学报3 9卷 程度越高、景观复杂性越大时,子区域功能等级值越低,风险等级越高。相同风险等级下,AWM S I子区域功能等级值均大于P D子区域功能等级均值,结合因子探测结果可知,AWM S I对于B G I多功能时空演变特征的解释度虽不及P D,但其能驱动更多的高服务功能等级区。图7 B G I多功能时空演变风险区探测F i g.7 B G I m u l t i-f u n c t i o n s p a t i o-t e m p o r a l e v o l u t i o n r i s k z o n e d e t e c t i o n3.4 B G I低服务功能风险区分级结合因子探测、交互作用探测及风险区探测结果,可知景观组成类型和网络结构要素的风险区子区域相互作用时,能显著增强B G I低功能等级风险排序。以2 0 2 0年为例,根据子区域低功能等级风险排序,在A r c G I S中对景观组成类型与网络结构要素子区域进行风险赋值(表7),并通过自然断点法重分为低风险、较低风险、中风险、较高风险、高风险5个等级,实现研究区B G I低服务功能风险区分级(图8)。结合研究区现状和 规划,识别出需被重点保护的低风险等级区域,包括兴隆湖湿地、三岔湖景区、龙泉湖景区、岷江沿岸等滨水空间,龙泉山城市森林公园、彭祖山景区等区域绿地,麓湖生态城、四川国际高尔夫俱乐部等城市绿地。表7 交互因子子区域风险赋值T a b l e 7 I n t e r a c t i o n f a c t o r s u b a r e a r i s k a s s i g n m e n t赋值87654321类型孤岛分支建设用地耕地未利用地草地水域林地非B G I边缘连接桥环穿孔核心图8 B G I低服务功能等级风险空间分布F i g.8 B G I l o w s e r v i c e f u n c t i o n f u n c t i o n l e v e l r i s k s p a t i a l d i s t r i b u t i o n4 结论与讨论研究分析了2 0 1 0-2 0 2 0年四川天府新区景观格局变化和B G I多功能时空演变特征,运用地理探测器探测出B G I多功能对景观格局的时空响应机制,并基于探测结果进行了B G I多功能低服务功能等级风险评估。能为生态空间的优化发展提供科学依据和数据支撑