黃婷婷 高夢瑤 韓若東 朱建寧

北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院 北京 100083

國土空間規(guī)劃首次將國土空間本底條件劃分為城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài) “三類空間”,生態(tài)保護紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開發(fā)邊界等管控邊界 “三條紅線”,簡稱 “三區(qū)三線” (國土資源部 《關(guān)于建立國土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實施的若干意見》)。隨著城市空間研究的成熟,2014年Mensah提出將城市空間分為城市綠色空間與城市灰色空間[1],城市綠色空間構(gòu)成城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施,形成城市新陳代謝系統(tǒng)[2-3]。而今,在國土空間規(guī)劃的背景下,城市園林、城市森林、都市農(nóng)業(yè)、綠色廊道等組成的城市綠色空間 (北京市人民政府 《北京城市總體規(guī)劃(2016-2035)》)在規(guī)劃范圍方面具有一定的局限性,國土空間規(guī)劃體系對城市建設(shè)范圍外的場地未加以考慮。對應(yīng) “多規(guī)合一”政策,本研究從土地利用分類的角度,將綠色空間定義為國土空間中具有生態(tài)屬性的用地。對照“三類空間”和土地利用現(xiàn)狀分類表,將綠色空間范圍進一步擴大,包括生態(tài)空間在內(nèi)的所有土地類型,以及農(nóng)業(yè)空間中的耕地和部分其他用地,具體指園地、林地、草地、公共管理與公共服務(wù)、水域與水利設(shè)施、耕地及其他用地共7個一級分類和其下的29個二級分類。

研究基于新的綠色空間定義,從基質(zhì)完形、廊道構(gòu)建和斑塊保護3個方面構(gòu)建完整的綠色空間體系?；|(zhì)完形從生態(tài)安全保護、雨洪安全保護、一般農(nóng)田提升和優(yōu)質(zhì)裸地提升方面建立;廊道的構(gòu)建按城市廊道的功能需求,分為生態(tài)廊道、通風(fēng)廊道和游憩綠道;斑塊保護主要是針對具有生態(tài)功能的大型節(jié)點。在此基質(zhì)-廊道-節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,通過對斑塊、廊道進行分等級保護,根據(jù)重要性等級進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。最后綜合提出綠色空間體系的優(yōu)化對策。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)處理

研究范圍位于北京市二道綠隔東南平原區(qū),總面積為723.21km2,包括二道綠隔地區(qū)衛(wèi)星城及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政外邊界范圍。范圍北至一道綠隔外邊界,南至北京市行政邊界,東臨京滬高速,西抵京開、通燕高速。場地基地為河道攜帶泥沙礫石沉積而成,是典型的山前沖積平原,整體地勢平坦、土壤肥沃、氣候條件差異不大。

研究數(shù)據(jù)為2018年5月18日Landsat8OLI多光譜遙感影像和30m分辨率的ASTERGDEM數(shù)字高程數(shù)據(jù) (數(shù)據(jù)來源:http://www.gscloud.cn/)。使用ArcGIS10.2、ENVI5.3.1對原始TM圖進行數(shù)據(jù)預(yù)處理,經(jīng)過幾何校正、去云、大氣校正、圖像增強后得到北京東南平原地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)TM圖,最后結(jié)果與同年高分辨率GoogleEarth影像目視解譯結(jié)果進行精度檢驗,解譯精度達87%,基本滿足研究需要。在ENVI5.3.1中對柵格圖像進行土地利用監(jiān)督分類,得到建設(shè)用地、林地、耕地、水域、草地、裸地和未利用地共7種土地現(xiàn)狀覆蓋(LandCover)類型。

2 研究方法及路線

1)綠色空間網(wǎng)絡(luò)要素構(gòu)建法。通過對綠色空間網(wǎng)絡(luò)要素的規(guī)模和功能將研究范圍內(nèi)的綠色空間體系內(nèi)的要素進行調(diào)查統(tǒng)計,分為基質(zhì)、廊道、節(jié)點3類[4]。

2)綜合生態(tài)格局分析法。生態(tài)安全格局的概念基于景觀生態(tài)學(xué),是指在景觀格局中存在一個關(guān)鍵性的空間,其構(gòu)成格局能夠高效維護區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康,保障生態(tài)過程完整的潛在戰(zhàn)略格局[5]。生態(tài)安全格局的構(gòu)建有利于維護生態(tài)過程(如雨洪過程、動物棲息地和遷徙等)的安全和健康,堅守生態(tài)底線[6-7]。

3)最小累積阻力模型理論。最小累積阻力模型(MinimumCumulativeResistance,簡稱MCR)最早源于Knaapen等人的費用距離理論,并經(jīng)俞孔堅等人[8]修改后形成,主要借助ArcGIS空間分析技術(shù),通過阻力面的構(gòu)建反應(yīng)源地景觀生態(tài)流運行的空間態(tài)勢,并根據(jù)景觀類型對運動過程的影響程度,通過阻力系數(shù)的判定計算源單元到目的單元之間的最小累積阻力。

基于上述綠色空間體系規(guī)劃理論和方法的梳理,規(guī)劃從基質(zhì)完形、廊道構(gòu)建和斑塊保護3個方面總結(jié)出適宜生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的框架 (圖1)。首先提取研究需要的土地覆蓋類型,然后通過基質(zhì)-廊道-斑塊的方法構(gòu)建綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系。生態(tài)安全保護、雨洪安全保護、一般農(nóng)田提升和優(yōu)質(zhì)裸地提升用來實現(xiàn)綠色空間的基質(zhì)構(gòu)建;廊道的構(gòu)建是按照城市廊道的功能需求來實現(xiàn)的,分為生態(tài)廊道、通風(fēng)廊道和游憩綠道;斑塊保護主要是保護城市中具有生態(tài)功能的大型的節(jié)點。在此基質(zhì)-廊道-節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,通過對斑塊、廊道進行分等級保護,根據(jù)重要性等級進行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

3 北京市二道綠隔平原區(qū)綠色空間體系構(gòu)建

3.1 現(xiàn)狀綠色空間概況

通過ENVI5.3.1監(jiān)督分類得到林地、草地、裸地、濕地水域、耕地、道路、建設(shè)用地7種土地覆蓋類型,再與土地規(guī)劃圖、城鄉(xiāng)范圍界定綜合得到土地利用現(xiàn)狀圖,按照國土空間的分類標(biāo)準(zhǔn)對723.21km2研究范圍內(nèi)的空間進行歸類,分為城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間和生態(tài)空間3大類型。分析結(jié)果得出現(xiàn)狀生態(tài)空間占46.0%,以林地、裸地、濕地水域居多;農(nóng)業(yè)空間占16.3%,多為耕地 (占9.5%);城鎮(zhèn)空間占37.7%。

根據(jù)綠色空間定義,現(xiàn)狀的綠色空間比重為51.8%,但是其中包含大量的裸地,因此將無植被覆蓋的裸地去除后的用地作為現(xiàn)狀綠色,去除后的綠色空間約35.7%(圖2),主要分布在河流沿線和六環(huán)外平原地區(qū)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)要素構(gòu)建法構(gòu)建綠色空間體系

圖2 現(xiàn)狀綠色空間分布

3.2 斑塊保護:景觀格局組分優(yōu)化

根據(jù)研究區(qū)的情況選取不同類型的生境斑塊作為物種的生物源地,包括水域、森林、農(nóng)田、草地和城鎮(zhèn)生境,其中水域、森林和草地生境選取所有對應(yīng)的景觀類型斑塊,農(nóng)田和城鎮(zhèn)生境選取面積大于10hm2的耕地和建筑用地景觀單元作為生態(tài)節(jié)點和源地[9];再利用最小累計阻力面構(gòu)建二道綠隔平原地區(qū)的最小功能耗費路徑,同時結(jié)合研究區(qū)現(xiàn)狀景觀分布的格局特點,確定生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點的空間位置,綜合生態(tài)源地、目標(biāo)源地等要素形成二道綠隔平原地區(qū)的景觀格局組分優(yōu)化方案 (圖3)。

圖3 二道綠隔平原地區(qū)景觀格局組分優(yōu)化示意圖

3.3 廊道構(gòu)建

3.3.1 生態(tài)廊道構(gòu)建

通常認(rèn)為增加廊道數(shù)目可以減少生態(tài)流被截留和分割的概率[10-11]。生物遷移廊道的寬度隨著物種、廊道結(jié)構(gòu)、連接度、廊道所處基質(zhì)的不同而不同,鳥類與大型哺乳動物的廊道寬度從十米至幾十千米變化[12]。根據(jù)生態(tài)適宜性分析結(jié)果可知,場地中的林地是生態(tài)廊道的主要組成景觀,重要廊道的適宜寬度為60～100m,規(guī)劃廊道的適宜寬度為30～60m(圖 4)。

3.3.2 通風(fēng)廊道構(gòu)建

圖4 生態(tài)廊道等級圖

城市通風(fēng)廊道是以提升城市的空氣流動性、緩解熱島效應(yīng)和改善人體舒適度為目的,為城區(qū)引入新鮮空氣而構(gòu)建的通道?！侗本┦锌傄?guī)2013》在現(xiàn)有廊道中并未涉及通州、燕郊、大興等郊區(qū),但這些地區(qū)的空氣污染程度是最嚴(yán)重的,因此該區(qū)域建設(shè)通風(fēng)廊道十分必要。

根據(jù) 《中華人民共共和國氣候可行性論證規(guī)范城市通風(fēng)廊道》中的城市主通風(fēng)廊道規(guī)劃寬度、長度、長寬比≥20∶1、風(fēng)向、夾角等要求[13],在城市用地現(xiàn)狀圖上利用地理信息技術(shù)疊加北京風(fēng)況、通風(fēng)潛力、通風(fēng)量、城市熱島強度、綠源空間分布,在區(qū)域規(guī)劃層面 (結(jié)合生態(tài)安全格局構(gòu)建)初步確定該區(qū)域的主通風(fēng)廊道和次通風(fēng)廊道[14],規(guī)劃后形成4條通風(fēng)廊道綠化帶,包括3條東部主通風(fēng)廊道和1條次通風(fēng)廊道 (圖5)。

圖5 通風(fēng)廊道構(gòu)建

3.3.3 游憩廊道構(gòu)建

在歷史脈絡(luò)方面,北京市作為首都,歷史悠久,場地地域平坦開闊,水源充足,物種豐富,早在遼金時期就已是著名的皇家狩獵場,且在清代時形成著名的 “五海相連”景象。

根據(jù)二道綠隔平原地區(qū)現(xiàn)狀特點和游憩地分布,選取資源價值、環(huán)境質(zhì)量價值和區(qū)位條件作為評價引自指標(biāo)[15],采用層次分析法 (AHP)為各相應(yīng)指標(biāo)權(quán)重賦值得到的結(jié)果,判別不同類型指標(biāo)及其因子對游憩地適宜性的影響程度[16]。通過多因子加權(quán)疊加分析和源-匯理論建立最小累積阻力模型,得到二道綠隔平原地區(qū)游憩廊道適宜性評價,最后根據(jù)現(xiàn)狀道路及資源分布調(diào)整得到游憩廊道分布圖 (圖6)。

圖6 游憩廊道分布

3.4 基質(zhì)完形

3.4.1 生物保護安全基質(zhì)構(gòu)建

在指示物種選取上,選擇可以代表群落演替系列中某個階段的特征或可用于判斷自然環(huán)境的類型和特點的物種。根據(jù)文獻資料,選取翠鳥、黑斑蛙和野兔分別為鳥類、兩棲和哺乳動物指示物種;根據(jù)不同指示物種的棲息習(xí)性,進行棲息地適宜性評價,在ArcGIS中模擬得出單一物種的生物安全格局;最后疊加得出二帶綠隔地區(qū)的綜合生物高、中、低安全水平格局 (圖7)。

圖7 綜合生物安全格局

3.4.2 雨洪保護安全基質(zhì)構(gòu)建

研究范圍集中在南部農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū),溝渠水網(wǎng)較為豐富,河流湖泊較少。根據(jù) 《關(guān)于劃定郊區(qū)主要河道保護范圍的規(guī)定》,選取水源保護地,將河道分為水源保護河道、排水河道以及灌溉渠,并根據(jù)其保護范圍進行水源保護。

根據(jù)現(xiàn)狀研究區(qū)暴雨數(shù)據(jù)、降雨總量和相對水位高程等相關(guān)數(shù)據(jù)[17-18],基于ArcGIS的空間分析技術(shù),模擬得到不同暴雨期的洪水淹沒區(qū)域;根據(jù)不同淹沒范圍劃分防洪低、中、高安全水平對場地范圍內(nèi)洪水安全進行整體風(fēng)險評估,以10,50,100年一遇作為雨洪淹沒安全標(biāo)準(zhǔn),用GIS模擬洪水淹沒范圍;最后疊加雨洪敏感區(qū)域和洪水淹沒范圍得到綜合雨洪安全格局。通過雨洪淹沒區(qū)可以看出,區(qū)域主要的雨洪淹沒緩沖區(qū)集中在徑流交匯處的低洼地。

3.4.3 一般農(nóng)田提升

研究范圍內(nèi)農(nóng)田占比約33.5%,基本農(nóng)田(約132.12hm2)和一般農(nóng)田(約109.95hm2)相互交錯,主要位于東南部,形成3大組團,對通州新城、亦莊新城和大興新城形成一定隔離[19]。研究采用逼近理想點排序模型法,確定耕地入選基本農(nóng)田的優(yōu)先順序[20-21],得到綜合排序狀態(tài)分布圖,綜合評價最低等級農(nóng)田作為轉(zhuǎn)質(zhì)提升的潛力用地(圖8)。

圖8 農(nóng)田質(zhì)量等級評價

3.4.4 裸地轉(zhuǎn)質(zhì)提升

將現(xiàn)狀裸地從土壤有機質(zhì)含量、土壤水分、養(yǎng)分、土壤類型等角度進行適宜性評價,選擇適宜綠色空間建設(shè)的裸地范圍,以及對比2008年衛(wèi)星圖中原有植被覆蓋、現(xiàn)今消失的區(qū)域,對其臨近河流200m緩沖區(qū)的裸地加以選擇,得到裸地轉(zhuǎn)質(zhì)的提升范圍 (圖9)。

圖9 裸地轉(zhuǎn)質(zhì)提升范圍

3.5 全域綠色空間規(guī)劃

通過基質(zhì)-廊道-節(jié)點綜合網(wǎng)絡(luò)體系分級構(gòu)建方法,在現(xiàn)有綠色空間的基礎(chǔ)上得出規(guī)劃后的綠色空間范圍 (圖10)。規(guī)劃后的北京市二道綠隔平原區(qū)綠色空間從35.7%提升為62.7%,基本達到 《北京市總規(guī)》 (2035)中綠色空間總面積占規(guī)劃總用地比例63%的要求,其中生態(tài)安全格局占18.9%。所形成的分級綠色空間基礎(chǔ)設(shè)施為:一級綠色基礎(chǔ)設(shè)施占16.8%,二級占25%,三級占30.1%,其中林地是綠色空間的主要組成成分。所構(gòu)建的生態(tài)廊道長度為32.4km,新增13.8km,重要生態(tài)廊道有6條,一般廊道有27條,沿六環(huán)道路呈魚骨狀分布。

圖10 綠色空間體系規(guī)劃

4 討論

本文以北京市第二道綠色隔離地區(qū)的東南平原地區(qū)為研究案例,通過建立節(jié)點-廊道-基質(zhì)的綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系尋求全域綜合的綠色空間規(guī)劃體系,結(jié)果表明,從生態(tài)節(jié)點、多種廊道的構(gòu)建到基質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)健全需要建立全局觀,“多規(guī)合一”有利于提高規(guī)劃效率、健全規(guī)劃體系;在規(guī)劃后的綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系中,生態(tài)空間仍是綠色空間的重要組成部分,生態(tài)安全格局與城市生態(tài)文明建設(shè)息息相關(guān),生態(tài)保護紅線的劃分和分等級建設(shè)仍然至關(guān)重要,生態(tài)文明制度建設(shè)仍需置于更高的位置;北京市二道綠化隔離地區(qū)現(xiàn)狀用地復(fù)雜,歸屬權(quán)劃分難以統(tǒng)一,規(guī)劃的實施仍需要在后期規(guī)劃中逐區(qū)逐片進行。

多方法、跨學(xué)科的規(guī)劃更適用于現(xiàn)階段國土空間背景下 “多規(guī)合一”的規(guī)劃?；谝?guī)劃范圍涉及到整個國土空間,現(xiàn)狀條件的錯綜復(fù)雜導(dǎo)致以單一方法或體系的規(guī)劃已經(jīng)較難適用于現(xiàn)狀“多規(guī)合一”的規(guī)劃,在規(guī)劃中仍需綜合城市規(guī)劃學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)等方法對場地進行全面評估;此外,在國土空間背景下的城市綠色空間體系規(guī)劃對國土資源統(tǒng)籌保護和修復(fù)具有重要的意義?；趫龅噩F(xiàn)狀及未來發(fā)展、保護現(xiàn)狀綠色空間、挖掘潛在綠色空間,本研究提出的綜合基質(zhì)-廊道-節(jié)點構(gòu)建的綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系尚存許多不足,如數(shù)據(jù)來源中30 m的精度相對粗糙,對現(xiàn)狀考察的細致程度也不足;建立并完善國土空間背景下的綠色空間規(guī)劃體系將是一個較為長期的實踐過程,而從圖紙上的規(guī)劃到實際土地上的落實還有許多工作要做,每條廊道的邊界、每個節(jié)點的范圍仍需實際考察,應(yīng)做適宜、適合的規(guī)劃設(shè)計。