趙海霞,范金鼎,駱新燎,朱天源,孟 菲,顧斌杰

1 中國(guó)科學(xué)院流域地理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所,南京 210008 2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院,北京 100049 3 蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院,蘇州 215009 4 浙江大學(xué)公共管理學(xué)院,杭州 310058

綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Green Infrastructure,簡(jiǎn)稱GI)是指彼此間相互聯(lián)系的綠色空間網(wǎng)絡(luò),由多種用于維持物種多樣性、保護(hù)自然生態(tài)過程和為提高社區(qū)及人民生活質(zhì)量的自然區(qū)域和開敞空間組成[1],是城市發(fā)展與正常運(yùn)行離不開的支撐保障。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn),城市建設(shè)用地?zé)o序擴(kuò)張、自然資源大量消耗等不合理開發(fā)和建設(shè)方式并存,加劇了暴雨洪澇、霧霾頻發(fā)、水體污染、熱島效應(yīng)等一系列城市生態(tài)環(huán)境問題[2—3],原有景觀也因建設(shè)切割無法保持完整,連通性、完整性遭到破壞,削弱了城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與可持續(xù)發(fā)展能力[4—5],人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境間的矛盾日益突出,而人們對(duì)良好城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的訴求卻隨著生活水平的提高不斷提升[6],綠色基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)功能與保障作用的需求日益凸顯。然而,城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)實(shí)踐仍未與城市發(fā)展需求相匹配,與城市公共空間系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)和融合性不足[7],導(dǎo)致綠色基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)功能大打折扣。隨著生態(tài)文明建設(shè)提升為國(guó)家戰(zhàn)略、國(guó)家新型城鎮(zhèn)化提出建設(shè)生態(tài)宜居城市與綠色城市策略,這些都將對(duì)城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展提出更高要求。在這種背景下,正確認(rèn)識(shí)城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施的動(dòng)態(tài)演替規(guī)律,科學(xué)分析人類活動(dòng)與綠色基礎(chǔ)設(shè)施的相互作用,對(duì)進(jìn)一步促進(jìn)城市綠色可持續(xù)發(fā)展、推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)具有重要意義。

自綠色基礎(chǔ)設(shè)施概念提出以來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其展開了廣泛研究與討論。其中,關(guān)于格局的研究多集中在綠色基礎(chǔ)設(shè)施整體景觀格局變化方面,通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)及景觀指數(shù)分析等方法,對(duì)不同尺度、不同發(fā)展模式下區(qū)域綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成及景觀格局特征等進(jìn)行定量分析,探討綠色基礎(chǔ)設(shè)施空間分布及其動(dòng)態(tài)變化[8—14]。也有學(xué)者以特定要素為研究對(duì)象,如森林、河流、濕地、湖泊等自然生態(tài)要素,或城市公園、綠道等半自然及人工要素等[15—18]研究其時(shí)空變化特征,但這種研究實(shí)質(zhì)上仍沒有擺脫以土地覆被為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)研究框架。此外,綠色空間、城市開放空間等與綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)在功能上具有相似性、在內(nèi)容上具有交叉性,也有較多研究相繼對(duì)其空間格局展開分析[19—21],包括規(guī)模、分布、景觀指數(shù)等空間形式表征[22—23],一定程度豐富了綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局研究范疇。在研究方法上,傳統(tǒng)格局研究主要依賴GIS技術(shù),通常只考慮景觀要素的組成[24—25],近年來由Soille和Vogt等人提出的形態(tài)學(xué)空間格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis,簡(jiǎn)稱MSPA)方法逐漸得到廣泛應(yīng)用[26—29]?？傮w上,相關(guān)研究已取得較為豐富的成果,但較多集中在綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與特定要素變化分析上,融合地理學(xué)視角對(duì)其時(shí)空序列的格局變化關(guān)注相對(duì)較少,也鮮有研究關(guān)注不同類型要素的演化規(guī)律。因此,亟待將綠色基礎(chǔ)設(shè)施總體格局與構(gòu)成要素相結(jié)合進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間序列的測(cè)度,并探究格局變化規(guī)律及其驅(qū)動(dòng)因素,促進(jìn)對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的進(jìn)一步理解認(rèn)識(shí)。

本文以南京市為研究區(qū)域,從總體與組成要素兩個(gè)層面分析綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局變化特征,并對(duì)其驅(qū)動(dòng)因素做進(jìn)一步剖析,以期為對(duì)以南京市為代表的廣大城市的綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平的提升和城市生態(tài)文明建設(shè)的推進(jìn)提供支持與參考。

圖1 研究區(qū)地理位置與行政區(qū)劃Fig.1 Location and regional division of the study area

1 研究區(qū)概況

南京市位于長(zhǎng)江下游地區(qū),為江蘇省省會(huì),地處北緯31°14′—32°37′,東經(jīng)118°22′—119°14,市域面積6587.02km2,2020年末全市常住人口931.46萬人,轄玄武、秦淮、鼓樓、建鄴、棲霞、雨花臺(tái)、浦口、六合、江寧、溧水、高淳11個(gè)區(qū)(圖1)。地貌以低山緩崗為主,湖泊、水庫(kù)棋布,長(zhǎng)江穿城而過,北亞熱帶濕潤(rùn)氣候,良好的自然條件孕育了豐富的生物資源和獨(dú)特的山水城林景觀。近年來,南京市作為中國(guó)長(zhǎng)三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速、城鎮(zhèn)化水平較高的特大城市,隨著城市現(xiàn)代化建設(shè)的不斷推進(jìn),不斷加大主城更新改造與副城、新城建設(shè),城鎮(zhèn)建設(shè)日趨完善,然而人類活動(dòng)與生態(tài)環(huán)境間的矛盾日漸突出。隨著“綠色南京”建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn),南京市陸續(xù)出臺(tái)了一系列規(guī)劃文件,不斷加大生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)力度,建成區(qū)綠化覆蓋率達(dá)45%,人均公共綠地面積13.7m2/人,位居中國(guó)前三甲；劃定了以生態(tài)功能保護(hù)為主的優(yōu)先保護(hù)區(qū)占國(guó)土面積的23%；并于2015年成功創(chuàng)建國(guó)家森林城市,2016年獲得“國(guó)家生態(tài)市”命名,綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)取得一定成效,但建設(shè)實(shí)踐中仍存在被無序占用、發(fā)展不均衡、管理不完善等問題,綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)亟待進(jìn)一步完善。作為中國(guó)在長(zhǎng)三角、東部地區(qū)乃至全國(guó)戰(zhàn)略格局中占有重要地位的中心城市,開展綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局研究,對(duì)促進(jìn)城市現(xiàn)代化水平的提升具有重要意義,也能為其他經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)城市建設(shè)提供參考。

2 研究方法及數(shù)據(jù)來源

2.1 構(gòu)成要素提取

從要素構(gòu)成上將綠色基礎(chǔ)設(shè)施劃分為自然生態(tài)要素與半自然及人工要素兩大類。其中,自然生態(tài)要素具有較高生態(tài)服務(wù)價(jià)值,對(duì)自然環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)具有重要意義,半自然及人工要素可為居民休閑游憩提供便利場(chǎng)所,發(fā)揮重要的社會(huì)服務(wù)功能。對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成要素的提取引入形態(tài)學(xué)空間格局分析方法。MSPA是基于腐蝕、膨脹、開運(yùn)算、閉運(yùn)算等數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理對(duì)柵格圖像的空間格局進(jìn)行度量、識(shí)別和分割的一種圖像處理方法[4]。相比于傳統(tǒng)方法,MSPA更加強(qiáng)調(diào)內(nèi)部和連通性,能夠比較客觀地識(shí)別綠色基礎(chǔ)設(shè)施結(jié)構(gòu)性要素[30],近年來被越來越多地引入到綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局分析中。本文在將2000、2010、2020年南京市土地利用類型重分類的基礎(chǔ)上,基于Guidos Toolbox軟件,分別采用八鄰域和30m邊緣寬度,運(yùn)用GIS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,提取綠色基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成要素。

2.2 連通性評(píng)價(jià)

采用景觀連通性對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性進(jìn)行評(píng)價(jià)。景觀連通性是指景觀對(duì)生態(tài)流的便利或阻礙程度[31],選取整體性連通指數(shù)(Integral Index of Connectivity,IIC)和可能連通指數(shù)(Possible of Connectivity,PC)進(jìn)行評(píng)價(jià)。基于ArcGIS 10.2和Conefor 2.6軟件,以1000m為距離閾值,分析南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施面積中最大的300個(gè)斑塊,得到2000、2010和2020年的整體連通性指數(shù)和可能連通指數(shù),并將整體連通性指數(shù)以1000m網(wǎng)格為單元進(jìn)行評(píng)價(jià)。計(jì)算公式如下：

(1)

(2)

式中,IIC為整體性連通性指數(shù),PC為可能連通指數(shù),n為景觀斑塊總數(shù),ai、aj分別為斑塊i、j的屬性值,nlij為斑塊i與斑塊j之間的連接數(shù)量,pij為物種在斑塊i和斑塊j中所有路徑運(yùn)行的最大可能性,AL為整個(gè)景觀的屬性值。其中,IIC是基于二位連接模型,即景觀中的兩個(gè)斑塊只有連接或不連接兩種情況,在距離閾值內(nèi),斑塊連通,相反則不連通。PC是基于可能性模型,可能性指生境斑塊之間連通的可能性,這種可能性與斑塊之間的距離呈負(fù)相關(guān)關(guān)系[32]。

2.3 格局變化驅(qū)動(dòng)因素分析

圖2 綠色基礎(chǔ)設(shè)施驅(qū)動(dòng)因素Fig.2 Influencing factors of green infrastructure

綠色基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)空格局隨城市發(fā)展處于不斷變化中,其演變是多因素疊加驅(qū)動(dòng)的結(jié)果。一般而言,影響綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局變化的因素可分為自然稟賦條件、區(qū)域發(fā)展水平、社會(huì)文化氛圍和決策管理導(dǎo)向等4大類。其中,自然稟賦條件包括地形、地貌、氣溫、降水等,反映區(qū)域的自然本底條件與資源稟賦狀況,是區(qū)域綠色基礎(chǔ)設(shè)施要素分布的先決條件。區(qū)域發(fā)展水平包括人口密度、人均GDP、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、建設(shè)投入等,主要表征社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展方式與水平,一方面反映人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施尤其是自然生態(tài)要素的壓力,另一方面也反映了對(duì)半自然及人工要素建設(shè)的支撐。社會(huì)文化氛圍是區(qū)域的文化風(fēng)氣、道德準(zhǔn)則及行為準(zhǔn)則,反映城市的歷史特色與文化氛圍,主要包括歷史特色、社會(huì)文化事件、公眾意識(shí)等,是綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展重要的環(huán)境因素；決策管理導(dǎo)向主要包括法規(guī)政策、管理方式等,是政府部門在綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃、建設(shè)及管理等方面做出的決策,對(duì)人類活動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)與管控,直接或間接作用于綠色基礎(chǔ)設(shè)施。各外部因素作為區(qū)域復(fù)合系統(tǒng)的組成部分,相互聯(lián)系、相互影響,共同發(fā)揮作用,推動(dòng)綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局不斷發(fā)展變化,影響綠色基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)功能的發(fā)揮及人們需求的滿足,也是綠色基礎(chǔ)設(shè)施優(yōu)化建設(shè)中必須綜合考慮的各類要素(圖2)。

2.4 數(shù)據(jù)來源與處理

研究中涉及的南京市2000、2010和2020年三期土地利用數(shù)據(jù)來源于全球地理信息公共產(chǎn)品平臺(tái)(http://www.globallandcover.com/)。根據(jù)國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃的土地利用/土地覆蓋變化分類系統(tǒng),將土地利用類型分為農(nóng)田、林地、草地、水域、濕地和建設(shè)用地6類的基礎(chǔ)上,按照是否為綠色基礎(chǔ)設(shè)施用地進(jìn)行重分類,劃分為前景和背景。其中前景為綠色基礎(chǔ)設(shè)施用地,包括林地、草地、水域,其他類型為背景,即非綠色基礎(chǔ)設(shè)施用地。半自然及人工要素位置信息通過百度電子地圖POI爬取獲得。研究所涉及社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來源于相應(yīng)年份《南京市統(tǒng)計(jì)年鑒》《南京市國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》及相關(guān)政府部門網(wǎng)站發(fā)布的統(tǒng)計(jì)資料。

3 研究結(jié)果

3.1 綠色基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)模變化

2000—2020年,南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施面積呈現(xiàn)先增加后減少趨勢(shì)(圖3)。總面積由2000年的1301.03km2增加到2010年的1451.25km2,增長(zhǎng)了11.54%；占市域面積的比例由20%增長(zhǎng)至22%,比重不斷提高；但到2020年,總面積降低到1223.65km2,減少了15.68%；人均占有量一直降低,由211.60m2/人減少至143.96m2/人。自“綠色南京”戰(zhàn)略實(shí)施以來,綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)呈明顯增加趨勢(shì),但隨著2010年以來河西、紫東和江寧的大開發(fā),以及江北新區(qū)建設(shè),導(dǎo)致綠色基礎(chǔ)設(shè)施大幅度減少。在空間分布上具有顯著的區(qū)域差異性,全市綠色基礎(chǔ)設(shè)施集中分布在中部的主城區(qū)和浦口區(qū)中北部、六合區(qū)、南部的溧水區(qū)和高淳區(qū)。2020年,占比最大的是秦淮區(qū),超過50%。此外,2000—2020年主城四區(qū)均有不同程度的增加,多以“見縫插針”形式增加。建鄴區(qū)增長(zhǎng)率最高,由2000年的1.47km2增長(zhǎng)到2020年的2.83km2,高達(dá)92.52%,以小規(guī)模增加為主。高淳區(qū)減少幅度最大,減少率為37.08%,以大面積縮小為主(表1)。

圖3 南京市2000—2020年綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模變化Fig.3 Changes of green infrastructure in Nanjing during 2000—2020

表1 南京市各區(qū)2000—2020年綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模變化

3.2 連通性變化

盡管南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施總規(guī)模呈不斷增加趨勢(shì),但連通性呈持續(xù)下降趨勢(shì)。IIC由2000年的0.59下降為2020年的0.53,PC由2000年的0.71下降至2020年的0.64,分別下降了10.17%和9.85%,隨著城市建設(shè)的不斷推進(jìn),綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性受到一定程度的破壞。其中,2000—2010年,伴隨著城市快速發(fā)展與用地?cái)U(kuò)張,各指標(biāo)下降幅度較大,是連通性降低的主要階段；而2010—2020年,在“綠色南京”戰(zhàn)略下,自然生態(tài)系統(tǒng)建設(shè)與保護(hù)力度不斷加大,連通性指數(shù)下降趨勢(shì)明顯好轉(zhuǎn)。同時(shí),連通性具有明顯的區(qū)域差異性。受長(zhǎng)江大保護(hù)戰(zhàn)略和城區(qū)綠化加強(qiáng)的影響,綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性較高的區(qū)域一直沿長(zhǎng)江一線和城區(qū)周邊分布,呈由南向北轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。2000年,連通性較強(qiáng)區(qū)域主要集中在長(zhǎng)江南岸、八卦洲以及紫金山地區(qū),2010年,擴(kuò)展到長(zhǎng)江(鼓樓、建業(yè)和雨花臺(tái)段)以及麒麟街道。此后,在全市“綠色發(fā)展”戰(zhàn)略推動(dòng)下,長(zhǎng)江沿線連通性進(jìn)一步提高且向北集聚,西南部的溧水、高淳區(qū)開始加強(qiáng)連通性建設(shè),至2020年,石臼湖地區(qū)連通性顯著增強(qiáng)(圖4)。

圖4 南京市2000—2020年綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性變化Fig.4 Connectivity changes of green infrastructure in Nanjing during 2000—2020IIC,整體性連通指數(shù),Integral Index of Connectivity

3.3 綠色基礎(chǔ)設(shè)施要素構(gòu)成變化

按照主導(dǎo)服務(wù)功能,從自然生態(tài)要素與半自然及人工要素兩方面對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施組成要素變化特征進(jìn)行分析。

3.3.1自然生態(tài)要素變化

自然生態(tài)要素是指具有一定規(guī)模的綠色空間要素,包括如山體、林地、湖泊、水庫(kù)等生態(tài)斑塊及河流、林帶等生態(tài)廊道。南京市自然生態(tài)要素分布較廣,大型斑塊集中分布在中部和南部一帶,包括鐘山、湯山、老山、無想山等大面積山區(qū)林地及長(zhǎng)江、石臼湖、固城湖、玄武湖等大型水體,小型斑塊總體規(guī)模較小,零散分布以北部的六合區(qū)和南部的溧水區(qū)為主。

隨著城鎮(zhèn)開發(fā)與建設(shè)力度的加大,全市自然生態(tài)要素面積呈減少趨勢(shì),由2000年的1011.58km2減少到2020年的984.04km2,其中大型生態(tài)斑塊的減少占主導(dǎo),由876.13km2減少至775.73km2。近年來固城湖和石臼湖周邊的水域面積大幅度減少,六合北部、棲霞區(qū)中部、浦口北部等地區(qū)的中小型生態(tài)斑塊大面積消失,老山、紫金山、長(zhǎng)江、云臺(tái)山、湯山等大型斑塊逐年小幅度萎縮,但南部的山區(qū)林地以及石臼湖一帶核心斑塊面積呈逐步增加趨勢(shì)且較為顯著(圖5)。此外,起連接作用的生態(tài)廊道呈增加趨勢(shì),面積由2000年的135.44km2增加至2015年的208.31km2,聯(lián)系更加緊密,有利于物質(zhì)能量的流動(dòng)與擴(kuò)散。小型廊道數(shù)量明顯增加,分布廣泛并逐漸密集。大型廊道主要依托秦淮河、滁河等形式存在,具有較強(qiáng)的連接作用,然而隨著城市的建設(shè),遭到不同程度破壞,部分河段被割裂,區(qū)域連接度有所下降。

圖5 南京市2000—2020年自然生態(tài)要素分布變化Fig.5 Distribution changes of natural elements in Nanjing during 2000—2020

3.3.2半自然及人工要素變化

半自然及人工要素主要包括城市公園、廣場(chǎng)、觀景點(diǎn)、綠道等開放空間,隨著城市建設(shè)的加強(qiáng),南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施半自然及人工要素持續(xù)增加,增加幅度不斷提升。以公園為例,2000年只有54個(gè),增加到2010年的108個(gè),之后迅速增加到2020年的198個(gè)。在空間分布上,以秦淮區(qū)作為標(biāo)準(zhǔn)差橢圓的分布中心,呈中心城區(qū)密集分布、逐漸向外圍區(qū)域減少的格局,但新增的公園往往位于已有公園附近,分布極為不均衡。2000—2010年,新增要素以中部地區(qū)為主,鼓樓、秦淮、玄武三區(qū)數(shù)量最多。隨著新城、副城的不斷建設(shè)發(fā)展,半自然及人工要素建設(shè)在南北方向與東西方向均有所擴(kuò)展,2010—2020年,雖然國(guó)家部委先后下達(dá)《關(guān)于暫停新開工建設(shè)主題公園項(xiàng)目的通知》、《關(guān)于規(guī)范主題公園建設(shè)發(fā)展的指導(dǎo)意見》等限制公園建設(shè)的文件,但半自然及人工要素增加不再局限于市區(qū),江寧、浦口、棲霞區(qū)等近遠(yuǎn)郊區(qū)要素?cái)?shù)量迅速增加,標(biāo)準(zhǔn)差橢圓覆蓋范圍逐漸擴(kuò)大,中心位于秦淮區(qū)并向東南方向轉(zhuǎn)移,綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)水平明顯提升(圖6)。

圖6 南京市2000—2020年半自然及人工要素分布變化Fig.6 Distribution changes of semi-natural elements in Nanjing during 2000—2020

3.4 驅(qū)動(dòng)因素分析

圖7 2000—2020年南京市生態(tài)斑塊及生態(tài)廊道變化Fig.7 Changes in ecological patches and ecological corridors in Nanjing from 2000 to 2020

綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局及其變化受多種因素的綜合影響,自然稟賦條件、區(qū)域發(fā)展水平、社會(huì)文化氛圍和決策管理導(dǎo)向是主要驅(qū)動(dòng)因素。2000—2020年,南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施變化顯著,總體出現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì),生態(tài)斑塊面積減少幅度較大,生態(tài)廊道數(shù)量有所增加(圖7)。

3.4.1自然稟賦條件

圖8 南京市高程圖Fig.8 Elevation map of Nanjing

自然條件先天決定了綠色基礎(chǔ)設(shè)施的分布格局。南京市內(nèi)自然稟賦條件存在空間差異,南京市以低山緩崗為主,平均海拔不高(圖8),主城區(qū)內(nèi)有鐘山、棲霞山,浦口區(qū)有老山山脈,江寧區(qū)有牛首山、方山等依次排列,南部溧水、高淳有橫山、東廬山、游子山遙相呼應(yīng),這些地區(qū)分布著面積較大的自然生態(tài)要素,大量綠色植被及物種的多樣化存在有利于綠色基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)成要素的自我修復(fù),也有利于連通性的維護(hù)；中心城區(qū)及其他建成區(qū)等城鎮(zhèn)化密集區(qū),主要以分布零散、小面積的半自然及人工要素為主。另外,所屬的北亞熱帶濕潤(rùn)氣候、充沛的雨水及優(yōu)質(zhì)的土壤條件為植被生長(zhǎng)提供了良好條件,有利于改善生態(tài)環(huán)境和促進(jìn)物種生長(zhǎng),南部的溧水與高淳區(qū)自然條件比較優(yōu)越,多年平均降雨量1180mm,高于市內(nèi)其他區(qū)域,一定程度地促進(jìn)了綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的顯著增加?？傮w上,南京市的自然稟賦條件較為穩(wěn)定,對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局的影響是個(gè)相對(duì)漫長(zhǎng)的過程。

3.4.2區(qū)域發(fā)展水平

綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局變化與人類活動(dòng)息息相關(guān),區(qū)域發(fā)展建設(shè)能夠改變城市空間利用方式與格局,促進(jìn)城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)變化。隨著城市化進(jìn)程的加快,城市人口不斷集聚尤以主城區(qū)為重,鼓樓、秦淮與玄武三區(qū)人口密度常年超過10000人/km2(圖9),見縫插針式的建設(shè)導(dǎo)致主城區(qū)綠色基礎(chǔ)設(shè)施破碎化。

另一方面,居住與生產(chǎn)空間的擴(kuò)張必然加劇城市邊界的蔓延,不可避免地侵占綠色基礎(chǔ)設(shè)施用地,破壞大型自然生態(tài)要素連通性。當(dāng)然,無論是綠色基礎(chǔ)設(shè)施的存量保護(hù)、增量發(fā)展、連通建設(shè),還是后續(xù)的維護(hù)管理,均需要社會(huì)與經(jīng)濟(jì)力量的支持。隨著綜合實(shí)力的提升,各區(qū)逐漸加大綠色基礎(chǔ)設(shè)施相關(guān)建設(shè)投入,對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的增加及其連通性建設(shè)均有重要推動(dòng)作用。

圖9 2006—2020年南京市各區(qū)人口密度變化(2006年前無常住人口概念)Fig.9 The population density of Nanjing during 2006—20202006年前無常住人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

利用Fragstats軟件計(jì)算南京市2000、2010和2020年的景觀破碎化得到：2000—2020年,南京市GI斑塊數(shù)量總體有所減少,與GI用地總面積下降有一定關(guān)系,同時(shí)南京市NP指數(shù)呈先上升后下降的趨勢(shì),而ENN_MN、COHENSION和AI指數(shù)的變化趨勢(shì)相反,總體看來GI格局呈破碎化加劇且相對(duì)較為聚集轉(zhuǎn)變?yōu)槠扑榛瘻p輕且相對(duì)分散(表2)。

進(jìn)一步對(duì)分區(qū)縣破碎度與人口、GDP等社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行地理加權(quán)回歸分析,研究時(shí)間段采用2000、2010與2020年,三次回歸結(jié)果的R2分別為0.23、0.33與0.17,因此擬合結(jié)果一般,說明在空間上破碎度與社會(huì)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)有關(guān)聯(lián)但關(guān)聯(lián)性較低。2000—2020年,高值聚類主要分布在六合和秦淮,低值分布在鼓樓、玄武、建鄴和雨花臺(tái)；其中,高淳區(qū)由較高值區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭祬^(qū),而江寧區(qū)相反?？傮w上高低值聚類變化相對(duì)穩(wěn)定,反映著各區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)與GI破碎化程度之間存在較弱的關(guān)聯(lián)性。

3.4.3社會(huì)文化氛圍

社會(huì)文化氛圍在城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展中也常常發(fā)揮著不可忽視的作用。南京市歷史悠久,市內(nèi)擁有眾多以文物古跡、歷史遺址等人文景觀為基礎(chǔ)建造而成的各類公園,自20世紀(jì)90年代起便開展了明城墻的保護(hù)與修繕工作,十余年來依托各段城墻修繕新增了眾多小公園、小游園,明故宮遺址公園、石頭城公園、東水關(guān)遺址公園等均是由歷史遺跡拓展而建,促進(jìn)了鼓樓、秦淮、玄武等中心城區(qū)內(nèi)綠色基礎(chǔ)設(shè)施面積的增長(zhǎng)和相關(guān)要素發(fā)展。同時(shí),還建設(shè)了藝術(shù)公園、健康主題公園、茶博園等各具特色的文化公園,推動(dòng)了所在區(qū)域內(nèi)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與發(fā)展。此外,隨著城市影響力的不斷提升,南京市先后承辦眾多賽事會(huì)議(圖10),促進(jìn)了舉辦地如浦口、建鄴、江寧等各類開放空間的建設(shè),但往往使得各類公園更加集聚,人口十分密集的區(qū)域和相對(duì)偏遠(yuǎn)地區(qū)難以獲得相應(yīng)的服務(wù)。另一方面,隨著社會(huì)文明程度與生活水平的不斷提高,居民對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的親近意愿逐步增強(qiáng),綠色基礎(chǔ)設(shè)施需求的提升促進(jìn)綠化工程建設(shè),帶動(dòng)半自然及人工綠色基礎(chǔ)設(shè)施要素的建設(shè),從而帶來綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局的變化。

圖10 2000年以來南京市重大社會(huì)文化事件Fig.10 The major sociocultural events in Nanjing since 2000

3.4.4決策管理導(dǎo)向

決策管理導(dǎo)向的作用與政府部門及投資者行為主體有關(guān)。其中,政策導(dǎo)向與規(guī)劃管理是影響綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)發(fā)展的重要因素。隨著生態(tài)文明建設(shè)的不斷推進(jìn)、長(zhǎng)江大保護(hù)及“綠色南京”戰(zhàn)略的實(shí)施,南京市政府高度重視城市生態(tài)環(huán)境保護(hù)與建設(shè),城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃與城市總體規(guī)劃的互動(dòng)與適應(yīng)也越來越強(qiáng),生態(tài)環(huán)境保護(hù)、生態(tài)文明建設(shè)、綠地系統(tǒng)等相關(guān)規(guī)劃與管理文件相繼出臺(tái)(表3)。不斷加大的人力、物力、財(cái)力投入(表4)也成為綠色基礎(chǔ)設(shè)施良性發(fā)展的重要保障。如老城區(qū)的改造翻新工程、江北新區(qū)的開發(fā)建設(shè)、國(guó)家級(jí)與江蘇省生態(tài)空間管控的實(shí)施、退耕還湖還林與生態(tài)修復(fù)治理工程的開展等不僅對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的增加,也對(duì)其連通性的建設(shè)具有重要的推動(dòng)作用。此外,綠色基礎(chǔ)設(shè)施的保護(hù)與建設(shè)還與市場(chǎng)投資者的經(jīng)營(yíng)策略分不開。針對(duì)一些半自然及人工要素建設(shè),利益最大化的經(jīng)營(yíng)理念決定投資者更加青睞地理位置優(yōu)越、市場(chǎng)條件較好、投資價(jià)值較大的項(xiàng)目,一定程度決定了綠色基礎(chǔ)設(shè)施布局和發(fā)展。因此,決策管理導(dǎo)向?qū)G色基礎(chǔ)設(shè)施變化有重要引導(dǎo)作用。

4 討論

從綠色基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)模、連通性及要素構(gòu)成等方面,融合地理學(xué)視角研究南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施時(shí)空分異規(guī)律。將景觀生態(tài)學(xué)相關(guān)理論方法與GIS空間分析技術(shù)有機(jī)結(jié)合,不僅避免了主要依賴GIS技術(shù)的格局研究對(duì)空間關(guān)系認(rèn)識(shí)不足的缺陷[24—25],采用的MSPA分析方法準(zhǔn)確易操作[26—29],可以更科學(xué)、全面地探析城市發(fā)展進(jìn)程中綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局的演化動(dòng)態(tài)。

研究發(fā)現(xiàn),在生態(tài)文明建設(shè)、綠色協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展、宜居宜業(yè)宜游城市等發(fā)展戰(zhàn)略的倡導(dǎo)下,盡管時(shí)空變化趨勢(shì)有所差異,但南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施總體呈先增加后減少的趨勢(shì),2000—2010年的變化趨勢(shì)與于亞平等人[4]的研究結(jié)果一定程度上相符合,而國(guó)內(nèi)其他地區(qū)如深圳市[33]、武義縣[29]等的相關(guān)研究則發(fā)現(xiàn)綠色基礎(chǔ)設(shè)施多呈減少趨勢(shì)。可見,綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局隨城市發(fā)展不斷發(fā)生變化,但不同尺度、不同發(fā)展?fàn)顟B(tài)下其變化特征存在一定差異,自然和半自然及人工等不同類型要素格局的變化也與城市發(fā)展明顯相關(guān)。另一方面,南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施景觀連通性卻呈不斷下降趨勢(shì),建設(shè)很多以見縫插針式進(jìn)行,零散的小規(guī)模綠色基礎(chǔ)設(shè)施要素分布較多,劉佳等[34]通過測(cè)算也發(fā)現(xiàn)南京市40%的生境斑塊對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性的貢獻(xiàn)較低；其他對(duì)福州[35]、深圳[33]等城市的類似研究同樣發(fā)現(xiàn)綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性較低。

表3 南京市相關(guān)政策文件

表4 南京市分區(qū)縣固定資產(chǎn)投資/億元

(1)2013年秦淮區(qū)與白下區(qū)合并為新的秦淮區(qū),(2)2013年下關(guān)區(qū)與鼓樓區(qū)合并為新的鼓樓區(qū),(3)2002年大廠區(qū)和六合縣合并為新的六合區(qū),(4)2002年浦口區(qū)和江浦縣合并為新的浦口區(qū),(5)2015年設(shè)立江北新區(qū)

綠色基礎(chǔ)設(shè)施具有成片效應(yīng),不僅表現(xiàn)在綠色基礎(chǔ)設(shè)施的斑塊面積,更體現(xiàn)在斑塊間的連通性上。對(duì)于高密度的城市區(qū)域,過度開發(fā)會(huì)導(dǎo)致景觀破碎化的問題,提升綠色基礎(chǔ)設(shè)施的連通性形成廊道效應(yīng),有利于保護(hù)生態(tài)系統(tǒng),加強(qiáng)資源流的互通,從而構(gòu)筑城市生態(tài)安全格局,緩解城市社會(huì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾[36]。因此,綠色基礎(chǔ)設(shè)施的連通性問題納入研究至關(guān)重要。南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模與連通性方向相反的變化趨勢(shì)及其他研究成果,反映出城市在規(guī)劃實(shí)踐中仍存在忽視連通性建設(shè)的問題,而連通性作為綠色基礎(chǔ)設(shè)施的關(guān)鍵特性[37],是其功能發(fā)揮的重要一環(huán),其優(yōu)化必將成為城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可忽視的一部分。有學(xué)者認(rèn)為城市化發(fā)展、區(qū)域政策以及地形等自然因素會(huì)影響景觀連通性,雖然地形因素在城市化初期具有較高影響力,但是隨著新型城鎮(zhèn)化的發(fā)展,城市對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)與恢復(fù),連通性應(yīng)得到提升[38]。隨著南京城市化的進(jìn)一步發(fā)展,在未來的國(guó)土空間規(guī)劃中尤其在生態(tài)規(guī)劃中應(yīng)重視綠色基礎(chǔ)設(shè)施的連通性,加強(qiáng)生態(tài)廊道的建設(shè)。

綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局變化受眾多因素共同驅(qū)動(dòng),自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、政策等均與之聯(lián)系緊密。有研究發(fā)現(xiàn)氣溫、降水量、日照等是影響綠地植被變化的主要環(huán)境因子[39—40],但自然稟賦條件的影響往往具有長(zhǎng)期性。除此之外,區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)文化氛圍、決策管理導(dǎo)向等因素是短期內(nèi)影響格局變化的主導(dǎo)力量。Nusser[41]認(rèn)為自然和人為因素均可以對(duì)城市景觀整體結(jié)構(gòu)、空間形式以及斑塊特征產(chǎn)生顯著影響,但人類活動(dòng)無疑占優(yōu)勢(shì)地位,Kaim[42]也指出社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)是景觀變化的主要驅(qū)動(dòng)因素,不同的土地利用方式對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施的影響也不同。南京市開發(fā)建設(shè)強(qiáng)度較大的新城、副城綠色基礎(chǔ)設(shè)施被侵蝕、分割現(xiàn)象相對(duì)明顯,而用地結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定的中心城區(qū)逐漸向老城更新改造階段發(fā)展,綠色基礎(chǔ)設(shè)施呈零散增加趨勢(shì)。由此,針對(duì)不同區(qū)域發(fā)展趨勢(shì),因地制宜地制定切實(shí)可行的科學(xué)規(guī)劃,確定質(zhì)量提升方案,適當(dāng)增加規(guī)模、提高連通性是綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局未來重點(diǎn)優(yōu)化內(nèi)容。政策導(dǎo)向也是影響綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局變化的重要因素,作為城市綠地建設(shè)的重要推動(dòng)力,政府管理在綠色基礎(chǔ)設(shè)施保護(hù)中的地位也逐漸提升,有學(xué)者認(rèn)為政府規(guī)劃因素對(duì)城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展起根本性作用[43]。未來綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)仍需進(jìn)一步優(yōu)化管理機(jī)制,提高頂層決策能力,加強(qiáng)政策管理因素的正向引導(dǎo)作用。

通過格局變化特征與驅(qū)動(dòng)因素分析,能夠?qū)δ暇┦芯G色基礎(chǔ)設(shè)施發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行較為全面的認(rèn)識(shí),但由于遙感數(shù)據(jù)自身精度有限及對(duì)其解譯處理過程存在一定局限性,因此研究結(jié)果可能存在一定誤差,對(duì)于軟件操作中邊緣寬度、距離閾值等參數(shù)設(shè)定所引起的差異性也應(yīng)予以考慮。雖然研究對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性進(jìn)行了討論,但整體對(duì)廊道類要素的關(guān)注仍不足,進(jìn)一步分析南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施各類廊道建設(shè)及合理性將是未來研究的重點(diǎn)關(guān)注方向。此外,研究?jī)H對(duì)驅(qū)動(dòng)因素進(jìn)行了定性剖析,未能采用精確的模型方法定量測(cè)度相關(guān)因子的影響程度,將是未來深入研究的重點(diǎn)內(nèi)容。

5 結(jié)論

(1)2000—2020年,南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施總體規(guī)模呈先增加后減少,其中建鄴區(qū)綠色基礎(chǔ)設(shè)施增長(zhǎng)率最高,主城區(qū)各區(qū)除棲霞和雨花臺(tái)外呈增加趨勢(shì)、外圍各區(qū)除六合外呈減少趨勢(shì)。在城市建設(shè)進(jìn)程的推進(jìn)下,綠色基礎(chǔ)設(shè)施連通性整體呈不斷下降趨勢(shì),2010年之后下降幅度明顯改善。在要素組成上,自然生態(tài)要素面積總體減少,主要以高淳區(qū)、六合區(qū)與棲霞區(qū)的大型斑塊的萎縮為主,半自然及人工要素整體由中心向外圍呈不斷擴(kuò)張趨勢(shì)。

(2)南京市綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局變化受自然稟賦條件、區(qū)域發(fā)展水平、社會(huì)文化氛圍、決策管理導(dǎo)向等多種因素的共同影響,其時(shí)空差異性決定不同區(qū)域綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與發(fā)展變化有所不同。地形、氣候、水文條件等自然稟賦條件對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施格局及其演化起基礎(chǔ)性作用；人口、產(chǎn)業(yè)及投入等區(qū)域發(fā)展水平是主要推動(dòng)力；良好的社會(huì)文化氛圍是綠色基礎(chǔ)設(shè)施持續(xù)發(fā)展的重要環(huán)境影響因素,文化體育等事件的舉辦對(duì)當(dāng)?shù)鼐G色基礎(chǔ)設(shè)施尤其是半自然及人工要素的維護(hù)與建設(shè)起積極的推動(dòng)作用；決策管理導(dǎo)向通過約束與管控人類活動(dòng),對(duì)綠色基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)與管理發(fā)揮引導(dǎo)作用。