許 超,孟 楠,張 巖,謝世林,韓寶龍,蘇芝敏,4,林真光,逯 非,4,*,歐陽(yáng)志云

1 北京建筑大學(xué),未來(lái)城市設(shè)計(jì)高精尖創(chuàng)新中心,建筑與城市規(guī)劃學(xué)院, 北京 100044 2 中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心城市與區(qū)域生態(tài)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100085 3 北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院, 北京 100083 4 京津冀區(qū)域生態(tài)環(huán)境變化與綜合治理國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站, 北京 100085 5 廣州草木蕃環(huán)境科技有限公司, 廣州 510630

城市是一個(gè)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、自然三個(gè)子系統(tǒng)互相影響和制約[1],既依賴(lài)于城市范圍以外的生態(tài)系統(tǒng),同時(shí)也受益于城市內(nèi)部的生態(tài)系統(tǒng)[2]。生態(tài)空間是具備生態(tài)功能,能夠提供生態(tài)產(chǎn)品和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的區(qū)域,通過(guò)保護(hù)和管理可使其持續(xù)提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù), 保障城市與區(qū)域生態(tài)安全[3]。城市中的生態(tài)空間為城市提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù), 是保障城市生態(tài)安全、提升居民生活質(zhì)量不可或缺的城市空間[4]。它包括自然生態(tài)空間和人類(lèi)生態(tài)空間,人類(lèi)生態(tài)空間與退化的自然生態(tài)空間耦合關(guān)系的失調(diào)導(dǎo)致了諸多的城市生態(tài)環(huán)境問(wèn)題,統(tǒng)籌管理好兩類(lèi)空間至關(guān)重要[5]。通過(guò)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)敏感性評(píng)估,控制和維持現(xiàn)有重要功能生態(tài)空間,保護(hù)和改善高敏感生態(tài)空間,對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)管理意義重大。近些年已有較多研究關(guān)注于如何利用生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和生態(tài)敏感性評(píng)估引導(dǎo)生態(tài)空間保護(hù)和管控的內(nèi)容,大多集中在生態(tài)保護(hù)紅線劃定[6-7]、生態(tài)空間劃定管制[8-9]、土地利用管理[10]、生態(tài)安全格局構(gòu)建[11]等方面,這些評(píng)估應(yīng)用為生態(tài)空間保護(hù)管理提供了新思路,也有效推動(dòng)了不同生態(tài)空間針對(duì)性保護(hù)管理決策工作的進(jìn)行[12]。

在生態(tài)保護(hù)紅線劃定方面,《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[13]的出臺(tái)為其提供了劃定方法和技術(shù)路線參考,在區(qū)域尺度也已有較多研究開(kāi)展[14-17]。與區(qū)域不同,城市范圍內(nèi)的生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管理在多方面需要特殊考慮。在研究對(duì)象上,區(qū)域尺度紅線的劃定研究多聚焦于城鄉(xiāng)范圍的生態(tài)空間,而城市內(nèi)的生態(tài)空間更加多元和復(fù)雜,它們直接關(guān)系到社會(huì)體制、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r以及人類(lèi)賴(lài)以生存的自然環(huán)境[18]。在評(píng)估內(nèi)容上,區(qū)域尺度紅線劃定較多關(guān)注支持服務(wù)、供給服務(wù)和調(diào)節(jié)服務(wù)3個(gè)方面,基本不涉及文化服務(wù),而在城市內(nèi)則無(wú)法忽視它的重要性。在研究方法上,就城市而言,既要加強(qiáng)劃定的科學(xué)性,研究城市生態(tài)系統(tǒng)本身的功能結(jié)構(gòu)特征,最大化保護(hù)生態(tài)資源；又要注重準(zhǔn)確性,充分考慮涉及的已建設(shè)空間狀況,在較精確的地塊尺度上,準(zhǔn)確地劃定生態(tài)控制邊界[19]。在研究意義上,通過(guò)城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定可以引導(dǎo)城市內(nèi)部生態(tài)保護(hù)與空間開(kāi)發(fā)的合理分配,實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)與城市發(fā)展的雙贏[20],為城市重要生態(tài)空間保護(hù)管理方案和措施的制定提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

圖1 研究區(qū)域Fig.1 Study area

隨著澳門(mén)數(shù)年持續(xù)的填海造地,建設(shè)用地不斷擴(kuò)張[21],但人口密度仍然是全世界最高的區(qū)域之一,據(jù)統(tǒng)計(jì)澳門(mén)居民已經(jīng)超過(guò)65萬(wàn)人,2017年有超過(guò)3200萬(wàn)游客入境[22]。社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展卻導(dǎo)致生態(tài)空間受到侵占和壓縮,植被資源被破壞,濕地、自然岸線減少[23-24],生態(tài)環(huán)境受到威脅并出現(xiàn)了諸多問(wèn)題[25-27],嚴(yán)重制約城市的可持續(xù)發(fā)展。澳門(mén)沒(méi)有農(nóng)田、農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)業(yè)產(chǎn)值,其城市化率已經(jīng)達(dá)到了100%[28],每一寸土地都面對(duì)著巨大的開(kāi)發(fā)建設(shè)壓力,這與已有的生態(tài)保護(hù)紅線劃定研究的背景并不相同。以往的城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定都聚焦在非建設(shè)用地[29-30],多用來(lái)保護(hù)重要的自然生態(tài)空間,與各方利益相關(guān)較少,容易實(shí)現(xiàn)空間的劃定和管理；而在澳門(mén),很多生態(tài)空間與城市居民生活和工商業(yè)生產(chǎn)功能單元相互交錯(cuò),紅線劃定涉及的問(wèn)題與城市人居環(huán)境密切相關(guān),劃定的過(guò)程需要多方面權(quán)衡和調(diào)整,紅線的管理需要注重實(shí)施性和針對(duì)性。

2019年2月18日,中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)《粵港澳大灣區(qū)發(fā)展規(guī)劃綱要》,明確要“劃定并嚴(yán)守生態(tài)保護(hù)紅線”,對(duì)澳門(mén)特別行政區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)管理提出了新要求。同時(shí),大量本地居民和游客對(duì)澳門(mén)人居環(huán)境改善和生態(tài)保護(hù)的需求也在日益增長(zhǎng),建設(shè)生態(tài)安全、環(huán)境優(yōu)美的美麗澳門(mén)就顯得更為迫切。在此背景下,保護(hù)城市生態(tài)系統(tǒng)重要功能區(qū)和高敏感區(qū),明確這些區(qū)域的空間分布,針對(duì)不同的空間提出相應(yīng)的管理策略是實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的有效途徑。

本文遵循科學(xué)性、整體性、協(xié)調(diào)性、應(yīng)保盡保的原則,結(jié)合城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和敏感性的特征以及澳門(mén)自身的特點(diǎn),基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、敏感性評(píng)估和生物多樣性調(diào)查,綜合多因素分析,建立城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法,并在澳門(mén)陸域劃定城市生態(tài)保護(hù)紅線,為澳門(mén)的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)管理和城市可持續(xù)發(fā)展提供參考和依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

澳門(mén)特別行政區(qū)(113°31′33″—113°35′43″E,22°06′39″—22°13′06″N) 位于我國(guó)珠三角地區(qū),毗鄰廣東省珠海市,是粵港澳大灣區(qū)的重要節(jié)點(diǎn)。氣候?yàn)闊釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候,年平均氣溫為22.4℃。年平均降雨量為1974.5mm,降雨受季節(jié)波動(dòng)影響,4—9月為雨季,10—次年3月為旱季[31]。澳門(mén)是土地資源極為稀缺的濱海城市,為了滿(mǎn)足城市和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,一直在進(jìn)行填海造地,其陸域逐漸由原來(lái)的半島、氹仔和路環(huán)三島變成現(xiàn)在的半島和離島雙島格局。

研究區(qū)域包含半島、離島、澳門(mén)大學(xué)橫琴校區(qū)(經(jīng)全國(guó)人大表決授權(quán)澳門(mén)特別行政區(qū)對(duì)其實(shí)施管轄并實(shí)行隔離式管理)和新城A區(qū)(新填海區(qū)),總面積為33.90km2(圖1)。

2 研究方法

2.1 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定思路與框架

研究在參考《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[13]的基礎(chǔ)上,提出城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定技術(shù)路線和框架(圖2)。首先,結(jié)合研究區(qū)的城市自然條件(資源及災(zāi)害等)、城市生態(tài)環(huán)境特征、城市發(fā)展?fàn)顩r(人口、產(chǎn)業(yè)等)的分析和實(shí)地調(diào)查,確定需要評(píng)估分析的關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能類(lèi)型和關(guān)鍵敏感性類(lèi)型,構(gòu)建評(píng)估指標(biāo)體系；評(píng)估分析后,基于結(jié)果劃分重要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能區(qū)和高敏感區(qū)；再結(jié)合當(dāng)?shù)仃P(guān)于生態(tài)保護(hù)區(qū)等既有控制政策和規(guī)定,劃定城市生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)；最后,結(jié)合土地屬性校核、實(shí)地調(diào)查情況(地面獲取而非遙感判讀的生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型、土地利用狀況和權(quán)屬等)進(jìn)行核對(duì)、調(diào)整和補(bǔ)充,形成最終的劃定方案。

圖2 技術(shù)路線圖Fig.2 Technical roadmap

研究基于澳門(mén)實(shí)地生態(tài)調(diào)查并結(jié)合城市自然條件、生態(tài)環(huán)境特征和發(fā)展情況,選取了水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)、熱島調(diào)節(jié)、土壤保持、海岸帶防護(hù)和休閑游憩六項(xiàng)關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能,水土流失敏感性和海岸帶風(fēng)暴潮敏感性?xún)身?xiàng)生態(tài)系統(tǒng)敏感性指標(biāo),結(jié)合生物多樣性調(diào)查和現(xiàn)有保護(hù)區(qū),劃定生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū),然后結(jié)合土地屬性數(shù)據(jù)和實(shí)地調(diào)查進(jìn)行校核和調(diào)整,最終形成澳門(mén)陸域生態(tài)保護(hù)紅線劃定方案。

2.2 研究數(shù)據(jù)及來(lái)源

研究使用多源數(shù)據(jù)(表1)開(kāi)展生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和敏感性評(píng)估、土地屬性校核等工作,其中土地覆蓋分類(lèi)數(shù)據(jù)根據(jù)遙感解譯結(jié)合實(shí)地調(diào)查驗(yàn)證后得到,分為建筑、道路、廣場(chǎng)、人工林、自然林、人工灌叢、自然灌叢、草地、裸地、湖/塘/庫(kù)、濕地和人工水面12種類(lèi)型[21]。

2.3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能評(píng)估

2.3.1水源涵養(yǎng)

澳門(mén)淡水資源匱乏,淡水供給基本依賴(lài)內(nèi)地,2017年96.5%的淡水水源來(lái)自珠海磨刀門(mén),但這并不是長(zhǎng)久之計(jì)[32]。澳門(mén)屬亞熱帶地區(qū),降雨量豐沛,2015、2016、2017年3年平均降雨量達(dá)1820mm[22],是華南沿海地區(qū)降雨量較多的地區(qū)之一。如果按照研究區(qū)面積33.90km2核算,理論上澳門(mén)每年能夠利用的雨水資源為6170萬(wàn)m3。2017年澳門(mén)的總用水量為8843萬(wàn)m3[33],若能充分利用雨水作為淡水資源補(bǔ)充,就能夠在很大程度上緩解澳門(mén)的用水壓力。生態(tài)空間的水源涵養(yǎng)功能可以有效收集雨水資源,補(bǔ)充地下水源,對(duì)于淡水資源匱乏的澳門(mén)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是重要的服務(wù)功能。研究使用水量平衡方程[13]來(lái)評(píng)估水源涵養(yǎng)功能量,詳見(jiàn)下式(1)：

表1 主要研究數(shù)據(jù)及來(lái)源

(1)

式中,SWP為水源涵養(yǎng)量(t/m2)；P為年均降雨量(mm),基于氣象站平均降雨量進(jìn)行克里金插值計(jì)算得到；Ri為地表徑流量(mm),由降雨量乘以徑流系數(shù)得出,根據(jù)澳門(mén)城市植被特征[34-35]、實(shí)地調(diào)查情況和《生態(tài)保護(hù)紅線劃定指南》[13],自然林和自然灌叢的徑流系數(shù)參考常綠闊葉林2.67%和常綠闊葉灌叢4.26%取值,通過(guò)NDVI加權(quán)后人工林和人工灌叢分別取4.49%和7.88%,草地參考草叢取值,濕地參考濕地取值；ET為蒸散發(fā)量(mm),基于年降雨量等數(shù)據(jù)計(jì)算[36]得出；Ai為i類(lèi)植被覆蓋類(lèi)型的面積(m2)；i為研究區(qū)第i類(lèi)植被覆蓋類(lèi)型；n為研究區(qū)植被覆蓋類(lèi)型總數(shù)。

2.3.2雨洪調(diào)節(jié)

澳門(mén)所處的珠江河口經(jīng)常受到暴雨和風(fēng)暴潮影響,城市極易發(fā)生洪澇災(zāi)害[37],在近年的臺(tái)風(fēng)“天鴿”、“山竹”期間更是發(fā)生了嚴(yán)重的內(nèi)澇。雨洪調(diào)節(jié)功能是指生態(tài)空間所特有的生態(tài)結(jié)構(gòu)能夠吸納大量的降水和過(guò)境水,蓄積雨洪洪峰水量,削減并滯后雨洪洪峰,以緩解汛期洪峰造成的威脅和損失的功能。研究使用暴雨降水量、地表徑流量和生態(tài)系統(tǒng)類(lèi)型[15]來(lái)評(píng)估雨洪調(diào)節(jié)的功能量(t/m2)。

2.3.3熱島調(diào)節(jié)

《粵港澳大灣區(qū)氣象發(fā)展規(guī)劃(2020—2035年)》指出,區(qū)域臺(tái)風(fēng)、暴雨、雷電、大風(fēng)、高溫等災(zāi)害性天氣多發(fā),城市內(nèi)的高溫天氣往往受熱島效應(yīng)的影響而加重,城市生態(tài)空間則具有調(diào)節(jié)城市熱島的作用,其降溫效益與所處地理環(huán)境條件、土地覆蓋類(lèi)型的面積、形狀及配置方式等直接相關(guān)?；诂F(xiàn)有研究數(shù)據(jù),選取土地覆蓋類(lèi)型(林地、水體、草地)、DEM和NDVI作為影響地表溫度(LST)的關(guān)鍵因子,構(gòu)建地表溫度和相關(guān)影響因素關(guān)系模型,分別計(jì)算無(wú)生態(tài)空間和有生態(tài)空間的降溫量,以二者的差值表征熱島調(diào)節(jié)的功能量(℃)。

2.3.4土壤保持

土壤保持是生態(tài)空間通過(guò)其結(jié)構(gòu)與過(guò)程減少降水所致的土壤侵蝕的作用,山體是澳門(mén)主要的生態(tài)空間類(lèi)型之一,其植被對(duì)土壤保持發(fā)揮著重要的作用。土壤保持功能主要與氣候、土壤、地形和植被有關(guān),研究采用修正通用水土流失方程(RUSLE)[38]對(duì)土壤保持服務(wù)開(kāi)展評(píng)估,土壤保持功能量(t hm-2a-1)為潛在土壤侵蝕量與實(shí)際土壤侵蝕量之差。

2.3.5海岸帶防護(hù)

海岸帶防護(hù)作為沿海城市一種重要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)類(lèi)型,起著防護(hù)城市海岸帶和抵御風(fēng)暴潮的重要作用,是沿海城市保持韌性和彈性的重要保障。研究以澳門(mén)海岸帶為對(duì)象,基于InVEST的海岸帶脆弱性模型評(píng)估得出海岸帶脆弱性指數(shù)EI[39],預(yù)設(shè)自然植被完全消失的情景變化,并賦予每段岸線最高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)值,采用下式(2)計(jì)算自然植被的重要性指數(shù),以此表征海岸帶防護(hù)功能的重要程度：

HIk=EIkmax-EIk

(2)

式中,HIk為岸線k的植被重要性指數(shù),無(wú)量綱；EIkmax為最高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下岸線k的脆弱性指數(shù),無(wú)量綱；EIk為常規(guī)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)下岸線k的脆弱性指數(shù),無(wú)量綱。

2.3.6休閑游憩

城市中生態(tài)空間的休閑游憩服務(wù)功能至關(guān)重要[3,40],可以結(jié)合城市特征考慮作為城市紅線劃定的重要因素之一。研究對(duì)現(xiàn)有主要休閑游憩綠地的服務(wù)壓力進(jìn)行評(píng)估,并以此作為是否需要?jiǎng)澣爰t線范圍的依據(jù)。鑒于澳門(mén)是世界知名的旅游城市,常年有大量游客入境,因此評(píng)估要考慮常住人口和游客兩個(gè)方面產(chǎn)生的服務(wù)壓力。

常住人口方面,居住建筑物尺度的常住人口空間分布模擬對(duì)服務(wù)需求量化和空間化具有重要意義[41],由居住建筑物層數(shù)和面積共同表征的建筑物體積是模擬這個(gè)空間尺度上人口分布的重要因素[42]。通過(guò)爬取高德地圖的澳門(mén)建筑物樓層矢量數(shù)據(jù),在ArcGIS 10.2里使用澳門(mén)土地屬性數(shù)據(jù)中的住宅用地邊界裁取得到澳門(mén)住宅樓層數(shù)據(jù),并進(jìn)行柵格化處理,得到1米分辨率的建筑樓層數(shù)據(jù)。將樓層?xùn)鸥駭?shù)據(jù)以統(tǒng)計(jì)分區(qū)[22]為單元統(tǒng)計(jì)分區(qū)總數(shù)值,并與統(tǒng)計(jì)分區(qū)人口[43](其中澳門(mén)大學(xué)橫琴校區(qū)按5000人分配[44])在R語(yǔ)言統(tǒng)計(jì)分析軟件中進(jìn)行回歸分析(R2=0.78,P<0.001),可知分區(qū)人口分布與建筑層數(shù)分布相關(guān)性較強(qiáng),可以以此為權(quán)重進(jìn)行人口分配。

研究以每個(gè)分區(qū)為單元,以樓層數(shù)占比作為人口權(quán)重系數(shù)(無(wú)量綱),將每個(gè)分區(qū)的人口按照層數(shù)差異分配到住宅建筑尺度空間上。詳見(jiàn)下式(3)：

(3)

游客方面,由于POI數(shù)據(jù)有助于明確城市空間的社會(huì)屬性[45],研究基于爬取的澳門(mén)POI數(shù)據(jù)篩選出餐飲、購(gòu)物、科教文化、住宿、娛樂(lè)服務(wù)等類(lèi)型數(shù)據(jù)以反映這些與游客密切相關(guān)設(shè)施的空間分布,進(jìn)而在一定程度上反映研究區(qū)內(nèi)游客分布的冷熱差異。將數(shù)據(jù)導(dǎo)入ArcGIS 10.2進(jìn)行處理并對(duì)矢量點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行核密度分析,再將分析后的值進(jìn)行歸一化處理。

研究根據(jù)實(shí)地調(diào)查情況,參考澳門(mén)自然網(wǎng)[46]在錄的公園綠地、《澳門(mén)特別行政區(qū)綠化區(qū)》地圖的公園區(qū)域及澳門(mén)地圖繪制暨地圖局公開(kāi)的綠地矢量數(shù)據(jù)整合為休閑游憩綠地評(píng)估數(shù)據(jù),包含了研究區(qū)內(nèi)主要的公園(花園)。

然后,結(jié)合人口分布模擬和POI核密度分析兩方面來(lái)評(píng)估研究區(qū)內(nèi)公園綠地的服務(wù)壓力。為了使兩方面數(shù)據(jù)能夠結(jié)合進(jìn)行評(píng)估,將人口分布數(shù)據(jù)也進(jìn)行歸一化處理,在ArcGIS 10.2中以每塊綠地邊界做緩沖區(qū)統(tǒng)計(jì)區(qū)內(nèi)人口、POI的歸一化值之和,其中緩沖區(qū)根據(jù)綠地面積大小(結(jié)合澳門(mén)實(shí)際情況設(shè)定為>50000m2、10000—50000m2、<10000m23個(gè)級(jí)別)分為1000m、500m和200m 3個(gè)層次,用統(tǒng)計(jì)后二者之和除以綠地面積,比值越大則壓力越大,詳見(jiàn)下式(4)：

DLR=POPbuffer+POIbuffer×A-1

(4)

式中,DLR為休閑游憩服務(wù)壓力指數(shù)(無(wú)量綱);POPbuffer為緩沖區(qū)內(nèi)人口的歸一化值;POIbuffer為緩沖區(qū)內(nèi)POI的歸一化值;A為綠地面積(m2)。

2.3.7生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分級(jí)

將水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)、熱島調(diào)節(jié)和土壤保持服務(wù)功能值按從高到低的順序排列,計(jì)算累加值。以累加值占功能量總值比例的前30%、70%為依據(jù),將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能重要性分為三級(jí),即極重要、重要和一般重要。

海岸帶防護(hù)重要性方面,使用下式將HI指數(shù)范圍等間距劃分為四等份,指數(shù)大于第三分割點(diǎn)值的海岸線為極重要海岸線，指數(shù)小于第一分割點(diǎn)值的海岸線為一般重要海岸線,中間部分為重要海岸線。

HIk=Vmin+k×(Vmax-Vmin)/4

(5)

式中,HIk為分割點(diǎn)k(1≤k≤3)處的指數(shù)；Vmin、Vmax分別為最小和最大指數(shù),無(wú)量綱。為減少極端值對(duì)等級(jí)劃分的影響,Vmin、Vmax分別取最小10%的平均值和最大10%的平均值。在劃分矢量岸線后,做100 m緩沖區(qū)對(duì)三級(jí)海岸帶進(jìn)行空間劃定。

休閑游憩服務(wù)從兩個(gè)方面進(jìn)行重要性判定,首先基于研究區(qū)內(nèi)綜合平均壓力值進(jìn)行重要性分級(jí),取壓力值小于平均壓力值的區(qū)域?yàn)橐话阒匾?大于平均壓力值小于5倍平均壓力值的區(qū)域?yàn)橹匾?大于5倍平均壓力值的區(qū)域?yàn)闃O重要。然后通過(guò)統(tǒng)計(jì)極重要區(qū)域各休閑游憩綠地內(nèi)不透水地表比例進(jìn)行再篩選,將大于50%的降為重要。

2.4 生態(tài)敏感性評(píng)估

2.4.1水土流失敏感性

水土流失敏感性以前文評(píng)估的實(shí)際土壤侵蝕量(t hm-2a-1)表征,值越大敏感性越高。

2.4.2海岸帶風(fēng)暴潮敏感性

海岸帶風(fēng)暴潮敏感性以前文評(píng)估的海岸帶脆弱性指數(shù)EI值(無(wú)量綱)表征,值越大敏感性越高。

2.4.3生態(tài)敏感性分級(jí)

水土流失敏感性方面,根據(jù)土壤侵蝕量大小,結(jié)合水利部發(fā)布的《土壤侵蝕分類(lèi)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn) SL190—2007》中的南方紅壤丘陵區(qū)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行敏感性分級(jí),依次劃分為極敏感(極強(qiáng)烈和劇烈>80 t hm-2a-1)、敏感(中度和強(qiáng)烈25—80 t hm-2a-1)和一般敏感(微度和輕度<25 t hm-2a-1)三個(gè)等級(jí)。

海岸帶風(fēng)暴潮敏感性方面,使用下式將EI指數(shù)范圍等間距劃分為四等份[47],指數(shù)大于第三分割點(diǎn)值的海岸線為極敏感,指數(shù)小于第一分割點(diǎn)值的海岸線為一般敏感,中間部分為敏感。

EIk=EImin+k×(EImax-EImin)/4

(6)

式中,EIk為分割點(diǎn)k(1≤k≤3)處的指數(shù)；EImin、EImax分別為最小和最大指數(shù),無(wú)量綱。為減少極端值對(duì)等級(jí)劃分的影響,EImin、EImax分別取最小10%的平均值和最大10%的平均值。在劃分矢量岸線后,做100米緩沖區(qū)對(duì)三級(jí)海岸帶進(jìn)行空間劃定。

2.5 生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查及生物多樣性極重要區(qū)

針對(duì)澳門(mén)的生態(tài)環(huán)境保育,《澳門(mén)環(huán)境保護(hù)規(guī)劃2010—2020》提出了加強(qiáng)動(dòng)植物保護(hù),維護(hù)動(dòng)物棲息、覓食、繁殖等場(chǎng)所,維持與增加植物多樣性,在城市規(guī)劃和建設(shè)中根據(jù)各類(lèi)群組成特點(diǎn)保留或開(kāi)闊走廊通道的要求。保護(hù)生物多樣性,開(kāi)展澳門(mén)區(qū)域及鄰近地區(qū)珍稀動(dòng)植物資源整理及調(diào)查工作也被列入《規(guī)劃》的重點(diǎn)行動(dòng)計(jì)劃之一。由于研究區(qū)面積較小,具備開(kāi)展細(xì)致深入的生態(tài)調(diào)查的條件,因此可以更加準(zhǔn)確的以保護(hù)動(dòng)植物為主的空間范圍確定生物多樣性重要區(qū)域?；谘芯窟^(guò)程中進(jìn)行的數(shù)次詳盡全面的生態(tài)調(diào)查,明確了包括鳥(niǎo)類(lèi)、哺乳類(lèi)、兩棲類(lèi)、爬行類(lèi)、植物、水生生物、昆蟲(chóng)、本地動(dòng)植物多種生物類(lèi)別的重要物種棲息地,作為生物多樣性極重要區(qū)納入生態(tài)保護(hù)紅線范圍。

2.6 生態(tài)保護(hù)區(qū)

澳門(mén)現(xiàn)有的生態(tài)保護(hù)區(qū)都在離島,包括路氹城生態(tài)保護(hù)區(qū)一區(qū)和二區(qū)。一區(qū)是位于離島西部的封閉式管理濕地,二區(qū)是位于一區(qū)西側(cè)的濱海濕地。對(duì)現(xiàn)有生態(tài)保護(hù)區(qū)必須嚴(yán)格進(jìn)行保護(hù)和建設(shè)控制,盡量避免所有與生態(tài)環(huán)境保護(hù)和生態(tài)建設(shè)無(wú)關(guān)的開(kāi)發(fā)活動(dòng),通過(guò)直接劃入生態(tài)保護(hù)紅線以保護(hù)珍貴的自然資源。

2.7 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定

2.7.1相關(guān)因素疊加整合及評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)劃定

在ArcGIS 10.2里將生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能極重要區(qū)和生態(tài)極敏感區(qū)評(píng)估數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為Shape格式,與生物多樣性極重要區(qū)和現(xiàn)有保護(hù)區(qū)進(jìn)行空間疊加合并,使用聚合工具將相對(duì)聚集或鄰近的圖斑聚合為相對(duì)完整連片圖斑[13],形成生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)。為避免海岸帶防護(hù)極重要和風(fēng)暴潮極敏感岸線緩沖區(qū)對(duì)其他疊加區(qū)的影響,在將二者結(jié)合土地屬性等因素扣除不適宜區(qū)域后再并入評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)。

2.7.2其他因素的扣除和增補(bǔ)

在各項(xiàng)評(píng)估整合得到的生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)基礎(chǔ)上,根據(jù)城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),還有一些生態(tài)系統(tǒng)調(diào)查和評(píng)估之外的因素需要納入考慮,以形成具有可行性和實(shí)用性的城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定結(jié)果?？紤]到生態(tài)保護(hù)紅線空間的生態(tài)完整性和連續(xù)性,結(jié)合澳門(mén)地區(qū)實(shí)際情況,扣除1hm2以下獨(dú)立細(xì)小斑塊(若細(xì)小斑塊為重要物種棲息地或其他重要生態(tài)保護(hù)地須予以保留)和受建設(shè)開(kāi)發(fā)影響破碎化的綠地。然后通過(guò)土地屬性核對(duì)扣除范圍內(nèi)的私有屬性土地,同時(shí)根據(jù)整體性原則對(duì)于范圍所包圍的小面積(面積小于2500m2)非私有土地上的建筑物予以保留,以避免未來(lái)開(kāi)發(fā)改建可能對(duì)周邊紅線區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)造成的不可預(yù)估的影響。最后充分結(jié)合實(shí)地調(diào)查情況,按照保護(hù)需要和開(kāi)發(fā)利用現(xiàn)狀對(duì)生態(tài)保護(hù)紅線邊界進(jìn)行調(diào)整、補(bǔ)充勾繪。

3 結(jié)果

3.1 重要性和敏感性分級(jí)

結(jié)果表明(表2),水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)和熱島調(diào)節(jié)功能為研究區(qū)較為主要的服務(wù)功能類(lèi)型,土壤保持、休閑游憩功能的極重要區(qū)和重要區(qū)占比都較小,生物多樣性極重要區(qū)面積最大,海岸帶防護(hù)功能極重要岸線占24%,風(fēng)暴潮極敏感岸線占20%,水土流失敏感性類(lèi)型以一般敏感為主。

水源涵養(yǎng)和雨洪調(diào)節(jié)功能的極重要區(qū)都主要分布于半島的青洲山、松山和媽閣山及離島的大潭山、小潭山、龍環(huán)葡韻濕地、疊石塘山、九澳山等；土壤保持功能的極重要區(qū)主要分布于半島的松山及離島的大潭山、小潭山、疊石塘山、九澳山等；熱島調(diào)節(jié)功能的極重要區(qū)主要分布于半島的南灣湖、西灣湖、大水塘及離島的大潭山、小潭山、疊石塘山等；海岸帶防護(hù)功能的極重要區(qū)主要分布于半島的南側(cè)岸線及離島的西側(cè)、北側(cè)和東側(cè)岸線等(圖3)。

休閑游憩功能方面,選取望廈山市政公園、松山市政公園及二龍喉公園、螺絲山公園、大炮臺(tái)公園、白鴿巢公園、紀(jì)念孫中山市政公園、盧廉若公園、加思欄花園(表3)8處極重要休閑游憩綠地(圖3)并入紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)。

表2 重要性和敏感性評(píng)估結(jié)果及構(gòu)成

圖3 生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能、生態(tài)敏感性及生物多樣性分級(jí)結(jié)果 Fig.3 Graded results of ecosystem services, ecological sensitivity and biodiversity

表3 休閑游憩服務(wù)功能評(píng)估及重要性判定

不透水地表比例根據(jù)澳門(mén)地圖繪制暨地籍局?jǐn)?shù)碼化地圖CDROM_A資料統(tǒng)計(jì)計(jì)算

水土流失極敏感區(qū)主要分布于半島的松山、媽閣山及離島的大潭山、小潭山、疊石塘山、九澳山等。海岸帶風(fēng)暴潮極敏感區(qū)主要分布于半島的南側(cè)岸線及離島的北側(cè)岸線等(圖3)。

生物多樣性方面,基于調(diào)查和調(diào)查結(jié)果匯總得到了澳門(mén)有特殊保育價(jià)值的物種及分布(表4),并由澳門(mén)特別行政區(qū)政府環(huán)境保護(hù)局發(fā)布[48],將上述物種分布區(qū)域劃定為極重要區(qū)(圖3)。

3.2 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定結(jié)果

經(jīng)疊加合并聚合形成的生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)總面積為8.83km2(圖4),扣除獨(dú)立細(xì)小斑塊和受建設(shè)開(kāi)發(fā)影響破碎化的綠地50.39hm2；通過(guò)土地屬性核對(duì)扣除范圍內(nèi)除綠地、公共設(shè)施、水塘水庫(kù)及政府使用屬性外的土地167.61hm2；對(duì)于范圍內(nèi)所包含的面積小于2500m2的非私有土地上的建筑物予以保留,對(duì)大水塘(L10)和澳門(mén)大學(xué)橫琴校區(qū)水體(L25)進(jìn)行補(bǔ)全,補(bǔ)充被扣除的馬場(chǎng)北大馬路北側(cè)地塊(L3)、螺絲山公園(L5)和加思欄花園(L15),最終確定了澳門(mén)城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定范圍。

表4 生物多樣性極重要區(qū)及物種類(lèi)型

澳門(mén)城市生態(tài)保護(hù)紅線最終劃定面積6.71km2(路氹城生態(tài)保護(hù)區(qū)二區(qū)不列入計(jì)算),占研究區(qū)面積的19.79%,共計(jì)25個(gè)地塊(L1—L25)和7條海岸帶(S1—S7)。集中分布在半島的松山、媽閣山、青洲山、望廈山、南灣湖、西灣湖、大水塘等,離島的大潭山、小潭山、龍環(huán)葡韻濕地、路氹城生態(tài)保護(hù)區(qū)、疊石塘山、九澳山等(圖4)。

圖4 生態(tài)保護(hù)紅線評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)及紅線劃定結(jié)果 Fig.4 Results of ecological conservation redline evaluation and identification area,ecological conservation redline S: 海岸Seacoast; L: 陸地Land

通過(guò)生態(tài)保護(hù)紅線的劃定,覆蓋了研究區(qū)44%的生態(tài)空間以及12.4%的海岸線,涵蓋了研究區(qū)所有的重要物種棲息地及三分之一(240棵)的古樹(shù)名木,依照此紅線實(shí)施相應(yīng)的保護(hù)措施,將對(duì)澳門(mén)的生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)起到明顯的積極作用,為建設(shè)“天更藍(lán)、山更綠、水更清、環(huán)境更優(yōu)美”的澳門(mén)提供有效保障和實(shí)施路徑。生態(tài)保護(hù)紅線一經(jīng)劃定要嚴(yán)格進(jìn)行保護(hù),防止城市發(fā)展帶來(lái)的侵占和影響?；诎拈T(mén)的實(shí)際情況,生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)包含了一些已建設(shè)內(nèi)容,因此在紅線管理上要體現(xiàn)差異化(表5),力求實(shí)現(xiàn)城市建設(shè)與生態(tài)保護(hù)協(xié)同推進(jìn)。

表5 生態(tài)保護(hù)紅線管理策略

4 討論

4.1 城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定方法及其與區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線劃定的差異

研究關(guān)注于全部城市化地區(qū)的城市生態(tài)保護(hù)紅線劃定和管理,與常規(guī)的區(qū)域尺度生態(tài)保護(hù)紅線劃定體系有著一定的差異,是針對(duì)特定背景和特征城市地區(qū)生態(tài)保護(hù)紅線劃定的一種探索和嘗試。和區(qū)域生態(tài)保護(hù)紅線劃定相比,本方法基于城市生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn),在評(píng)估對(duì)象(生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)種類(lèi))、數(shù)據(jù)精度、評(píng)估和劃定方法上都進(jìn)行了調(diào)整優(yōu)化。首先,由城市生態(tài)環(huán)境特征、自然資源、發(fā)展情況等城市基本情況出發(fā),選擇具有針對(duì)性的評(píng)估指標(biāo),增加了文化服務(wù)(休閑游憩)和調(diào)節(jié)服務(wù)(熱島調(diào)節(jié))方面的考量,并將它們作為形成評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)的疊加因素,對(duì)紅線劃定具有決定性作用。其次,評(píng)估方法的選擇和使用在現(xiàn)有相關(guān)紅線劃定體系基礎(chǔ)上,結(jié)合城市特征和評(píng)估尺度進(jìn)行了適宜性的調(diào)整,包括使用評(píng)估數(shù)據(jù)的類(lèi)型和精度、參數(shù)的確定及特定評(píng)估方法的構(gòu)建等。鑒于城市內(nèi)部土地的復(fù)雜性和多元化,有必要通過(guò)對(duì)不同分級(jí)劃定比例的比較分析,選擇較合適的比例以提升劃定范圍的合理性和可行性。在本研究中,由于海岸帶(狹窄)、生物多樣性(與幾項(xiàng)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能高度重疊,并部分處于政府部門(mén)管理的現(xiàn)有保護(hù)區(qū)內(nèi))和休閑游憩(主要由人口分布和城市自身特征決定)的改變對(duì)本研究劃定的紅線格局影響不大,故選取水源涵養(yǎng)、雨洪調(diào)節(jié)、土壤保持和熱島調(diào)節(jié)四項(xiàng)影響較大的服務(wù)功能,比較了3種累加功能值占比(20%、30%和50%)劃分極重要區(qū)的不同模式(表6)。

研究可見(jiàn),20%比例的劃定情景在重要生態(tài)空間上缺失較多,識(shí)別區(qū)僅占研究區(qū)的10.41%；30%比例情景則包含了大部分的重要生態(tài)空間,且空間整體性較強(qiáng),識(shí)別區(qū)占研究區(qū)的20.60%；50%比例情景包含了更多的生態(tài)空間,識(shí)別區(qū)占研究區(qū)的37.76%,但很多不成規(guī)模的斑塊也被劃入,如行道樹(shù)、廣場(chǎng)綠植等。非綠地屬性土地占比方面,20%和30%比例情景相差不大,而50%比例情景則明顯納入了過(guò)多的其他屬性土地,不利于保護(hù)和管理的實(shí)施。綜上可見(jiàn),選擇30%的比例進(jìn)行紅線劃定,可以對(duì)城市的保護(hù)和發(fā)展起到較好的均衡作用。

在對(duì)評(píng)價(jià)識(shí)別區(qū)進(jìn)行校核和調(diào)整的過(guò)程中,結(jié)合了土地屬性、權(quán)屬進(jìn)行增減,為其他相似土地體制城市的規(guī)劃和管理,以及生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)也提供了重要借鑒。在劃定結(jié)果上,與已有高度城市化地區(qū)(北京[29]、上海[30])相比,澳門(mén)的城市生態(tài)保護(hù)紅線更多的融入了城市內(nèi)部生態(tài)空間,受到社會(huì)、經(jīng)濟(jì)因素更顯著的影響,通過(guò)明確現(xiàn)有需要保護(hù)的空間范圍,可以為城市的發(fā)展和建設(shè)提供更細(xì)致的決策依據(jù)。由于紅線劃定的過(guò)程涉及到多方因素和利益,在最后結(jié)合實(shí)地調(diào)查調(diào)整、補(bǔ)充時(shí)需要進(jìn)行統(tǒng)籌和權(quán)衡,在劃定過(guò)程和結(jié)果體現(xiàn)上可能存在一定的主觀性。

表6 不同劃定比例情景之間的比較

4.2 基于生態(tài)保護(hù)紅線的澳門(mén)城市生態(tài)系統(tǒng)管理建議

(1)統(tǒng)籌管理城市生態(tài)系統(tǒng)

城市生態(tài)系統(tǒng)是更大尺度區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的一部分,具有開(kāi)放性。作為城市生態(tài)空間管理的一部分,在城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定工作中,還應(yīng)當(dāng)考慮城市生態(tài)空間與城市所在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)之間的耦合關(guān)系[5]。本研究以澳門(mén)陸域生態(tài)系統(tǒng)為研究對(duì)象,澳門(mén)與珠海在陸地上于關(guān)閘(珠海拱北口岸)附近和澳門(mén)大學(xué)橫琴校區(qū)接壤,其生態(tài)系統(tǒng)與周邊區(qū)域存在關(guān)聯(lián)并互相影響。但同時(shí)由于出入境管控,在澳門(mén)北部關(guān)閘東至鴨涌河段的接壤區(qū)域及澳門(mén)大學(xué)橫琴校區(qū)外圍都設(shè)置有長(zhǎng)段圍欄和口岸通道相關(guān)建筑物、構(gòu)筑物的物理隔離,在地表對(duì)研究區(qū)邊界內(nèi)外生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)、能量和信息流會(huì)起到較強(qiáng)的阻隔作用。半島內(nèi)港段及路氹航道段則會(huì)面臨同樣海岸帶風(fēng)險(xiǎn),也應(yīng)考慮同步預(yù)防。

(2)城市土地使用管理

由于是在城市內(nèi)部劃定生態(tài)保護(hù)紅線,紅線范圍內(nèi)涉及了多種土地屬性,其中包含77.13%的綠地、17.04%的水塘與水庫(kù)、4.66%的公共設(shè)施用地、1.01%的機(jī)關(guān)用地和0.16%的教育用地。在劃定的過(guò)程中既要考慮現(xiàn)有土地建設(shè)情況和屬性,在后續(xù)差異化管理基礎(chǔ)上也要考慮紅線內(nèi)各土地屬性的變更或規(guī)模增減。

參考我國(guó)生態(tài)紅線、濕地紅線等相關(guān)管理辦法[50],按照“面積不縮小、性質(zhì)不改變、功能不退化,服務(wù)不減少”的原則,嚴(yán)格遵循占補(bǔ)生態(tài)系統(tǒng)的替代性與同質(zhì)性,落實(shí)占補(bǔ)機(jī)制,開(kāi)發(fā)建設(shè)占用占補(bǔ)平衡條件限制建設(shè)區(qū)的,建設(shè)機(jī)構(gòu)和個(gè)人必須履行補(bǔ)充生態(tài)保護(hù)紅線內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)義務(wù),特別是涉及少量機(jī)關(guān)用地、教育用地的區(qū)域。在確保生態(tài)保護(hù)紅線占補(bǔ)平衡的基礎(chǔ)上,進(jìn)行差別化保護(hù)與管理,開(kāi)展土地贖買(mǎi)置換以及建立政策與法律保障體系。

(3)納入城市和景觀規(guī)劃

城市生態(tài)保護(hù)紅線的劃定對(duì)城市和景觀規(guī)劃設(shè)計(jì)也有著重要的參考和指導(dǎo)意義。澳門(mén)城市發(fā)展對(duì)生態(tài)空間的壓迫和侵占一直存在,如受人為干擾較多的松山、望廈山、大潭山和小潭山以及受干擾相對(duì)較少的青洲山、疊石塘山和九澳山等原有自然資源,幾十年間都有了不同程度的縮減。通過(guò)生態(tài)保護(hù)紅線的劃定,可以嚴(yán)格控制城市規(guī)劃的底線,確保整體生態(tài)空間比例不降低。在存量更新背景下,還需要盡可能的將未劃入生態(tài)保護(hù)紅線的剩余空間[51]轉(zhuǎn)換為多種形式的“微綠地”,構(gòu)建微綠體系,實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益最大化[28]；見(jiàn)縫插針式的漸進(jìn)生態(tài)修復(fù),優(yōu)化更新城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施[52],恢復(fù)歷史生態(tài)資源與格局,提升打造微生態(tài)功能區(qū)；在保持現(xiàn)有生態(tài)空間的基礎(chǔ)上,擴(kuò)展、延伸與連通綠色網(wǎng)絡(luò)；也可以將低效的工業(yè)用地轉(zhuǎn)化為綠地或水系生態(tài)空間,最大限度的擴(kuò)大生態(tài)空間占比。在填海造地土地開(kāi)發(fā)利用時(shí),要控制新增土地的不透水地表比例,可以參考現(xiàn)有填海區(qū)的景觀格局指數(shù)進(jìn)行土地利用空間布局和各類(lèi)型比例控制,確保新填海區(qū)域的生態(tài)空間占比和景觀連通性都不低于澳門(mén)現(xiàn)有指標(biāo)；還要合理利用岸線資源,提倡以功能濕地模式連接和修復(fù)生態(tài)岸線[27],提升植被占比以增加海岸帶的彈性和韌性,構(gòu)建和優(yōu)化濱海生態(tài)屏障。