森林风景区景观生态规划研究综述

森林风景区景观生态规划研究综述

森林绘画主要是森林的主体，在保护的基础上发展形成的休闲区。该区域由许多相互关联、相互制约的生物和非生物因素和因素组成。这些因素主要是原始自然资源，由人工配置、改造和增加的资源补充。休闲对象包括该地区的自然资源、社会经济资源和人文资源。主要形式包括森林公园旅游和自然保护区旅游。1872年世界上第一个国家森林公园———黄石国家公园建成,它标志着森林游憩业作为一项产业已初步形成。在这之后,其他一些国家也相继开辟了国家公园,进入20世纪60年代以后,森林游憩的真正价值开始为人们广泛认识。森林游憩业的建设和管理开始走上法制化、行业化,截至1988年,世界上已有15个国家将其10%以上的国土开辟为保护区、国家公园、森林公园、植物园、树木园等(陈鑫峰,1999)。我国的森林游憩业起步较晚,但发展很快。1982年建立了第一个国家级森林公园———张家界森林公园,台湾省也于同年建立了第一个森林公园———垦丁森林公园(陈鑫峰,1999)。截止2006年底,全国共建立森林公园2067处,总经营面积1569万hm2。其中国家级森林公园660处,经营面积1125万hm2,省级森林公园955处(国家林业局,2007)。森林游憩业已成为林业产业中最具活力和最有希望的替代产业和新兴的主导产业,被誉为正在崛起的“朝阳产业”。然而,森林游憩业作为一个新兴的产业,不可避免地存在各种各样的问题。近阶段,森林风景区的景观建设主要表现为以下问题(陈鑫峰,1999;陈序泽等,2002a;董智勇,2002):1)森林风景区景观建设在我国刚刚兴起,各种法律法规不健全,很多风景区规划只追求功能和经济效益而缺少生态意识;2)森林风景区景观的开发模式设计不合理,引起不利的生态影响;3)森林风景区景观建设忽视自然生态过程,导致森林生态系统功能受损;4)森林风景区景观管理薄弱且于生态层面的针对性差,无节制的人类活动进一步加剧了森林生态环境的破坏;5)森林风景区景观的开发力度控制不当,缺乏维持适当生态容量的理念,盲目追求经济利益,森林生态环境持续恶化。因此,要从根本上解决我国森林游憩存在的这些多样化的问题,关键是要处理好森林游憩经济效益和生态效益的矛盾,以及树立科学规划和设计理念,对风景区实施适度开发原则,在尊重自然、满足人类需求的基础上进行森林风景区的规划和设计,景观生态规划的出现为问题的解决提供了可能。景观生态规划的理论研究和实践作为一门新兴科学,发起于20世纪80年代。现阶段的研究主要集中在城市、旅游区、乡村、森林等领域,且偏重于城乡景观生态规划的研究,而对于森林风景区景观生态规划的研究则比较少。本文针对景观生态规划研究这一特点,希望能在综述国内外森林风景区景观生态规划研究现状并结合国内现状的基础上,提出未来森林风景区景观生态规划研究发展的趋势,并就理论研究、方法探讨和技术支撑3个方面提出具体建议。1从系统论和方法的发展到设计的变革景观生态规划与设计思想的产生可以追溯到19世纪末,起源于人类对自然环境认识的转变,景观生态规划的定义应该有广义和狭义之分,广义上景观生态规划是指将广泛意义上的生态学原理,包括生物生态学、系统生态学、景观生态学和人类生态学等各方面的生态学原理和方法及知识作为景观规划的基础(俞孔坚等,2003),它对应的表达应该是景观的生态模式规划,这里的景观表达是空间层次上的涵义,而狭义上的景观生态规划则是将景观生态学作为景观规划的基础,它相应的表达应该是景观生态模式的规划。景观生态规划作为一门集理论研究与应用实践为一体的科学,源于生态学理论,同时又与景观规划密切相关,它的发展以Mcharg研究与《景观规划》杂志的创刊为转折点,经历了从无生态学的生态规划到以经典生态学为主要基础的生态规划,再到以景观生态学为主要基础的景观生态规划的3个阶段。1865年,Marsh出版《人与自然》,首次用科学的观点提出了快速的土地开发利用给自然系统带来的影响,从而告诫城市和土地规划师应谨慎地对待自然系统(Marsh,1967);Olmsted是美国景观规划设计师协会的创始人和美国景观设计专业的创始人,他提出将景观作为自然系统的理念,其主要作品包括纽约的中央公园(CentralPark,1857)、布鲁克林的希望公园(ProspectPark,1866)、芝加哥的滨河绿地(RiversideEstate,1869)、波士顿的公园道(Parkway,1880)、芝加哥的哥伦比亚世界博览会(1893)(Steinitzetal.,2001);1893年,CharlesEliot用系统和生态途径规划建立由海岸、岛屿、河流三角洲以及森林保护地构成的波士顿大都市圈的公园系统(俞孔坚等,2003);20世纪初,WarrenManning首次使用地图叠加技术进行景观规划,他倡导以自然资源和自然系统为基础的土地分类思想以及用叠加技术来制定资源保护和利用的方法(McHarg,1969);1902年,Howard提出“田园城”理论(Howard,1965);Geddes(1915)提出科学的景观调查方法和自然资源分类系统,并提出在此基础上的土地规划方法,以协调人类活动与自然系统的关系;1928年,B.Mackaye最早用区域规划理念进行规划,提出采用生态系统的办法规划现代大都市区域,并提出保护一些土地类型,提供绿色屏障控制城市化的泛滥(余新晓等,2006);1935年,Loepold将人类伦理扩展到土地和自然界,提出“生态道德”理论(Steinitzetal.,2001);1939年,Troll首次提出“景观生态学”名词(俞孔坚等,2003);1962年,ChristopherAlexander和MarvinMannheim提出叠加程序树的概念,首次明确提出在因子层的叠加综合时,必须考虑因子的权重和叠加的次序(Steinitzetal.,2001);1965年,HowardFisher主持研制出数字计算机地图绘制方法和技术,包括计算机图像研究和空间分析方法研究(Steinitzetal.,2001);1966年,Steinitz利用SYMAP在拉维尔、马里兰和佛及尼亚半岛开展景观规划工作,被认为是大规模利用GIS技术进行景观规划的第一个实例(Steinitzetal.,2001)。McHarg(1969)出版《设计遵从自然》,提出自然设计模式,并提出“千层饼”模式,发展了一整套的从土地适应性分析到土地利用的规划方法和技术,标志着真正的生态规划时代的来临。Odum(1981)提出“分室模型”;20世纪70年代初,东欧原捷克斯洛伐克的景观生态学家通过景观综合研究,逐步发展并形成了比较完整的景观生态规划理论方法(LANDEP)(俞孔坚等,1997);Haber(1990)提出土地利用分类系统(DLU),是第一个景观生态规划方案。1974年,美国《景观规划》杂志的创刊标志着景观生态学时代开始进入人类的历史(俞孔坚等,2003);1985年,岸根卓郎提出以“自然-空间-人类系统”为核心的城乡融合系统设计模型(岸根卓郎,1990);Forman等(1986)提出景观生态的“斑块-廊道-基质”模式来分析和改变景观,并以此为基础,发展了景观生态模式;1986年,《景观规划》与《城市生态学》合并成《景观与城市规划杂志》(俞孔坚等,2003);Steinitz(1990)提出多解规划和以决策为中心的六步骤规划方法论;Forman(1995)提出集中和分散相结合规划模型;俞孔坚(1995)提出景观生态规划的生态安全格局方法,强调了规划的可辩护性思想;刘滨谊(1999)提出现代景观规划设计“三元论”。景观生态规划的应用表现在多个方面,包括城市景观生态规划、农村景观生态规划、旅游区景观生态规划、自然保护区景观生态规划、历史遗产景观生态规划。它是对特定尺度下的景观资源进行分析、综合和评价,从而得到最佳景观利用方案的一门学科。它充分尊重生态学原理,景观的分析、评价和利用都从生态学角度出发,明确景观在生态系统中的地位,通过结构与功能相关来分析景观的生态效应。它的最终目的是为了协调人与自然、景观利用与生态保护之间的关系,缓和生态效益与经济效益之间的矛盾,提高景观的生命力、抵抗力和承载力,建立可持续性的景观系统。2森林景区的规划原则森林风景区的经营以自然景观旅游资源为凭借,以旅游设施为条件,向旅游者提供各种服务,目的是使自己获得最大经济效益,这必然对系统内的生物种类及数量比例和土壤的外部形态等产生一定的影响(冯学钢等,1999)。森林风景区景观生态规划的重点就是要平衡森林风景区经济价值和生态价值的关系,使风景区的开发限制在不破坏当地景观生态的范围之内以及使景点和服务设施的设置人性化,为人类提供需求和便利,同时要坚持适度开发的原则,在森林风景区的前期———准备期进行细致的调研,合理的规划,通过先进的规划理念和高新技术将人类活动对环境的破坏减小到最低,使人类活动与环境的运作融为一体,真正将“生态第一”的思想落到实处。关于森林风景区景观生态规划的研究,国内外鲜有总结,而对于景观生态规划研究内容的阐述却有很多。傅伯杰(1991)认为,景观生态规划与设计的基本内容应包括:景观生态分类、景观生态评价、景观生态设计、景观生态规划和实施4个方面的内容。王仰麟(1995)则把景观规划与设计的基本内容表述为:区域景观生态系统的基础研究、景观生态评价、景观生态规划与设计及生态管理建议4部分。前捷克斯洛伐克的景观生态规划研究则主要包括:景观生态分析、景观生态综合、景观数据的解释、景观生态评价、景观优化利用建议的提出等几方面内容(徐化成,1995)。本文在综合以上各位专家学者对于景观生态规划与设计研究内容的分析并结合森林风景区本身的特点的基础,认为森林风景区景观生态规划与设计作为景观生态规划与设计的一个旁支,它的基本研究内容应包括森林景观生态学基础研究、森林风景区景观生态评价、森林风景区景观生态规划与设计和森林风景区景观管理4个方面。2.1对森林景观格局的研究森林风景区景观生态规划与设计是以森林景观生态学的基础理论研究为基础。森林景观生态学是一门多学科综合的学科,研究对象以森林生态系统景观为主,以森林景观的结构、功能、动态变化以及它们之间的相互影响和控制机制为主要研究任务(郭晋平等,2003)。现阶段森林景观生态学的研究主要表现在4个方面:森林景观管理、森林景观质量控制、森林景观格局与功能关系、森林景观动态模拟。通过区域总体景观结构分析与景观质量控制的研究,可以为土地利用规划决策和森林资源可持续管理提供理论依据。森林景观生态过程模拟模型和决策模型研究,推动了景观生态模型的完善和发展,使景观生态模型由静态模型为主发展到动态模型为主的阶段,为确定不同景观格局中景观要素自然演变机制与人为控制手段、制定景观要素经营管理措施提供了依据(白降丽等,2005)。森林景观管理的研究主要集中在对森林景观的信息化管理,管理原则、原理和景观规划设计模式的探讨(Carey,2003;Gobster,1999;Gustafson,1996;Rapp,2003)。如陈敬忠等(2004)利用地理信息系统软件MapInfo的二次开发语言MapBasic构建森林景观规划辅助系统,应用该系统对旺清林业局金沟岭林场进行森林景观生态规划,探索森林景观生态规划技术;Bettinger等(2005)通过对俄勒冈海岸现状分析,提出一个等级空间结构模型来指导大尺度、长期的森林景观生态规划;Loehle等(2005)对美国东南部森林景观的研究,探讨森林景观管理对鸟类丰富度的影响。森林景观质量控制的研究主要集中在森林景观变化和森林破碎化过程产生的机制以及其产生的生态后果,寻求景观恢复的途径、技术和森林生物多样性与濒危物种保护的方法,以及森林水文景观质量控制(Boulinieretal.,2001;Langfordetal.,2006;Wickhametal.,1999)。杨国靖等(2003)以祁连山西水自然保护区为例对森林景观进行格局分析及破碎化评价;袁秀等(2007)以长城北京段风景区为研究对象,探讨旅游开发对风景区生物多样性的影响,为景观恢复重建和生物多样性的保育提供科学依据;杨娟等(2006)对卧龙地区两流域土地覆盖变化及大熊猫潜在生境的景观格局变化进行了对比研究,研究了两者的关系;Williams等(2005)通过使用优化的渗透模型来恢复景观破碎化下的生境廊道。森林景观格局与功能关系的研究集中在景观格局分布特征和异质性、异质镶嵌性景观间的物质和能量流动机制、干扰以及景观内源演替对森林景观格局动态、森林生态系统稳定性与健康的影响等方面(Gustafson,1998;Yu,1996)。郭宗锋等(2007)通过对西双版纳流沙河流域进行研究,探讨了坝区、山区及其中间地带(边缘区)人类活动对森林覆盖率及森林景观的影响;李月辉等(2006)以大兴安岭呼中林业局亚里河林场为研究区,探讨了大兴安岭呼中林业局森林景观格局变化及其驱动力;郭晋平等(2005)应用空间趋势面分析法研究关帝山林区森林景观空间格局,阐明其技术路线和工作步骤,并提出在ARC/INFO支持下的统一网格样点图上取样法;郭泺等(2006)分析了泰山的森林景观结构动态变化以及景观格局沿高程的分异,探讨了地形因子对森林景观格局多尺度效应;阳柏苏等(2006)利用地理信息系统(GIS)技术,研究1990—2000年张家界国家森林公园景观格局的变化;解伏菊等(2007)选取与森林生产力密切相关的郁闭度因子作为研究对象,对大兴安岭北坡火烧迹地森林景观恢复及其影响因子作了深入探讨;Radeloff等(2006)通过LANDIS模拟了3种景观管理(采伐单位尺寸、最短的采伐期和目标物种)对威斯康星州干砂砾土松树林的森林组成和景观格局影响的研究,结果显示采伐单位尺寸的选择影响最大,其次是目标采伐物种,最后是最短采伐期的设定。森林景观动态模拟的研究主要集中在对在时间上和空间上的景观动态变化过程进行模拟的景观模型的可预测性、可视化、利用现状、存在的问题以及发展进行探讨,并积极寻求建立景观管理辅助决策模型,为可选择多解管理模式提供决策依据(Bettingeretal.,2005;Caryetal.,2006;Euskirchenetal.,2002)。陈崇成等(2005)在分析不同尺度的森林可视化建模内容和技术特点的基础上,提出了一个基于信息管理的虚拟森林景观构造原理和技术体系。把过程建模技术与树木形态结构描述结合,提出了一种交互式、参数化的树木动态建模方法,给出了相应的绘制方法和几何体简化算法以实现加速实时绘制;刘永霞等(2005)设计了基于组件GIS的森林景观四维可视化系统(FLFVS),动态直观地表示森林经营的结果,为森林经营决策服务;徐崇刚等(2005)详细论述了LANDIS模型对种子传播、火、风倒和砍伐等生态过程的模拟,并讨论了模型中存在的一些不足;Shifley等(2000)通过LANDIS模型模拟了5种森林管理模式的效果在美国东南密苏里州森林的效果,为景观管理决策提供定量依据;Scheller等(2007)设计了LANDIS-Ⅱ模型用于模拟森林景观的时间上的持续性和空间上的分布;Gustafson等(2006)将线性规划和空间模拟模型联系起来预测森林管理模式对景观的影响。2.2景观生态评价的内容景观生态评价就是对景观生态现状进行评定,它是景观规划保护和管理的基础,只有明确了景观的现状利用适宜性,才能对景观选择性地、有重点地进行生态规划与设计,才能做到规划有理、规划有据;只有对景观未来用途的适应性做了精确的预测,才能使景观生态规划的科学性、可行性以及有效性得到保证。景观生态评价的发展很快,已经从最初的只能定性地分析几个功能的模型方法发展到定量地、多功能地、多学科地评价多种类型的生态功能系统,并引入了一些评价模型和评价方法。森林风景区景观生态评价以森林风景区为研究对象,同时由于其地理区域范围比较大,需要3S技术进行辅助。森林风景区的景观生态评价包括经济社会评价与生态质量评价两方面内容,即评价景观对现在利用状况的适宜性,以及对于已确定的将来用途的适宜性,其核心内容是对森林风景区景观生态质量的评价,并集中表现为对景观生态定量评价方法的研究(Reynolds,2001;肖笃宁等,2006;傅伯杰等,2001)。最常用的方法有2种,分别为景观综合评价指数法和模糊综合评价法(余新晓等,2006)。景观综合评价指数法相对较全面和真实地反映景观的综合性和复杂性,但存在专家主观影响和公众非专业性和偶然性的影响带来一定的偏差。景观模糊综合评价法主要是根据景观评价中的不确定性因素具有的模糊性,用模糊数学的理论去解决,使评价的结果更加科学、准确、客观,更易操作。目前,国内外对于景观生态评价的研究主要基于统计学、计算机技术和模糊数学的理论来进行景观生态定量评价数学模型的组建,例如国庆喜等(2005)根据丰林国家级自然保护区景观分类图、各景观类型的属性数据库及1997年186个样地系统空间抽样数据,选用多样性、自然性、代表性、稀有性、面积适宜性、稳定性和人类干扰7项指标,建立2个层次的生态评价指标体系,运用层次分析法对生态评价因子的等级化处理,评价指标权重的确定,计算出各生态评价因子的综合评价指数;何东进等(2004)以武夷山风景名胜区为研究对象,在景观类型划分的基础上,首次提出了适合风景名胜区景观生态评价的指标体系,该体系包含代表性、稳定性、协调性、奇特性、观赏性、社会性和梯度性等7个指标。然后,运用层次分析法(AHP)确定各指标的权重,进而得到各景观类型的综合评价指数;王云才(2005)以巩乃斯河流域景观空间为依托,以游憩景观生态适宜性评价为核心,通过景观旷奥度和相容度的核心评价和综合评价,研究了巩乃斯河流域游憩景观生态适宜性特征,探讨了巩乃斯河流域游憩景观生态保护、游憩景观资源可持续利用的重点途径;Reynolds(2001)探讨了模糊理论逻辑信息库可以综合分析多个问题,为不完整的信息提供依据,并且进行优化评估,确定缺失数据的先后次序。最重要的是,它可以进行以信息为基础的推理,可以扩展到网络信息库,提供跨尺度的综合分析逻辑标准。2.3土地利用问题20世纪80年代以来,在景观生态学全面发展的推动下,景观生态规划得到了迅速推广并逐渐成熟,已形成多种规划思想与方法体系,包括McHarg的七步骤规划方法、E.P.Odum的分室模型、德国的析分土地利用系统模型、岸根卓郎的城乡融合系统设计模型、Forman的集中与分散相结合规划模型、捷克的LANDEP模型、荷兰的通用生态学模型GEM、美国的大城市景观规划模型METLAND、澳大利亚的南海岸研究模型、德国Vester和Hesler的城市与区域规划的灵敏度模型、俞孔坚的安全格局表面模型等等(余新晓等,2006)。其中3种比较成熟且适合森林风景区景观生态规划的体系是捷克景观生态学家Ruzicka和Miklos提出的LANDEP方法体系、德国景观生态学家Haber等人提出的土地利用分异战略(DLU)以及美国景观生态学家Forman等提出的景观格局优化方法。捷克的LANDEP模型核心是景观生态数据和景观利用优化。通过景观调查分析获得规划基础信息,随后通过建立空间结构状况和适宜等级评价,达到景观利用优化的目的(徐化成,1995)。Haber(1990)总结出土地利用分异战略:在一给定区域单元内,占优势的土地利用类型必须不成为唯一的土地利用类型。至少土地的10%~15%必须为其他土地利用类型所占据;在一给定区域单元内,如果它的绝大部分是农业或城市-工业利用,则至少应保留10%的面积做为自然景观类型单元;这10%面积的景观单元应避免大片单一,人口稠密区不能超过8~10hm2。他提出规划步骤包括土地利用分类、空间格局的确定与评价、敏感度分析、空间联系、影响分析。Forman(1995)的集中与分散相结合规划模型强调的是应该集中土地利用,而同时在一个被全部开发的地区,保持廊道和自然小斑块,以及把人类活动沿着主要边界在空间上分散安排。在具体操作过程中,要考虑7个景观生态学特性,它们是大的植被自然斑块、粒度大小、风险的扩散性、基因变异性、交错带、小的自然植被斑块、廊道。景观生态规划与设计模型的建立可以有效地指导景观生态规划与设计实践工作,提供实施的原则、步骤和方法,对科学有效地进行景观生态规划与设计工作有着深远的意义,但是由于模型的建立也是针对具体的尺度和具体的生态系统的,受到时间和空间的限制,不可能适用于所有的生态系统景观,这就需要在不断丰富自己的理论研究和提高技术水平的基础上,对原有模型进行不断的改进,并积极开发新模型,以满足日益复杂和精细的景观生态规划与设计的要求。在新型模型开发方面比较有代表性的是俞孔坚等(1997)、俞孔坚(1999)通过构建安全格局表面模型来实现森林风景区景观生态保护,认为生态安全的景观格局应包含:源地、缓冲区、廊道、可能扩散途径和战略点。规划步骤包括选择栖息源地、建立最小阻力表面、识别安全格局组分3个层面,并在多个森林风景区进行了应用研究。2.4森林公园管理相关问题研究森林风景区景观管理包括对规划的实施以及全程监控和评价。由于现实情况会不断发生变化,会不断出现新的信息,因此对规划的修正、调整或管理无疑是必要的,其实质就是规划的动态改进研究。国外对森林风景区景观管理都做了相当多的研究,在国外已经有比较完善的管理体系和管理原则,而我国无论是在理论上还是实践上还处于探索期,这方面的文章很少,现阶段主要表现为管理模式的探讨。例如庄晨辉等(2005)提出通过建立森林公园管理地理信息系统对森林公园景观进行管理;张玉钧等(2005)提出国有林场的自然保护区景观管理办法,建议让经营者、当地居民、市民(观光客),以及行政部门等利益主体以相对平等的地位来共同参与森林管理;姜立军等(2006)从林业系统中选取154个国家级自然保护区进行问卷调查,从26项管理要素中得到14项能体现管理有效性的关键评价指标,在此基础上,利用χ2检验的方法,分析这些关键评价指标与保护区的管理效果之间的关系,通过分析,明确保护区的管理因素中各个指标的重要性,通过采取合理的方式,最终可以提高保护区的管理效果。3森林景区景观生态规划的局限性森林风景区景观生态规划的研究与应用已经出现了不相称的局面,一些理论的成果迟迟无法运用到实践中,而一些实践中出现的问题却迟迟得不到解决,规划面对的对象日益复杂,它所要解决的问题不仅包含景观生态学的内容,同时也包含经济学、社会学和公共管理学的内容,它所依赖的不单是景观生态学上的内容,而是需要范围更广的知识体系来支撑它的发展,它需要的是一个以景观生态学为主,与经济、社会、政治等多学科相联系的新的科学体系作为理论基础,而且森林风景区特殊的性质也决定了景观生态规划不仅仅是对自然的规划,同时也是对人的规划,因此,日后的森林风景区景观生态规划研究将会大力加强与其他学科,诸如经济学、社会学和公共管理学的联系,在某一综合科学的基础上进行森林风景区景观生态规划的研究,任何割裂地谈景观生态规划的研究和方法都是不科学的。4未来森林生态规划的研究4.1相关理论研究进展森林景观生态学是森林风景区景观生态规划的基础,是规划的直接依据。现阶段的森林景观生态学是以纯自然区域中景观的结构、功能、动态变化以及它们之间的相互影响和控制机制为研究对象,是源于自然的研究,但是,景观生态规划是多学科共同作用,多部门共同经营的。景观生态学的语言无法为其他学科所识别,一些森林景观生态学上的理论成果无法转化成实践,只能停留在理论上。而且包括森林水系统的研究、森林景观调控功能的研究、森林景观多重价值、与森林有关的社会经济研究等的研究都不多且零散,未形成一个系统,无法直接利用其中生态知识和数据来指导规划工作。因此,在以后的研究中应加强森林景观生态学的研究与其他学科研究的结合,通过全面系统的分析和总结森林景观的多重价值、森林景观与社会经济的关系以及森林景观公共