尺度依赖性是景观的主要特征之一。城市景观受人类活动影响较大,具有多尺度结构,城市结构的多尺度识别成为城市空间研究的义务。以往关于城市景观结构的研究虽然很多,但大多是在单一尺度上进行的,很少涉及景观格局的多尺度效应。
本研究应用二维离散小波变换和小波方差分析大都市区的多尺度空间结构特征和嵌套层次结构,以北京市为例进行研究,得出以下结论:
在主城区,东城区和西城区的特征尺度各不相同。南北方向存在显着的层级结构,而东西方向不存在,主要是由于大斑块的空间分布。
郊区的特征尺度总体上高于主城区,但小波方差和平滑图像并没有显示出郊区层次结构的存在。
随着环路远离城市中心,小波方差逐渐减小。而北京在大尺度上显着的同心圆环结构也与环路的空间分布有关。
图1.选取研究区域内的土地分类数据(a),选取1-10个区域来帮助理解北京空间结构的多尺度特征(b)。
图2.研究区土地利用二维离散小波变换图像(km)。尺度j对应的具体空间大小为(j=1,2...12)m。图中数字1-10代表了不同空间区域的土地利用信息,反映了北京的多尺度空间结构。
二维小波变换对揭示不同尺度的城市空间结构很敏感。在小尺度上,城市斑块的类型、大小、空间分布和配置可以清晰地识别,但很难在景观层面反映城市空间结构。在中等尺度上,优势斑块逐渐突出,出现中小块体。而在更大的尺度上,由于较小的景观斑块在行政区之间聚合成大块,城市区域呈现出多中心和扇形相结合的结构,最终形成显着的圆形结构。
该项工作由吴琼教授、陈圣波教授、李宏卿副教授,硕士生谭金翔、郭凤翔、江晟等共同完成,工作得到了公司科技创新研究团队计划(JLUSTIRT,2017TD-26)的支持。论文信息如下:
Qiong Wu⁎, Jinxiang Tan, Fengxiang Guo, Hongqing Li, Shengbo Chen, Sheng Jiang.Multi-Scale Identification of Urban Landscape Structure Based on TwoDimensional Wavelet Analysis: The Case of Metropolitan Beijing, China.Ecological Complexity,2020,43,100832. https://doi.org/10.1016/j.ecocom.2020.100832