吳遠翔，梁凡，曲可晴，陸明，趙仁廣，孔令驍

（1. 哈爾濱工業(yè)大學 自然資源部寒地國土空間規(guī)劃與生態(tài)保護修復重點實驗室，黑龍江 哈爾濱 150001；2. 北京特種工程設計研究院，北京 100028；3. 中國城市規(guī)劃設計研究院，北京 100037）

20 世紀后期，在郊區(qū)化、去工業(yè)化、全球化、金融危機和城市轉型的交疊影響下，部分城市出現(xiàn)了明顯的城市經濟水平下降、城市增長速度緩慢、城市人口減少等城市收縮特征[1-5]。單邊增長為導向的城市發(fā)展模式隨著 “城市收縮” 現(xiàn)象而終結。城市收縮現(xiàn)象的出現(xiàn)同樣帶來了城市經濟衰退、空間品質下降、城市活力下降、生態(tài)環(huán)境惡化等一系列負面問題[5-7]。因此，如何保持一個城市的宜居性，維護城市生活質量成為收縮城市可持續(xù)發(fā)展的必要問題與發(fā)展重點。其中，生態(tài)建設成為收縮城市發(fā)展應對策略的熱點之一。越來越多的研究開始關注收縮城市與生態(tài)建設的關系，并探討基于綠色基礎設施規(guī)劃的收縮城市應對策略的方法途徑與可行性，將空置用地[8]轉換為綠色基礎設施[9]，以生態(tài)系統(tǒng)服務[10]激活并提升城市的生態(tài)價值、社會價值和經濟價值[7]。

在收縮背景下，城市空間的均衡格局被打破，城市生態(tài)系統(tǒng)服務的需求空間失衡更嚴重，需要根據生態(tài)需求進行再次空間匹配[8]。而在大量的收縮城市規(guī)劃和綠色基礎設施的相關研究和實踐分析中，綠色基礎設施合理收縮規(guī)劃模式[9]的提出為處理空置用地提供了有效解決途徑，即根據現(xiàn)有人口的統(tǒng)計和未來人口的預測綜合調整城市開發(fā)用地的總量，精準調整城市未來發(fā)展規(guī)模。

當前對收縮城市生態(tài)需求多以定性討論為主，缺乏系統(tǒng)化的定量分析。因此，基于生態(tài)系統(tǒng)服務需求理論，以鶴崗市為例，結合城市的發(fā)展狀況，從收縮城市的多種發(fā)展路徑出發(fā)，探索了一套應對收縮城市生態(tài)需求的測度方法，為收縮城市的生態(tài)管理、生態(tài)建設提供依據和參考，并作為城市綠色基礎設施規(guī)劃的重要基礎數據。

1 當前的生態(tài)需求測度方法

生態(tài)系統(tǒng)服務（ecosystem service，ES）通常指人類在自然生態(tài)系統(tǒng)中活動的各種效益，最早出現(xiàn)于20 世紀70 年代由聯(lián)合國發(fā)布的《人類對全球環(huán)境的影響報告》[11]。ES 的供給與需求測度、供需匹配分析、供需關系的空間制圖是近年來生態(tài)學、地理學、風景園林、城鄉(xiāng)規(guī)劃等學科共同關注的熱點前沿領域[12]。其中，對于生態(tài)需求的量化測度是這一領域研究的重點與難點。

BURKHARD 等[13]認為，生態(tài)需求是指一定時間、一定范圍內人類所消耗或使用的生態(tài)系統(tǒng)產品和服務總和；SCHR?TER 等[14]認為，生態(tài)需求是人類個體對特定屬性生態(tài)系統(tǒng)服務偏好的表達；VILLAMAGNA 等[15]認為，生態(tài)需求是指被人類社會能夠獲得的或者希望獲得的生態(tài)系統(tǒng)服務數量。

根據對生態(tài)需求的不同理解，當前主要存在六種需求測度方法（表1）。城市在收縮過程中，經歷著社會、經濟、環(huán)境的全方位重大變革，土地指數法（經濟視角）、生態(tài)模型法（生態(tài)視角）只能表征城市發(fā)展的一個側面，無法全面反映城市的發(fā)展狀態(tài)；災害風險法（安全視角）和問卷訪談法（偏好視角）測度取向比較單一，不太適合作為整個城區(qū)的生態(tài)評估方法；法定定額法是針對所有城市的，對收縮城市的特殊發(fā)展規(guī)律考慮不足；生態(tài)足跡法對于城區(qū)尺度的評價對象不太適宜。因此，對于收縮城市而言，以上六種方法都存在著一定的不足，無法準確地描繪收縮城市的生態(tài)需求。

表1 目前生態(tài)需求的測度方法

2 基于多維度—多情景的收縮城市生態(tài)需求測度方法

收縮城市在發(fā)展過程中面臨著兩個重大的挑戰(zhàn)，即發(fā)展轉型挑戰(zhàn)和路徑選擇挑戰(zhàn)。首先，人口減少和用地變小只是表象，收縮城市的本質是面臨著一場全面而深刻的經濟、社會轉型[19-20]；其次，收縮城市的未來發(fā)展存在著多種可能路徑[20-21]，不同的路徑選擇導致了城市面臨著發(fā)展的不確定性。

在城市生態(tài)需求的研究中，通常是以地區(qū)發(fā)展與人口擴張為前提，關注問題往往集中在城市增長帶來的生態(tài)資源供不應求、生態(tài)保護與開發(fā)矛盾尖銳等問題。而收縮城市關注的是生態(tài)建設如何支撐城市轉型，生態(tài)管理如何適應未來發(fā)展的不確定性。本文在總結現(xiàn)有生態(tài)需求測度方法的基礎上，針對收縮城市特點，提出 “多維度—多情景” 需求測度法。

2.1 基于收縮特征的生態(tài)需求測度指標體系

城市的經濟、社會、環(huán)境特征與發(fā)展狀態(tài)是決定生態(tài)系統(tǒng)服務需求的核心要素。其中，生態(tài)系統(tǒng)服務在城市中的價值表現(xiàn)在社會、經濟、生態(tài)等多個維度[22-24]。城市的經濟要素決定了生態(tài)需求的廣度，如經濟收入、財富、教育等[25-26]；人口等社會要素決定了生態(tài)需求的強度和層級，例如人口數量、人口偏好等[12]；生態(tài)要素決定了對特定生態(tài)需求的敏感度或彈性，例如生態(tài)環(huán)境壓力?；谑湛s城市轉型的核心生態(tài)需求（產業(yè)替代、社會發(fā)展、生態(tài)改善），建構包括產業(yè)、社會、環(huán)境3個維度的城市生態(tài)需求的測度指標體系。

產業(yè)方面，大部分收縮城市的收縮動因是主導產業(yè)的衰退。產業(yè)的更迭與替代也是決定城市未來是否持續(xù)收縮的核心因素[27]。產業(yè)發(fā)展的生態(tài)需求表現(xiàn)在污染降解、隔離防護等方面，發(fā)展新興三產（如旅游業(yè)、中央商務區(qū)、文化服務業(yè)等）也對生態(tài)環(huán)境品質提出了更高的要求。本文選取國內生產總值[28]、土地開發(fā)強度[12]2 個指標來表征經濟發(fā)展狀態(tài)的生態(tài)需求。

社會方面，從本質上來看，生態(tài)需求就是人類社會發(fā)展對生態(tài)系統(tǒng)的訴求與使用。根據研究成果，生態(tài)需求與城市人口數量及空間分布呈強烈正相關；同時，人口老齡化和人口密度下降成為城市收縮的成因和結果[29]，城市的綠色基礎設施對于老年人和兒童在此心理和社交上有著不可替代的作用。本文選取人口密度[30]和對老齡化人口價值重大的游憩娛樂2 個指標。

環(huán)境方面，大多數城市在收縮的過程中，人居環(huán)境和生態(tài)環(huán)境都持續(xù)惡化，如果不能得到有效治理，將導致城市的迅速衰敗。生態(tài)需求主要表現(xiàn)在對城市嚴重生態(tài)問題的整治與改善。如針對鶴崗礦業(yè)開發(fā)帶來的水土流失、水體污染等問題，選取水體凈化[31]、土壤保持[32]2 個指標。

從需求測度的6 個指標來看，水體凈化、土壤保持、游憩娛樂采用生態(tài)系統(tǒng)服務評估的生態(tài)模型法來測算；代表經濟的2 個指標采用產業(yè)需求法來測算（表2）。

表2 收縮城市生態(tài)需求的評估體系與指標權重

運用SPSSAU 軟件建立結構層次模型（準則層、指標層），制定了生態(tài)系統(tǒng)服務需求的量化體系，其中指標權重在實地調研的基礎上，采取標度法量化指標和邀請10 位具有相關背景的專家兩兩比較打分，運用SPSSAU AHP 模塊決定因子權重，并進行一致性檢驗，以確保權重結論的科學性和合理性。經過一致性校檢，一致性比例小于0.1，通過一致性檢驗。同時，由于指標的量綱不同，對數據進行標準化處理（表2）。

隨后采用多因子疊加的方式對各個因子進行量化計算，具體公式表示如下：

式（1）～（4）中：St為收縮城市現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境的生態(tài)系統(tǒng)服務需求；W為水體凈化需求；A為水土保持需求；K為空氣凈化需求；Bi為因子i的權重；Sh情景i為情景i下未來社會發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)服務需求；O情景i為情景i下未來游憩娛樂需求；P情景i為情景i下未來城市人口密度；Se情景i為情景i下未來經濟發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)服務需求；E情景i為情景i下未來生產總值；L情景i為情景i下土地開發(fā)強度；Ms情景i為情景i下生態(tài)系統(tǒng)服務需求；Si為情景i下用地面積。

2.2 基于收縮發(fā)展不確定性的多情景模擬

收縮城市發(fā)展的不平衡性導致城市多種可能的發(fā)展路徑，即收縮城市未來發(fā)展存在著較大的不確定性。不同的城市發(fā)展形態(tài)會有不同的生態(tài)需求導向。目前，應對城市收縮的轉型方式主要分為兩種[3,8,19]：精明收縮和再增長規(guī)劃（表3）。

表3 應對城市收縮的主要轉型方式

為了應對收縮城市未來發(fā)展的不確定性，引入多情景模擬來分析。借鑒劉春陽等[33]的研究，設定了三種收縮城市的未來發(fā)展情景：①持續(xù)收縮：城市繼續(xù)收縮，發(fā)展趨勢無明顯變化；②精明收縮：城市收縮處于 “動態(tài)靜止” ，即不再收縮，發(fā)展進程達到某種穩(wěn)定狀態(tài)；③再增長：城市停止收縮趨勢，發(fā)展路徑實現(xiàn)再增長（圖1）。

圖1 收縮城市未來情景的模擬與劃定

3 案例分析

3.1 研究區(qū)域

鶴崗市作為典型的能源工業(yè)城市，位于黑龍江省東北部，主城區(qū)面積341.6 平方千米，市區(qū)共有興山礦區(qū)等九大礦區(qū)，主要分布在市區(qū)東部[34]。近年來，隨著礦產資源的逐漸枯竭，經濟滯緩和衰退、人口收縮等城市收縮問題日益突顯。根據《第五次全國人口普查公報》《第六次全國人口普查公報》《第七次全國人口普查公報》，2000—2010 年鶴崗市常住人口減少了3.68%，2010—2020 年減少了15.81%，自然增長率連續(xù)多年為負。且鶴崗市是黑龍江省最早進入老齡化的地區(qū)之一，《2020鶴崗統(tǒng)計年鑒》中60 歲以上人口占全市人口25.26%，老齡化嚴重。由于產業(yè)結構和經濟發(fā)展的沖擊，與2012年相比，2019 年鶴崗市市轄區(qū)地區(qū)生產總值縮減量達到17.6%，城市經濟發(fā)展進入低谷期[35]。同時，由于常年粗放式的開采作業(yè)，造成了大規(guī)模地表沉陷、河流水體污染（鶴立河、小石頭河）、露天礦坑植被破壞（新嶺礦區(qū)）、水土流失等一系列生態(tài)問題。

根據《鶴崗市城市總體規(guī)劃（2018—2035 年）》，在城區(qū)西部與西北部新建2 個工業(yè)園區(qū)，以石墨烯提煉和農產品深加工為核心，作為逐步衰退的煤炭開采業(yè)的替代產業(yè)。城市中心區(qū)實施 “退二進三” ，依托區(qū)域 “界江三峽” 等眾多旅游資源，發(fā)展三產旅游業(yè)。鶴崗市通過產業(yè)轉型、活力重塑與生態(tài)修復等途徑，走出一條合適的可持續(xù)發(fā)展道路。

3.2 數據源及其預處理

基于研究內容，本文主要分為三類數據來源（表4）。

表4 數據來源

基于收縮城市持續(xù)收縮情景、精明收縮情景和再增長情景三種情景，未來經濟發(fā)展和社會發(fā)展的相關數據以2015 年、2016 年為初始年份，計算鶴崗市2035 年三種情景下的生態(tài)需求，本文以再增長情景為例（圖2）。

圖2 再增長情景下鶴崗市生態(tài)需求分布圖

3.3 測度結果

基于測度結果可見，不同發(fā)展情景模擬下，鶴崗市生態(tài)系統(tǒng)服務需求呈現(xiàn)不同的表現(xiàn)特點。

（1）從需求數量來看，基于不同的人口增長和城市發(fā)展情況，鶴崗市生態(tài)需求總量在持續(xù)收縮、精明收縮、再增長三種發(fā)展前景中，階梯遞增。其中，通過發(fā)展前景與指標分布情況的對比分析可揭示導致需求數量差異變化的因子主要有人口密度、國內生產總值、土地開發(fā)強度等指標。

（2）從空間分布來看，持續(xù)收縮情景下，高生態(tài)需求的空間聚集分布較為零散，沒有明顯的大面積聚集現(xiàn)象；高需求區(qū)主要集中在生態(tài)破壞區(qū)（河流、礦坑）以及老齡化比較嚴重的城區(qū)；精明收縮情景下，生態(tài)需求的分布較為均衡，主要分布在人口較多的城市中心區(qū)，整體呈現(xiàn)單核心特征；再增長情景下，產業(yè)升級帶來的城區(qū)西部和中心城區(qū)的生態(tài)需求增長，形成 “點+帶” 的分布特征（圖3）。

圖3 多情景下鶴崗市城市生態(tài)服務需求測度結果

4 不同發(fā)展情景下的鶴崗市生態(tài)管控策略

生態(tài)需求的測度結果揭示了不同發(fā)展情景下城市面臨的主要生態(tài)問題，通過分析收縮城市的主導生態(tài)需求及其空間分布形態(tài)，提出相應的生態(tài)管控策略重點。

（1）持續(xù)收縮情景，尊重收縮策略下的生態(tài)修復與人居改善。在城市持續(xù)收縮情況下，堅持以增長為主導的規(guī)劃策略將違背城市發(fā)展規(guī)律，容易產生 “用地擴張+人口收縮” 的悖論現(xiàn)象。此情景下，鶴崗應以 “尊重收縮” 為規(guī)劃目標，最大化降低城市收縮帶來的弊端，避免快速收縮帶來的城市衰敗。由于高需求區(qū)主要集中在生態(tài)破壞區(qū)（河流、礦坑）以及老齡化比較嚴重的社區(qū)，生態(tài)規(guī)劃重點是及時止損，改造生態(tài)破壞區(qū)、改善人居環(huán)境，阻止人口持續(xù)流失。策略1：對于生態(tài)損傷嚴重的ES 高需求區(qū)（礦區(qū)、污染河流）進行生態(tài)修復。策略2：在老齡化社區(qū)建設口袋公園與小型游憩綠地。滿足老年人綠地使用頻率高、出行距離近的要求，改善老齡化社會的人居環(huán)境。

（2）精明收縮情景，活力維護策略下的綠色基礎設施與 “土地銀行” 。 “精明收縮” 提倡通過激發(fā)城市活力，維持人口和城市發(fā)展的穩(wěn)定性，以保持一定的發(fā)展彈性，為未來可能的再生長發(fā)展做好充足的準備。同時，由于在精明收縮情景下，高生態(tài)需求集中于城市中心區(qū)，呈現(xiàn)單核心特征，因此策略重點聚焦于城市中心區(qū)。策略3：建設城市綠色基礎設施。提高城市中心區(qū)的公共服務水平，促成和維護持續(xù)的鄰里活力。策略4：棄置地綠化改造，作為 “土地銀行” 的發(fā)展預留用地。一方面治理污染、受損土地；一方面為城市未來發(fā)展提供儲備用地。

（3）再增長情景，產業(yè)驅動策略下的復合生態(tài)網絡。通過替代產業(yè)或者新興產業(yè)的快速發(fā)展，城市經濟恢復，實現(xiàn)城市再增長。面對再度振興的城市，綠地要負擔起更為復合的生態(tài)功能，并針對產業(yè)升級帶來的城區(qū)西部高生態(tài)需求區(qū)域進行重點建設和優(yōu)化。策略5：支撐產業(yè)轉型。城市綠色基礎設施可以在引導、支撐產業(yè)發(fā)展中發(fā)揮重大作用。例如城區(qū)西部的工業(yè)園區(qū)的綠地可以防污降噪、改善園區(qū)環(huán)境，建立生態(tài)屏障。策略6：中心城區(qū)綠地建設可以增強城市吸引力，帶動環(huán)境品質要求較高的第三產業(yè)發(fā)展。策略7：建設發(fā)展生態(tài)網絡。為應對城市人口擴張帶來的生態(tài)需求增長，城市的可持續(xù)發(fā)展，以及多方面復合的生態(tài)需求，升級、建設城市生態(tài)網絡。

5 結論

與傳統(tǒng)的以現(xiàn)狀評估為出發(fā)點的生態(tài)需求量化相比，轉為以未來城市發(fā)展為出發(fā)點，通過情景模擬，劃分為再增長、精明收縮和持續(xù)收縮三種情景，提出基于多維度—多情景的收縮城市生態(tài)需求測度法，根據不同情景為收縮城市的生態(tài)需求提供相應的城市生態(tài)更新策略，以此提高測度方法的準確性，并兼顧經濟和社會需求。同時，多情景模擬下生態(tài)需求的測度方法為應對收縮城市未來發(fā)展的不確定性提供可能性，并一定程度上解決了收縮城市綠色基礎設施規(guī)劃的前置問題，對收縮城市生態(tài)管理、生態(tài)規(guī)劃和城市空間高質量發(fā)展意義重大。但城市的生態(tài)需求測度是一個非常復雜的問題，隨著城市的發(fā)展和社會結構的變化會發(fā)生動態(tài)的演進；同時，不同人群的價值觀差異也會導致生態(tài)需求的多元化。城市空間具有明顯的尺度效應，需考慮多個尺度進一步完善。對于以上研究的不足，期望在后續(xù)的研究中加以補充和完善。