基于GIS的昆明市海口林场森林景观视觉敏感度评价

基于GIS的昆明市海口林场森林景观视觉敏感度评价
以昆明市海口林场遥感影像图、森林资源分布图、地形图及数字化等高线得到的DEM数据为信息源，利用ArcGIS的空间分析功能，选取坡度、距离2个因子对海口林场森林景观的景观视觉敏感度进行评价。

结果表明，敏感度最高的一级敏感区面积为1.5 km2，只占林场总面积的1.9%；敏感度次之的二级、三级敏感区面积为34.5 km2，占总面积的46%，但树种结构相对单一；四级敏感区面积为40 km2，占总面积的52.1%，占比最大。

基于评价结果，提出海口林场森林景观开发利用建议：采取不同的造林方式，营造疏密有致、色彩丰富的森林景观，同时加强非煤矿山企业的监管，合理规划观景道路，保护景观敏感度高区域，提高森林景观水平。

Key words：forest landscape；landscape visual sensitivity；gradient；distance；Haikou Forestry Farm
景观视觉敏感度是指景观被注意到的程度的量度，是对人感官的一个定性描述，是景观的易见性、可见性、清晰性和醒目程度等的综合反映，与景观本身的空间位置、物理属性等都有密切的关系。

景观敏感度越高，景观被注意到的可能性就越大，这些高敏感度的区域即使受到轻微的干扰，都将对景观造成巨大的冲击，所以应当作为规划中的重点保护区[1]。

旅游业的发展给森林公园建设带来了机遇，各地的森林公园和风景区成为了景观规划设计的热点。

人为的开发建设在一定程度上可以为公园增添景色，但也可能造成破坏效应，“破坏性建设”是目前风景旅游区普遍面临的严重问题，景观的保护应成为景观利用的前提[2]。

因此，景观的合理开发利用与保护需要全面规划，统筹安排，景观敏感度的测定和评价是森林公园合理规划和开发、景观资源保护和利用的重要依据[3]。

海口林场分为4个营林区，零散分布在海口镇、太平镇及晋宁县部分区域，距离昆明市及周边乡镇较近，周末进行森林游憩观光的人较多。

本研究以海口林场为研究区，运用GIS技术，选取相对坡度、相对距离2个因子，对海口林场森林景观的视觉敏感度进行分析评价，提出海口林场森林景观的保护规划和建议，以期为海口林场景观资源的合理开发与保护提供依据。

1研究区概况及研究工具
1.1研究区概况
研究区距离昆明40多km，土地总面积为75.58 km2，森林覆盖率为80.54%，是昆明市及周边森林旅游的重点区域之一。

海口林场属北纬低纬度亚热带-高原山地季风气候，由于受印度洋西南暖湿气流的影响，日照长、霜期短、年均温15℃，年均日照时间2 200 h左右，无霜期240 d以上。

气候温和，夏无酷暑，冬无严寒，四季如春，气候宜人，年降水量1 035 mm。

海口林场植被类型极为丰富，原生树种多为亚热带常绿阔叶林，但经多次破
坏及几十年的人工更新和天然更新，现在的植被类型为人工植被和天然次生植被的混合体。

据初步调查，目前海口林场常见植物是以圣诞树、蓝桉、云南松、柏木、苦刺、软阔、栎类、梨、桤木、华山松、板栗、萌生栎、杜仲、湿地松、杂灌、火把果、油橄榄、油杉、杉木、其它阔、梨棠、核桃、桃等为优势树种的植被类型。

1.2研究工具及数据来源
本研究主要以海口林场1∶10 000的地形图及遥感图为基础，利用ArcGIS 10.0，ArcVIEW 10.0，ERDAS等软件进行分析处理。

2研究方法
2.1地形图矢量化
利用地理信息系统软件ArcGIS 10.0将收集的图件扫描成栅格图像，并进行镶嵌、去模糊、锐化、灰度调整等处理，得到地形底图，然后以高斯·克吕格投影为配准参考，根据研究区域所处的经纬度，利用ArcMap对地形图进行校正，将地形图转换到该地理坐标系中。

对等高线、河流、道路等线状信息进行矢量化存储成线状矢量文件图并编码。

2.2数字高程模型（DEM）的构建
数字地形模型（Digital Elevation Mode，简称DEM）是一种新形式的地形图，它通过存储在介质上的大量地面点空间数据和地形属性数据，以数字的形式来描述地形地貌。

用DEM模型可以进行地形坡度、坡向的分析，同时这些分析数据还可以形成数据库，使用户根据需要进行多条件的查询检索。

DEM模型在GIS 中有多种表达形式，常用的有TIN文件和Grid文件2种形式，应用ArcGIS的3DAnalyst空间分析模块，生成不规则三角网（TIN）（图1），再将不规则三角网数据转换成Grid格式的栅格数据（图2）。

2.3景观视觉敏感度评价
本研究结合海口林场实际情况，选取制约景观视觉敏感度的坡度和观景距离进行分析和量度，分别形成景观敏感度等级分布图，然后取坡度和观景距离要素在整个景观敏感度评价中的权值，形成景观综合敏感度等级分布图，最后再在整个观景线路上依据坡度、距离、综合敏感度3个等级分布图对观景线路上的景观板块进行敏感度评价[4，5]。

2.3.1相对坡度景观敏感度（Sa）评价
对于定位观景者而言，景观表面相对于观景者视线的坡度（0°≤a≤90°）越大，景观的可视部位或者被观察和注意到的可能性就越高。

在这样的区域内进行旅游设施建设等人为活动给原来景观带来的冲击也就越大。

为此，可以用景观表面沿视线方向的投影面积来表示景观敏感度。

设景观的表面积为1，景观表面与水平面的夹角为a，则景观的投影面积，即景观视觉敏感度为：Sa=sina（0°≤a≤90°）。

当景观表面与视线垂直，即a为90°时，投影面积最大，景观的视觉敏感度也最大，Sa值为1；当景观表面与视线平行，即a为0°时，投影面积为0，景观的视觉敏感度也最小，Sa值为0。

在其他情况下，Sa值在0～1之间，且随a角（0°≤a≤90°）增大而增大。

由于林场的特殊地形环境，游客在游览过程中一般以仰视和平视为主，因此根据公式Sa=sina进行相对坡度的景观敏感度分析。

2.3.2相对距离景观视觉敏感度（Sd）
通常情况下，在森林公园游览区内，游客一般都沿着游览线路观景。

公园里的景观相对于观景者距离越近或距离游览线路越近，景观的易见性和清晰度就越高，这些区域的人为活动可能造成的视觉冲击就越大，景观的保护级别也越高。

设较清晰地观看某种景观元素、质地或结构状态的最大距离为D，景观相对观景者的实际距离为d，当d≤D时，观景者可以清楚地分辨景观元素、质地或结构状态，把这一范围的景观视觉敏感度Sd值规定为l；当d>D时，观景者不可分辨景观细部，则这一范围的景观视觉敏感度Sd值在0～l之间，Sd可表示为：
Sd=1当d≤DD/d当d>D
当d>D时，在操作过程中可以根据评价的精度来确定D的取值，精度越高，NOD取值越小，反之越大。

如果要求在D值范围内能看清和判别景观元素、质地和结构状态等，则D的取值就较小，可至几米或几十米；反之，则D的取值就较大，可取至几百米到一千米左右。

当D值取定后，可以相应地根据需要划分为若干个距离带，并绘制与之相应的景观视觉敏感度Sd的分级分布图。

在应用该方法具体进行评价时，首先要确定观景者的位置，而观景者一般都在观景线和观景点上，因此，应当以研究区域现有的主要观景线和观景点作为划分距离带的基线或基点。

3结果及分析
3.1景观敏感度评价
3.1.1坡度分量景观视觉敏感度和等级划分
在ArcGIS中运用地形分析功能，直接从数字高程模型（DEM）得出地形坡度值a，根据林场总体坡度分布情况，分别以1/2，1/4为上下限，对应地形坡度的14.5°，30°将相对坡度的景观敏感度Sa划分为3个等级（表1），然后在ArcGIS 中运用空间分析模块对坡度进行重分类，绘制出景观视觉敏感度的分级分布图（图3）。

海口林场整个区域地面坡度均小于90°，因此实际上林场只含有依次为坡度敏感度二级、三级、四级的区域。

林场山冲林区及宽地坝林区森林景观大都分布在地面坡度14.5°以上，且宽地坝林区地块上有云南省亚热带高原树木园、玫瑰园、中药园、油橄榄园、板栗园、核桃园等吸引游客的生态园林，所以，林场景
观所在区域的坡度敏感度主要为二级和三级，具有较高的景观敏感度。

中宝营林区含有较多非煤矿山企业，对森林景观破坏性较大，景观多为多年的天然次生林过熟林，坡度敏感度主要为二级和三级，妥乐营林区距离道路较远，景观多为人工中龄林，敏感度较低，多属于四级敏感区（表2）。

3.1.2相对距离景观敏感度（Sd）评价
本研究选定林场及其周边范围内的主要道路作为景观敏感度的分析基线。

基于游客正常的生理视觉能力，参考前人的研究成果，并根据海口林场实地情况，本研究选定D=300 m，当d≤300 m时，代表此距离能够较清楚地分辨景观的结构特征，此时Sd值为1。

然后分别以Sd=1，Sd=1/2，取得d=300和d=600作为距离带划分的上、下限进行等级划分，沿主游道一侧划分近景带（0 m<d≤300 m）、中景带（300 m<d≤600 m）、远景带（600 m<d≤900 m）和鲜见带（近景带、中景带和远景带的不可见区域）（表3），确定相对距离的景观视觉敏感度Sd的4个级别，然后利用ArcGIS的空间分析功能，绘制出海口林场及其周边范围的相对距离视觉敏感度Sd的等级分布图（图4）。

如图4所示，在相对距离的景观视觉敏感度各个区域中，近景带占森林公园总面积16.85%。

根据实地考察，研究区的近景带可视情况较好，包括植物景观和人文建筑景观（樱花园、周恩来休息室、榨油坊、林业展览馆、总理树、长廊等）。

近景带是视觉敏感度最高的区域，一些人为的活动容易对该区域的景观造成视觉污染，比如游客在树木上随意刻画以及垃圾污染等。

中景带和远景带面积相当，分别为15.95%和15.01%，公园里这些区域的景观主要是人工林或天然林以及森林公园里的各个山峰。

鲜见带面积最大，占总面积的52.19%，主要是位于远景带的不可见区域，这些区域距道路较远或位于山谷和山体背面等观景线上不可见的区域（表4）。

3.2景观敏感度（S）综合评价
通过对坡度分量、距离分量2个因素的景观敏感度分析，将2个景观敏感度分量的分级分布图在ArcGIS中进行叠加分析。

根据公式S=Sa∧Sd（合取），得到海口林场森林景观敏感度的综合评价分级分布图（图5）。

由图5及表5可以看出，一级敏感区面积为1.438 4 km2，占总面积的1.9%，二级敏感区面积为12.088 km2，占总面积的16%，三级敏感区面积为22.382 4 km2占总面积的29.61%，四级敏感区比重最大，为39.674 1 km2占总面积的52.49%。

海口林场一级敏感区的森林景观主要分布在主要道路及游步道的近景带内，与海口林场距离较近，且坡度均大于30°，此范围内包含葡萄园、水库、长廊、油橄榄园、樱花林、枫树林、波斯花园等多种景观及总理树等古树名木，此观景带为胸径大于50 cm的针、阔叶林，一级敏感区内的景观给观赏者的视觉冲击相对较大，轻微的人为干扰都将带来严重的视觉影响，因此人为活动必须严格控制，严格地保护自然景观，不应出现任何干扰或破坏景观的现象。

一级敏感区主要为宽地坝林区的亚热带高原树木园及山冲林区、中宝林区部分林区。

二级敏感区主要是观景线上近景带和中景带坡度较大的区域（除一级敏感区外），该区域坡度较大，可视性强，景观敏感度也较高。

该区同时也是观赏者比较关注的并且与大
自然接触较为直接的区域，应当加强对自然植被和山体的保护，营造出良好的自然景观视觉环境。

宽地坝林区、山冲林区大部分都属于二级综合敏感区。

三级敏感区主要是近景带、中景带和远景带中坡度比较低的区域，主要在山脚和地势平缓的地带。

该区域视觉敏感度相对较低，可以在保护自然的基础上进行合理的低强度的人为开发。

四级敏感区主要是在所有观景线上不可见的区域，主要在海口林场山体的背部，由于道路不可达以及受地形对视线的影响，该区域景观在现有的游道上无法观看到，视觉敏感度低，因此，在高敏感区不能进行的旅游设施、道路工程等就可以在此处进行。

主要分布在妥乐林区。

4结论与建议
海口林场敏感度较高的区域主要为道路周围的近景带，虽包含了葡萄园、水库、长廊、油橄榄园、樱花林、枫树林、波斯花园等多种景观及总理树等古树名木，但此景观带的乔木季相、色相变化不明显，多表现为夏秋季花香四溢，丰果累累，游客纷至，但冬春季节则相对冷清，景观主要以常绿针叶林及樱花为主，应依据适地适树原则和景观敏感度原则，采取不同的造林方式，尤其是要注重常绿树种与落叶树种、速生树种与慢生树种、乔木与灌木、不同花期不同形态花朵的相互搭配，逐步提高森林景观水平，使不同景区、景点在不同的季节呈现不同特色。

形成层次分明，疏密有致、色彩丰富的优美森林景观，达到“ 步移景异”的景观效果。

海口林场中宝营林区植被多为天然更新的近熟过熟针叶林及阔叶林，树种丰富，树形较好，具有很高的美学价值，因为营林区中有20多家非煤矿山企业在林区内开展活动，对林区的景观及生态破坏较大，交通相对便利区域敏感度较高，应加强对非煤矿山企业的监管，划定生态保护红线，设立生态屏障，保护生态景观。

景观敏感度与景观本身的空间位置有密切关系，景观敏感度评价的结果并不是一成不变的[6-8]。

在观光游览区内，旅游线路往往不只一条，观景者可选择任意线路或任意观景点观景，同一观景点测定不同景观的敏感度或不同观景点测定同一景观的敏感度，将会得出不同的景观敏感度值。

因此，在实际规划中要合理规划道路，使景观本身价值得到体现的同时降低其敏感度。

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