全 文 ：© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
林业科学研究　2008, 21 (增刊 ) : 138～141
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2008)增刊 20138204
基于 ETM + 影像的厦门城市绿地景观格局分析
洪志猛 1, 2 , 叶功富 2 , 康伟锋 3 , 潘 辉 2 , 关庆伟 1
(1.南京林业大学森林资源与环境学院 ,江苏 南京　210037; 2.福建省林业科学研究院 ,福建 福州　350012; 3.泉州师范学院 ,福建 泉州　362000)
关键词 :遥感影像 ;地理信息系统 ;城市绿地 ;厦门
中图分类号 : TP75 文献标识码 : A
收稿日期 : 2007212210
基金项目 : 国家“十一五”科技攻关专题 (2006BAD03A06 - 4)研究部分内容
作者简介 : 洪志猛 (1976—) ,男 ,园林工程师 ,主要从事城市森林生态和城市园林方面的研究.
Ana lysis of Landscape Pa ttern of Urban Green Spaces in X iam en C ity
Ba sed on the ETM + Rem ote Sen se Image
HONG Zhi2m eng1, 2 , YE Gong2fu2 , KANG W ei2feng2 , PAN Hui2 , GUAN Q ing2wei1
(1. College of Environment and Forest Resources, Nanjing Forestry University, Nanjing　210037, J iangsu, China; 2. Fujian Academy of Forestry,
Fuzhou　350012, Fujian, China; 3. Quanzhou Normal College, Quanzhou　362000, Fujian, China)
Abstract:A s a sub2ecosystem of city ecosystem , urban vegetation is the p rincipal natural factor of the city and it can
adjust the environment of the city. The investigation of traditional urban greening mainly by combining artificial
investigation with statistic method, needs a great amount of peop le and money, and data accuracy and timeliness
can’t satisfy city development. But by combining high resolution remote sensing data with GIS method, we can
extract urban greening data and p recisely count its spatial distribution. The paper combines remote sensing data and
takes Xiamen city as an examp le to extract urban vegetation feature data and make a relative analysis. The study
showed that urban vegetation has lower diversity index, which only reaches 1. 14 in Xiamen. The whole vegetation
landscape doesnpit has app rop riate distribution pattern with 0. 65 of dom inance and 0. 41 of evenness, there is a
phenomena that less vegetation landscape controls the whole greening pattern. Based on the study, the advice was
brought forward for vegetation p lan in Xiamen.
Key words: remote sense image; GIS; urban vegetation; Xiamen
城市绿地是城市森林系统的重要组成部分 ,是自
然和人文多种因素作用的结果 ,也是城市环境和居民
生活水平的重要标志。随着城市化进程的加快 ,人们
对城市生存空间环境质量的要求越来越高。如何利
用有限的土地资源 ,实现城市绿地的合理布局 ,优化
绿地空间结构 ,使城市绿地充分、高效地发挥其生态
效益显得非常重要。运用遥感影像快速提取城市绿
地信息 ,是当前研究的重点和热点。周文佐等 [ 1 ]应用
TM影像分析南京城市生态绿地格局 ,王雪等 [ 2 ]应用
ETM +影像分析佛山市绿地信息 ,陈颖彪等 [ 3 ]应用遥
感与 GIS对深圳绿地信息进行提取 ,沈涛等 [ 4 ]应用遥
感对乌鲁木齐绿地资源进行提取 ;肖胜等 [ 5 - 6 ]应用 3S
技术对厦门城市森林的生态网络格局、监测系统和地
表植被变化进行研究 ,叶功富等 [ 7 ]应用传统的调查方
法对厦门城市绿地格局进行分析 ,但应用遥感影像技
术对厦门绿地景观格局尚未研究。因此 ,本文运用遥
感卫星影像 ,对厦门城市绿地资源信息的提取方法进
行探索 ,并对绿地分布格局进行分析研究 ,为建立城
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增刊 洪志猛等 :基于 ETM +影像的厦门城市绿地景观格局分析
市绿地信息系统提供科学依据。
1　试验点概况
厦门地处 117°53′～118°25′E, 24°25′～24°54′
N,是一座海岛型的滨海城市 ,是我国南方典型亚热
带植被景观区域 ,也是我国生物多样性最丰富的地
区之一 ,属南亚热带海洋性季风气候 ,平均气温
20. 7 ℃,年降水量 1 143. 5 mm ,相对湿度 76 % ,全
年降水的 pH值 4. 43,最低 pH值 3. 75,酸雨频率达
78. 8 %。地貌类型以丘陵为主 ,地形复杂多样 ,地
势起伏不平。本研究调查的城市绿地为厦门本岛 ,
包括湖里区、思明区的主岛部分和鼓浪屿共 3部分。
在行政区划上 ,鼓浪屿属于思明区 ,但从生态圈独特
位置的角度考虑 ,把鼓浪屿从思明区中分离出来进
行分析 ,思明区的主岛部分设为思明区。
2　研究材料与方法
2. 1　研究材料
以 2002 年美国陆地卫星影像数据 Landsat
ETM +卫星遥感影像为主要遥感信息源 ,共有 8个波
段 ,其中第 8波段为全色数据。以 20世纪 80年出
版的 1 ∶1万地形图用于校正 ETM + 卫星影像 ,用
2002年厦门 1∶5万土地利用现状图来检验分类结
果的可靠性 ,用 2002年厦门行政图与遥感影响叠加
对厦门岛的绿地进行分区研究。遥感影像处理系统
为 ERDAS IMAGINE,地理信息系统平台为 ARC / IN2
FO及 ARCV IEW。
2. 2　研究方法
2. 2. 1　影像导入及预处理 　利用 ERDAS IMAGINE
软件中的 IMPORT功能将卫星遥感影像导入到系统
中 ,利用 1∶5万的地形图 ,选取 25个 GCP控制点 ,采
用多项式的方法进行几何校正 ,校正后的总体 RMS
误差为 0. 3个像元。
2. 2. 2　范围的选定 　将厦门市政区图数字化之后 ,
利用地理信息系统 ARC / INFO平台 ,形成市界范围
的多边形图层 ,经过投影转换与坐标纠正之后 ,使之
与卫星遥感影像的投影方式相同 ,按照市界范围
Coverage选取 AO I区域 ,然后利用 SUBSET功能项
提取厦门市行政范围内的卫星遥感影像数据。
2. 2. 3　植被指数 　采用 NDV I指数。NDV I指数与
植物生物量、叶面积指数和光有效辐射等有密切的
联系 ,其数值表示植被的覆盖状况。如果影像中
NDV I的值越大 ,植被覆盖率越高 ; NDV I的值越小 ,
植被覆盖率越低。其计算公式为 :
NDV I = ( CH4 - CH3 ) / ( CH4 + CH3 ) ×100%
式中 : CH4为 ETM +卫星影像的第 4波段 , CH3
为 ETM +卫星影像的第 3波段。
2. 2. 4　影像多波段的彩色合成 　利用 ERDAS I2
MAGINE中 Layer Stack模块功能 ,用 RGB (红、绿、
蓝 )三色合成的假彩色方式 ,建立彩色判读标志 ,以
不同的色彩特征表示植被分布及变化状况。
2. 2. 5　遥感影像的分类 　由于城市植被信息单一 ,
训练样区的选取明确 ,因此 ,主要采用最大似然法将
彩色合成的图像进行监督分类。监督分类主要按定
义分类模板 —评价分类模板 —进行监督分类 —评价
分类结果等步骤进行。
2. 2. 6　遥感分类图像的后处理 　主要包括滤波处
理和人工修改。首先 ,利用 Majority3 ×3滤波算法
对遥感分类图像进行滤波处理 ;其次 ,根据地形图、
土地利用图等辅助资料 ,通过目视解译辅以大量野
外实地勘察考证加以纠正。尽量减少误差 ,使分类
后的图像尽可能地反映地面实况。
2. 2. 7　A rc V iew软件处理分析 　经过在 ERDAS
IMAGE中矢量过的绿地数据 coverage格式输入到
A rc V iew中并进行 shap格式转换 ,进行图层叠加以
及异质性处理 ,去除非绿地的斑块 ,同时把不同功能
区、不同类型的绿地进行叠加分析 ,从而反映厦门岛
不同类型绿地景观的总体分布情况。
3　景观异质性分析指标
景观格局是地球表层人地系统相互作用的典型
表现形式 ,其变化十分复杂 ,仅靠土地利用变化的信
息难以满足其需要。现代景观格局计算综合景观生
态学、经济学、社会学和空间信息理论等多门学科 ,
集自然、社会和人文进行综合研究 [ 8 ] ;同时 ,由于景
观空间格局异质性存在 ,许多空间连续分布的景观
要素 ,如城市绿量、景观多样性等难以用传统的统计
分析加以分析。因此 , 利用现代景观格局理
论 [ 9 - 12 ] ,结合从 LandsatETM +中获得的绿地信息数
据 ,对厦门城市绿地景观格局进行分析。
3. 1　景观多样性指数 ( H )
H值的大小反映景观要素的多少和各景观要素
所占比例的变化 ,其计算公式如下 :
H = - ∑
m
i = 1
Pi ×lnPi
式中 : Pi 为 i种景观占总面积的比 , m 为景观类
型总数 ,下同。
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林 　业 　科 　学 　研 　究 第 21卷
3. 2　优势度指数 ( D )
优势度指数表示景观多样性对最大多样性的偏
离程度 ,或描述景观由少数几个主要的景观类型控
制的程度。其计算公式为 :
D = Hmax + ∑
m
i = 1
Pi ×lnPi
式中 : Hmax = ln (m ) ,为研究区各类型景观所占比例
相等时景观拥有的最大的多样性指数。
3. 3　均匀度指数 ( E )
均匀度指数 ( E)反映景观中各斑块在面积上分
布的均匀程度 ,通常以多样性指数和其最大值的比
来表示 ,即 : E = H /Hmax
式中 :当 E趋于 1时 ,景观斑块分布程度亦趋于
最大 ; H是景观多样性指数 ,计算式见 3. 1节 ; Hmax =
l n (m)是给定丰富度条件下景观最大可能均匀度。
3. 4　斑块划分依据
根据厦门岛的实际情况 ,将厦门绿地按斑块大
小分为 6类 : Ⅰ = 0. 09～0. 3 hm2为小斑块 ; Ⅱ =
0. 3～1 hm2为中小斑块 ; Ⅲ = 1～5 hm2为中斑块 ; Ⅳ
= 5～10 hm2为大斑块 ; Ⅴ = 10～20 hm2为特大斑
块 ; Ⅵ = 20 hm2以上为超大斑块。
4　结果与分析
4. 1　厦门岛城市绿地构成
从解译出的遥感图像资料统计分析结果 (表 1)
可以看出 :厦门城市生态绿地面积为 4 046. 9 hm2 ,
绿地率达 30. 42% ,超出建设部城市绿化规划指标
(20 l0年达 30% )。厦门岛在生态绿地面积上 ,超大
斑块占有绝对优势 ,达 2 702. 7 hm2 ,占生态绿地面
积的 66. 8% ,主要由鼓浪屿 —万石植物园国家级风
景名胜区及五老峰、西姑山、东宅山、狮山、东坪山、
坑仔山、云顶岩、洪脊山、仙岳山、仙洞山和松柏山等
组成的山地森林 ,构成了厦门城市森林的绿地格局 ;
而其它斑块绿地在面积上分布较为均匀 ,但在斑块
组成上小斑块达 2 592块 ,占绝对优势 ;可见厦门生
态绿地破碎化程度较高。
表 1　厦门城市绿地面积与斑块构成
项目
类型
小斑块
(0. 09～0. 3 hm2 )
中小斑块
(0. 3～1 hm2 )
中斑块
(1～5 hm2 )
大斑块
(5～10 hm2 )
特大斑块
(10～20 hm2 )
超大斑块
( > 20 hm2 )
合计
湖里区 131. 9 106. 1 185. 9 124. 6 48 480. 4 1 076. 9
面积 / hm2 思明区 178. 7 143. 3 189. 2 97. 1 92. 4 2 200. 8 2 901. 5
鼓浪屿 8. 6 10. 6 13. 1 14. 7 0. 0 21. 5 　 68. 5
合计 319. 2 260 388. 2 236. 4 140. 4 2 702. 7 4 046. 9
湖里区 1 090 194 96 17 4 13 1 414
斑块数 /块 思明区 1 438 360 97 14 7 8 1 924
鼓浪屿 64 20 7 2 0 1 　 94
合计 2 592 574 200 33 11 22 3 432
从解译出的遥感图像可以看出 ,城市绿地存在分
布不均匀现象。据图像资料统计分析 (表 1)得出 :湖
里区现有绿地 1 076. 9 hm2 ,植被覆盖率仅为 17% ,而
其中草坪有 580. 3 hm2 ,林地仅有 496. 6 hm2 ,大斑块
的林地主要分布于该区的南面山地森林 ,即仙岳山、
仙洞山 ;而该区的中部和西部 ,主要是商业区和居住
区 ,绿地面积较少且以小斑块绿地为主。受人类活动
和人为因素的影响 ,从郊区到市中心绿地分布呈现斑
块单位面积逐渐减小 ,破碎度指数呈逐渐增高的趋
势。另外 ,在厦门市中心 ,尤其是以前的老城区 ,斑块
更是小而分散 ,缺少较大规模的公共绿地 ,严重制约
着城市生态环境的改善和游憩质量。
从表 1还看出 :思明区绿地面积为 2 901. 5 hm2 ,
林地主要集中在该区的西北面山脉与中南部山脉处 ,
以大斑块为主 ,主要有涵养水源、保持水土的作用。
大于 20 hm2的绿地斑块仅 8块 ,而其面积却达 2 200. 8
hm2 ,占全区绿地总面积的 75. 9%;小于 0. 3 hm2的绿
地有 1 438块 ,而面积仅 178. 7 hm2 ,占全区绿地总面
积的 6. 2% ,城市绿地景观结构格局不合理。
4. 2　厦门城市绿地景观结构格局
4. 2. 1　景观多样性性指数 　由表 2可知 :厦门岛湖
里区、鼓浪屿区的绿地景观多样性指数分别为 1. 54、
1. 56,而思明区的绿地景观多样性指数为 0. 93,说明
湖里区和鼓浪屿区的绿地景观类型较齐全 ,分布较为
均匀 ,各类型面积分布差别较小 ;思明区的绿地景观
多样性指数小于湖里区和鼓浪屿区的 ,主要是由于此
区域内各绿地景观类型的绿地面积差别较大 ,如超大
斑块绿地面积达 2 200. 8 hm2 ,占绝对优势 ,其区内有
西姑北山、东坪山、观音山、五老峰、云顶山、万石植物
园等连成一片的山脉 ,而其它绿地面积最大的仅 189
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增刊 洪志猛等 :基于 ETM +影像的厦门城市绿地景观格局分析
hm2 ,造成绿地景观类型分布不均匀。
表 2　厦门城市绿地景观结构异质性
景观格局指数
地点
湖里区 思明区 鼓浪屿 全岛
多样性指数 1. 54 0. 93 1. 56 1. 14
景观优势度 0. 25 0. 86 0. 05 0. 65
均匀度指数 0. 73 0. 30 0. 94 0. 41
4. 2. 2　景观优势度指数 　由表 2可知 :湖里区、思
明区、鼓浪屿区的绿地景观优势度分别为 0. 25、
0. 86、0. 05,思明区的优势度指数最高 ,湖里区的次
之 ,鼓浪屿区的最低。这是由于在湖里区和思明区
内有较为优势的绿地类型 ,尤其是思明区内以大斑
块为主 ,区南面以公共绿地和防护绿地为主 ,区东面
以农地菜地为主 ;湖里区优势度指数较高也是由于
在该区南面有大片的防护绿地和公共绿地 ;鼓浪屿
的优势度指数最低 ,说明在鼓浪屿区各绿地景观面
积较为均匀 ,无明显优势绿地类型。
4. 2. 3　景观均匀度指数 　均匀度指数表征景观中
不同景观类型分配的均匀度 ,与优势度为负相关。由
表 2可知 :厦门岛的均匀度指数仅 0. 41,整体上分布
不均匀。厦门岛大斑块的山地森林在面积上占有绝
对优势 ,而小斑块的数量也占绝对优势 ,破碎化程度
较高 ,整体上表现为“两头大中间小 ”的绿地分布格
局。鼓浪屿、湖里区、思明区的均匀度指数分别为
0. 94、0. 73、0. 30, 思明区的均匀度指数最小。鼓浪屿
是个面积为 1. 78 km2的小岛 ,各斑块类型分布均匀 ,
而思明区因厦门岛主要的山地森林分布于其中 ,五老
峰、云顶山、万石植物园等主要山体连成一片 ,构成了
其绿地分布的主要格局 ,因而 ,其均匀度指数低。
5　建议
(1) 针对中小绿地斑块数多而分散的特点 ,把代
表中小斑块绿地的居住区绿地和附属绿地集中起来 ,
连成一片 ,形成代表中等绿地斑块的公共绿地 ,使它
们成为城市中的“肺”,发挥只有较大面积绿地才能发
挥的生态效能 ;此外 ,建筑居民区时 ,要统筹安排 ,尽
量做到围绕绿地布置建筑 ,让绿地以居住区“公共绿
地”的形式出现 ,最大限度地发挥它应有的作用。
(2) 针对绿地景观结构不合理的现象 ,应从城
市绿地景观的角度出发 ,充分发挥不同面积绿地斑
块的生态作用。在城市绿地系统中 ,大中型的绿地
斑块作为城市的绿“肺 ”,不仅具有涵养水源、清新
空气、降噪、防尘、保护生物多样性的多种功能 ,同
时 ,也为景观增色不少。小型绿地斑块则作为物种
迁移和定居的“踏脚石 ”,改善城市景观的视觉效
果 ,提高城市景观的异质性 ,并为景观带来大型斑块
所不具备的一些好处 ,应当看作是大型绿地斑块的
有益补充 ,相对均匀地分布于城市绿地系统中 ,最大
程度地发挥其生态环境效益。
(3) 在老城区改造建设中 ,应确保区内原有绿
地不被侵占 ,要结合旧区改造 ,充分挖掘用地潜力 ,
积极开辟发展具有相当规模的新绿地和分布于居民
区、小区及宅旁绿地 ,即结合旧房改造 ,发展小区绿
地 ;结合街道、河道改造发展街头、滨水绿地 ;结合工
厂、仓库外迁发展小型公园。这种以小积大、积少成
多和相对集中的做法 ,是当前条件下 ,加快城市绿地
步伐 ,增加绿地面积的有效方法。在新城建设方面 ,
城市新区的绿地建设应严格按照国家建设用地标准
和新区土地利用规划预留大规模绿化用地 ,按照散
点状小区绿地、集块状公园绿地和专用绿地、条带状
道路绿地和分割绿带相结合的要求 ,构造绿地系统 ,
做到绿化与建设同步进行 ,营造一个布局合理、生态
健全、环境优美的绿色空间。
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