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万方数据
2期 徐建华等：20世纪下半叶上拇城市景观镶嵌结构演变的 133
(4)式中，Ik为第k种景观类型的分离度，m和A
的意义与(3)式中相同，Ak为第k种景观类型的面积。
研究表明，景观斑块是自然界中最典型的分形几
何体【l’7，⋯。对于各种景观斑块的形态，可以运用分
形理论进行定量化地研究。
Mmdelbrot(1982)研究分形几何体的形态结构，建
立了如下模型⋯j：
[s(r)]亩一[v(r)]； (5)
(5)式中，s(r)为表面积，v(r)为体积，r为度量尺
度；D为分形维数，即分维值。
董连科(1991)应用(5)式推导出了适合于n维欧
氏空间中的分形结构模型-2J：
[s(r)]畦i=kr(n“～q，)[V(r)]i(6)
在(6)式中，令n=2，便得到2维欧氏空间中的分
形结构模型：
[P(r)]1／q=kr(1-o，】／D-[A(r)]m(7)
(7)式中，P(r)为周长，A(r)为面积，k为常数，D。
为二维欧氏空间中的分形维数。
如果考虑一个景观斑块，它的面积和周长是否也
满足(7)式呢?即景观形态是否也具有分形结构?有
关研究已经证明”·8’“·”，”J，对于任何一种景观类
型，其形态结构都具有分形性质。
对(7)式做对数变换，就得到：
1
】n[Afr)]=÷】n[P(r)]+c (8)
ul
可见，对于某一种景观，只要根据各个斑块的面积
与周长数据，建立形如(8)式的回归模型就可以得到回
归系数2／n，这样就求出了该景观类型的分形维数D。。
2 20世纪下半叶上海城市景观镶嵌结构的时空演变
根据城市景观的异质性，结合城市景观镶嵌体的
基奉功能，通过遥感影像解译、GIS综合分析，笔者将
上海城市景观划分为如下几种类型(表1)。
表1 上海城市繁观类型划分
景观类型
景观功能 景观内涵
ThefuncdonofeachTheo衄oIa60玎ofeBch
Ian出c印elypes
1andsc印e landscape
住宅Re3iden6柚
包括居住小区、居拄街
城市居民居住 坊、居住组团m厦企事
业单位生活区等。
工矿InduB扛id 包括工矿、仓储企业
(第=产业)生产
驶其附属设施等。
包括域市主干道、次
干道、各级支道(但
道路Road 人流、物流运动
不包括住宅医、工矿
等内的道路。
包括广场、公园等公用
其它城市景观
(第三产业)生产 场景以及商场、宾馆、
Otheru b∞hnd．
及社会服务 学校、医院、金融等各
3cane
种服务行业场景。
包括菜地、园地、耕
农田Fannland(第一产业)生产
地等各种农业景观。
村镇vmage＆村镇居民居住
区别于城市景观的
∞aUtown 相对对立的村镇。
在建景观B血d． 城市建设、景观改
正在建设的用地。
1ngare8 造
河流水域彤v盯＆ 水体自然循环、净
0111efwmef皿髓化
河藏及其它求面。
为了揭示和研究20世纪下半叶上海城市景观镶
嵌结构演变，笔者运用Rs与cIS相结合方法，建立时
∥妒≯≯
田I不同时期上海城市景观的边界
FiglThetⅡ电蛆岫d辩peboImdiryofshan曲aI．mdmh蚀t坤一od
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134 生态科学 21卷
空数据库，在此基础上可以分别做出描述不同时期
(1947、1958、1964、1979、1984、1988、1994、1996)景观镶
嵌结构的电子地图，这些图形象直观地反映了20世纪
下半叶上海城市景观镶嵌结构的时空演变过程。限于
篇幅，本文无法逐～展示这些地图。图1仅描述的是
不周时期上海城市的边界。
20世纪下半叶上海城市景观的空间上扩展模式，
不同于其它城市的“摊大饼”模式。城市景观的扩展，
不仅在时间不均匀，而且在空间上也不均匀。在上海，
工矿和住宅是两种重要的城市景观类型，半个世纪以
来，它们一直对整个城市景观格局起着决定性的作用。
1947年时，工矿景观主要分布于城市边缘，似乎一个
“花边”，分散地分布在住宅景观的外围，杨浦工业区、
普陀工业区和南市工业区，在空间互不连续，整个中心
城区以住宅景观为主。1964年时，由于建国初期的工
业大发展，在今内环线以内兴建了1800余家工厂，使
原来互不连续的工矿区延绵成环带，1979年时这个工
业带完全包围了市中心区，而且工矿景观和住宅景观
衰2不同时期的景观多样性指数、优势度硬破碎度
相互穿插，呈镶嵌式分布格局。此后，随着城市化区域
的扩展，工矿景观沿着几个主要的发展轴伸出“触角”，
向外扩展并且成片分布，在各个触角之间形成了一些
居民区，它们与轴向延伸的工矿景观呈“相问”分布的
格局，而伸展较远的“触角”之间还有部分农田(菜地)
分布，从而形成了“楔形”绿地景观与城市景观相问分
布的空间格局。
3∞世纪下半叶上海城市景观镶嵌结构演变的数量特征
3．1景观镶嵌结构的综合数量特征
为了揭示上海市中心城区景观镶嵌结构的演变规
律，笔者运用公式(1)一(3)分别计算了1947、1958、
1964、1979、1984、1988、1993、1996各年的景观多样性指
数、优势度及破碎度(结果见表2)。
由表2可以看出，从总体上来说，随着时间的推移
和城市的发展，上海城市景观的多样性和破碎度变大，
优势度变小。解放前，1947年时，上海的景观多样性
指数为1．6281，优势度指数为O．4514，破碎度为
T曲k2D．verd竹．I)omi曲l眦．Fra舯en恤tion0fIa d蚴坤．咀d蚶b伸Ⅱtpedods
5．566l，即每1km2的景观斑块数目为5．5661个；当
时，在本文所谓的中心城区的范围内，农田为单一的优
势景观类型，它占景观总面积的48．1l％，住宅和其它
城市景观占景观总面积的比例分别为14．14％和
9．50％。解放以后，上海城市建设的步伐明显加快，到
1958年，虽然农田仍为优势景观，但它占景观总面积
的比重已经下降为39．75％，住宅和其它城市景观占
景观总面积的比重分别上升到20．16％和12．32％；当
时．景观多样性、优势度和破碎度分别为1．69l3、
O3881和5．238O。到20世纪60—70年代，上海城市
景观多样性和破碎度进一步增大、优势度进一步减小，
19“和1979年，景观多样指数分别增大到1．7998和
1．8229，景观破碎度分别增大到5．7479和5．9ll9，景
观优势度分别减小到0．”97和O．2566；到1979年时，
已经不存在明显的优势景观类型了，住宅、工矿、其它
城市景观和农田占景观总面积的比重分别为
23．64％、16．50％、16．80％、24．41％。到了20世纪80
年代，随着改革开放政策的实施，上海城市建设的步伐
再次加快．到1984和1988年时，中心城区的景观多样
性指数分别进一步增加到1．8380和1．8518，景观破
碎度分别进一步增大到5．9654和5．976l，景观优势
度分别进一步减小到O．2414和0．2277；到1988年
时，住宅、工矿、道路、其它城市景观和农田占景观总面
积的比重分别为2784％、18．70％、6．64％、18．58％、
15．03％。到了20世纪90年代，随着城市规划调控力
度的增大和城市功能调整，以及浦东新区的开发建设，
致使上海中心城区的景观多样性指数略有所下降、优
势度有所增加，然而，景观破碎度还仍在增大；到1993
和1996年．景观多样性指数分别变为1．8039和1．804
5。景观优势度分别变为0．2755和O，2749，而景观破碎
度进一步分别增大到6．5252块·kⅡr2和6．5324块·
km‘2；到1996年时，住宅、工矿、道路、其它城市景观和
农田占景观总面积的比重分别为34，50％、18．58％、
6．70％、17．97％、6．83％，从数量上看，显然住宅是此时
的优势城市景观类型。特别是，20世纪90年代是上
海城市建设力度最大、城市发展最快的时期，1993和
1996年，在中心城区，在建景观的斑块数目分别达到
247块和248块，在建景观面积占总面积的比例分别达
到4．98％和5．65％。
3．2景观分离度(Isohtion)变化
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2期 徐建华等：20世纪下半叶上海城市景观镶嵌结构演变的 135
对于一种景观类型而言，其的分离度表示该景观
类型被其它景观类型或廊道(Corridor)切断和分离的
程度。也就是说，如果某种景观类型的分离度越大，就
表示该种景观类型的斑块分布越分散。
表3上矗市中心城区各种量观的分离度
"lmble3lselafioDsofdifterlmtL砌l也啊p髂ind锄erentperiods
笔者运用公式(4)计算了上海市中心城区1947、
1958、1964、1979、1984、1988、1993、1996各年各种景观
类型的分离度(结果见表3)。
景观类型Landseapetypes 1947 1958 1964 1979 1984 1988 1993 1996
A平ver均age
住宅Reaidential吼3．1592 2．36912．2105 2．0679 1．9820 1．8853 l 908 1．9256 21886
工矿Industri越area73309 57659 3．8992 3 518l 3粥0 3．3148 3 1757 3．1695 41896
道路Road 28495 2．8418 2．8480 29175 2 6348 2．5453 2．7095 2．7126 ．7574
其它城市景观Otherk池㈣43203 38157 3．58213．1836 3．1740 3．0995 3 1828 3．1734 3．44l4
农田F枷l”d 1．2018 1．2768 1．7184 2．0542 2．21l 2．3923 4．1647 4．455l 2．4343
村镬Vill戢e＆smalltown7．8695 8．1957 10．0546 106398 10736111．82212．180 12．30410．4753
在建景观Bull山ngarea 125109 451393 21．0566 28．6236 21．5226 12．1772 94187 83215 198463
河流水域W8te曲ed 1 8942 1．7897 1．9037 1．8585 1．7315 1．8915 1．713 1．7152 1．812
从表3可以看出：(1)在各类景观演变的时间序列
中，住宅、工矿、其它城市景观的分离度明显地呈减小
趋势；而农田和村镇的分离度则呈增大趋势；道路和河
流水域的景观分离度，变化幅度都不大。(2)在建景观
的景观分离度，1958年最大(45．1393)，1979年次之
(286236)，1988年以后开始减小，1988、1993和1996
年分别为121772、9．4187、8．3215，从表面上看，其变
化似乎无规律性，但事实上这正好记录和反映了上海
城市建设的节奏性。因为，大跃进使1958年的城市建
设力度大大减小，在建景观斑块数目大为减少，各斑块
之间的平均距离增大，所以其分离度很大；而20世纪
80年代后期到90年代正是上海城市建设的高峰时
期，所以在这一时期，在建景观斑块数目增多，而且各
斑块之间的平均距离减小，所以分离度大。(3)就各种
景观类型的平均状况而言，河流水域的分离度最小，这
是由于上海地区自然水系格局所决定的，尽管在50年
来的城市建设过程中，自然河道在一定程度得到了治
理和改造，但基本上没有改变水系的自然格局。另外，
住宅、工矿、其它城市景观、农田的分离度都较小，这是
因为。上海人lCl密度太，工矿、商业贸易发达，农田景观
被各种城市景观分割的支离破碎。
4 20世纪下半叶上海城市景观形态演变的分形特征
对于一种景观，其分维数(D。)的大小表示了诙景
观斑块形态的复杂性与稳定性。D．的理论值范围在
1—2之间，它越大，就表示该景观斑块形态越复杂；D。
=1，则表示景观斑块的形状为正方形；D。=2，则表示
景观斑块的形状最复杂；Dl=1．50，则表示该景观斑块
形态的镶嵌结构处于一种类似于布朗运动的随机状
态，即最不稳定状态；D。越接近1．5，表示越不稳
定[2·iI,”]。有关研究表明‘1，7-“ts]，自然景观的斑块
形态是比较复杂的，而相对而言，人工景观的斑块形态
是比较规则、比较简单的。
为了揭示20世纪下半叶上海各种景观形态的演
变规律，笔者根据上述思路，建立了各种景观类型分布
形态的分形结构模型，并计算出了1947、1958、1964、
1979、1984、1988、1993和1996年各种景观形态格局的
分维数，结果详见表4。
根据表4，并结合上海实际进行分析，可以得出如
下结论：
衰4不舟时期各种量魂形态的分隼数
。!!坐兰!!!!竺!璺塑!竺堕竺些塑塑堕．m璺塑竺竺!壁堂
景观类塑Lnndseapetypes 1947 1958 1964 1979 1984 1988 1993 1996平均Average
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136 生态科学 21卷
I．各种景观形态分维数的平均值，依次分别为：
道路(1．7507)>河流水域(1．4925)>农田(1．3470)
>住宅(1．2531)>村镇(1．2449)>工矿(1．1960)>
在建景观(I．1945)>其它城市景观(1．1803)。这个
排序，可以理解为各种景观形态格局的复杂性程度的
排序。这说明，在诸景观类型中，道路的形态格局是最
复杂的；河流水域的形态格局也比较复杂，这是由于上
海所处的地理环境背景和自然水系格局所决定的；工
矿、其它城市景观和在建景观的分布格局都比较简单，
它们形态格局接近于规则的正方形。
2，从景观格局的演变过程来看，(1)住宅景观的
斑块形态的分维数呈缓慢地增大趋势，1947年时为
1．2392，1964年时为1．2519，1988年时为1．2575，
1996年时为1．2623．这说明住宅景观的斑块形态逐渐
趋于复杂化。这是因为，上海是一个人口密度很大的
城市，为了缓解人地矛盾．解决日益增长的城市人口的
居住问题，住宅建设不断地见缝隙插针，从而造成了住
宅景观的形态格局不断复杂化。(2)工矿、道路、其它
城市景观、农田和村镇，其斑块形态的分维数，在
1947一1988年期问呈增大趋势．1947年时最小，分别
为1．1631、1．6596、1．1562、1．2985和1．1539，1988
年时增至最大，分别为1．2127、1．7864、1．2089、
1．4028和1．2961．随后开始逐渐减小，1993年时分别
为1．2078、1．7398、1．1986、1．3693和1．2934，1996
年时分别减至1．2066、1．7390、1．1874、1．3679和
1．2850。这说明，这五种景观斑块形态格局的变化，
经历了由简单到复杂，再到简单的变化过程。这也从
一个侧面说明，1988年以前．城市规划的调控并不是
十分到位，从而使这些景观的形态格局变得El趋复杂。
而1988年以后，随着城市规划调控力度的加大，从而
使景观的形态格局开始逐渐变得规则、简单。(3)在城
市中，由于在建景观是一种过度性的景观，其斑块形态
的分布格局没有什么规律，因而其分维数呈现出无规
律地变化。(4)对于河流水域，由于其景观斑块的形态
格局变化不大，因而其分维数变化幅度不大。
5影响上海城市景观格局及其演变的因素
基于GIS的空间分析功能(Overlay、Buffer等)，笔
者研究发现，影响上海城市景观格局及其演变的因素
主要包括河流廊道、原有基础、交通廊道、经济发展、规
划控制等几个方面。
5．1河流廊道
上海城市的兴起，得益于其优越的地理位置和自
然条件。其中，河流廊道对于上海城市景观格局起着
非常重要的作用。在河流廊道中，对城市格局影响最
大的是黄浦江。在1990年肼前，上海城市的发展都是
以浦西为主，浦东仅限于黄浦江的沿岸，在黄浦江两
岸，城市形态呈明显的不对城形状，这主要是黄浦江起
到了阻隔作用。1990年以后，跨江太桥和过江隧道的
建成通车才开始使上海的城市景观格局发生改变。尽
管近10年以来，浦东发展很快，但是目前还未彻底改
变这种不对程的格局。解放以来，沿黄浦江、吴淞江是
上海城市景观形态扩展的主要方向。
5．2原有基础
尽管上海城市的发展变化主要发生在解放以后，
但是解放以前的城市景观形态和格局是50多年来上
海发展的基础。1947年时，上海的城市形态好像“d”
形，黄浦江和吴凇江交汇处以南、以西是其主体部分．
其尾端指向东北黄浦江的下游，除了杨浦区东北部以
外，其余均在今内环线以内(今内环线以内面积115．22
km2，其中浦西84．36k抒．浦动东30．86km2。)，这一区
域至今仍是上海市的核心部分。另外，解放以前的三
片工业区也为解放后工业带的形成奠定了基础。
5．3交通廊道
便捷的交通，是城市发展的基础。上海城市的兴
起，得益于便捷的水上交通。从地理区位来看，上海位
于我国海岸线的中段和长江的人海口，叉通过黄浦江
和吴凇江连接着水网稠密的太湖流域，水上交通廊道
是上海城市景观格局形成的基础。陆路交通的发展．
促进了城市与周边地区的交流，城市景观的扩展首先
沿着对外交通的路陆上通道向外辐射，在城市景观扩
展过程中，几个突出的“触角”就是以主要交通廊道为
轴心向外展开的。而市内的各种交通廊道，则担负着
各种城市景观斑块之间的物质、能量和信息交流任务：
5．4经济发展
上海城市景观格局的演变，在时间上呈现出不均
匀性，具有明显的节奏性。在解放以来至1964年以前
的这一时期，城市景观面积迅速扩展；1964一1979年期
间，与前一个时期相比较，城市景观面积的扩展速度有
所下降；在1979一1988年期间，城市景观面积扩展的
速度又开始加快；1988--1993年期间，与前一个时期相
比较，城市景观面积扩展的速度又有所减缓；1993以
后又是一个快速发展的时期。这种明显的节奏性变
化，与国家及上海市经济发展的节律十分吻台，这充分
说明，经济发展对于上海城市景观格局的演变起着关
键性的作用。
5．5规划控制
城市规划对于城市景观格局及其演变起着决定性
万方数据
万方数据
20世纪下半叶上海城市景观镶嵌结构演变的数量特征与分形
结构模型研究
作者： 徐建华， 梅安新， 吴健平， 熊云波
作者单位： 华东师范大学地理系教育部城市与环境遥感考古开放实验室,上海,200062
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2002,21(2)
被引用次数： 29次

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25.张明娟 南京市景观格局及典型城市森林群落物种多样性研究[学位论文]硕士 2004
26.张明娟 南京市景观格局及典型城市森林群落物种多样性研究[学位论文]硕士 2004
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29.赵晶 上海城市土地利用与景观格局的空间演变研究[学位论文]博士 2004


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