張桂蓮 易 揚 張 浪 鄭諧維

隨著城市化進程的不斷加快，城市居民對生態(tài)環(huán)境的需求日益增加，營造自然與人造景觀和諧發(fā)展的生態(tài)網絡，不斷提升城市綠地生態(tài)服務功能，是未來城市發(fā)展的重要方向。面對城市更新過程中不同的綠化立地類型，需運用生態(tài)學原理，結合城市未來發(fā)展方向和發(fā)展模式，有機整合不同的生態(tài)技術，科學預測未來的生態(tài)效益，為綠地建設提供量化指導。研究將3S技術（遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）、層次分析法（AHP）和最優(yōu)解法（TOPSIS）相結合，構建城市綠化生態(tài)技術集成方案優(yōu)選模型，以期為城市生態(tài)園林建設提供理論指導和技術支撐。

城市綠化；生態(tài)技術集成；優(yōu)選模型

1.研究區(qū)域

城市是人類的主要聚集地，是對全球環(huán)境變化反應最敏感的區(qū)域之一。中國的城鎮(zhèn)化率從1978年的17.90%增加到2019年的60.60%[1-2]。隨著世界人口數量的不斷增加，城市化將在全球范圍，尤其是發(fā)展中國家加速進程[3]。伴隨著城市化發(fā)展，城市中的生態(tài)環(huán)境問題日益突出，例如城市用地粗放、環(huán)境資源污染加劇、城市景觀破碎化、生態(tài)廊道片段化等，這些現(xiàn)象給城市環(huán)境的健康發(fā)展制造了不和諧因素。人們認識到，建設城市綠地、充分利用城市綠地的生態(tài)服務功能，是改善城市生態(tài)狀況、促進人與自然和諧發(fā)展的重要途徑[4]。

生態(tài)技術是構建生態(tài)化設施和營造良好生態(tài)環(huán)境的重要手段，受到園林、水利、環(huán)保、交通、農業(yè)和旅游等行業(yè)的重視，在改善生態(tài)空間結構、提高水資源利用、優(yōu)化植物群落配置、循環(huán)利用廢棄物等方面發(fā)揮著重要的作用[5-7]。自1969年，Ian McHarg提出“設計結合自然”理念后，合理運用生態(tài)技術改善和提高城市綠地的生態(tài)服務功能，成為風景園林學和景觀生態(tài)學研究的熱點[8]。但如何根據城市綠地的現(xiàn)狀條件、周邊環(huán)境以及城市綠地所要解決的關鍵生態(tài)環(huán)境問題，有針對性地選擇生態(tài)技術進行有機整合，集成不同應用效益的配套方案，相關研究報道比較欠缺[9-10]。為此，本研究將3S技術（遙感、地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)）、層次分析法（AHP）、最優(yōu)解法（TOPSIS）相結合，構建生態(tài)技術集成方案優(yōu)選模型[11]，以期為城市綠化生態(tài)技術的科學選擇提供理論支撐。

1 生態(tài)技術評價指標體系構建

1.1 研究區(qū)概況

2010年上海世博會閉幕后，園區(qū)內場館被陸續(xù)拆除或被改建為體育娛樂和廠房等設施，2017年，上海市政府決定將該區(qū)域改建為世博文化公園。世博文化公園位于黃浦江核心濱水區(qū)，是黃浦江生態(tài)廊道的重要部分，總用地面積187.7 hm2，其中公共綠地154.21 hm2，將是中心城區(qū)最大的公園綠地。本研究選取世博文化公園中的世界花藝園為研究對象（圖1）?；?013年至2015年黃浦江后灘引水口水質調查資料，根據《地表水環(huán)境質量標準GB3838-2002》，結合航拍得出的結果是，此地塊大部分水質指標屬于地表水III~V類，且天然水資源供給難以滿足園區(qū)內用水需求。

2.城市綠化生態(tài)技術應用效益評價指標體系

3.經濟主導型和生態(tài)主導型技術分類

1.2 生態(tài)技術類型庫建立

參照中國建設部頒布的《綠色生態(tài)住宅小區(qū)建設要點與技術導則》（試行），從能源系統(tǒng)、水環(huán)境系統(tǒng)、大氣環(huán)境系統(tǒng)、聲環(huán)境系統(tǒng)、綠化系統(tǒng)、廢棄物管理與處置系統(tǒng)、熱環(huán)境系統(tǒng)及綠色建材系統(tǒng)8大方面，將城市綠化生態(tài)技術歸納為可再生能源利用技術、水處理與利用、凈化空氣、減噪隔音、綠化生態(tài)、廢棄物再利用、控溫降溫、綠色建材利用8大類，8大類技術內又包含若干中類、小類和子類技術[12-13]。

1.3 評價指標體系構建

生態(tài)效益、經濟效益和社會效益是評價城市綠地質量的重要指標。構建城市綠化生態(tài)技術評價指標體系，對不同技術應用產生的效益進行評價，提高了生態(tài)技術選擇的客觀性和科學性。本研究構建的城市綠化生態(tài)技術評價指標體系（圖2）包括目標層（城市綠化生態(tài)技術效益評價）1項、準則層3項（生態(tài)效益、經濟效益和社會效益）和指標層9項（經濟收益、氣體調節(jié)、氣候調節(jié)、凈化環(huán)境等）。

2 生態(tài)技術集成應用方案優(yōu)選模型

TOPSIS（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution）法是一種根據有限個評價對象與理想化目標的接近程度來進行排序的決策方法，可以處理多目標問題，充分利用基礎數據的信息能，直觀反映不同方案之間的差距，即正理想解與負理想解之間的距離排序，具有普遍適用性。AHP（Analytic Hierarchy Process）法是一種將定量與定性分析有效結合的多目標決策分析方法，將問題分解為若干層次，對兩兩指標的重要程度進行比較判斷，進而計算得到指標的權重。本研究采用3S技術結合TOPSIS法和AHP法建立了城市綠化生態(tài)技術集成方案的優(yōu)選模型，具體計算步驟如下。

步驟1：利用3S技術和實地調查相結合，在明確地塊規(guī)劃目標的情況下，識別地塊的障礙因子，初步篩選出待選的生態(tài)技術大類。上海世博文化公園的規(guī)劃定位為上海市生態(tài)中心之一，根據前期調查和識別，障礙因子為水質水量問題。根據公園的規(guī)劃定位和改良方向，選擇“水處理與利用技術”和“綠化生態(tài)技術”兩大類型作為方案適配技術集成的選擇方向。

步驟2：將實施地塊篩選出的生態(tài)技術類型中的所有生態(tài)技術按照經濟主導型和生態(tài)主導型進行分類（圖3）。對每一生態(tài)技術應用后產生的效益進行評價，經濟主導型技術只評價經濟效益，生態(tài)主導型技術評價經濟效益、社會效益和生態(tài)效益。

步驟3：計算各個生態(tài)技術應用產生的預期應用效益（經濟效益、生態(tài)效益和社會效益）。

式中：AC為區(qū)域實施所選生態(tài)技術應用后產生的第c指標的經濟效益，A為實施生態(tài)技術的目標地塊面積，Dc為第c指標的單位面積經濟效益。

式中：Vi為區(qū)域實施所選生態(tài)技術應用后產生的第i指標的生態(tài)效益，Aj為j類綠化類型的面積，Pij為j類綠化類型單位面積的第i指標的生態(tài)效益。生態(tài)效益指標包括氣體調節(jié)、氣候調節(jié)、凈化環(huán)境、水文調節(jié)、土壤保持、維持養(yǎng)分循環(huán)和生物多樣性保護；綠化類型包括針葉喬木、針闊葉混交喬木、闊葉喬木、灌木和草坪（表1）。

式中：Td為區(qū)域實施所選生態(tài)技術后產生的第d指標的社會效益，Aj為j類綠化類型的面積，Pdj為綠化類型單位面積的第d指標的社會效益；綠化類型包括針葉喬木、針闊葉混交喬木、闊葉喬木、灌木和草坪（表2）。

本研究設定方案中綠化面積為復層綠化類（針闊混交喬木林3 hm2、灌木1 hm2、草地5 hm2）、屋頂綠化類（灌木1 hm2、草地5 hm2）和垂直綠化類（草地 5hm2）。

步驟4：采用層次分析法（AHP）法計算指標權重Wn。

步驟5：根據生態(tài)技術評價結果（表3）和指標權重（表4），計算得到加權生態(tài)技術應用效益評價結果（表5）。

步驟6：計算地塊生態(tài)技術集成方案的應用效益，根據“水處理與利用”和“綠化和生態(tài)技術”中的生態(tài)技術，各選一項搭配形成104個生態(tài)技術集成方案（表6）。

步驟7：對集成方案的應用效益評價表進行標準化，得到標準化集成方案的應用效益評價結果（表7）。

步驟8：計算生態(tài)技術方案的正理想解和負理想解。

步驟9：計算所有方案到正理想解和負理想解的歐氏距離。

如果待選方案與正理想解相同，則接近度為1；如果待選方案與負理想解相同，則接近度為0。因此，接近度與1越接近，表明該待選方案越好。將所有方案的接近度按照從小到大順序排列，接近度最大的方案是該地塊生態(tài)技術最佳集成方案。計算結果顯示，節(jié)水養(yǎng)護管理技術和復層綠化技術的組合到正理想解的距離為0.0007，到負理想解的距離為0.3671，與理想解的接近度為0.998，為所有方案中最理想的方案。

表1 單位面積生態(tài)效益價值當量表

表2 單位面積社會效益價值當量表

表3 技術效益評價

表4 生態(tài)技術應用效益權重

表5 加權生態(tài)技術應用效益評價

表6 配套方案應用效益評價

表7 標準化集成方案應用效益評價表

3 結論

本研究在傳統(tǒng)的TOPSIS法中引入了3S技術和AHP法，解決了城市綠化生態(tài)技術集成方案的優(yōu)選難題，定量化結果更具科學性和可操作性。節(jié)水養(yǎng)護管理技術和復層綠化技術的有機整合成為世界花藝園的最佳生態(tài)技術集成方案，能夠解決研究地塊的生態(tài)環(huán)境問題，同時也符合地塊的生態(tài)中心規(guī)劃定位。

生態(tài)技術的集成和應用，是以生態(tài)可持續(xù)性為目標的城市綠地營建技術，其運行機制和相關理論十分龐大復雜。本研究提出的模型，需要充分了解待建地塊的特性，把控地塊的規(guī)劃定位和生態(tài)障礙因子后進行生態(tài)技術的集成方案優(yōu)選。在未來的研究中，還需及時更新、總結和歸類相關生態(tài)技術，淘汰不成熟的生態(tài)技術，完善生態(tài)技術應用效益的評價指標體系。