廣州市城市規(guī)劃勘測設計研究院 陳俊仲

自19世紀以來，由于快速城市化建設發(fā)展，自然景觀逐漸被城市建設、基礎設施侵蝕和割裂，擾亂了自然系統(tǒng)中眾多的自然過程[1]。在全球氣候變暖、極端天氣多發(fā)的背景下，世界多數(shù)沿海城市化地區(qū)受到潮汐洪水、河流洪水等自然災害威脅。在此背景下，城市景觀基礎設施，一種將建成區(qū)和城市基礎設施與景觀生態(tài)相融合的跨學科概念，受到廣泛關注[2]。本文旨在從理解城市生態(tài)學與景觀生態(tài)學相關理論入手，嘗試理解城市生態(tài)系統(tǒng)的復雜性，回顧并探討城市景觀基礎設施的相關理論、設計方法和過程的可能性。

一、理解城市生態(tài)系統(tǒng)的復雜性

城市生態(tài)系統(tǒng)作為一個融合經濟、生態(tài)和社會的復雜系統(tǒng)，經歷不斷增長、積累、重組和更新的自適應過程，結構不斷變化，充滿不確定性[3]。城市生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)和模式需在時空維度下觀察，Meyer提出“3x3x3”的時空模型，通過三個相隔十年以上的時間維度，在宏、中、微三個地理尺度下，觀察景觀、基礎設施、建成環(huán)境三個物理層的動態(tài)來了解系統(tǒng)性變化，回顧、預測人類系統(tǒng)與自然系統(tǒng)間的變化與聯(lián)系[4]。另一個被廣泛接受的系統(tǒng)模型是非生物-生物-文化(ABC)資源模型[5]。該資源模型與景觀生態(tài)學理論觀點一致，揭示了人類發(fā)展需求引起非生物和生物系統(tǒng)間的相互作用。城市生態(tài)系統(tǒng)的動態(tài)與復雜性決定了城市景觀基礎設施成功的關鍵是將關鍵生態(tài)功能和文化功能在時空維度上結合起來[5]。

（一）城市生態(tài)學中對城市生態(tài)系統(tǒng)的理解

城市生態(tài)學理論是城市和生態(tài)理論的混合體，解釋了城市生態(tài)系統(tǒng)的行為機制。城市生態(tài)學是研究城市生態(tài)系統(tǒng)中人類活動與生態(tài)過程的相互作用，并探索這些相互作用如何形成多種城市生態(tài)模式[6]。理解這些模式需運用POM（Pattern-Oriented Modelling）模型方法，需要通過多個尺度觀察模式并檢驗城市生態(tài)系統(tǒng)的各類假設[7]。比如在時空維度上分析生態(tài)斑塊和土地鑲嵌體的結構和功能等是理解人類與生態(tài)系統(tǒng)相互作用的常用方法。此外，在這種自適應和非線性系統(tǒng)中，地方和區(qū)域的偶發(fā)事件偶爾也會引起系統(tǒng)適應性變化[6]。對地方和區(qū)域的偶發(fā)機會事件的分析對于理解和預測城市生態(tài)系統(tǒng)的后續(xù)影響與發(fā)展也尤為重要。

（二）景觀生態(tài)學中對城市生態(tài)系統(tǒng)的理解

近二十年來，景觀生態(tài)學已成為一門揭示景觀空間結構和動態(tài)的綜合學科，對景觀生態(tài)學的回顧有助于闡明城市景觀基礎設施的景觀生態(tài)學原則。1950年至1980年，得益于航拍發(fā)展，景觀生態(tài)學一詞首先被用來描述景觀的具體空間格局，在這一階段，景觀生態(tài)學僅指區(qū)域生態(tài)。[8]自1980年開始進入“土地鑲嵌體”階段，景觀生態(tài)學開始作為綜合學科出現(xiàn)，涉及棲息地破碎化、廊道連接、定量方法、異質性和邊界研究等在該階段中，福爾曼的景觀鑲嵌模型（Landscape Mosaic Model）作為典型通用模型之一定義了景觀生態(tài)學的基本三要素：斑塊、廊道和矩陣[9]。斑塊是一個相對均質的、區(qū)別于周圍環(huán)境的非線性區(qū)域，應根據(jù)斑塊的大小、數(shù)量和位置進行分析，以判斷斑塊對景觀功能的利與弊[5]。斑塊由廊道連接，廊道是一種區(qū)別于周圍環(huán)境的、線性的土地覆蓋類型，如河流、運河[9]。廊道確保景觀連通性，緩解隔離和分裂，尤指生物遷移[8]。水系廊道的生態(tài)完整性也直接決定了氣候變化引發(fā)的水文災害下的生態(tài)表現(xiàn)。因此，廊道應該從連通性、寬度和類型學方面進行分析。最后一類是矩陣，指一定范圍內的主要土地覆蓋類型，其具有高度的連通性和連續(xù)性，在其景觀環(huán)境中具有高度動態(tài)性[9]。除了基本三要素，景觀生態(tài)的特征主要從三個方面來定義：結構、功能和變化趨勢。景觀生態(tài)結構指上述景觀要素的空間格局。功能通過結構實現(xiàn)，代表動植物的運動，水、風、能源和物質的流動。變化趨勢指隨時間動態(tài)變化的結構和功能[8]。

（三）城市生態(tài)系統(tǒng)中的城市景觀要素的示例

表1羅列了景觀鑲嵌模型中各城市景觀要素的示例?？赏ㄟ^時間維度來觀察哪些人工基礎設施阻礙景觀連續(xù)性，如鐵路、公路等，阻礙生態(tài)活動并造成景觀碎片化，來分析哪些人類活動破壞生物和非生物過程，如開荒和封土。該方法也利于確定哪些景觀結構和元素需要維護或修復以恢復生態(tài)功能。這些信息有助于評估建設項目以及景觀保護計劃的必要性，為改變土地利用性質提供依據(jù)。

表1 根據(jù)景觀鑲嵌模型分類的城市景觀要素示例[5]

二、城市景觀基礎設施設計理論方法

（一）從“網絡”到“節(jié)點”

城市生態(tài)系統(tǒng)在空間上是網絡和節(jié)點要素在多尺度、多層次的空間組合[2]。”城市景觀基礎設施設計方法，將圍繞“網絡”和“節(jié)點”來展開：“網絡”指“流動空間”，是連接、交互和信息交換的物理結構，是在較大尺度上的區(qū)域戰(zhàn)略結構；“節(jié)點”指“場所空間”，是人類活動與生態(tài)過程的交互場所[10]，是在較小尺度中作為城市景觀基礎設施的組成部分，指符合景觀結構承載力的城市建設項目作為“場所空間”置入到區(qū)域結構中。

（二）網絡：作為區(qū)域戰(zhàn)略結構的城市景觀基礎設施

城市景觀基礎設施強調在人類主導的景觀中實現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)功能，作為結構化系統(tǒng)實現(xiàn)動態(tài)發(fā)展[11]。城市景觀基礎設施設計是構建景觀本身為未來創(chuàng)造條件的過程，而不是在景觀中添加建筑的過程，其設計強調多功能性、整合性和連通性、時序策略和跨學科等特征[2]。城市景觀基礎設施設計需要指明須維護或修復的生態(tài)系統(tǒng)服務，并需尊重社會需求和價值觀，滿足人的使用需求[12]。因此，城市景觀基礎設施有助于綜合實現(xiàn)社會、經濟和生態(tài)系統(tǒng)緊密交互、可持續(xù)的城市化。

城市景觀基礎設施有三個典型領域——交通、綠地和水系基礎設施[2]。第一個領域包括交通、能源供應、廢物處理和信息通信等設施。當這類設施融合科學技術、生態(tài)功能、美學和社會價值等多種功能時，可為未來城市發(fā)展創(chuàng)造條件，轉化為具有公共景觀功能的交通空間。第二個領域是成體系的綠地網絡，能維護生態(tài)系統(tǒng)價值，創(chuàng)造社會經濟效益。通過識別景觀特征，創(chuàng)建由綠地斑塊、走廊和矩陣組成的相互連接的系統(tǒng)。綠色景觀基礎設施對于提高建筑環(huán)境的生態(tài)功能有重要意義。最后一類指水系，在全球變暖，極端天氣多發(fā)的背景下，該領域的設計重點是防洪系統(tǒng)和城市排水系統(tǒng)。如英國的可持續(xù)排水系統(tǒng)（SuDs），多階段實現(xiàn)雨水管理。源頭強調控制和滲透，減少流入河流或排水管網的水量。中端強調預處理和輸送，指排水系統(tǒng)和生物沼澤系統(tǒng)凈化并快速排放到水道和含水層。最后是儲存，即雨水的滯留，指可淹沒空間和蓄水水體。由此看出，城市景觀基礎設施的設計是一種跨尺度的區(qū)域戰(zhàn)略結構設計[13]。

（三）節(jié)點：符合景觀結構承載力的城市建設項目

“節(jié)點”是城市景觀基礎設施的重要組成部分，場所空間需要依附城市景觀基礎設施結構來進行組織[2]。這些場所空間作為具體的城市建設項目，其規(guī)劃和建設過程需要充分考慮景觀結構的生態(tài)承受力，以下將簡要介紹基于景觀承載力的城市規(guī)劃設計的經典原則。

第一個經典例子是蓋迪斯的山谷斷面（The Valley Section），強調綜合考慮區(qū)域環(huán)境來安排城市建設。該模型考慮到地質和地貌特征，根據(jù)自然環(huán)境的條件在空間上對自然活動、人類活動和城市功能區(qū)進行安排。另一個經典例子是麥克哈格的《設計結合自然》。通過將生態(tài)、歷史、社會等多要素圖層疊加，總結景觀環(huán)境特征，是一種評估城市規(guī)劃符合景觀承載力的工具。該著作提供了一套經典標準評估自然系統(tǒng)的約束條件，和城市景觀開發(fā)的潛在影響和協(xié)同作用，評價系統(tǒng)包括氣候、地質、地貌、水文、土壤學、植被、野生動物和土地利用等，評估土地利用的潛在價值，根據(jù)承載能力布局城市功能與建設項目，即“網絡”中的“節(jié)點”[14]。

三、結論

城市生態(tài)系統(tǒng)作為復雜系統(tǒng)，需通過時空維度的分析了解系統(tǒng)動態(tài)和模式。城市生態(tài)學和景觀生態(tài)學提供了理論工具，如POM模型和Land Mosaic模型，用于解讀城市生態(tài)系統(tǒng)中的信息，理解建成環(huán)境與景觀之間的交互動態(tài)。城市景觀基礎設施是在時空維度下對城市生態(tài)系統(tǒng)的設計，以增強生態(tài)服務并提供社會功能的手段。其設計強調“流動空間”和“場所空間”，即基于景觀承載力的交通、綠色、藍色景觀基礎設施和城市規(guī)劃設計的整合。城市景觀基礎設施實踐證明單一目的、學科的規(guī)劃建設已不符合可持續(xù)發(fā)展要求，對城市生態(tài)系統(tǒng)進行動態(tài)、跨學科的空間干預越發(fā)重要[2]。