智能规划：变量选择与数据计算

1.4.1　鸟类物种多样性变量

物种的多样性测度或异质性测度是中微观尺度城市生物多样性的传统量化方式，通常利用实地生物普查得到的各类物种名录进行计算[12]。本研究调查记录到的城市野生鸟类共10 231只，根据《中国鸟类分类与分布名录》[13]，隶属8目25科47种。参考唐仕敏等（2003）[14]、金杏宝等（2005）[15]、陆祎玮等（2007）[16]的研究，本文以地块为统计单元，选择物种个体数量（individual number）、物种丰富度（richness of species）、多样性指数（diversity）、均匀度指数（evenness）、优势度指数（superiority）^[3]作为物种多样性变量，根据现场实测记录数据计算。其中多样性指数采用Shannon-Wiener指数公式进行计算，即H’：-∑PilogPi，其中，Pi为物种i的个体数量与所有物种总数之比。均匀度指数采用Pielou指数公式进行计算：J=H’/Hmax，其中，H’同上，Hmax=lnS，S为物种数。优势度指数采用Simpson指数公式进行计算：C=∑（Pi）2，Pi同上。

1.4.2　城市建成环境变量

干靓（2018）参考现有文献，提出了城市建成环境对生物多样性的影响要素及其影响机制，将城市建成环境对生物多样性的影响要素，总结为两个维度，即：①直接承载生物本体的生物基层承载要素，包含生态用地和植被格局；②人工环境对自然基质、格局以及生物活动的间接干扰要素，包含开发强度和人类活动[17]。由于本研究主要从城市空间规划设计的视角讨论城市生物多样性的建成环境影响，因此选择生态用地、植被格局和开发强度三类城市建成环境变量，暂不涉及影响生物本身生理和群落特征的人类活动要素（图3）。

图3　城市生物多样性的建成环境影响要素
Fig.3　Urban environment factors affecting urban biodiversity

具体变量如下。

（1）生态用地变量。包括生态用地规模和空间形态变量，考虑规划调控优化的可操作性，本研究选择景观生态学中的景观格局指数作为各地块单元生态用地的特征变量，具体变量详见表1。考虑到51个地块中，仅有1/3有水体，且通常为1～2个完整水面，无法计算其破碎度和连通性，因此最大斑块边缘面积比、平均邻近指数、景观聚合度指数、景观结合度指数仅针对绿地斑块进行计算。研究采用美国俄勒冈州立大学开发的景观结构定量分析软件Fragstats4.2，在斑块类型水平上计算上述空间形态变量。

（2）植被格局变量。考虑规划设计引导的可行性，本研究所采用的植被格局变量主要包括乔木、灌木、地被三个植被层的覆盖（投影）面积、高度（平均高度和最高高度）以及种类三大类。

表1　生态用地变量及其计算方式和生态学意义
Table 1　Ecological land variables with their calculation methods and ecological significance

植被调查采用全面调查的方法，调查时间为2016年4—6月，调查内容包括乔木、灌木、地被植物的种类、名称、大小、数量、胸径、蓬径、冠幅、面积、高度等。根据现场调查，分别计算乔木、灌木、地被的覆盖面积、覆盖比例、种类与高度。(www.xing528.com)

乔木的覆盖面积按照以下公式计算：At=∑at，at=[（Di/2）2×π×N]，其中Di为第t种乔木的平均冠幅，N为植株数。

灌木的覆盖面积按照以下公式计算：As=∑as+∑as′，as′=[（ds′/2）2×π×N]，其中as为第s种灌丛植被的面积，as′为第s′种灌球的面积，ds′为第s′种灌球的蓬径，N为植株数，单株灌球与灌丛投影面积重合时不另作计算。

地被的覆盖面积按照以下公式计算：Ah=∑ah，其中ah为第h种地被的面积。

植被种类的分类和统计参考《中国植物志》在线版（http：//frps.eflora.cn/），分别统计常绿乔木、落叶乔木、所有乔木、常绿灌木、落叶灌木、所有灌木、地被的类别，以种为单位记录。

分别统计乔木和灌木的平均高度和最高高度，乔木的平均高度按照以下公式计算：Ht=∑（at×ht）/∑ht，其中ht为第t种乔木高度，at同上。灌木的平均高度按照以下公式计算：Hs=[∑（as×hs）+∑（as′×hs′）]/（∑hs+∑hs′），其中hs为第s种灌丛植被的高度，hs′是第s′种单株灌球的高度，as、as′同上。

（3）开发强度变量。包含地块单元区域内的容积率、建筑密度、绿地率和水面率，前三者都是地块开发控制性详细规划中的常用强制性指标。研究区域中有17个地块中布置了大小不等的水体，可以为鸟类提供饮水条件，因此在开发强度变量中纳入水面率进行分析。研究依托上海市浦东新区规划设计研究院提供的AutoCAD地图和浦东绿地现状shape文件进行计算，并根据陆家嘴集团提供的陆家嘴金融区高层建筑数据进行校正。

1.4.3　环境主因子分析方法

环境主因子分析法是研究城市建成环境对生物多样性影响的最常用定量研究方法，即以基于调研所获取和计算的生物多样性测度指标作为因变量，以潜在影响生物多样性的建成环境变量作为自变量，采用相关分析和回归分析等统计分析方法，通过显著性检验，提取影响生物多样性绩效的城市建成环境关键影响因子[18-22]。本文以鸟类物种多样性变量作为因变量，以建成环境变量作为自变量，利用IBM SPSS 19.0 FOR WINDOWS统计分析软件对两类变量进行Pearson相关分析和多元回归分析，探讨城市建成环境对鸟类物种多样性的主要影响要素及影响机制。