吳 妍,李若楠,趙志強(qiáng)

(1.東北林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院,黑龍江 哈爾濱 150040;2.哈爾濱市城鄉(xiāng)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院,黑龍江 哈爾濱 150010)

森林旅游業(yè)作為新時代生態(tài)旅游的產(chǎn)物受到了越來越多人的青睞,而作為森林旅游目的地之一的森林公園的發(fā)展備受矚目。近年來森林公園、森林旅游、國家級森林公園、森林旅游業(yè)等高頻熱詞逐漸進(jìn)入大眾視野[1],空間結(jié)構(gòu)、空間分布等與其相關(guān)的研究隨之展開。森林公園的空間分布特征對后續(xù)森林公園乃至森林旅游的發(fā)展速度、方向、規(guī)模和效益影響重大[2],而國家級森林公園作為森林公園所有類別中的最高級別,研究其空間分布特征,對促進(jìn)森林公園與森林旅游空間布局的優(yōu)化提升以及森林資源的合理開發(fā)利用具有重要的理論參考意義[2]。

森林公園是指依托于良好的森林資源,利用森林的多種功能,以開展森林旅游為宗旨,可供人們游覽、休憩、度假以及進(jìn)行科學(xué)、文化、教育等活動的場所[3]。而國家級森林公園主要是國內(nèi)的提法,它是指以生態(tài)環(huán)境良好的森林資源為依托,擁有全國性意義或特殊保護(hù)價值的自然和人文資源,具備一定規(guī)模和旅游發(fā)展條件的自然區(qū)域,且必須經(jīng)由國務(wù)院林業(yè)行政主管部門批準(zhǔn)[4]?？v觀國內(nèi)外的森林公園相關(guān)研究成果,國外的研究內(nèi)容主要傾向于價值體現(xiàn)與經(jīng)濟(jì)效益方面[5],包括生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)[6-7]、資源利用[7]、經(jīng)濟(jì)價值[8]、植被狀況[9]、公園選址[10]、健康效益[11]、游客滿意度[12]等。而國內(nèi)的研究內(nèi)容主要集中于規(guī)劃布局、游客感知以及生物多樣性等方面,包括空間規(guī)劃設(shè)計(jì)[13]、空間結(jié)構(gòu)[14]、空間演變特征[15-16]、游憩者的景觀偏好[17]、森林康養(yǎng)健康效益[18]、游憩動機(jī)[19]、滿意度[20]、優(yōu)勢種生態(tài)位[21]、植物區(qū)系分析[22]、物種多樣性[23]等?？傮w上,現(xiàn)有的森林公園相關(guān)研究多聚焦于微觀層面的具體到某一森林公園的規(guī)劃設(shè)計(jì),而對宏觀層面的全國范圍內(nèi)森林公園空間格局及演變的研究相對較少,更鮮有從具體某一省域出發(fā)研究其森林公園的空間分布特征,且現(xiàn)有的研究內(nèi)容多為定性研究,缺少針對性及充分的科學(xué)依據(jù)等[3]。所以,本研究以資源稟賦條件優(yōu)越的黑龍江省為研究區(qū)域,運(yùn)用ArcGIS 10.7對省域內(nèi)國家級森林公園的空間分布特征進(jìn)行分析,以期較為直觀地展示其國家級森林公園空間分布狀況,為黑龍江省國家級森林公園的空間布局優(yōu)化提供一定的科學(xué)依據(jù)和理論參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況及數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)域?yàn)槲挥谥袊鴸|北部的省級行政區(qū)黑龍江省(121°11′～135°05′E,43°26′～53°33′N),總占地面積為47.3 km2。據(jù)黑龍江省林業(yè)和草原局公布的數(shù)據(jù)顯示:黑龍江全省森林面積為2 150 hm2,森林覆蓋率達(dá)47.3%,在全國各省森林覆蓋率中排名第9位[24],其中在中國地級以上城市森林覆蓋率排名中黑龍江伊春市以84.4%的森林覆蓋率排名第1位。目前黑龍江省有國家級森林公園66處,是全國范圍內(nèi)擁有國家級森林公園數(shù)量最多的省份。

本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)均為國家級或省級官方網(wǎng)站公布的數(shù)據(jù)。黑龍江省國家級森林公園名錄主要來源于國家林業(yè)和草原局政府網(wǎng)、保護(hù)地平臺等官方網(wǎng)站,其地理坐標(biāo)來源于百度地圖拾取坐標(biāo)系統(tǒng)、騰訊位置服務(wù)、高德地圖API;利用 ArcGIS 10.7從國家基礎(chǔ)地理信息中心(www.ngcc.cn)得到黑龍江省行政底圖,以及基于地理坐標(biāo)得到黑龍江省國家級森林公園分布圖。

1.2 研究方法及數(shù)據(jù)處理

采用最鄰近距離指數(shù)、Voronoi多邊形變異系數(shù)、基尼系數(shù)、核密度估計(jì)、規(guī)模度指數(shù)等方法對黑龍江省國家級森林公園的空間分布類型、均衡性、密度和規(guī)模進(jìn)行分析。

1)最鄰近距離指數(shù)。最鄰近距離指數(shù)是表示點(diǎn)狀要素在地理空間中相互鄰近程度的地理指標(biāo)[25],有聚集型、隨機(jī)型和均勻型3種空間分布類型[26]。而黑龍江省各國家級森林公園就可以看作是一個個點(diǎn)狀空間要素,最鄰近距離指數(shù)計(jì)算公式為:

(1)

式中:R為最鄰近距離指數(shù),ri為各國家級森林公園之間實(shí)際最鄰近距離的平均值,re為理論最鄰近距離,n為黑龍江省國家級森林公園的數(shù)量,S為黑龍江省面積。當(dāng)R<1、R=1或R>1時,對應(yīng)的空間分布類型分別為凝聚型、隨機(jī)型和均勻型。

2)Voronoi多邊形變異系數(shù)。由于最鄰近指數(shù)在界定點(diǎn)狀要素的空間分布時尚存爭議,故而本研究引入Voronoi多邊形變異系數(shù)對最鄰近距離指數(shù)的結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證[27]。通過測算Voronoi多邊形變異系數(shù)可以了解因空間要素點(diǎn)分布而改變的多邊形面積的變化程度,進(jìn)而探究研究樣本的分布類型。其表達(dá)式為:

(2)

式中:cCV為Voronoi多邊形變異系數(shù),σ為Voronoi多邊形面積的標(biāo)準(zhǔn)差,s為Voronoi多邊形面積的平均值,si為第i個多邊形的面積,n為多邊形的數(shù)量。當(dāng)cCV<33%、33%≤cCV≤64%或cCV>64%時,空間要素點(diǎn)分別為均勻分布、隨機(jī)分布和集群分布。

3)基尼系數(shù)。基尼系數(shù)是衡量區(qū)域空間分布離散程度的重要指標(biāo)[28-29]。本研究通過對國家級森林公園分布在黑龍江省各地級市(地區(qū))的數(shù)量進(jìn)行基尼系數(shù)分析,從而判斷其分布的均衡程度。計(jì)算公式為:

C=1-Ggini。

(3)

式中:Ggini為基尼系數(shù);Pi為第i個地級市(地區(qū))的國家級森林公園的數(shù)量占全省總數(shù)的比值;C為分布均勻度;N0為黑龍江省地級市(地區(qū))的數(shù)量。Ggini的取值范圍為[0,1],其值越接近1表示分布越集中,反之則越平均。

4)核密度估計(jì)。核密度估計(jì)可以根據(jù)已知數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行其空間聚集度評估,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對空間要素點(diǎn)的有效可視化,而且能夠反映出核對周邊區(qū)域的影響力度[30]。計(jì)算公式為:

(4)

式中:F(x)為F在某一點(diǎn)x處發(fā)生的核密度估計(jì);N為黑龍江省國家級森林公園數(shù)量;d為帶寬;k為核函數(shù);(x-xi)為估計(jì)值點(diǎn)到測算點(diǎn)xi的距離值。其中,核密度值越高,表示分布越密集,反之則越分散。

5)規(guī)模度指數(shù)。以規(guī)模度指數(shù)可以分析出區(qū)域內(nèi)研究樣本的單體密度[31]。本研究中用來描述黑龍江省各市(地區(qū))國家級森林公園分布在單位空間的個體數(shù)量,其公式為:

(5)

2 結(jié)果與分析

國家級森林公園作為森林公園的主要構(gòu)成部分是開展森林旅游的支柱平臺[32],其分布特征在一定程度上能反映出區(qū)域的森林旅游發(fā)展?jié)摿?。本研究主要從空間分布類型、均衡性、密度和規(guī)模4個方面探析黑龍江省國家級森林公園的空間分布特征。

2.1 空間分布類型

通過ArcGIS 10.7將66個國家級森林公園的要素點(diǎn)與行政地圖匹配,并對要素點(diǎn)賦予1～66的編號,得到黑龍江省國家級森林公園分布圖(圖1)。通過“平均最鄰近”計(jì)算得出實(shí)際平均最鄰近距離ri≈75 976.814 0 m,平均理論最鄰近距離re≈75 661.113 2 m,從而得出黑龍江省國家級森林公園空間點(diǎn)最鄰近距離情況(表1)。最終通過公式(1)計(jì)算出最鄰近指數(shù)R≈0.953 8<1,因此,黑龍江省國家級森林公園在整體空間布局上呈現(xiàn)聚集形態(tài),為凝聚型分布。

表1 黑龍江省國家級森林公園空間點(diǎn)最鄰近情況及Voronoi多邊形面積

圖1 黑龍江省國家級森林公園分布及Voronoi圖Fig. 1 The distribution and Voronoi map of national forest parks in Heilongjiang Province

在基于黑龍江省國家級森林公園分布圖的基礎(chǔ)上通過ArcGIS 10.7生成66個Voronoi多邊形(圖1),將面積標(biāo)注編號為:1～66,得到黑龍江省國家級森林公園Voronoi多邊形面積表(表1)。

由公式(2)計(jì)算得出σ≈67 198.927 0 km2,s≈39 152.803 0 km2,變異系數(shù)cCV≈171.632 5%(大于64%),屬于強(qiáng)變異類型,為集群分布,且聚集程度高,驗(yàn)證了以最鄰近距離指數(shù)分析得到的研究區(qū)空間分布為凝聚型的結(jié)果。

2.2 空間分布均衡性

為了探究國家級森林公園在黑龍江省分布的均衡情況,以黑龍江省13個地級市(地區(qū))為區(qū)劃,應(yīng)用基尼系數(shù)對其進(jìn)行分析,通過公式(3)計(jì)算得出Ggini≈ 0. 848 6,C≈ 0.151 4。一般來說當(dāng)基尼系數(shù)的取值為Ggini≤0.2、0.20.5時,分別表示空間分布過于平均、較為平均、比較合理、差距過大、差距懸殊[28]。所以黑龍江省國家級森林公園在13個地級市(地區(qū))內(nèi)的分布差距懸殊,發(fā)展極不平衡。為了更直觀地展現(xiàn)黑龍江省國家級森林公園的分布均衡程度,按數(shù)量從少到多將黑龍江省各市(地區(qū))依次排序,并計(jì)算出累計(jì)比重和均勻分布累計(jì)比重。分別將各市(地區(qū))和累計(jì)比重作為橫、縱坐標(biāo),繪制出黑龍江省國家級森林公園空間分布洛倫茲曲線圖(圖2)。統(tǒng)計(jì)可知,僅哈爾濱市、伊春市和牡丹江市擁有的國家級森林公園數(shù)量就占全省的60.60%,而齊齊哈爾市、大慶市、七臺河市、綏化市僅占9.08%,且洛倫茲曲線下凸程度較大,說明黑龍江省國家級森林公園的分布集中化程度較高,較為不均衡。

圖2 黑龍江省國家級森林公園空間分布洛倫茲曲線圖Fig. 2 The lorentz curve of spatial distribution of national forest parks in Heilongjiang Province

2.3 空間分布密度

借助ArcGIS 10.7軟件進(jìn)行黑龍江省國家級森林公園空間分布的核密度估計(jì)分析,研究其密度變化規(guī)律與集中分布的區(qū)域位置,生成黑龍江省國家級森林公園核密度分布圖(圖3a),分析發(fā)現(xiàn),省域內(nèi)國家級森林公園的空間分布密度呈現(xiàn)出明顯的差異性,雖各市(地區(qū))均有國家級森林公園的分布,但主要是以中部及中部偏東地區(qū)為主要分布區(qū)域,包括有伊春市、哈爾濱市、牡丹江市、鶴崗市、佳木斯市、雙鴨山市、雞西市,其他地區(qū)的分布則較為分散,多為點(diǎn)狀分布,即總體表現(xiàn)為“局部集聚,其他分散”的不均勻的空間分布特征。總體分布形成了3個主要集聚區(qū),且均位于中部及中部偏東地區(qū),呈現(xiàn)出“三核集聚”的現(xiàn)象。3個集聚區(qū)按分布密度從高到低分別為以伊春市中部為集聚點(diǎn)的第1集聚區(qū)、以哈爾濱市西部為集聚點(diǎn)的第2集聚區(qū)和以哈爾濱市東南部及牡丹江市西北部為集聚點(diǎn)的第3集聚區(qū)。這種分布特征的形成很可能是因?yàn)樵搮^(qū)域內(nèi)的森林資源豐厚、旅游資源多樣、經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較好。

圖3 黑龍江省國家級森林公園核密度分布與 空間分布規(guī)模度圖Fig. 3 The nuclear density distribution and spatial distribution scale map of national forest park in Heilongjiang Province

2.4 空間分布規(guī)模

由于黑龍江省內(nèi)各市(地區(qū))的地理區(qū)位、資源類型、開發(fā)水平以及政策等因素的影響,國家級森林公園在各市的分布規(guī)模存在不同程度的差異,為了得出國家級森林公園在各市(地區(qū))內(nèi)分布規(guī)模的差異性而引入規(guī)模度指數(shù),通過公式(5),計(jì)算得出黑龍江省國家級森林公園空間分布的規(guī)模度指數(shù)(表2),進(jìn)而繪制出其空間分布規(guī)模度指數(shù)圖(圖3b)。由表2可知,黑龍江省國家級森林公園的平均規(guī)模度指數(shù)為0.000 161,有5個地級市高于平均規(guī)模度指數(shù),分別為伊春市、哈爾濱市、七臺河市、牡丹江市、鶴崗市,其中伊春市的規(guī)模度指數(shù)最高,為0.000 366,其他8個地級市/地區(qū)均低于平均規(guī)模度指數(shù),特別是綏化市、大慶市、黑河市、大興安嶺地區(qū)、齊齊哈爾市規(guī)模度指數(shù)相對較低。由圖3b還可知,黑龍江省國家級森林公園空間分布規(guī)模指數(shù)較高的城市位于省域內(nèi)中部及中部偏東南地區(qū)。

表2 黑龍江省國家級森林公園各地級市(地區(qū))分布狀況及規(guī)模度指數(shù)

綜合核密度估計(jì)的結(jié)果發(fā)現(xiàn),哈爾濱市、伊春市、牡丹江市一直具備著國家級森林公園發(fā)展和建設(shè)的優(yōu)越性,而七臺河市和鶴崗市雖然擁有的森林公園數(shù)量較少,但其規(guī)模度指數(shù)卻較高,這可能是由于七臺河市雖地域面積較小卻與5個城市接壤,而且與接壤的市內(nèi)分布的國家級森林公園在地理位置上相對接近,而鶴崗市的國家級森林公園分布位置靠近伊春森林資源較豐富,為國家級森林公園分布集聚區(qū),也就是核密度中提到的第1聚集區(qū),這為這些國家級森林公園未來的發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。

3 討 論

以黑龍江省為研究區(qū)域,運(yùn)用最鄰近距離指數(shù)、Voronoi多邊形變異系數(shù)、基尼系數(shù)、核密度估計(jì)、規(guī)模度指數(shù)等方法,借助ArcGIS 10.7分析黑龍江省國家級森林公園的空間分布特征,得出如下結(jié)論:黑龍江省國家級森林公園的空間分布類型為典型的凝聚型,且在13個地級市(地區(qū))內(nèi)的分布差距懸殊,集中化程度較高,發(fā)展極其不平衡;空間分布密度總體表現(xiàn)為“局部集聚,其他分散”的不均勻的空間分布特征,且在中部及中部偏東地區(qū)形成了以伊春市中部、哈爾濱市西部、哈爾濱市東南部以及牡丹江市西北部為集聚點(diǎn)的3個集聚區(qū),呈現(xiàn)出“三核集聚”的現(xiàn)象;除具備國家級森林公園發(fā)展和建設(shè)優(yōu)越性的哈爾濱市、伊春市、牡丹江市以外,七臺河市和鶴崗市內(nèi)分布的國家級森林公園以較高的規(guī)模度指數(shù)分別位列第3位和第5位,也具備一定的國家級森林公園發(fā)展?jié)摿?。基于以上研究結(jié)論,筆者認(rèn)為,未來要實(shí)現(xiàn)黑龍江省國家級森林公園的良性可持續(xù)發(fā)展,必須要進(jìn)一步優(yōu)化空間布局,實(shí)現(xiàn)資源合理利用,可以從以下3個方面考慮。

1)全面統(tǒng)籌,集群效應(yīng)。鑒于黑龍江省國家級森林公園呈凝聚型分布以及分布差距懸殊、極其不均衡,黑龍江省國家級森林公園的發(fā)展重點(diǎn)應(yīng)全面統(tǒng)籌,打破不平衡的發(fā)展局面,以促進(jìn)集群效應(yīng)產(chǎn)生。應(yīng)側(cè)重以哈爾濱市、伊春市、牡丹江市、鶴崗市為主要集群組團(tuán),再分別構(gòu)建以七臺河市和黑河市為中心的次要集群組團(tuán),主要集群組團(tuán)和次要集群組團(tuán)間協(xié)同配合,同一組團(tuán)中的城市步調(diào)一致,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)全省的國家級森林公園全面協(xié)調(diào)發(fā)展。

2)一核多心,聯(lián)動發(fā)展。哈爾濱市、伊春市是黑龍江省最具備國家級森林公園發(fā)展?jié)摿Φ膬蓚€地級市,而這兩個地級市中由于哈爾濱市的省會條件優(yōu)勢、旅游資源優(yōu)勢以及國民熟知度優(yōu)勢,具有極強(qiáng)的發(fā)展成為“一核”的硬件條件,而伊春市作為我國地級市中森林覆蓋率最高的城市,得天獨(dú)厚的森林資源,也使其具備成為“一核”的基礎(chǔ)條件。而且這兩個地級市既接壤又均位于黑龍江省相對居中的地理位置,利于發(fā)揮國家級森林公園發(fā)展的“領(lǐng)頭羊”作用。牡丹江市、鶴崗市、七臺河市、雙鴨山市和雞西市等國家級森林公園發(fā)展?jié)摿ο鄬θ跣┑牡丶壥锌梢宰鳛椤岸嘈摹?形成黑龍江省“多心”圍繞“一核”,“一核”聯(lián)帶“多心”的國家級森林公園發(fā)展格局。

3)互促互利,拉動效應(yīng)。國家級森林公園的分布位置一定程度上會影響區(qū)域森林旅游的發(fā)展。如以哈爾濱市和伊春市為中心并向東輻射的幾個地級市內(nèi)國家級森林公園的位置相對集中且位于省內(nèi)中心地帶,在國家級森林公園發(fā)展上具備一定的優(yōu)勢,而其他地級市(地區(qū))內(nèi)國家級森林公園的數(shù)量相對較少且分布零散、規(guī)模度也較低,個別市區(qū)位優(yōu)勢不明顯,不利于其國家級森林公園的開發(fā)建設(shè)以及森林旅游的發(fā)展。由此,優(yōu)勢地區(qū)內(nèi)的國家級森林公園可以通過建設(shè)“森林旅游網(wǎng)紅打卡點(diǎn)”等方式,為全省吸引森林旅游目標(biāo)游客群,而劣勢地區(qū)內(nèi)的國家級森林公園主要以體現(xiàn)具有地域特色的森林環(huán)境氛圍為主,立足全省的國家級森林公園發(fā)展格局,打造特色城市森林旅游品牌,從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢地區(qū)和劣勢地區(qū)的互促互利,進(jìn)而推動區(qū)域全面協(xié)調(diào)發(fā)展。