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景观学本科专业是桂林理工大学2007年新设置专业,目的是为广西培养高层次的生态规划、景观设计和旅游规划方面的人才。因而,在景观生态学教学过程中,要特别强调培养学生的基本理论、基本知识和实践技能方法,要求把生态学的理念贯穿于实践设计中去,提高综合分析和解决实际问题的能力。但是,景观生态学课程由于其理论性较强,专业术语晦涩难懂,学生往往感到吃力,兴趣不高,亟需在教学内容体系建设、教学方法的改进及考核方法的变通等方面加以改革。
一构建完善的教学内容体系
景观生态学课程是运用系统性原理、尺度性原理、生态流与空间再分配原理、镶嵌性原理、人类主导性原理及多重价值原理等对景观的结构、功能和动态进行研究。根据上述教学目的,需要构建完善的学科内容体系。
(一)景观生态学的学科地位和历史沿革
要求学生着重掌握景观的概念和特征、景观生态学的定义和内涵、景观生态学的研究对象和内容;了解景观生态学的学科地位;通晓欧洲学派、北美学派和中国大陆学派的基本景观生态学观点;了解景观生态学的历史沿革及其研究和学习的方法。
(二)景观生态学的主要教学内容
景观生态学学科内容包括4大模块,即景观结构、景观功能、景观动态和景观管理。首先要求学生深入理解景观生态学课程的基础理论,包括等级理论、生态系统理论、岛屿生物地理学理论、地域分异理论、人地相互作用理论、生物控制论、源—汇系统理论、尺度及其效应、空间镶嵌与边缘特征、景观连接度与渗透理论等,这对宏观把握景观生态学理论框架,具有重要的作用。
景观结构包括景观要素类型、景观多样性及其空间关系。景观格局则是指景观要素的空间分布和组合配置。该模块要求学生掌握包括斑块起源、大小、形状、镶嵌、斑块化、斑块动态,廊道起源、廊道结构特征、廊道分类,基质的判定、孔隙度和边界形状、景观异质性、网络等结构特征、景观构型的确定方法以及景观结构要素的影响因素。景观过程与景观功能主要包括:辨析景观过程与景观生态流的联系和区别;掌握景观过程的基本动力和媒介物、景观生态流的基本形式和运动格局,以及连接度与连通性的概念及生态学意义;分析景观结构对景观生态流、景观要素间相互作用的影响机制和生态效应;认识景观结构对生态过程的影响及景观中的文化过程,如人类文化与景观建设、农田景观、城市景观、乡村景观、城乡过渡景观的关系;了解景观要素的相互作用与依存,景观结构与功能的相互影响及其与尺度的联系。景观的结构功能和动态这部分内容需要学生掌握景观稳定性、景观变化驱动椅子、景观变化对生态环境的影响、景观的动态变化与模拟、景观变化与人类干扰的关系等知识点。
(三)景观生态规划与设计
理论研究的目的是为了更好地应用,是为指导景观生态规划与设计。因而,这部分教学内容要求学生了解景观生态规划概念、原则、目的和任务;熟悉景观生态规划与设计的内容、方法和步骤;掌握景观生态规划的要点;区分景观格局优化与景观要素规划;熟悉自然保护区、森林公园、林区景观的规划内容和设计方法,了解城市绿地、湿地、乡村景观规划的途径、内容和设计步骤;掌握区域生态旅游开发的基本模式、生态旅游区的景观格局分析内容和旅游区规划设计的途径。同时,需要及时跟踪具有科学性、前瞻性和动态性的教学内容,包括景观生态安全、土地可持续利用、生态风险评价、景观异质性研究等理论。
二加强实践观摩教学
(一)多媒体辅助计算机教学
景观生态学是一门理论性和应用性都较强的学科,存在着理论上抽象、应用上具体的情况。为有效地培养学生的实践和创新能力,提高教学质量,必须采用多媒体辅助计算机教学方法。从景观学专业的培养目标出发,在教学方法和手段上,应尽可能选择多种教学传媒,将图片、图表、录像、报刊杂志、光盘或科研过程形象地介绍给学生,全方位地传递各种知识、信息,激发学生的学习兴趣。目前,最经济实惠的网络空间资源是Google公司开发的Google Earth软件,它把卫星影像、航空照相和GIS布置在一个地球的三维模型上,有效分辨率至少为30 m,对大城市、著名风景区、建筑物区域、部分公众关注区域,有效分辨率为1 m或更小,能够获取高精度影像。操作Google Earth可以查阅地球上任何地方近期的地图、地形、田园、森林、荒地、建筑物等地表覆盖,内容十分丰富,展示生动,对提高学生学习兴趣具有重要作用。
在采用图文并茂的多媒体课堂教学方式进行讲授的同时,还可以以课堂讨论、辩论、启发谈话等多种方式,带动学生积极思考、开拓思路。如讲授景观生态学中有关基本概念如“斑块、廊道、基质”时,其概念相当抽象。这时就应以野外实拍的图片资料进行讲解、分析,使学生对这些概念有更客观、具体的认识。
(二)加强实践性教学环节,注重能力培养
实践教学是培养学生动手能力、观察能力、分析和解决问题能力的教学过程。只有经过实践性教学,才能使学生对课本上的抽象概念产生直观的、感性的了解。实践教学内容主要包括景观结构单元的调查与分析、景观空间格局的辨识、景观功能的测定和景观的分类评价等。要求学生结合实地调查区分斑块、廊道和基质三种景观要素,并在专业图上加以勾绘,分析计算主要景观格局的特征指数,如斑块数量、周长、面积、形状指数、分维数、分离度指数、多样性指数、均匀度指数、优势度指数;结合景观要素识别、判断实习地区景观要素的构型,并计算网状景观的连通性;区别不同类型的森林群落,实测景观种子流、热量流、水分和土壤流的强度和方向,说明景观生态流与景观结构间的生态关系;基于地貌类型和植物群落类型,采用聚类分析等方法,进行景观分类,综合分析景观的健康状况和功能价值。
此外,可以利用科研项目配合实践性教学,让学生参与相关科研项目的各个环节,有利于培养学生的素质,提高他们分析和解决生产实际问题的能力。还可以结合大学生毕业论文和大学生训练计划设立有关大地景观的立题,培养学生的科研素质,提高他们分析和解决生产实际问题的能力。
三变通教学考核方法
变通考核方式,科学评价学生。现行教学考核方式往往以考试作为评价的主要手段,不能够全面考核一个学生的真实水平,因而必须改革现行考试方法。要求以考核技能与能力水平为主,平时的成绩考核与期末的总结性、鉴定性考试并重,确立全面的考试模式,建立试卷库,实行教考分离,不断完善考试考核内容及办法;适当增加平时考核比重,加强对学生的出勤、课堂表现及作业的分值。
景观生态学课程通过一系列教学改革,可以丰富课堂内容,活跃本专业学生的思维,提高教学水平,使教学效果明显提高。在连续三年的教学考核中,关于景观生态学课程教学方法及效果的学生满意度达到95%以上。课程考试通过率由先前的81%,提高到90%。学生对该课程的认同由原来的75%达到如今的96%。从近两年的本科毕业设计来看,大多数学生的生态理念和生态设计水平有了显著的提高,得到了专业老师的一致认可。但是,教学改革是一个动态的课题,教学内容与实践课程体系不断变化,其教学方法与教学手段也应及时改革与调整,必须大胆地改革,不断充实与完善,才能不断提高教学质量,培养适合社会发展的专业技术人才。
参考文献
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关键字:城市绿地系统规划 景观生态学
中图分类号:F291.1 文献标识码:A 文章编号:
引言
近十几年来,伴随着经济建设速度的加快,我国正步入城市化高速发展的时期。在城市社会,经济结构和空间结构发生显著变化的同时,城市规模也显著增长。再此工程中城市绿地系统怎样布局、采取何种形式,才能达到最佳效果,是一个值得进一步研究的问题。在生态浪潮冲击的21世纪,人们试图将园林和生态两门学科互相引进互相借鉴,在理论和实践上进一 步融合以创造更美化、优化、净化的高质量生活环境。景观生态学的兴起提供了这一契机,它的概念、理论可直接应用于城市绿地系统中。本文在这一方面将进行初步论述。
一、景观生态学与城市绿地系统基本概念
(一) 景观生态学基本概念
景观是由景观要素组成。景观要素指基本的、相对均质的土地生态要素或单元。从生态学观点来看,这些要素相当于生 态系统。景观要素有3种类型:斑块、廊道和基质。
1 斑块。Forman 和 Godron 认为,组成景观的结构单元不外有三种:斑块、廊道和基质。斑块(patch)泛指与周围环境在外貌或性质上不同,但又具有一定内部匀质性(homogeneity)的空间部分。就城市绿地系统而言,绿地斑块是指公园、花园、庭院、小游园、广场等点状空间,作为“结点”在系统中处于建设重点。
2 廊道。廊道(corridor)是指景观中与相邻两边环境不同的线性或带状结构,廊道类型的多样性,导致了其结构和功能方法的多样化。城市绿地系统中的廊道是由规划区域内的道路绿地、河岸防护林等廊状绿地组成,主要有三种类型,一种是沿着河流、海岸线以及山脊线或者铁路、人工运河和其他人工廊道而形成的具有重要的生态意义的自然系统或者人工廊道;第二种是沿着河流、风景道路等具有休闲娱乐功能的绿道;第三种是连接重要的历史文化遗产和文化价值地区的绿道。
3 基质。基质(matrix)是指景观中分布最广、连续性也最大的背景结构。它一般呈面状,对景观功能起着重要作用。城市中的基质与廊道、斑块之间没有严格的界限“,基质”本身也是由不同大小的斑块和廊道组成的,如居民区、商业区、工业区等。
(二)城市绿地系统概念及分类
城市绿地是指城市中用于绿化或规划用于绿化的具有多种类型和不同规模的特殊用地。城市绿地系统是指城市中多种绿地类型与规模的绿化用地的整体。它主要包括植被、水体、土壤等基本要素。城市绿地系统作为城市景观的一部分,是以绿色植被为主要存在形态的开放空间并具有相对同质性,因此城市绿地系统可认为是城市生态系统的一种景观元素。而将城市绿地系统作为一个有机整体来看时,城市绿地中的不同绿地类型可认为是绿地系统的不同景观元素。目前城市绿地系统可分为以下几个子系统:(1)城市公园绿地;(2)城市街头、庭院绿地和湖塘绿地;(3)城市廊道绿地;(4)城市生产绿地;(5)城市风景绿地及环城绿化带。
二、景观生态学基本原理在城市绿地系统规划中的应用
将景观生态学上的“斑块———廊道———基质”的景观模式概念运用到城市绿地空间布局中,在进行城市绿地规划时,按照“环、楔、廊、园”的景观生态格局进行布置,保证绿地景观的完整性。在城市绿地规划建设中可以用生态廊道将绿地斑块有机联结起来,构成一个绿地生态网络;在公路、铁路等城市轴线上,通过绿地分割作用产生一系列间断的分散集团、飞地、子城或卫星城,在各星状长轴之间形成插入市中心的楔状绿地,构成人工廊道与自然廊道相间分布、有机分散的景观格局。这样的绿地廊道规划使得绿地真正融入城市内部,充分发挥绿地在城市中的功能。
(一)绿地系统廊道设计
绿地系统廊道是由规划区域内的道路绿地、河岸防护林等廊状绿地组成,是构成绿化网络的骨架和关键。它可将城区内的绿地连成一个有机整体并为城市景观提供生态支持。在绿地系统廊道设计时,首先要从总体格局进行规划设计。廊道能有机地连接不同地域、不同尺度的绿地,影响着城市绿地网络的连通性和网络结构功能的整体优化性。因而在设计时要综合考虑规划区域的地形地势、经济条件、生态特征和廊道功能等因素。其次,要考虑廊道形态结构,即廊道的宽度、交叉点、密度等。在进行设计时应以生态的观念为指导思想。再次,在规划时要注意维护绿地廊道的连通性。具有良好连通性的绿地廊道为改善城市小气候,解决城市热岛效应有较强的作用。注重加强改善道路绿化体系,完善道路网络生态功能。道路绿化带是城市景观中重要的绿色走廊,完善城市生态功能也必须加强道路绿化体系建设。最终形成自然廊道和人工廊道相间分布,和谐发展的景观格局。
(二)生态隔离绿带的建立。
在城市各组团以及不同功能区之间建设一定规模的绿化隔离带,是改善城市生态环境和城市风貌的重要手段。这类绿地主要具有 2 种功能:生态防护功能和公共使用功能。从生态防护功能上讲,在不同功能区,尤其是在工业区和其他区域之间布置卫生防护型生态景观绿带,对减少工业污染对城市环境的影响有着重要的意义。从公共使用功能上讲,依托于城市道路、河网而线形分布的外向型生态隔离绿带将高密度居住的居民作为一个点,周围的生态景观绿地成为一个面,增强了居民对绿地的使用率。
(三)环城绿带的建立。
环城绿带是指在一定规模的城镇或城镇密集区,安排绿化比例较高的相关用地,形成环绕城市建成区的永久性开敞空间。环城绿带不仅为城市提供大量绿地,对控制城市格局,改善城市生态环境,提高城市居民生活质量具有显著的作用。结合我国城市建设发展的特点,总结环城绿带的结构形式有 4 种类型,即环型环城绿带、楔型环城绿带、廊道环城绿带和节点环城绿带。①环型环城绿带。环城绿带围绕建成区呈环形分布,国际、国内许多城市的环城绿带都是以该类控制带为基本格局规划与建设,通过绿带将城市与周边地区连接起来。②楔型环城绿带。以围绕建成区的绿地为骨架,结合城市的规划布局、自然资源及主要交通干线分布情况,以楔型绿地的形式嵌入城中。楔型绿地不仅可以隔离不同性质的用地,减少其相互影响,同时又能有效地引导城市气流,缓解城市热导效应。③廊道环城绿带。城市周围的绿化控制带与城区内的绿地通过绿色廊道连接成完整的绿地体系,使环城绿带与城内主要绿地有机联系,绿化控制带呈网状分布。廊道主要是结合城市景观轴线以及自然水系等线型空间。④节点环城绿带。以围绕建成区的绿地为骨架,结合城市周边的森林(风景区)或湿地,同时在沿线用地条件较好的地方适度放宽,规划布置大型的公园绿地,形成结点。
三、结束语
城市绿地系统是城市绿化建设的一项基础设施,对保证城市环境可持续发展方面有着重要的作用。将景观生态学原理应用到城市绿地系统有助于对城市绿化进行科学指导、规划和评价,促进城市绿化的发展。通过科学的量化管理和控制来促进整个景观生态系统的结构和功能处于最佳状态,为城市营造良好的生态环境和优美的绿地景观。同时,与景观生态原理的结合,未来城市绿地系统将成为城市开放空间的主体,能够充分发挥其综合功能、地域尺度将从建成区拓展到区域尺度,实现真正意义上的人与自然相协调。
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关键词: 生态学; 尺度; 尺度推绎
中图分类号: P91文献标识码: A 文章编号: 1009-8631(2012)02-0024-02
20世纪60年代,生态学家就注意到了尺度问题的重要性,对于尺度和尺度推绎的观点开始于20世纪80年代中期,现在普遍深入到生态学的各个领域,并且在其他的自然社会科学中对于尺度和尺度推绎的关注也有同样的趋势。尺度研究的根本目的在于通过适宜的空间和时间尺度来揭示和把握复杂的生态学规律。
1 尺度的概念
不同学者分别从不同角度对尺度概念进行了表述。尺度指现象的时空范畴,尺度纬包括时间、空间和组织水平。根据邬建国,广义地讲,尺度(scale)是指在研究某一物体或现象时所采用的空间或时间单位,同时又可指某一现象或过程在空间和时间上所涉及的范围和发生的频率。前者是从研究者的角度来定义尺度,而后者则是根据所研究的过程或现象的特征来定义尺度。尺度可分为空间尺度和时间尺度,此外,组织尺度(organizational scale)是指在由生态学组织层次(如个体、种群、群落、生态系统和景观等)组成的等级系统中的相对位置(如种群尺度、景观尺度等)。具体地说,生态尺度首先应该包括面积或时间间隔,即规模或幅度(extent),即研究对象在空间或时间上的持续范围或长度,包括空间幅度和时间幅度。其次是面积和时间间隔都可以进一步划分为最小面积和最短时间间隔,最小面积或最短时间间隔被称为粒度(grain)或分辨率(resolution)。例如,野外测量生物量的取样时间间隔(如一个月或半个月取1次),某一干扰事件发生的频率,或模拟的时间间隔[6],是时间粒度的例子。空间粒度如样方、像元。
地理学和地图学中的比例尺是分析尺度。在生态学中,尺度的定义显然不同于比例尺。大尺度(或粗尺度,coarse scale)是指大空间范围或时间幅度,往往对应于小比例尺、低分辨率;而小尺度(或细尺度,fine scale)则常指小空间范围或短时间,往往对应于大比例尺和高分辨率,尽管情况可能并不总是如此。
有关尺度在文献中经常被讨论的三个有特色又相关的论点是:特征尺度(characteristic scales)、尺度效应(scale effects)和尺度推绎(scaling)。
尺度推绎指不同时空尺度或组织层次之间的信息转换。下面将作详细介绍。
2 尺度推绎的概念
由于空间异质性和时空变异性在自然界中的广泛存在,大尺度的信息特征值并非是若干小尺度值的简单叠加,而小尺度的信息特征值也不能简单的通过对大尺度值进行插值或分解得到,常需借助各种尺度转换途径与方法来分析尺度转换过程中的非线性问题,建立不同时空尺度间的定量转换关系。尺度推绎是指把某一尺度上所获得的信息和知识扩展到其他尺度上,或者通过在多尺度上的研究而探讨生态学结构和功能跨尺度特征的过程,简言之,即为跨尺度信息转换。近几十年来,随着宏观生态学、景观生态学的发展和复杂系统研究的深入,尺度推绎研究也在生态学领域取得了长足的发展,并形成了相应的理论、方法与技术,尺度推绎研究逐渐成为了现代地学、生态学研究中的热点问题之一,是生态学理论和应用的核心。
按照尺度推绎的方向不同,分为尺度上推(scaling up)和尺度下推(scaling down)。
尺度上推是指将小尺度的信息推绎到大尺度上的过程,是一种信息的聚合(aggregation); 尺度下推是将大尺度上的信息推绎到小尺度上的过程,是一种信息的分解(dis-aggregation)。
3 尺度推绎的特点
尺度推绎研究的复杂性,第一,在不同的时间和空间尺度上占主导地位的格局和过程是不同的,因此,在单一尺度上的观测结果只能反映该观测尺度上的格局和过程,当描述或解释同时涉及几个层次或尺度的现象时,问题的复杂性就必然要增加。第二,由于系统的空间异质性、非线性关系、尺度效应和不同尺度上的正负反馈机制等因素而决定其尺度推绎研究过程的复杂性。空间异质性无所不在,而且因尺度而异,这使尺度推绎过程更加复杂;地表系统是一个自然等级系统,在该系统内不同尺度上的主导过程不同,在一种尺度下空间变异的噪声(noise)成分,可在另一较小尺度下表现为结构性成分,不同尺度间的变化存在明显的尺度效应;生态学系统内同一尺度或不同尺度上的组分之间的非线性关系和反馈作用是非常普遍的,非线性常常导致复杂系统的不稳定性和不可预测性,例如,在不同尺度之间多不存在简单的线性关系,一个尺度上的模型往往不能通过简单的线性推绎而得出另一个尺度的模型,因而相应的尺度推绎模型必然也表现为非线性特征。第三,尺度推绎结果误差来源的多样性、研究结果的不确定性(uncertainty)及验证的困难性等也在一定程度上增加了尺度推绎研究的复杂程度。
4 尺度推绎的途径和方法
由于生态系统的复杂性,尺度推绎往往采用数学模型和计算机模拟作为其重要工具。在同一尺度域中,由于过程的相似性,尺度推绎容易,模型简单适宜,预测的准确性高;而跨越多个尺度域时,由于不同过程在不同尺度上起作用,尺度推绎则必然复杂化。如何进行尺度推绎呢?
4.1尺度上推
Wu和Li将尺度上推的方法归纳为两大类:基于相似性原理的推绎方法和基于动态模型的推绎方法。
4.1.1 基于相似性原理的推绎方法
基于相似性的尺度上推方法大量应用于地球物理和生物学,根植于相似性或自相似性的概念和原理。通常用相对较简单的数学或统计函数式表示,但它所基于的过程和机制可能是相当复杂的。基于相似性原理的推绎方法包括量纲分析和相似性分析,传统的异速生长学以及空间异速生长学(spatial allometry)方法。
空间异速生长学中的自变量是空间尺度,而不是个体大小或生物量;相似性或自相似性原理应用于空间系统(如栖息地,景观等),而不是单个生物体。
一般认为,异速生长学意味着系统中存在单个的尺度推绎过程,但生态系统是物理、化学、生物和社会经济过程的综合体,将简单的自相似性原理应用于所有这些过程是不可能的。因此,由统计方法得到的异速生长学所基于的过程和机制是需要深入探讨的问题。虽然异速生长学通常表示为幂函数,也有一些研究者将幂律作为基本的通用规律或尺度不变理论,但在真实景观中,这种尺度推绎关系通常仅适于有限的尺度范围(同一个尺度域内),因为大多数景观的格局和过程表现出多尺度域,在跨越不同尺度域时作用机制发生变化,以致于尺度推绎关系也发生变化。然而,无论如何, 异速生长学(尤其是空间异速生长学)是一种很有价值的生态学尺度推绎方法。
4.1.2 基于动态模型的推绎方法
与基于相似性的尺度上推方法比较,基于动态模型的尺度上推方法不受相似性和尺度不变假设的制;不受数学表达的限制;能够明确地考虑动态过程及其相互作用和机制;能以空间显式的方式联系格局和程;能够处理异质结构和瞬变动态;能够涉及更多的研究领域和内容。动态模型可能是确定型或随机型模型,可能以数学上显式的形式(如微分或差分方程)表示,也可能以数学上非显式的形式(如反映相关关系或规律的模拟式)表示。使用动态模型的跨尺度信息转换通常要改变模型的参数、输入变量、状态变量、输出变量或模型关系式,或者要建立多尺度相互作用模型。
在尺度上推法中,仅进行两步上推,即从最小的空间粒度单元直接到最大的空间幅度,没有考虑景观的多尺度性和多等级结构,空间粒度的选择比较任意。对一个具有多等级结构、跨多尺度域的复杂异质景观来说,这种尺度上推法只适用于小范围内(同一等级层次内部或相邻等级层次之间),而且空间粒度的大小可能与所研究过程或格局的特征尺度并不相符。对于等级系统中跨尺度的上推,Wu(1999)提出了等级斑块动态尺度推绎策略,简称“云梯尺度推绎途径”(extrapolation along a scaling ladder)。它包括以下3个步骤:①确定合适的斑块等级,②观察并建立围绕核心层次的格局和过程模型,③跨尺度域逐级外推。这一途径提供了跨尺度推绎的概念框架和思想指导,从而增强了跨尺度信息转换的可行性和准确性。已经证明,这种途径在景观格局和过程的尺度推绎中非常有用,并有望成为尺度推绎的范式之一。然而,如果要从细胞层次直接上推到全球层次,即使是有必要的话,也是极为困难或完全不可能的。
4.2尺度下推
Wu和Li还对尺度下推的各种方法作了总结。简略地说,尺度下推往往涉及将大尺度上(或粗粒度)的信息加以细粒化,从而估计出某一特定区域单元内部的小尺度格局。尺度下推常常要用到随机或概率方法,同时辅以小尺度的附加信息。这些方法通常可分为两大类:经验型统计学途径和嵌套动态模型途径。
5 尺度推绎结果的不确定性分析
由于观测和取样的误差、空间的异质性、变量之间的非线性关系、数据的多样性、可靠数据的缺乏、模型结构(包括模拟式、参数和驱动变量)及尺度推绎技术上的问题,无论采用什么尺度推绎方法,其结果总会存在不确定性。来源于这些不同因素的误差可能发生繁衍,从而对尺度推绎结果的精度产生非线性影响。然而,在生态学尺度推绎中,不确定性分析或精度评价一直未受到重视。通常情况下,并不清楚尺度推绎结果的精度到底如何。到目前为止,有关这一问题的研究仍然极少,几乎很难找到有关尺度推绎结果的不确定性、误差或精度方面的空间分析文献。很难想象,不进行不确定性分析,仅凭直觉就能判断所得的尺度推绎结果是否有价值,是否能够反映所研究景观的实际特征。为了减少这种判断上的盲目性,应该将不确定性分析作为尺度推绎过程的一个重要组成部分。生态学研究和环境决策促使对大尺度模拟和尺度推绎的日益关注,因此,理解、定量和降低尺度推绎结果的不确定性也已经变得越来越重要。
尺度推绎结果的不确定性分析包括定量各种来源的不确定性、评价尺度推绎方法本身的局限性和不确定性对结果的影响、评价误差繁衍、评价所使用模型和数学表达式的适合性、识别模型中的重要因子。根据产生不确定性的来源,一些不确定性能被定量和降低(如观测和取样上的误差);一些能被定量,但很难降低(如数据的多样性);而其它甚至不能被定量(如模型结构的不确定性)。无论如何,都应该尽可能地定量或降低一些重要的误差。
尺度推绎的准确性或不确定性可以用概率分布、方差、变异系数、置信水平、误差平均平方根(RMSE)等来表示。
6 尺度推绎注意的问题
但是这些转换方法还远不够完善,也没有建立一套成熟的尺度转换规则,仅可从以往大量的研究结果得出几个尺度间推测的有效原则:第一,在同质空间中尺度变化容易被忽略,而在异质性空间则容易被注意到。只有当研究区域的研究特征是同质的时,平均动态才能被推广到更大范围中去。第二,只要主要过程和限制条件不变,分维学理论认为在某些条件下,数量可以在尺度间转换。第三,当空间异质性与非线性动态同时存在,并存在限制条件发生较大改变的可能性时,推测就是一个很难的问题,也是现在亟待解决的问题。
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关键词:生态学;园林;景观设计;原则
Abstract: modern landscape ecological design is to make the person and nature, the environment more closely together. Based on ecology theory to the landscape design in the guiding ideology and principle of design are discussed, in order to contribute to the development of landscape design.
Keywords: ecology; landscape; landscape design; principle
中图分类号:TU986 文献标识码:A文章编号:
1设计指导思想
1.1可持续发展
可持续发展是成为本世纪的主题,在各个领域的自然科学和社会科学进行了加热和广泛的讨论,园林界也不得不卷入到这一热潮中。从城市规划到城市设计、从建筑设计、景观设计,几乎所有研究会谈谈可持续发展。那么什么是生产的可持续发展?其真正的含义是什么?
1.1.1可持续发展战略的源泉
提出了可持续发展理论,是在如何解决许多社会问题的过程中,人们对环境的根本原因等问题的理性思维的必然结果。
(l)可持续发展概念的产生和发展
“可持续发展”已成为世纪话题,在自然科学和社会科学的各个领域里被热烈而广泛地讨论,园林界也不得不卷入到这一热潮中。从城市规划到城市设计,从建筑设计到园林设计,几乎所有研究都必谈“可持续发展”。那么可持续发展究竟是如何产生?其真正内涵又是什么?
(2)提出了可持续发展理论
1987年,挪威前首相格罗哈莱姆布伦特兰领导的“世界环境与发展委员会(WECD)”发表了“我们共同的未来”,可持续发展的一个正式的模型。该委员会的报告是成立于1983年,多年的研究成果。“可持续发展”概念的报告书,定义为:“不仅没有达到危及子孙后代满足其发展需要当代人的需求。”该报告包括“共同问题”,“共同的挑战”,和“供同的努力”,三个部分对目前的经济发展和环境保护的问题,进行了全面和系统的评价。指出,在过去大幅我们关心的是发展对环境的影响,但现在我们迫切感受到了生态压力,如土壤,水,空气,森林退化,对发展的影响。在不久的过去,我们感到,在各国经济联系的重要性,现在我们是国家之间的情景,生态和经济从未如此紧密地与每一个因果网络相互连接的其他生态的相互依存。这是可持续发展成熟的概念。和“全面发展”,“协调发展”相比,一个更精确的意义和更完整的结构,包括两个主要方面:一是可持续发展,反思和批判传统发展模式,二是规范的合理设计可持续发展的典范。可持续发展是绘画的“限制增长理论”中的合理成分,而且还修订了“零增长”的观点,提出以确保人类的生存和发展的一个新的发展模式。这是关于一个在人类社会的历史大飞跃的理论概念,是人类发展的一个重大突破。
1.1. 2可持续发展钓意义
“可持续发展”也被称为“科学发展”。挪威首相布伦特兰夫人在1987年,她主持的关于环境与发展世界委员会的报告,联合国“我们共同的未来”,由可持续发展的定义不仅满足,而又不损害子孙后代满足其需要当代人的需要发展一个危险的能力,这个定义被广泛接受,在1992年联合国环境与发展会议,达成共识。在中国一些学者提出了以下额外的定义:可持续发展是不断提高人民生活质量和环境的承载能力,同时又不损害子孙后代能满足他们的需求目前的需要,满足一个地区或一个国家需要进一步的损害其他地区或国家的人们都没有满足他们的需求能力的发展。 还从”三维结构的复杂系统,开始了可持续发展的定义。莱斯特主任,-美国世界观察研究所。河布朗教授认为,“可持续发展是一个经济与生态的影响一个持续的经济和社会的社会结构,自然资源和生命支持系统的系统概念,应该能够继续保持结构。”包含两个基本要素可持续发展的两个主要组成部分:“需要”,并要“限制”。满足需要,首先要满足穷人的基本需要。需要参考的能力限制未来的危险需要的环境的限制,这一次的突破,必将危及例如空气、水、土壤和生物在地球上的自然系统的支持生命的能力。它们的主要因素是:
(1)收入再分配以确保不存在短期迫使自然资源消耗的需要;
(2)减少主要农产品价格受到损害的贫困和自然灾害受害者的脆弱性;
(3)一般为可持续的生活,如保健、教育、水、空气清新等基本条件,保护和满足最弱势群体的基本需要,为所有人民,特别是穷人和平等的机会和自由选择。
1.2基于可持续发展理论的园林生态设计指导思想
对生态景观设计的重点,设计者应明白,如生态系统结构和功能,物质循环,能量流动等,对生态的基本概念,制定可持续发展和生态理论和方法,从设计到寻找影响决策的决策,在设计过程中的内容。吴良铺先生指出,这项研究的设计应该是“连贯性的综合研究”。如果园林设计师准备的工作环境和环境责任的承诺,关系到设计的态度,就需要采取的生态思想的全面角度看,在景观设计的综合研究。
生态思维是整个研究中最重要的特点之一强调的重要性和必要诊陈由于在不同的生态系统和生态系统有相互关系,相互作用的网络模型,其中每个系统的变化会影响到整个系统操作的一部分。生态景观设计的重点方面,应借鉴生态学的角度看的总体思路。属于更广泛的景观生态系统的子系统,该子系统应该关注景观材料,能源和物质投入和产出人为的,即在生产精炼各级投入,航运,使用和最终处置等造成的资源消耗;输出废水,废物和循环再用的物料,例如对环境的影响。
生态学家指出,生态系统在动态状态,生态系统之间的动态的,随时间变化之间的相互依存关系的相互作用及其变动。子系统作为一个动态系统独立景观生态学,即景观设计和生态系统之间的特定地点的相互作用是动态的。需要考虑的一个景观建设和整个使用一过程中建立,它与周围生态环境的相互作用,通常需要检查的能量和物质景观形成的物质流从生产和加工,运输和使用一的材料生态影响。由于生物圈的物质循环流动模式,并给予地球上有限的资源,它主张的有效应用,如在物质资源的建设环境也应成为国家循环。这不仅减少了对自然生态系统的影响,也有利于继续获得后代的资源。
2.设计的原则_
2.1按照自然条件和地理的原赃
2.1.1气候因素
气候是太阳辐射、地表面性质、大气环流和人类活动的相互作用下,某一地点或地区多年间经历的天气状况的总和,是自然地理环境的一个主要组成部分。它不仅指统计得出的平均天气状况,也包括其长期变化状况及其极值。而天气是指某一地区在某一瞬时或某一短时间内大气状态和大气现象的综合。气象要素有气温、气压、风、云、降水、能见度和空气湿度等。气候的差异是形成各地地域差别的重要原因。它影响到地域的水文条件、生物条件以及地形地貌,也造成人们生活方式的差异,从而极大影响到地域园林风格的形成。例如,在古典园林中的南方园林建筑占地面积大,往往连成片的建筑,它是为了适应炎热万的天气并获得遮荫面积,而且将缓解雨季交通和国防台风。在美国,加利福尼亚州,日照充足,温暖的天气,晴朗的天空,非常适合户外生活。因此,基于托马斯教堂,是由美国加州学校为代表的发达国家与露天游泳池,不规则种植区域和动态平面木板平台上,“加州花园”,以适应当地的气候和人们的生活。其中,托马斯教堂设计的最典型的唐纳花园。当然,在景观生态设计的气象因素要考虑,理性的分析和设计。如果设计师可以考虑早在当地的日照温度变化的设计选择不同的植物生长在不同的方式,因此,在夏季高温期的阳光可以降低环境温度,在冬季,以免影响光线。此外,根据温度、雨量、湿度的变化在这一年选择不同的开花植物栽培,园林与季节变化,具有良好的观赏价值。还具有为风廊道景观位置的合理安排,以便它可以指导自然流动加强了自然通风的基础上,有效的空气流动,缓解热岛效应的增加。
2.1.2尊重地形,维持园林的完整性
在园林设计当中,应当尊重基地原有的地形地貌以及各种设施,甚至利用原有的自然地形特点和废弃设施重塑新的园林景观,既保留了原有基地的历史文化,又满足人们需求。如对于原有的植被、地形、水系应加以保护利用,而不是一味推平重建。保持场地的自然风情与一原始面貌成为建设园林城市的前提与基础。如海尔布隆市砖瓦厂公园,1995年德国巴登符腾堡州重要的工业与商贸城市海尔布隆市在原来的废弃砖瓦厂上,建成了一座砖瓦厂公园。景观设计师鲍尔决定建立一个混合式公园,包括为市民提供运动与体育锻炼的部分,保护原有砖瓦厂历史痕迹的区域,以及野草与其他植物自生自灭的区域等。鲍尔谨滇地遵循基地的特点,尽量减少对地形地貌的改造,基地的自然和人工特征都保留下来,并经过设计得到强化。在21世纪80年代,这里还是砖瓦厂、工业建筑,如今己成为动人的自然景观和市民公园,受到不同阶层人士的喜爱。
2.2遵循植物造景的植物生态学原理
2.2.1维护社区花园的植物多样性丰富
生物多样性是近年来生物学和生态学的热点问题,指的是生物体和生态综合体“的生存其中的多样性和变异性。”一般来说,生物多样性三个层次来描述遗传多样性,物种多样性,生态系统和景观的多样性。遗传多样性是指所有生物个体,身体含有遗传物质,包括在同类物种的不同种群的遗传变异遗传信息,而且还具有种群内的遗传变异类型。复杂环境和多种生物的起源是遗传多样性的主要原因。生物多样性是指物种及物种的品种类型,强调物种的变异性对物种进化和适应特定的生态环境的代表;物种多样性是指一定时间一定空间中全部生物或某一生物类群的物种数目与各个物种的个体分布特点,空间规模是最重要的产品的进化机制。生态系统多样巨是指生态系统,栖息地类型、植物、动物、微生物群落与环境组成。该物种被认为是最适合研究各级生命的生物多样性。生物多样性是城市生态园林建设水平的重要标志。在一个社区,物种多样性,不仅体现了物种丰富度和均匀度,但也反映了动态特性和社区一级的稳定和不同的自然条件和社会关系。在一个安定的社会,资源、空间群,往往相辅相成,而不是直接竞争,更稳定和更复杂的系统。如何保持生物多样性是我们的首要考虑。当前城市园林植物配置和单一品种构成这种形式与它的结构和功能都不完美,害虫及其他自然灾害和人为干扰的影响。因此,要保持社会的生物多样性应尝试建立类似的结构和生物群落地带性植被。
2.2.2群落垂直结构
作者认为,在垂直方向的社会分层主要群落是垂直结构。不同高度的生物基础将被分配到工厂层实际入住。层结构,显著提高植物对环境资源的利用。一般来说,地上植物群落可分为乔木层、灌木层、草本层和苔鲜、地衣地面层的四个基本层次组成。为亚热带常绿阔一叶林的结构太复杂,乔木层这种一般分为两层,林下灌木和草本层,小藤本植物,基本上爬在森林一中,往往缺乏对树木,附生高度工厂是不明确;群落结构温带和寒带地区有更简单,特别是在温带针叶林,只有一个单一的乔木层通常,灌木层、草本层和苔薛组成。植物在花园里使用到的植物群落和物种选择过程的特点,横向的对“近自然群落配置过程中的基础层”的高层理论遵循植物群落的物种组成和群落结构的区域选择的品种,结构合理,多层次的社会结构。乔在设计过程中,注意草灌木混合和匹配,稀疏的树木,禁止大型草配置模式。
2.3园林景观生态设计遵循适用、经济原则
景观生态设计还必须考虑到“应用程序”的问题。所谓“应用”指的是园林的功能,为客户。“应用程序”的观点具有一定的永恒的和长寿。景观设计师的审美要求,根据群众,活动规健康的兴趣,舒适和方便的园林空间,以满足游客的游览,休息和娱乐健身活动开展的功能要求。花园空间应该充满诗意的,始终茂林修竹,绿草、鲜花,美丽如画的风景,花卉,让游客流连忘。不同的功能区域,它们应该使用这样的儿童活动区,因为交通便利,不同的设计技术,通常接近主入口,并以整合中的景观建筑风格去迎合儿童的心理特征,以新的、明亮的颜色为空间来开拓视野,形成一组动态的,充满活力、生动的景观氛围毛经济状况是景观设计的重要依据。作为一个绿色的空间,即使是设计,因为不同的建筑材料,不同规格的苗木,不同的建筑标准,将需要不同的建筑区。当然,设计者应利用有限的投资条件,以达到最佳的设计技术,节约成本,创造最好的工作。事实上,正确的地点,当地条件,释低了自身的投资成本,而且还解决了一些经济问题。这一问题的经济实质是如何做到“少”多,如在美好的事物时用较少的投资。当然,园林景观根据建设性质,建设,需要确定必要的投资。
2.4尊重自然原则
一切自然生态形式都有其自身的合理性,是适应自然发生发展规律的结果。一切景观建设活动都应从建立正确的人与自然关系出发,尊重自然,保护生态环境,尽可能小的对环境产生影响。自然生态系统一直生生不息地为人类提供各种生活资源与条件,满足人们各方面需求。而人类也应在充分有效利用自然资源的前提下,尊重其各种生命形式和发生过程。生态学家告诉我们,自然具有很强自我组织、自我协调和自生更新发展的能力,它是能动的。人类在利用它时,应像对待朋友一样去尊重它,并顺应其发生规律,从而保证自然的自我生存与延续。如城市雨后的流水,刻意地汇集阻截它,必将促使其产生强大的反压制力,给排水装置和相关市政设施造成很大冲击,甚至灾难。相反,顺应它的自然径流过程,设计模仿自然式溪流的要素和形式,主动引导并利用它,这不仅可将美丽的启然景观重现于市民眼前,增强城市自然审美品质,并提高市民生态意识,同时也可有效地避免资源的浪费和对环境的威胁。因此,在园林生态设计中,尊重自然应是能被社会接受的最基本的前提之一。
小结
现代园林生态设计是要把人与自然、环境更紧密联系在一起。它表达了人类渴望与自然亲近、并与自然融合共生的愿望。随着公众生态意识的增强和生态科学技术的发展,人们对园林生态设计手法的探索也在持续进行。人与自然和谐共处的愿望在这些设计手法中得以表达。无论过程或结果,无论表象或本质,它们都体现了设计师对人与自然之间生态关系的思索与探究。
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城市林业是一门多学科组成的交叉学科,其内容涉及林学、园林学、生态学、城市科学,与景观建设、公园管理、城市规划关系密切,是一门多学科组成的交叉学科。其课程内容与森林培育、园林绿地规划、景观生态学、城市生态学等课程之间有一定的重复。如果不了解哪些内容是学生已经学习并掌握的,再加以讲授,学生就会失去学习的兴趣,因而必须明确课程的教学目标,对现有的教学内容进行优化和整合。课程内容讲授给学生后,要让学生明白需要达到的教学目标,即了解、领会、运用、分析和评价这5个层次,培养学生能运用所学内容的能力。在各章节中,坚决删去、略讲或让学生自学与本专业其它课程重复的内容。而有些内容虽然与其它课程重复,但作为林学专业的学生,在其课程设置中并没有这些课程,如城市生态学、园林绿地规划,对于这些内容保留并适当加以补充和更新,有利于丰富教学内容,拓宽学生的视野,增强学生学习的兴趣。中国林业科学研究院和北京林业大学开展了城市林业方向研究生的培养工作;一些专家学者根据实践也纷纷提出自己的观点,如蒋有绪提出新世纪的城市林业方向是生态风景林。近几年,国家重视生态环境,大力建设森林城市,以及农村城镇化建设等,一些新问题、新成果不断涌现。将这些中国城市林业发展中出现的新问题、新成果以及国外城市林业的发展动态及新成果等及时补充于教学内容,扩充学生的知识面。
2改革教学方法
好的教学方法对于提高教学质量有事半功倍之益,为此笔者也进行了一些有益的尝试。多媒体技术以其在信息处理上所具备的直观性、生动性及高效性等突出优点,迅速地在各大高校的课堂上普及开来,似乎大有不用多媒体就不会讲课之趋势。但在几年的使用过程中也发现很多问题,比如学生变听课为看课件,如果放映速度太快,就变成了“拉洋片”,教师和学生之间的互动交流不足等,单纯使用多媒体教学效果不是很好。但也不是说不可以用,多媒体只是教学的工具,要学会利用工具,而不能被工具所累。笔者在教学实践中发现采用黑板讲授与多媒体课件相结合的教学方法更有利于学生的学习。讲授以粉笔板书为主,这样学生的思维是在跟着教师板书的过程进行运转的,有利于对于知识点的理解和掌握,同时利用多媒体课件补充一些板书不容易表述的图片图表等资料。这种方法既给了学生理解内容的反应时间,同时也给出了直观形象的图例,增加了学生的兴趣和知识量,这时的多媒体起到了画龙点睛的作用。在课堂教学中,注意调动学生的积极性,讲授时采用启发式、研讨式和案例教学法等多种方法。如在讲授“城市森林的功能”时,采用研讨法,首先提出这个问题,让学生结合以前所学各种专业课程的内容及自己的理解,提出各自的见解,并对为什么会有这些功能进行讨论,最后教师进行汇总提炼形成条理清晰的功能。通过这样的启发讨论,使学生既巩固了已知的知识,又学到了新的知识,调动了他们的积极性和创造性。此外,课程有些内容涉及园林绿地规划,如“城市森林建设”一章中,居住区、工矿企业、城市道路等绿地的营建,在林学专业教师讲授时偏重于植物的选择,而对这些植物如何进行具体的配置则并不精通。城市森林除了具有生态功能,更具有美化的功能,因而请园林教研室的同仁就某一绿地的建设加以讲授,此处并不需要太多课时,重点是放在植物配置上,加深学生对于城市绿地建设的掌握。
3改进考评方法
成绩评定是教学过程中重要的一环。教学的目的不仅仅是要求学生掌握基础知识和基础理论,更重要的是要培养学生提出问题、分析问题、解决问题的能力。因而对于教学内容的考核要做到灵活多样。考核贯穿于整个教学过程,采取综合评定的办法,由课堂考核和期末考核2个部分组成。课堂考核主要包括课堂讨论、课堂小测验(主要考察基本概念和理论)、小组汇报和出勤情况,占总成绩的40%。期末考核以课程论文形式考核,占60%。为防止抄袭,论文根据课程章节内容出题,每章选择1~3个题目,尽量做到人手一个。这种考核评价体系无法靠“临阵磨枪式”学习方法获得高分,注重学生日常学习的积累,更能检验学生的实际能力,也相对更加公平公正。
4加强教师的培养