張 亮,岳文澤

1 浙江樹人大學城建學院,杭州 310058 2 浙江大學土地科學與不動產(chǎn)研究所,杭州 310058

城市是城市居民在生產(chǎn)、生活中改造和適應周圍自然環(huán)境基礎上建立起來的自然-經(jīng)濟-社會復合生態(tài)系統(tǒng)[1]。人口的高度集聚使城市生態(tài)系統(tǒng)安全更具脆弱性[2]。快速城市化進程下,城市生態(tài)安全問題逐漸成為國內外學者和組織共同關注的熱點[3- 4]。為減弱城市生態(tài)問題,許多城市紛紛把公共綠地、水體等提供城市生態(tài)功能的用地空間作為保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、社會經(jīng)濟發(fā)展和居民身心健康不可或缺的支持性“基礎設施”[5-8]來維護。在空間上有效辨識維護城市生態(tài)安全的關鍵性區(qū)域,對合理規(guī)劃城市空間格局,明確可持續(xù)發(fā)展空間,保護城市生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實意義。

“生態(tài)空間”一詞來源于“綠色空間”。19世紀60年代后期,歐美學者開始從城市角度審視生態(tài)空間發(fā)展,形成了一系列關于人類與生態(tài)環(huán)境關系的著作[9]。國內學者從1990年開始正式使用“景觀生態(tài)空間”一詞[10],并從生態(tài)功能論和生態(tài)要素論這兩種視角探索其概念內涵[11]。有學者將其定義綜合歸納為：城市地表人工、半自然或自然的植被及水體等生態(tài)單元所占據(jù)的為城市提供生態(tài)系統(tǒng)服務、維護區(qū)域關鍵生態(tài)過程、維持區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展的空間[11-13]。當前,生態(tài)空間的研究主要集中在空間識別和評價[12,14]、生態(tài)空間格局及演化特征分析[15-16]、生態(tài)空間重構與優(yōu)化[17-19]、生態(tài)空間規(guī)劃與管控[20-21]、生態(tài)用地需求規(guī)模測算[22-24]等方面。在空間識別方面,得益于3S技術和新型數(shù)據(jù)的發(fā)展,為提取生態(tài)空間信息開辟了新路徑[14]。從現(xiàn)有研究來看,城市生態(tài)空間辨識研究體現(xiàn)在生態(tài)安全格局中源地確定[25-26]以及城市生態(tài)基礎設施識別[27-31]兩個方面。前者從生態(tài)斑塊在安全格局中的作用出發(fā),通過識別源斑塊和廊道等生態(tài)安全格局組分確定生態(tài)空間；后者從生態(tài)基礎設施評價角度辨識生態(tài)核心區(qū)域。辨識方法可分為兩類：一類是直接識別[32-35]。基于多光譜的遙感影像,依據(jù)斑塊的大小和形狀對地物要素進行識別,或根據(jù)可獲取的資料和空間數(shù)據(jù),將符合一定面積標準的林地、濕地、主要河流、生態(tài)保護區(qū)、自然保護區(qū)和風景名勝區(qū)的核心區(qū)直接提取作為生態(tài)空間。第二種是以多因子構建綜合指標體系評價斑塊[30,36-38]或生態(tài)功能重要性[13]。第一種方法簡單明確,易于操作,但沒有統(tǒng)一的選取標準,需要根據(jù)經(jīng)驗和研究區(qū)實際情況進行具體分析。斑塊選取相對主觀,識別準確性依賴于所獲取空間數(shù)據(jù)的精確性。后者通過建立指標體系,從多個角度選取指標,較為靈活、全面,更適宜生態(tài)空間的識別。在指標選取中大部分研究側重考慮生態(tài)斑塊自身功能屬性,而忽略生態(tài)斑塊在整個基質景觀中的空間結構重要性以及與周圍環(huán)境間的關系[39]。鑒于此,研究參考不同的識別方法,充分吸收以往方法的基礎上,從城市這一自然-經(jīng)濟-社會復合生態(tài)系統(tǒng)屬性出發(fā),兼顧生態(tài)斑塊自身功能以及斑塊與景觀環(huán)境之間關系,以綜合全面的角度構建城市生態(tài)空間辨識方法體系,為生態(tài)斑塊識別提供技術參考。研究選取了長三角地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展與生態(tài)環(huán)境交互頻繁的杭州市進行案例研究?？焖俪鞘谢?杭州市濕地、耕地等用地面積變化迅速,城市生態(tài)空間保護與城市空間增長的用地需求存在強烈的空間利益博弈。通過識別城市生態(tài)空間,明確城市關鍵性保護區(qū)域,并對杭州市生態(tài)安全現(xiàn)狀提出建議,對于快速城市化下提高城市生態(tài)服務功能,構建生態(tài)基礎設施網(wǎng)絡具有重要的現(xiàn)實意義。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)

1.1 研究區(qū)概況

杭州市位于長江三角洲南翼,浙江省的西北部,京杭大運河南端,東臨杭州灣。杭州既是長三角經(jīng)濟區(qū)核心城市之一,也是浙江省政治、經(jīng)濟、文化、金融中心。區(qū)域地勢西高東低,西部屬浙西丘陵區(qū),東部屬浙北平原,自西向東地貌結構的層次和區(qū)域過渡性十分明顯。城市森林覆蓋率達64.77%,水文特征明顯,河網(wǎng)與湖泊密布,具有典型的“江南水鄉(xiāng)”特征。世界上最長的人工運河—京杭大運河和以大涌潮聞名的錢塘江穿城而過。區(qū)域內擁有西湖風景區(qū)、西溪濕地公園等國家級風景名勝區(qū)。整個城市形成江、河、湖、山交融的自然景觀。研究以杭州中心城區(qū)為對象,即所轄上城、下城、拱墅、西湖、江干、濱江、余杭和蕭山8個行政區(qū)的轄區(qū)范圍。

圖1 研究區(qū)概況Fig.1 The general situation in the study area

1.2 研究數(shù)據(jù)支持

研究數(shù)據(jù)主要包括基礎地理信息數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、社會經(jīng)濟發(fā)展數(shù)據(jù) 4個方面的數(shù)據(jù)文件。基礎地理信息數(shù)據(jù)包括美國國家航天局(National Aeronautics and Space Administration,簡稱NASA)研制提供的全球30米數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(Digital Elevation Model,簡稱DEM)、城市交通數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃空間數(shù)據(jù)等。其中,城市交通數(shù)據(jù)包括一般市區(qū)道路、城市環(huán)線、地鐵、省道、國道、鐵路的矢量圖層(2015年)。行政區(qū)劃數(shù)據(jù)包括中心城區(qū)行政界線、區(qū)級行政界線以及街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))行政界線。土地利用數(shù)據(jù)主要是2015年遙感解譯后形成的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集以及土地調查形成的地質災害點分布圖。遙感影像數(shù)據(jù)是杭州市中心城區(qū)尺度下2015年Landset8衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。美國國家地理信息中心提供的DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)僅到2013年,考慮到對研究時點的影響在可控范圍,研究采用2013年杭州市夜間燈光數(shù)據(jù)替代2015年。社會經(jīng)濟數(shù)據(jù)包括2015年人口調查數(shù)據(jù)、2007年正式批復的杭州市城市總體規(guī)劃(2001—2020年)、土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)、生態(tài)帶概念規(guī)劃(2007—2020年)、生態(tài)功能區(qū)劃(2006—2020年)等規(guī)劃圖件。

研究數(shù)據(jù)如DEM數(shù)據(jù)、Landsat遙感數(shù)據(jù)以及DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)分別從地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)、美國地理調查局網(wǎng)站(United States Geological Survey,簡稱USGS,http://glovis.usgs.gov/)以及美國國家海洋和大氣管理局網(wǎng)站(National Oceanic and Atmospheric Administration,簡稱NOAA,https://ngdc.noaa.gov/)下載。統(tǒng)計年鑒、規(guī)劃圖件等從杭州市統(tǒng)計局、國土資源局以及建設局收集。運用ArcGIS軟件將數(shù)據(jù)統(tǒng)一空間參考,進行初步空間數(shù)據(jù)處理和分析。

2 研究思路與方法

2.1 研究思路

城市生態(tài)空間作為城市空間不可或缺的部分,是自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)的空間耦合下形成的不同生態(tài)服務功能。研究從這一屬性特征切入,借鑒現(xiàn)有的研究[30,36,39],從生態(tài)斑塊的自然系統(tǒng)特征、人工系統(tǒng)特征以及自然-人工交互系統(tǒng)特征3個方面選取相應的評價指標,建立辨識指標體系。自然系統(tǒng)特征是斑塊作為自然資源呈現(xiàn)出的稟賦特征,是城市的天然基底；人工系統(tǒng)特征則是體現(xiàn)城市人口活動下形成的完全的人工屬性特征；自然-人工交互系統(tǒng)特征既反映了斑塊的自然屬性,也反映出一定的人工屬性。在指標的具體選取上,除了考慮生態(tài)斑塊自身功能屬性,還在每個評價因素層中選擇了一個指標來反映生態(tài)斑塊在整個景觀結構中的重要性或斑塊與周圍環(huán)境間的關系。建立辨識的初步指標體系后,需要對每個指標空間信息進行處理與提取,統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式并基于一定空間邏輯對數(shù)據(jù)進行分級和指標權重的賦值,從而進行多指標的柵格運算。通過綜合判斷形成不同強度等級的生態(tài)斑塊,以此為依據(jù)劃分城市生態(tài)空間類型。辨識的技術路線見圖2 。

圖2 城市生態(tài)空間辨識技術路線Fig.2 Technology roadmap for identifying urban ecological patch

2.2 研究方法

2.2.1自然生態(tài)系統(tǒng)特征評價

自然生態(tài)系統(tǒng)特征選取了數(shù)字高程模型(DEM)、地面坡度、地形起伏度和景觀連通度4個指標來表征。高程表達地表高低起伏,高程越高的城市用地區(qū)越可能擔負起水源涵養(yǎng)、動物棲息等生態(tài)功能[30]。坡度和地形起伏度與生態(tài)空間存在呈正相關,坡度越大,起伏度越大的區(qū)域,越有可能是生態(tài)空間的組成部分。景觀連通性則是自然稟賦特征下,衡量景觀生態(tài)過程的重要指標,反映景觀中各生態(tài)斑塊對維持整個基質景觀生態(tài)要素流動的便利或阻礙程度[40]。維持良好的連通性是保護生物多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和整體性的關鍵因素之一[41]。連通性良好、重要性越高的斑塊可以更有效地實現(xiàn)其生態(tài)功能[42]。

杭州市DEM是在美國NASA研制提供的全球30m數(shù)字高程數(shù)據(jù)基礎上,通過研究區(qū)界線的矢量圖層裁切得到。并借助ArcGIS柵格計算器移動窗口法依次對地面坡度、地形起伏度進行計算。景觀連通度(DPC)是根據(jù)生態(tài)斑塊的可能連通度指數(shù)(PC)來計算所有生態(tài)斑塊的空間整體連通度[43-44],利用ArcGIS 9.3、插件模塊 Conefor Inputs for ArcGIS 9. x和Conefor Sensinode 2.6,從土地利用現(xiàn)狀覆被中提取耕地、林地、園地、濕地以及水域作為生境斑塊,研究區(qū)整體作為背景景觀,計算生境斑塊維持景觀連通性的重要程度。

2.2.2人工生態(tài)系統(tǒng)特征評價

選擇人口密度、夜間燈光強度、交通網(wǎng)絡密度以及地表溫度4個指標反映生態(tài)斑塊的人工生態(tài)系統(tǒng)特征。人口密度表示人口在城市內部的分布與密集程度；夜間燈光數(shù)據(jù)較好表征了城市化水平、經(jīng)濟狀況、人口密度、能源消耗等人類活動因子,是人類活動強度和范圍的良好體現(xiàn)[45]；交通網(wǎng)絡密度體現(xiàn)城市交通基礎設施建設強度。斑塊被交通網(wǎng)絡切割,對大面積生態(tài)斑塊的形成以及斑塊與基質景觀之間的信息交流會產(chǎn)生影響；地表溫度則反映城市熱島效應的強弱程度。這四類指標體現(xiàn)的是人類對于自然系統(tǒng)的干擾強度,與生態(tài)斑塊的存在可能性呈現(xiàn)負相關性,即人口密度越大、夜間燈光強度越強、交通網(wǎng)絡密度越大、地表溫度越高,這一區(qū)域成為生態(tài)空間的可能性越低。

根據(jù)研究區(qū)各街道的人口數(shù)據(jù)借助ArcGIS克里金模型插值生成人口密度趨勢面獲得人口密度圖層；夜間燈光強度是對DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)裁切獲得；交通網(wǎng)絡密度利用ArcGIS對道路矢量數(shù)據(jù)進行線密度計算得到；地表溫度指數(shù)是利用ENVI 5.1軟件對研究時點的Landset8衛(wèi)星遙感影像采用輻射傳輸方程法[46-47]進行反演得到。

2.2.3人工與自然生態(tài)系統(tǒng)交互特征評價

選取了歸一化植被指數(shù)、土地利用類型、地質災害點分布情況及生物質量這四個指標來反映人工與自然生態(tài)系統(tǒng)交互下呈現(xiàn)的特征。歸一化植被指數(shù)能夠反映人類活動影響下城市生態(tài)系統(tǒng)服務價值,城市內部植被覆蓋越繁茂成為生態(tài)空間的可能性越大。土地利用類型表達了城市生態(tài)系統(tǒng)人工化(或自然化)的相對強度[30]。人類生產(chǎn)生活需求下對土地資源進行改造形成了不同的土地利用類型,水域、濕地和林地等能夠提供完善的生態(tài)功能,成為生態(tài)空間的可能性更高,而建設用地、耕地等可能性相對更低。城市的地質災害高發(fā)點和易發(fā)點則反映了人類對土地的不合理改造活動造成的結果,是城市發(fā)展必須避開的區(qū)域,應受到保護和生態(tài)修復,這類區(qū)域成為生態(tài)空間的可能性更高。生境質量反映斑塊受干擾程度,體現(xiàn)斑塊與周圍環(huán)境的關系。生境質量越好的區(qū)域,往往作為棲息地和生態(tài)保育區(qū)等,越有可能構成生態(tài)空間的重要組成部分。

歸一化植被指數(shù)借助ENVI 5.1波段運算工具對研究區(qū)Landsat 8的多光譜數(shù)據(jù)進行運算獲得。土地利用類型根據(jù)用地現(xiàn)狀進行歸并,形成耕地、園地、林地、建設用地、水域、濕地以及未利用地7大類。地質災害點圖層是根據(jù)杭州市國土資源局調查得到的地質災害點分布情況,利用ArcGIS進行緩沖區(qū)分析獲得。生境質量以INVEST模型的Habit Quality模塊計算得到。

2.2.4因子等級劃分與權重賦值

在確定了12個評價因子后進行指標空間信息提取和權重賦值(具體指標與計算公式見下表1)。單因子采取梯度分級賦值的方法,利用ArcGIS中的重分類工具,以自然斷點法將11個因子劃分為9個等級,并根據(jù)各因子對生態(tài)斑塊強度的正向和負向影響程度,分別賦值1—9或9—1；土地利用類型劃分為7個等級,針對不同用地類型分別賦值?？紤]到12個因子中可能存在相關的多變量空間數(shù)據(jù),在ArcGIS技術支持下,以二維空間中200 m×200 m的柵格作為基本操作單元,采用空間主成分分析(SPCA)的方法將把各空間變量對應一個矩陣后,通過主成分分析將相關的空間變量對因變量的影響程度分配到相應的主成分因子,用每個主成分所對應的方差貢獻率表示每個指標的權重[48-49]。

3 結果與分析

3.1 生態(tài)空間的組成及空間分布

根據(jù)上述方法進行柵格運算得到每個柵格像元上的生態(tài)重要性綜合評價結果及其分布,結果值越大,生態(tài)重要性越高。統(tǒng)計柵格頻率分布,進行突變檢測得到突變點,將這些突變點作為分級依據(jù)劃分為4種類型,形成生態(tài)空間可能性判定專題圖。結果如圖3所示。

3.1.1城市生態(tài)空間的類型組成

(1)核心型生態(tài)空間。核心型生態(tài)空間由高強度斑塊(值域范圍616—864)構成,面積約為684.55 km2,占總面積的21.28%。該區(qū)域以林地為主要用地類型,集中分布在城市西北翼的百丈、鸕鳥、徑山等鎮(zhèn)以及南部的塔樓、戴村、河上等鎮(zhèn)。該空間內生態(tài)斑塊分布集中,自然面貌保護較好,包含了西北部釜托寺生態(tài)保護區(qū)、鸕鳥-黃湖山地生態(tài)區(qū)、徑山森林生態(tài)保護區(qū)以及東明山森林生態(tài)保護區(qū)；西南部西湖山區(qū)生態(tài)保護區(qū)、中泰-閑林森林生態(tài)保護區(qū)、龍塢和靈山外圍森林生態(tài)保護區(qū)；南部石牛山和青化山森林生態(tài)保護區(qū)。核心型生態(tài)空間為城市供水源涵養(yǎng)、森林生態(tài)保育、空氣調節(jié)、水源供應、生物多樣性保育等重要的生態(tài)功能,是生態(tài)保護的重點區(qū)域。

表1 辨識指標體系與權重賦值

圖3 城市生態(tài)空間辨識結果圖Fig.3 The identification and classification of the urban ecological patch

(2)輔助型生態(tài)空間。中等強度的生態(tài)斑塊(值域范圍490—615)構成了輔助型生態(tài)空間,面積約654.23 km2,占總面積的20.33%。由耕地、水域、濕地、林地等多種用地類型構成。輔助型生態(tài)空間為核心型生態(tài)空間提供保護屏障和緩沖地帶。其主要分布在錢塘江流域,城市東面圍墾區(qū)和前進街道,西北部徑山和瓶窯鎮(zhèn)的核心生態(tài)空間周邊。該區(qū)域以城市濕地保育區(qū)和優(yōu)質耕地區(qū)為主,是城市生態(tài)控制與協(xié)調以及發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要區(qū)域。

(3)底線型生態(tài)空間。低強度斑塊(值域范圍299—489)面積約752.43 km2,占總面積的23.39%。該區(qū)域受到人類活動影響,生態(tài)功能較弱,是生態(tài)因素和人類活動的主要交互區(qū)域。底線型生態(tài)空間分布于核心生態(tài)空間或輔助型生態(tài)空間與城市建成區(qū)之間,集中在西北部倉前、良渚、仁和鎮(zhèn)以及東部黨灣、益農(nóng)鎮(zhèn)一帶。用地類型以耕地、園地等為主。為城市提供生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)以及觀光休閑娛樂等生態(tài)功能。

(4)非生態(tài)空間。非生態(tài)斑塊(值域范圍108—298)面積約1126.10 km2,占總面積的35.00%。區(qū)域內以建設用地為主要用地類型。在人類活動強烈影響下,生態(tài)強度非常低,表現(xiàn)為城市建成區(qū)中公園、綠地、綠化帶等形式。

3.1.2城市生態(tài)空間分布與管理建議

從行政區(qū)來看,上城區(qū)、下城區(qū)以及拱墅區(qū)僅有少量生態(tài)空間,以非生態(tài)空間為主導。江干區(qū)和濱江區(qū)有少量輔助型和底線型生態(tài)空間,生態(tài)斑塊類型相對單一,且區(qū)域內只有錢塘江作為生態(tài)要素對外交流的通道,缺少與其他方向的生態(tài)源間聯(lián)結。這類生態(tài)空間易受干擾,未來應以生態(tài)維持、污染治理為主,加強生態(tài)網(wǎng)絡結構建設。西湖區(qū)包含有部分城市重要的核心型生態(tài)空間,表現(xiàn)為城市的人文和自然景觀,為城市提供空氣調節(jié)、水源供應、山地觀光、休閑娛樂、濕地生物多樣性保育等重要的生態(tài)功能,并承擔連接西北部和南部生態(tài)空間的作用。西湖區(qū)受到城市發(fā)展的影響較大,未來該區(qū)域應以加強水源涵養(yǎng)、濕地生態(tài)保育、生態(tài)農(nóng)業(yè)和山地生態(tài)旅游為生態(tài)建設的重點,通過優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡盡量降低人類活動對區(qū)域的負面影響。

圖4 杭州市各區(qū)不同類型生態(tài)空間分布統(tǒng)計Fig.4 The distribute statistics of each grade of ecological patch

城市核心生態(tài)空間主要聚集在城市外圍的余杭區(qū)和蕭山區(qū)。余杭區(qū)高強度生態(tài)斑塊分布最為集中,斑塊連通度高,景觀生態(tài)功能流通較暢通,能夠為城市提供重要的多樣性生態(tài)功能。未來該區(qū)應以維護城市生態(tài)安全、保持自然生態(tài)功能和系統(tǒng)完整為目的,對區(qū)域生態(tài)空間和重要生態(tài)網(wǎng)絡進行有效保護和建設。蕭山區(qū)的生態(tài)空間規(guī)模僅次于余杭區(qū),分為南部山地區(qū)和東部平原兩個重要部分。南部山地區(qū)受人類活動影響相對較低。生態(tài)建設以加強森林生態(tài)保育和區(qū)域對外源間聯(lián)結通道建設為主。東部的生態(tài)空間主要集中在沿江區(qū)域,這一地區(qū)集中了杭州市的優(yōu)質耕地和濕地,為城市提供濕地生物多樣性保育、綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖等重要的生態(tài)功能。隨著城市未來東擴的發(fā)展策略影響,東部生態(tài)建設應以加強區(qū)域生態(tài)保育、污染防治與污染控制為重點。

3.2 辨識結果與多源數(shù)據(jù)對比

《杭州市主城區(qū)主體功能區(qū)劃》、《杭州市生態(tài)帶概念規(guī)劃》以及《杭州市土地利用總體規(guī)劃》采用資源環(huán)境承載力、生態(tài)敏感度評價以及直接識別等方法劃定城市中的禁止建設區(qū)和限制建設區(qū)。將規(guī)劃中這類空間進行提取,形成多源數(shù)據(jù)下杭州市的基本生態(tài)控制線。主城區(qū)主體功能區(qū)劃的禁止準入?yún)^(qū)、土地利用規(guī)劃的禁止建設區(qū)、生態(tài)帶規(guī)劃的禁止建設區(qū)和限制建設區(qū)的范圍如下圖5。主城區(qū)主體功能區(qū)劃的禁止準入?yún)^(qū)主要包括6個區(qū)域：西湖風景名勝保護區(qū)、西溪濕地資源保護區(qū)、龍塢景區(qū)資源保護區(qū)、靈山景區(qū)資源保護區(qū)、長安沙風景保護區(qū)以及半山-皋亭山森林資源保護區(qū),面積約為98.89 km2；土地利用規(guī)劃設置的禁止建設區(qū)主要分布在城市西北面和西南面的一級水源保護區(qū)和自然保護區(qū)等,面積約為113.64 km2。生態(tài)帶規(guī)劃的禁止建設區(qū)范圍相對較廣,包括基本農(nóng)田保護區(qū)、地表一級源保護區(qū)；限制建設區(qū)呈零星狀沿著禁止建設區(qū)周邊,包括自然和人文景觀保護區(qū)、地質災害易發(fā)生區(qū)、山林綠化區(qū)以及重要生態(tài)廊道。兩區(qū)面積約為1705.97 km2。土地利用總體規(guī)劃和主體功能區(qū)劃的禁止建設區(qū)都考慮了錢塘江水體的生態(tài)保護,除了城市水域部分,生態(tài)帶規(guī)劃的禁止建設區(qū)基本涵蓋了后兩者設定的禁止建設范圍。

圖5 多源數(shù)據(jù)的生態(tài)控制界區(qū)與生態(tài)空間辨識結果對比Fig.5 The area conflict between the important patches and the ecological control area

將多源空間數(shù)據(jù)進行矢量化,形成城市基本生態(tài)控制界限的范圍,與核心用地的辨識結果進行對比分析。結果顯示,高強度斑塊和基本生態(tài)控制區(qū)域總體無沖突,局部有零星斑塊存在不一致。首先,核心型生態(tài)空間與規(guī)劃中劃定的生態(tài)控制區(qū)具有較高的重疊度,超過94% 面積的核心生態(tài)斑塊處于生態(tài)控制區(qū)域范圍內,是生態(tài)斑塊4個級別中沖突最小的?？梢姮F(xiàn)行規(guī)劃中設置的基本生態(tài)控制線可以保護絕大部分重要生態(tài)斑塊,同時也表明這一識別方法是可行的。其次,值域范圍集中在616—737的高強度斑塊中有43.88 km2不在基本生態(tài)控制區(qū)域范圍內,主要位于錢塘江南北岸、臨浦、戴村以及義橋三鎮(zhèn)交接處,瓜瀝、坎山以及衙前三鎮(zhèn)交界處和益農(nóng)鎮(zhèn)、蕭山圍墾區(qū)交界處。從用地現(xiàn)狀來看,屬于內陸灘涂、河流水面、城市綠地以及城市周邊水田。另外,在城市東面錢塘江水域作為高強度斑塊不在基本生態(tài)控制區(qū)域內。

對不一致區(qū)域進行具體分析,發(fā)現(xiàn)城市內部作為綠地的生態(tài)斑塊形狀較為規(guī)則,受人類活動影響較大,且分布松散。但這類斑塊能夠為城市提供必要的生態(tài)服務功能以及保持城市內部生境質量和景觀連接度,作為核心生態(tài)斑塊是合理的。而水田和其他農(nóng)用地等生態(tài)斑塊,相對集中的斑塊可以保留,以維持區(qū)域生境質量；零星斑塊以及分布獨立的小斑塊,在人類活動影響下容易改變用途,這類斑塊可不再保留為核心生態(tài)斑塊。另外,水文因素對于杭州市的城市發(fā)展起著重要的作用,錢塘江水域和周邊內陸灘涂作為城市生態(tài)系統(tǒng)的主要構成,其對于人類生活影響起著緩沖作用以及生態(tài)保護作用,這部分生態(tài)斑塊應納入核心型生態(tài)空間范圍。

4 結論與討論

以杭州市為例,研究從城市生態(tài)斑塊的屬性特征出發(fā),以自然生態(tài)系統(tǒng)屬性、人工生態(tài)系統(tǒng)屬性以及自然-人工交互系統(tǒng)屬性3個方面,考慮生態(tài)斑塊自身屬性與斑塊在基質景觀的作用,選取了高程、景觀連通度、地表溫度、生境質量等12個因子,構建了城市生態(tài)空間重要性強度辨識體系。針對其空間分布與生態(tài)功能維護提出不同的管理建設措施；對比多源數(shù)據(jù)綜合劃定的城市生態(tài)控制區(qū),該辨識體系較全面的反映了城市生態(tài)空間分布特征,方法具有可行性。

根據(jù)生態(tài)斑塊的重要性強度將杭州城市生態(tài)空間劃分為核心型、輔助型以及底線型3種類型,面積分別為684.55、654.23、752.43 km2。核心型生態(tài)空間以林地為主要用地類型,集中分布在城市西北翼以及南部等山地區(qū)域,包含城市的多個森林生態(tài)保護區(qū)；輔助型生態(tài)空間的構成類型多樣,主要分布在錢塘江流域、城市東面圍墾區(qū)以及大面積核心生態(tài)空間周邊,是城市的主要濕地保育區(qū)和優(yōu)質耕地區(qū)。這兩者是對維持城市生態(tài)多樣性、水源涵養(yǎng)與水土保持等生態(tài)功能具有重要意義。針對不同類型的生態(tài)空間建議采取差異化的管理措施以達到保護效益最大化。

本文參考不同的識別方法,在充分考慮吸收以往方法的基礎上建立斑塊重要性評估方法,雖然兼顧了生態(tài)斑塊自身功能屬性和景觀中的重要性,但未來還可以考慮選取更多的反映生態(tài)斑塊在景觀中的空間結構重要性以及與周圍環(huán)境間關系的指標,進一步完善評價體系。同時,未來研究還可以考慮多個時間序列下的生態(tài)空間的識別與對比,以動態(tài)變化來深入探討城市關鍵性生態(tài)空間的保護以及其變化驅動機理。