生態(tài)單元制圖的發(fā)展歷程及應(yīng)用

生態(tài)單元制圖的發(fā)展歷程及應(yīng)用

隨著城市化進程的加快和人口的增加，群落自然棲息地的數(shù)量顯著減少，質(zhì)量逐漸下降。這樣劇烈的變化通常伴隨著諸多的生態(tài)問題,例如:綠色空間的減少、能源消費的增長以及諸如城市熱島效應(yīng)等的環(huán)境惡化問題。然而,缺少相關(guān)生態(tài)方面詳細的原始數(shù)據(jù)和生態(tài)環(huán)境保護的具體措施已經(jīng)成為當(dāng)今生態(tài)環(huán)境保護與城市可持續(xù)發(fā)展的最大障礙。自上個世紀70年代,德國各州都相繼利用生態(tài)單元制圖進行自然景觀保護工作。至2000年,德國約有223個大中城市,2000多個小城市以及鄉(xiāng)村完成或正在實施生態(tài)單元制圖,該方法已經(jīng)成為德國各級政府生態(tài)規(guī)劃的基本工作內(nèi)容。由于生態(tài)單元制圖能夠提供研究區(qū)域內(nèi)基礎(chǔ)詳細和便于使用的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)信息,英國、瑞典、土耳其、日本、韓國、新西蘭、巴西等越來越多的國家也加入到應(yīng)用生態(tài)單元制圖的行列中來,著手于生態(tài)單元的調(diào)查和圖譜的繪制,以期為景觀規(guī)劃和環(huán)境保護提供最基礎(chǔ)的生態(tài)信息。本文從辨析生態(tài)單元的概念和功能入手,對比分析了生態(tài)單元制圖的兩種主要方法,著重敘述了生態(tài)單元制圖在國外三十多年不同階段的發(fā)展歷程以及歸納了生態(tài)單元制圖在自然保護和城鄉(xiāng)規(guī)劃中應(yīng)用的主要方面。接著進一步探討了生態(tài)單元制圖研究中存在的問題、不足和深入研究的思路。最后分析了我國生態(tài)單元制圖的研究現(xiàn)狀及其在自然保護和城鄉(xiāng)規(guī)劃中應(yīng)用的前景。1生態(tài)單元的概念和功能1.1生態(tài)單元的定義生態(tài)單元的概念隨著生態(tài)學(xué)研究的深入一直在更新著。根據(jù)1908年F.Dahl提出的概念,即任何可以圈定的動植物可以生存的空間。直至1988年,生態(tài)學(xué)家Sukopp和Weiler將生態(tài)單元重新定義為:一個具有相同或相似環(huán)境條件的區(qū)域,并且能夠為特定的動植物群落提供的生存環(huán)境。進入20世紀90年代,Forman教授融入了景觀生態(tài)學(xué)的信息再次修改了生態(tài)單元的定義。該概念是依據(jù)景觀的相關(guān)尺度和所包含的部分特定物種來界定的。因此,一個生態(tài)單元可以被看作是一個特定尺度下環(huán)境條件一致的景觀單元,例如一片開敞的草地或者一處濕地,它們的特點都是含有特殊的環(huán)境和特定的生物群體。1.2生態(tài)生物監(jiān)測功能生態(tài)單元是生物大環(huán)境的重要組成部分,在特定的尺度下,各個生態(tài)單元或若干生態(tài)單元的組合可被視作一種“生態(tài)功能單元”,其包含以下重要功能:①自然資源保護的功能,其中包括:環(huán)境的保護以及生態(tài)的平衡,如促進水分循環(huán)、改善水源凈化水質(zhì)、調(diào)節(jié)氣候、凈化空氣、阻隔噪音等;物種與生境的保護,如物種的繁殖和棲息的場所、物種驅(qū)散遷徙的走廊、區(qū)域間的連接度等;對環(huán)境變化和人為干擾的監(jiān)測,起到了生物指示劑的作用;生態(tài)學(xué)的研究。②提高人們生活質(zhì)量的功能(感受和享受自然),包括:游憩場所、提供多樣化的經(jīng)歷和知識、造園、教育等。③構(gòu)建城鄉(xiāng)特色景觀的功能,包括:增添富有層次和生命力的城鄉(xiāng)景色,反映不同地域獨特的自然和文化歷史。2生態(tài)單元圖式的實現(xiàn)生態(tài)單元制圖作為景觀生態(tài)學(xué)研究中的一個方法,是依據(jù)特定動植物集合識別、劃分和記錄不同土地使用/覆蓋類型的過程,其描述的主題是植物和動物,需要完成物種定向性的生物學(xué)工作,如特定森林生態(tài)單元中木本植物清單的制備、繁殖鳥分布密度的鑒定等。因此,生態(tài)單元制圖與土地利用/覆蓋制圖以及景觀生態(tài)制圖是有明顯區(qū)別的。生態(tài)單元制圖是基于生態(tài)單元分類系統(tǒng)而實現(xiàn)的,制圖對象可以是連續(xù)的區(qū)域整體(涵蓋區(qū)域內(nèi)所有生態(tài)單元類型),也可以是區(qū)域中的局部范圍(僅含有區(qū)域中的部分生態(tài)單元類型),例如濕地生態(tài)單元圖譜、森林生態(tài)單元圖譜等這類的專類圖譜。制圖主要有兩種方法,分別是選擇性生態(tài)單元制圖法(Selectivebiotopemapping)和全面性生態(tài)單元制圖法(Comprehensivebiotopemapping)。2.1不同生態(tài)單元的差異該方法是1983年由景觀生態(tài)學(xué)家Wittig和Schreiber創(chuàng)新的一種在城鎮(zhèn)自然景觀地保護中對一些重要生態(tài)單元評估的快速方法。這些生態(tài)單元都是含有保護或潛在保護價值的動植物的生存空間。它們至少具備一種以下特征:①物種豐富度高并且含有一些稀有物種;②生境結(jié)構(gòu)豐富;③能夠為由于集約化的土地利用而被驅(qū)散的動植物提供庇護場所。這也意味著選擇性生態(tài)單元制圖法的對象往往只考慮綠色空間,不包括建成區(qū)。在制圖過程中,根據(jù)幾個評判標準對綠色空間進行評估,這些標準包括每個生態(tài)單元的發(fā)展時段(年齡及群落生境的連續(xù)性等),生態(tài)單元的尺寸大小,物種的稀有度,生態(tài)單元的結(jié)構(gòu)等。依據(jù)每一項評估標準等級對生態(tài)單元進行打分。綜合得分高的生態(tài)單元將需要重點保護。該方法的優(yōu)點在于花費較低,不需要過多的專業(yè)人員同時從事作業(yè),幾個專業(yè)人員在相對較短的時間內(nèi)就可以記錄下生態(tài)單元有關(guān)生物學(xué)方面的信息,缺點就是將每個生態(tài)單元進行孤立地觀察而忽略了每個生態(tài)單元周邊大環(huán)境的作用。2.2生態(tài)單元分析全面性生態(tài)單元制圖反映了研究區(qū)域內(nèi)所有生態(tài)單元類型有關(guān)生物學(xué)和生態(tài)學(xué)的信息。在全面性生態(tài)單元制圖中,生態(tài)單元信息的采集與記錄通常使用兩種方法:①全區(qū)域調(diào)查法(Comprehensivebiotopeinvestigation)是調(diào)查研究區(qū)域內(nèi)的所有生態(tài)單元并記錄相關(guān)信息數(shù)據(jù);②典型樣本區(qū)調(diào)查法(Representativecomprehensivebiotopeinvestigation)是按照生態(tài)單元類型對研究區(qū)域進行調(diào)查,在每一類生態(tài)單元類型中選取若干生態(tài)單元作為代表樣本進行調(diào)研,最后將結(jié)果應(yīng)用于相同類型生態(tài)單元的區(qū)域。無論使用哪種方法,圖譜都包含了各種類型的生態(tài)單元,其結(jié)果都將以含有同種性質(zhì)的單元為一類展示研究區(qū)域。全面性生態(tài)單元制圖不僅將所有生態(tài)單元進行適當(dāng)分類并繪制了其分布圖譜,而且還對每一個生態(tài)單元及其所構(gòu)成的景觀模式進行了評估。其最本質(zhì)的目的就是檢驗生態(tài)單元在城市環(huán)境中已經(jīng)發(fā)揮特殊功能的程度和一些特殊生態(tài)單元發(fā)揮潛在作用的程度。與選擇性生態(tài)單元制圖法相比,全面性生態(tài)單元制圖法的優(yōu)點在于為整個區(qū)域生態(tài)數(shù)據(jù)的判讀提供了一個更為詳細和廣泛的基礎(chǔ)。但是,此項工作需要投入相對較大的人力、財力資本,并且對于從業(yè)人員知識背景的要求也相對嚴格,通常需要生態(tài)學(xué)、植物學(xué)、動物學(xué)等方面的專家學(xué)者以及景觀規(guī)劃師和設(shè)計人員的共同參與。所以在實際操作中,為了節(jié)省時間和費用,往往選用典型樣本區(qū)調(diào)查法繪制全面性生態(tài)單元圖譜。2.3基礎(chǔ)類別或土地利用/覆蓋的調(diào)查與分類生態(tài)單元制圖工作程序主要包括以下六個步驟:①界定研究區(qū)域范圍;②基于地圖集、航空像片、遙感圖像等,收集與分析初步數(shù)據(jù)以及劃分生態(tài)單元的基礎(chǔ)類別(通常依照土地利用/覆蓋類型初步劃分);③實地調(diào)查:記錄各個土地利用/覆蓋類型的生物學(xué)和生態(tài)學(xué)信息以及歷史文化和美學(xué)方面的信息等,檢驗初步數(shù)據(jù)和生態(tài)單元基礎(chǔ)類別的準確性與可靠性;④細分生態(tài)單元的類別并繪制圖譜(通常借助地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)對相關(guān)空間數(shù)據(jù)進行采集、管理、操作、分析、模擬和顯示);⑤依據(jù)不同目的對生態(tài)單元價值進行分析和評價,最終提出保護、管理和發(fā)展的措施方案;⑥制圖更新。3德國自然保護條例生態(tài)單元制圖從20世紀70年代產(chǎn)生,至今已發(fā)展了30多年。它不僅成為德國自然保護和城鄉(xiāng)規(guī)劃的基礎(chǔ)工具而且也被越來越多的國家所使用和創(chuàng)新。其發(fā)展經(jīng)歷了如下三個主要階段。3.1生態(tài)單元民族自然保護生態(tài)單元制圖思想的源頭始于1974年對德國慕尼黑農(nóng)村地區(qū)中具有特殊自然保護價值和潛在保護價值的生態(tài)單元研究中。1978年,德國首次嘗試在城市人文區(qū)域開展生態(tài)單元制圖工作,并且為了使此方法形成一套完備的理論基礎(chǔ)體系,同年成立了德國聯(lián)邦與各州參與并聯(lián)合協(xié)調(diào)的“人文區(qū)域生態(tài)單元制圖工作組”(下文簡稱工作組)。工作組將慕尼黑市、奧格斯堡市和柏林市作為試點城市。1986年,工作組基于對試點城市工作的總結(jié)正式提出了“德國人文區(qū)域生態(tài)單元制圖基本方案”。在1980年德國柏林第二屆歐洲生態(tài)學(xué)會議后,生態(tài)單元制圖的理念在英國也相應(yīng)產(chǎn)生。為了促進地方政府開展自然保護工作,則需要一套關(guān)于所有具有潛在意義地點的詳細生態(tài)學(xué)資料,包括生態(tài)單元的類型以及對它們重要性的評價。1984年在大倫敦會議(GLC)的領(lǐng)導(dǎo)下開展了倫敦地區(qū)野生生物生境的綜合調(diào)查,第一次提供了野生生物生境的范圍、質(zhì)量和分布的資料,在這個基礎(chǔ)上評價了每一個生態(tài)單元的保護價值,并繪制了圖譜。基于此制定了倫敦地區(qū)的自然保護方針。3.2技術(shù)層面的生態(tài)單元民上世紀80年代中后期,德國的眾多城市以及英國、奧地利的一些區(qū)域都加入到生態(tài)單元制圖的行列中來,而制圖的目的從單純的保護稀有、瀕危物種以及保護有保護價值的生態(tài)單元逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌叨认鲁青l(xiāng)規(guī)劃和管理的一種手段。生態(tài)單元圖譜所提供的信息也越來越詳細并且更加定向化,例如為建筑景觀規(guī)劃提供生態(tài)數(shù)據(jù)(生態(tài)單元的方位、類型、面積)、為自然保護專題規(guī)劃與管理提供生態(tài)數(shù)據(jù)(生物群落、物種數(shù)量、優(yōu)勢物種)等。這意味著生態(tài)單元制圖不僅包括對生態(tài)資源的調(diào)查,還包括規(guī)劃定向的生態(tài)單元信息的判讀。進入90年代,仍然以德國專家學(xué)者為主要力量,開始嘗試于技術(shù)層面制圖方法的改進。例如,1991年德國學(xué)者kuebler等基于航空多譜掃描數(shù)據(jù)(AirborneMultispectralScannerData)來優(yōu)化城市生態(tài)單元分類系統(tǒng)。同年,德國學(xué)者Gopfert將融入地理信息系統(tǒng)(GIS)技術(shù)的生態(tài)單元制圖用于環(huán)境和景觀規(guī)劃的分析。在技術(shù)更新的基礎(chǔ)上以及兩德的統(tǒng)一,工作組設(shè)立了新的專家組并更新和完善了1986年制定的基本方案,方案的修訂版在1993年正式發(fā)表,主要章節(jié)包括制圖目標、基本理論、程序和方法、判讀和評價、方案實施和效果監(jiān)測。這為工作組進一步擴大德國生態(tài)單元制圖研究區(qū)域奠定了理論基礎(chǔ),也為其它歐洲國家借鑒生態(tài)單元制圖經(jīng)驗提供了有力保障。同年由芬蘭學(xué)者Oulasvirta和Leinikki首次對水下生態(tài)單元進行了圖譜的繪制,這標志著生態(tài)單元制圖又邁向一個新的領(lǐng)域。3.3國外生態(tài)單元民間法律研究建言1997年底,受聯(lián)合國環(huán)境署、聯(lián)合國科教文組織和德國環(huán)保部資助,在德國德累斯頓大學(xué)舉辦了有21個國家人員參加的生態(tài)單元制圖研討會,這次會議為生態(tài)單元制圖的推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。在歐洲,生態(tài)單元制圖的應(yīng)用除了在德國已經(jīng)成熟以外,在英國和瑞典的應(yīng)用也比較系統(tǒng)。英國將生態(tài)單元制圖除了用于城市景觀保護和規(guī)劃外,還用于海洋生態(tài)單元制圖工作,并致力于如何提高技術(shù)手段更加準確地收集海底生態(tài)單元的信息,并對海洋環(huán)境進行監(jiān)測以及對環(huán)境變化敏感和瀕危的物種進行保護。瑞典主要基于制圖完成對城鎮(zhèn)環(huán)境和特定環(huán)境的監(jiān)控以及構(gòu)建豐富城市生物多樣性的城市規(guī)劃模型。除此之外,捷克、斯洛伐克、愛沙尼亞、荷蘭、希臘、土耳其、西班牙、匈牙利等其它歐洲國家也加入到應(yīng)用生態(tài)單元制圖的行列中來,目的都是為了依靠該方法得到足夠的生態(tài)單元詳細信息來滿足不同級別不同類型的規(guī)劃、設(shè)計和保護措施的需求[6,39,40,41,42,43,44,45,46]。自90年代末,生態(tài)單元制圖首次離開歐洲,先后被引入以日本、巴西、韓國、新西蘭、南非等為代表的國家。其中日本和巴西直接借鑒德國的經(jīng)驗在本國進行生態(tài)單元制圖的研究,主題仍然以保護地方有保護價值的區(qū)域為主。2003年,新西蘭開展了繪制城市生態(tài)單元圖譜的工作,此圖譜包含了全市各種從本土物種到外來物種的生態(tài)單元,創(chuàng)建了適合本土土地利用和生物群落的分類系統(tǒng),并將圖譜及相關(guān)信息應(yīng)用于未來城市開敞空間設(shè)計中。近年來在韓國,生態(tài)單元制圖的應(yīng)用比較廣泛,方法和理論也有所創(chuàng)新。主要致力于制定城市可持續(xù)發(fā)展計劃以及解決土地開發(fā)和保護之間的矛盾。到目前為止,已有10余個城市已經(jīng)完成或正在開展制圖工作。從方法創(chuàng)新而言,始興市于2006年首次將雷達激光技術(shù)應(yīng)用于生態(tài)單元制圖,不僅完成了對生態(tài)單元結(jié)構(gòu)的分析而且還對各類土地利用類型的特征進行了描述;2008年底,韓國政府又開展了一項基于無線信息技術(shù)名為“U型生態(tài)城市(U-EcoCity)”的計劃,其研究目的就是利用高分辨率的圖像和雷達信息來繪制和更新生態(tài)單元圖譜內(nèi)容,為促進城市的可持續(xù)化發(fā)展制定相應(yīng)的景觀規(guī)劃方針。當(dāng)今,很多國家已經(jīng)陸續(xù)開展了生態(tài)單元制圖工作,其中部分國家已經(jīng)將生態(tài)單元制圖作為自然保護和景觀規(guī)劃的基本工具。為了提高生態(tài)單元圖譜所反映信息的準確程度,并且減少人力、物力以及時間成本的消耗,致力于制圖技術(shù)層面改進的研究仍然在不斷地進行著[32,37,38,51,52,53,54,55,56],例如柵格GIS的圖像處理技術(shù)(Raster-BasedGIS)、彩色紅外航空攝影技術(shù)(CIRAerialPhotograph)、衛(wèi)星遙感技術(shù)(satelliteRS)、航空成像高光譜技術(shù)(AirborneHyperspectralImaging)等應(yīng)用的改進。4自然保護和教學(xué)管理通過分析生態(tài)單元制圖的發(fā)展歷程,發(fā)現(xiàn)其在自然保護和城鄉(xiāng)規(guī)劃中的應(yīng)用比較廣泛,主要體現(xiàn)在以下3個方面:①物種和生境保護;②土地利用規(guī)劃和管理;③不同尺度景觀規(guī)劃和管理。4.1生態(tài)單元制gis保護物種和生境一直是生態(tài)單元制圖的基本目標。其保護的物種和生境的概念是廣義的,既可以是瀕危物種和稀有生境,也可以是人們?nèi)粘＝佑|的普通物種及其生境。例如,Müller和Fujiwara利用生態(tài)單元制圖對日本東京城鎮(zhèn)群中含有瀕危和稀有物種生境的保護以及德國紐倫堡市政開展的生態(tài)單元制圖工作,專門以保護與人們?nèi)粘Ｉ罹o密相連的功能綠地為目標。這些功能綠地包括了居住區(qū)附近的普通綠步道以及市郊供人們周末休閑的綠地。利用生態(tài)單元制圖來進行物種和生境的保護通常都是按照以下四大步驟完成的:①確立當(dāng)?shù)匦枰Ｗo的目標種和目標生境;②基于RS和GIS技術(shù)繪制目標種和生境的分布圖譜,并分析現(xiàn)狀;③制定物種和生境相對價值的評價標準,進而對目標種和生境進行保護定級。目前選用最多的評價因子包括物種稀有度、物種和生境的多樣性、生境自然化的程度、恢復(fù)和更新的能力、受人為干擾的威脅程度以及可取代性等;④依據(jù)保護等級的評價結(jié)果制定專類保護方針,最終將其納入整個地區(qū)自然保護項目中。4.2建筑區(qū)結(jié)構(gòu)—土地利用規(guī)劃和管理城市生態(tài)單元制圖不僅能夠明確城市各類土地利用類型的優(yōu)缺點而且還能反映出各類土地利用類型中的物種多樣性和生境質(zhì)量。利用生態(tài)單元制圖對土地利用形式的規(guī)劃和管理往往是借助態(tài)勢分析法(SWOT)來實現(xiàn)的。SWOT分析能夠?qū)Ρ炔煌恋乩妙愋椭g和不同地點相同土地利用類型之間的優(yōu)缺點以及物種多樣性和生境質(zhì)量所面臨的機遇和挑戰(zhàn),因此,目前歐洲很多國家都將生態(tài)單元制圖獲取的信息通過SWOT分析來制定土地利用規(guī)劃和管理的戰(zhàn)略,并通過這些戰(zhàn)略方針來輔助其它相應(yīng)的規(guī)劃。例如,德國哈瑙市政府利用生態(tài)單元制圖結(jié)合SWOT分析將該地區(qū)劃分為五類區(qū)域,并針對每一類區(qū)域制定具體的規(guī)劃和管理措施。這5類區(qū)域具體為:①復(fù)興區(qū)域:該區(qū)域生境質(zhì)量差,缺少開敞綠色空間。建議只有改變建筑區(qū)結(jié)構(gòu)才能有助于改善生境質(zhì)量。②恢復(fù)區(qū)域:生境質(zhì)量較低,開敞綠色空間不足。需要改變部分建筑區(qū)結(jié)構(gòu)來改善生境質(zhì)量。③適宜發(fā)展的區(qū)域:生境質(zhì)量平均一般,仍有潛在的建筑區(qū)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)的問題,但具備開發(fā)建設(shè)的能力。④生境良好區(qū)域:該區(qū)域可以進行拓展。⑤生境優(yōu)質(zhì)區(qū)域:重點保護。在這5類區(qū)域性質(zhì)的基礎(chǔ)上提出了每一類具體的發(fā)展計劃,最終用于今后的城市發(fā)展和建設(shè)中。4.3生態(tài)單元及其權(quán)力依據(jù)判讀不同規(guī)劃定向的生態(tài)單元制圖信息,往往可以完成不同尺度景觀規(guī)劃和管理的要求。例如,為了評估城市景觀結(jié)構(gòu)異質(zhì)性,Young和Jarvis基于土地利用與覆蓋類型、結(jié)合航空像片判讀和野外調(diào)查,將英國伍爾弗漢普頓地區(qū)景觀特征進行大致分類,然后融入已制定的21個生態(tài)單元結(jié)構(gòu)元素(生態(tài)單元結(jié)構(gòu)元素被認為是影響景觀異質(zhì)性的最小空間特征)完成生態(tài)單元圖譜。他們將各類景觀中含有生態(tài)單元結(jié)構(gòu)元素的個數(shù)按照灰度等級劃分為6個級別,并歸納了每類景觀類型主要含有的結(jié)構(gòu)元素特征,最終按照結(jié)構(gòu)元素多樣性和生態(tài)單元面積不相關(guān)的分析結(jié)果,著重制定了兩類不同尺度景觀的規(guī)劃和管理計劃。這兩類分別是含有生態(tài)單元結(jié)構(gòu)元素較少的大面積生境和含有結(jié)構(gòu)元素豐富的小面積生境。另外,L?fvenhaft等人利用判讀生物多樣性價值的生態(tài)單元信息,將瑞典斯德哥爾摩國家城市公園地區(qū)按照生態(tài)單元組合現(xiàn)狀以及土地覆蓋歷史現(xiàn)狀劃分為核心區(qū)、連接區(qū)、緩沖區(qū)和障礙區(qū)四類規(guī)劃區(qū)域,并指出各類區(qū)域的規(guī)劃和管理要求,為該地區(qū)開展生物多樣性定向的景觀規(guī)劃與管理提供了有力保障。在小尺度空間的設(shè)計中,例如新建成居住區(qū)綠色空間的設(shè)計、老城區(qū)小規(guī)模綠色空間以及綠色廊道的維護等,生態(tài)單元信息的判讀和評價依然發(fā)揮著重要的作用。使用生態(tài)單元制圖必須確定現(xiàn)實問題和規(guī)劃目標所需要的數(shù)據(jù)類型,因此細化和定向性的描述景觀結(jié)構(gòu)是非常重要的。在生態(tài)單元制圖的應(yīng)用中,對景觀結(jié)構(gòu)的描述通常包括四個層面:①基本利用結(jié)構(gòu)或覆蓋類型(居民居住建筑層次結(jié)構(gòu)、綠地、公園、果園等);②土地基本特征(地表土壤和建筑密度、支撐土地密集利用的能力、土壤參數(shù)等);③生物資源(生態(tài)單元要素的結(jié)構(gòu)、多樣性和形式等);④動植物種群和植被現(xiàn)狀(種類、數(shù)量以及分布等)。5生態(tài)單元調(diào)查過程中主觀性的問題目前,生態(tài)單元制圖研究無論理論還是實踐都取得了很大的進展,在一些國家已經(jīng)成為自然保護和城鄉(xiāng)規(guī)劃工作的基本工具,但是仍然存在一些需要解決的問題,其主要表現(xiàn)在:(1)生態(tài)單元制圖的主觀性傳統(tǒng)的生態(tài)單元制圖工作大多數(shù)是基于對彩色紅外航空像片的判讀結(jié)合實地調(diào)研完成的。這種制圖方法雖然可以得到生態(tài)單元組成和現(xiàn)狀的一系列復(fù)雜定性化的信息,但是這類定性化的信息都是基于外觀評定而確立的,然而觀測者的主觀判斷會或多或少地影響外觀評定的結(jié)果[53,54,55,56,57,65]。在生態(tài)單元調(diào)查過程中主觀性往往存在于對植被類型的詮釋中。通常調(diào)查按照事先規(guī)定的標準將生態(tài)單元進行分組,并按照標準化的生態(tài)單元調(diào)查清單進行野外調(diào)研,確保野外調(diào)研信息的一致性,但是,實地生態(tài)單元的分布情況十分復(fù)雜,并不是所有生態(tài)單元的邊界都很明顯。生態(tài)單元邊界范圍可以從尖銳、明顯到模糊,例如,由道牙分割的草坪和道路兩個單元的明顯邊界或者自然與半自然式植物群落之間形成的模糊邊界(如新西蘭牧草地與叢生草原)。所以如何客觀的界定生態(tài)單元邊界問題使圖譜準確的反映實地情況是有待解決的問題。(2)比例尺與GIS技術(shù)比例尺的問題在生態(tài)單元制圖過程中也是一個突出的問題。要想完成整個城市詳盡的全面性生態(tài)單元圖譜一般是很難實現(xiàn)的。通常依據(jù)研究區(qū)域的大小,進行指定生態(tài)單元數(shù)字化信息的處理,這也就不能保證研究區(qū)域中所有出現(xiàn)的生態(tài)單元都被繪制到圖譜當(dāng)中來。換句話說,很可能丟失重要的生態(tài)小單元信息。例如,一個住宅區(qū)附屬公共綠地或私家花園(院落)的總面積小于該地生態(tài)單元制圖中最小生態(tài)單元的面積時,往往被歸屬為與其相鄰的生態(tài)單元類型。但是住宅區(qū)綠地以及私家花園的重要性已被很多研究所證實,它們對于城市物種的遷移和生存起到了生態(tài)步石的作用。所以生態(tài)單元制圖比例尺的確定以及如何利用高分辨率的遙感數(shù)據(jù)來得到小面積的制圖單元,進而為利用GIS技術(shù)進行生態(tài)單元系統(tǒng)分類和大尺度的生態(tài)單元制圖提供可能性將是今后生態(tài)單元制圖法技術(shù)突破問題的關(guān)鍵。6我國生態(tài)單元的研究現(xiàn)狀6.1國內(nèi)外景觀生態(tài)研究景觀生態(tài)學(xué)于上世紀80年代引入我國,隨著近30年的發(fā)展,我國景觀生態(tài)學(xué)研究已經(jīng)取得了長足的進步,逐步走上國際舞臺。在Scopus文摘索引數(shù)據(jù)庫中以“LandscapeEcology”為主題詞、“China”為文章從屬關(guān)系檢索到包括中文和英文(含SCI論文)共535篇論文(1984—2009年),其中456篇是基于景觀分類系統(tǒng)運用景觀格局指數(shù)對景觀空間格局、景觀功能和景觀動態(tài)進行分析,試圖為景觀生態(tài)評價、規(guī)劃和模擬以及景觀生態(tài)保護與生態(tài)恢復(fù)提供策略。例如高峻、宋永昌以1984、1989和1994年3個時相的航空遙感圖像為主要數(shù)據(jù)源,選取了景觀破碎化指數(shù)、多樣性指數(shù)、分維數(shù)等一系列指數(shù),對上海西南地區(qū)城鄉(xiāng)交錯帶開展了景觀演變的研究,通過對比揭示出研究區(qū)域發(fā)展和演變的規(guī)律。然而國內(nèi)關(guān)于生態(tài)單元制圖的研究還處于初級階段,僅有個別學(xué)者對其做了相關(guān)的研究,并且面向城市生態(tài)要素的層次還僅停留在對城市局部地區(qū)的調(diào)查中。孟偉慶等人建議將生態(tài)單元制圖有選擇性的運用到我國西部生態(tài)環(huán)境保護中,在生態(tài)單元劃分的基礎(chǔ)上,把各種生態(tài)單元類型落實在地圖上,并建立生態(tài)信息數(shù)據(jù)庫,為西部規(guī)劃提供基礎(chǔ)的生態(tài)數(shù)據(jù)。趙振斌等基于GIS和RS技術(shù),對西安市南郊陜西師范大學(xué)附近的城鄉(xiāng)過渡帶的保護規(guī)劃進行了研究,繪制出生態(tài)單元圖譜并對生態(tài)單元的保護價值進行了評價,依據(jù)評價結(jié)果構(gòu)建了城市生境鏈的規(guī)劃方案。另外,高大偉等又利用彩色紅外航片,在城市土地利用類型劃分的基礎(chǔ)上結(jié)合野外植被調(diào)查繪制了上海市閔行區(qū)的生境圖譜,并依據(jù)相對蓋度和相對物種豐富度以及地表水水質(zhì)質(zhì)量劃分了生境質(zhì)量等級圖。然后以生物多樣性因子為基礎(chǔ)探討和評價了閔行區(qū)的生境質(zhì)量,為該地區(qū)的生物多樣性保護和城市生態(tài)規(guī)劃提供了科學(xué)依據(jù)。但這些研究在實踐范圍和理論深度上與國外一些國家相比都有一定的差距,并且在生態(tài)單元制圖成果的進一步應(yīng)用方面也缺乏探討。6.2關(guān)于研究6.2.1對城市生境的保護我國正處于城市化的加速期,新的發(fā)展理念要求城市發(fā)展應(yīng)與自然發(fā)展相互協(xié)調(diào)起來。城市因為含有各種不同特色的城市生境(如居住區(qū)綠地、城市公園、道路綠地、城市廢棄地等)和城市自然遺留地(如森林、河流等)以及近自然生境(如草地、耕地等),往往被認為是一個生物多樣性很高的生態(tài)系統(tǒng),所以對于城市中含有生物學(xué)價值的生境都應(yīng)該進行積極的維護。然而,現(xiàn)有的我國城市自然保護還僅停留在孤立保護、掛牌保護階段,使得很多有保護或潛在保護價值的生境在城市化的迅猛發(fā)展以及蔓延式的