生態(tài)中心地視域下昌黎縣城區(qū)生態(tài)空間重組

王 鶴，孔德靜，惠長(zhǎng)虹，徐 嵩，牛志豪

(1 河北科技師范學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，河北 秦皇島，066004；2 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)；3 天津大學(xué)；4 秦皇島市城鄉(xiāng)規(guī)劃局)

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生態(tài)中心地視域下昌黎縣城區(qū)生態(tài)空間重組

王 鶴1，孔德靜1，惠長(zhǎng)虹2，徐 嵩3，牛志豪4

(1 河北科技師范學(xué)院城市建設(shè)學(xué)院，河北 秦皇島，066004；2 國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)；3 天津大學(xué)；4 秦皇島市城鄉(xiāng)規(guī)劃局)

利用生態(tài)中心地理論對(duì)河北省昌黎縣城區(qū)生態(tài)空間的層級(jí)、區(qū)位、規(guī)模等分形系統(tǒng)進(jìn)行重組，并對(duì)生態(tài)空間分布現(xiàn)狀進(jìn)行原始圖景建構(gòu)。通過圖景修補(bǔ)和模型抽象化處理進(jìn)一步修復(fù)形成穩(wěn)定均衡的生態(tài)中心地圖景，建立符合傳統(tǒng)中心地模式的圖景和合理的系統(tǒng)。

生態(tài)中心地；昌黎縣；空間重組；分形；圖景

1 中心地理論與昌黎縣生態(tài)中心地構(gòu)想

中心地理論是研究區(qū)域城鎮(zhèn)體系及空間發(fā)展的主要視角和方法之一，由克里斯泰勒于1933年首次提出，并在20世紀(jì)40年代引起地理界重視[1]，之后眾多地理學(xué)者在方法創(chuàng)新、區(qū)域驗(yàn)證、理論推廣等多個(gè)方面研究和完善中心地理論。目前，我國(guó)對(duì)于中心地理論的研究仍然以區(qū)域驗(yàn)證為重點(diǎn)，同時(shí)將這一理論應(yīng)用在城鎮(zhèn)體系、城市群、城市帶、經(jīng)濟(jì)區(qū)等方面[2]。在新時(shí)期，多要素共同影響區(qū)域空間關(guān)系，共同引導(dǎo)區(qū)域未來并進(jìn)一步發(fā)展成為新的區(qū)域特征。新的時(shí)代背景下，多要素的注入勢(shì)必影響中心地體系的演化與再布局，從而出現(xiàn)空間關(guān)系及結(jié)構(gòu)視圖的變化。因此，將區(qū)域發(fā)展的新背景和多要素納入到中心地體系中將進(jìn)一步豐富中心地理論，為傳統(tǒng)理論注入創(chuàng)新的動(dòng)力，適應(yīng)新時(shí)期多要素共同影響區(qū)域發(fā)展的要求[3]。

生態(tài)中心地構(gòu)想是在中心地經(jīng)典理論的基礎(chǔ)上，引入生態(tài)空間的考量元素，重新審視區(qū)域范圍內(nèi)生態(tài)空間和生態(tài)環(huán)境的分布關(guān)系及輻射影響，建立一樹層次分明、相互充盈的完整性生態(tài)空間體系，針對(duì)研究對(duì)象的特定選擇，實(shí)現(xiàn)城鄉(xiāng)生態(tài)空間格局的重塑和完善。其基本特征在于每一點(diǎn)均具備接受一個(gè)生態(tài)中心地的同等機(jī)會(huì)，向居住在它周圍地域(包括城市和鄉(xiāng)村)的居民提供生態(tài)服務(wù)。生態(tài)中心地構(gòu)想與中心地理論的本質(zhì)區(qū)別在于前者不具備競(jìng)爭(zhēng)的基本前提，即并不滿足三原則要求，只在注重不同等級(jí)生態(tài)中心地服務(wù)范圍固定的基礎(chǔ)上追求通達(dá)性的最優(yōu)化。通達(dá)性與距離呈正比關(guān)系，生態(tài)中心地構(gòu)想試圖建立排除等級(jí)因素之外的最短距離和同等距離的生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)，即無論何種等級(jí)的生態(tài)中心地，其服務(wù)范圍內(nèi)的居民均可以通過相同的最短距離達(dá)到生態(tài)空間而實(shí)現(xiàn)生態(tài)消費(fèi)。

河北省昌黎縣生態(tài)空間呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)單一、層級(jí)缺失、分布失衡、中心地關(guān)系混亂不清等顯著特征，城鄉(xiāng)生態(tài)建設(shè)二元性凸顯，缺乏足夠的互補(bǔ)聯(lián)系和融合條件。在注重發(fā)展經(jīng)濟(jì)的方向下，昌黎縣商業(yè)網(wǎng)點(diǎn)建設(shè)成效顯著，甚至出現(xiàn)商業(yè)發(fā)展過剩的傾向[4]，城區(qū)規(guī)劃建設(shè)多以商業(yè)建筑居多，在注重生活水平提高的同時(shí)，一定程度上忽略了生活質(zhì)量建設(shè)：生活廣場(chǎng)、游憩綠地、交往空間、道路綠植、市政環(huán)境設(shè)施等生態(tài)元素的設(shè)計(jì)和設(shè)置存在短板，如民生路商業(yè)街空間狹窄、人車混行擁堵，火車站前廣場(chǎng)規(guī)模不足、環(huán)境質(zhì)量不高等，居民更多選擇快速穿行而缺乏與自然環(huán)境、人際環(huán)境的親近，城區(qū)表現(xiàn)一種繁榮而混亂、豐富卻空洞的生活狀態(tài)。作為擴(kuò)權(quán)縣，昌黎縣城區(qū)生態(tài)空間建設(shè)落后于市域其他縣城(如青龍滿族自治縣人民政府南側(cè)廣場(chǎng)等)，重組建設(shè)亟待進(jìn)行。

2 昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地空間格局

2.1 基本方法和思路

以昌黎縣城區(qū)為背景，通過分形技術(shù)方法，對(duì)不同等級(jí)中心地進(jìn)行分層分析。因考慮碣石山景區(qū)的對(duì)外公共性，暫不計(jì)入本次研究，城區(qū)生態(tài)空間現(xiàn)狀設(shè)定為碣陽(yáng)大街中部以北的東山公園(縣城東北1.5公里處)和以南多條道路街角的小規(guī)模公共綠地(表1)。城區(qū)中心位置和邊緣區(qū)域均缺乏必要的生態(tài)空間環(huán)境設(shè)計(jì)。研究基本思路為：設(shè)定昌黎城區(qū)各級(jí)中心地，利用服務(wù)半徑法計(jì)算中心地輻射范圍，分析各級(jí)中心地內(nèi)部結(jié)構(gòu)特征，并修復(fù)完善缺失中心地區(qū)位和規(guī)模，形成覆蓋整個(gè)城鄉(xiāng)區(qū)域范圍的生態(tài)空間體系。東山公園首位性明顯，為一級(jí)生態(tài)中心地，街角綠園為二級(jí)生態(tài)中心地?，F(xiàn)狀形成“一個(gè)偏心一級(jí)生態(tài)中心地、多點(diǎn)散狀二級(jí)生態(tài)中心地”的基本格局。因街角綠園規(guī)模較小、分布散亂，能夠充分表現(xiàn)出低級(jí)生態(tài)中心地的特征。

表1 昌黎縣城區(qū)生態(tài)空間現(xiàn)狀

注：面積由輔助設(shè)計(jì)軟件(CAD)對(duì)規(guī)劃圖紙生成獲得水平投影近似值。

2.2 模型設(shè)計(jì)

設(shè)區(qū)域中有N個(gè)一級(jí)生態(tài)中心地，M個(gè)二級(jí)生態(tài)中心地，P個(gè)三級(jí)生態(tài)中心地……以區(qū)域內(nèi)各級(jí)生態(tài)中心地邊緣為輻射圓心，以R為半徑作圓，統(tǒng)計(jì)圓的覆蓋面積，獲得生態(tài)中心地系統(tǒng)的服務(wù)規(guī)模，得出城鄉(xiāng)生態(tài)空間重組的發(fā)展空間。層級(jí)不同，R值不同。以1個(gè)一級(jí)生態(tài)中心地為例，當(dāng)設(shè)計(jì)中心地為近似正多邊形時(shí)(圖1)，滿足以下關(guān)系：

其中S為生態(tài)中心地服務(wù)規(guī)模，S0為生態(tài)中心地面積，S1為輻射圓相交形成的瓣形面積，R1為輻射半徑，n為正多邊形邊數(shù)(圖1)。

圖1 正多邊形模型

進(jìn)一步深化，n→+∞時(shí)，設(shè)計(jì)中心地近似為圓形(圖2)，基本滿足以下關(guān)系：

其中S為生態(tài)中心地服務(wù)規(guī)模，S0為生態(tài)中心地面積，S1為輻射圓相交形成的瓣形面積，R1為輻射半徑，C為生態(tài)中心地周長(zhǎng)。圖形如圖2形態(tài)。

不難發(fā)現(xiàn)，圖形簡(jiǎn)化近似為圖3形態(tài)。

圖2 圓形模型 圖3 圓形簡(jiǎn)化模型

則，得出近似公式：S=π(R0+R1)2。其中,R0為中心地半徑。

當(dāng)還原生態(tài)中心地為不規(guī)則圖形時(shí)，服務(wù)規(guī)模進(jìn)一步近似抽象化為中心地面積向外沿鋪展R1范圍的面積總和：S=S0+SR1

其中，SR1可通過輔助軟件生成或其他數(shù)學(xué)公式求得。

因此，區(qū)域中各級(jí)生態(tài)中心地服務(wù)規(guī)模為：

2.3 測(cè)算過程與結(jié)果分析

昌黎縣城區(qū)生態(tài)空間總面積約為208 370 m2(表1)，建成區(qū)總面積約為13 607 840 m2。根據(jù)城市居住區(qū)舊區(qū)綠地率不低于25%和河北省政府規(guī)劃到2020年末城市綠地率不低于35%的規(guī)定[5,6]，考慮陵園、環(huán)境綠化和防護(hù)綠地等其他綠地面積，現(xiàn)狀綠地率仍然低于規(guī)定值。因此，應(yīng)當(dāng)在建成區(qū)內(nèi)增加生態(tài)空間數(shù)量或面積。

根據(jù)現(xiàn)存的公園和街角綠園面積獲得生態(tài)空間面積的首位度值為110 800/34 140=3.25>2.00，表明存在結(jié)構(gòu)失衡、過度集中的趨勢(shì)[7]。因此，得出以下結(jié)論：

(1)現(xiàn)狀第一位和其他位生態(tài)空間面積差距過大，層級(jí)缺失；

(2)不能認(rèn)定除東山公園以外的生態(tài)空間為二級(jí)生態(tài)中心地；

(3)增加面積在55 400 m2以上(首位度≤2時(shí)的規(guī)模值)的生態(tài)空間為二級(jí)生態(tài)中心地。

測(cè)算中，分別計(jì)算各級(jí)生態(tài)中心地服務(wù)規(guī)模，一級(jí)生態(tài)中心地輻射半徑R1=1 000 m，三級(jí)生態(tài)中心地輻射半徑R3=300 m[8]，服務(wù)規(guī)模見表2。

表2 昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地現(xiàn)狀

注：服務(wù)規(guī)模由輔助設(shè)計(jì)軟件(CAD)對(duì)規(guī)劃圖紙各生態(tài)空間范圍偏移生 成近似值。圖形表達(dá)見(圖4)。

圖4 昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地服務(wù)區(qū)

因現(xiàn)狀生態(tài)中心地分布相對(duì)集中，服務(wù)范圍有較大重疊，通過軟件分析得出各級(jí)生態(tài)中心地服務(wù)規(guī)模約為530萬m2，約占建成區(qū)總面積的39%。綜合考慮生態(tài)中心地服務(wù)范圍應(yīng)當(dāng)做到對(duì)建成區(qū)的基本全覆蓋，因此，要修補(bǔ)生態(tài)中心地層級(jí)、規(guī)模和分布。

3 昌黎縣城鄉(xiāng)生態(tài)空間分形與圖景

3.1 生態(tài)空間分形與圖景建構(gòu)原則和方法

現(xiàn)實(shí)生態(tài)環(huán)境中，由于地理關(guān)系、歷史影響、城鄉(xiāng)發(fā)展規(guī)律和人為干預(yù)等多種因素共同制約，生態(tài)中心地均衡對(duì)稱的空間圖式在實(shí)際位置和關(guān)系上必然產(chǎn)生改變而出現(xiàn)不均衡、非對(duì)稱現(xiàn)象，即對(duì)稱破缺問題[9，10]。因此，在研究昌黎城鄉(xiāng)實(shí)際生態(tài)中心地圖景時(shí)，應(yīng)當(dāng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)男扪a(bǔ)和重構(gòu)，排除復(fù)雜因素的干擾，提取主要的生態(tài)空間要素。

3.2 生態(tài)空間分形與圖景建構(gòu)

利用生態(tài)中心地分析資料，基于輔助設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)對(duì)昌黎城區(qū)城鄉(xiāng)生態(tài)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行提取和分布，形成滿足研究需求的圖景內(nèi)容，完成對(duì)生態(tài)中心地圖景的原始建構(gòu)(圖5)。

圖5 昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地原始圖

原始圖景清晰表明昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地分布趨于集中，覆蓋范圍嚴(yán)重不足，層級(jí)缺失，現(xiàn)狀各級(jí)生態(tài)中心地之間形成不等三角形聯(lián)系模式，關(guān)聯(lián)缺乏穩(wěn)定性、對(duì)稱性和等量性，一級(jí)生態(tài)中心地不能實(shí)現(xiàn)環(huán)繞輻射，北部缺乏對(duì)其必要的生態(tài)呼應(yīng)。

3.3 生態(tài)空間分形與圖景重組性修復(fù)

在原始生態(tài)中心地圖景的基礎(chǔ)上，根據(jù)空間圖景建構(gòu)思路，將原始生態(tài)中心地圖景范圍進(jìn)一步擴(kuò)展，從中心地層級(jí)、分布區(qū)位、服務(wù)規(guī)模、關(guān)聯(lián)形態(tài)等多方面進(jìn)行重組性修復(fù)(圖6)。

首先，修補(bǔ)缺失層級(jí)。在城區(qū)中南部規(guī)劃建設(shè)一處二級(jí)生態(tài)中心地，形成以R2=500 m的對(duì)外輻射范圍[8]，建立健全中心地層級(jí)。在城區(qū)西部、東北部、東南部分別規(guī)劃建設(shè)多處三級(jí)生態(tài)中心地，形成以R3=300 m的對(duì)外輻射范圍。修復(fù)生態(tài)中心地與現(xiàn)狀生態(tài)中心地形成系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)對(duì)城區(qū)范圍的服務(wù)全覆蓋。

其次，規(guī)劃分布區(qū)位。二級(jí)生態(tài)中心地規(guī)劃區(qū)位大體位于城區(qū)商業(yè)密集區(qū)域和車站位置，與一級(jí)生態(tài)中心地形成區(qū)位均衡呼應(yīng)，可充分考慮采用人性化生態(tài)交往空間的設(shè)計(jì)模式，舒緩城區(qū)壓力。城西部、東北部、東南部分別規(guī)劃均勻點(diǎn)狀分布6個(gè)、2個(gè)、3個(gè)三級(jí)生態(tài)中心地，可適當(dāng)結(jié)合街角綠地和社區(qū)公園建設(shè)。修復(fù)后形成1個(gè)一級(jí)生態(tài)中心地、1個(gè)二級(jí)生態(tài)中心地、17個(gè)三級(jí)生態(tài)中心地的生態(tài)中心地系統(tǒng)。

第三，確定服務(wù)規(guī)模。根據(jù)首位度原則和城市綠地率規(guī)定，二級(jí)生態(tài)中心地面積控制在每個(gè)大約6萬m2，三級(jí)生態(tài)中心地面積控制在每個(gè)3萬m2以內(nèi)。生態(tài)中心地系統(tǒng)總面積規(guī)劃設(shè)計(jì)70萬m2(與其他居住區(qū)綠地、單位附屬綠地、防護(hù)綠地、生產(chǎn)綠地、碣石山等風(fēng)景林地共同承擔(dān)城市綠地率要求)，服務(wù)總規(guī)模覆蓋整個(gè)城區(qū)。

第四，建構(gòu)關(guān)聯(lián)形態(tài)。修復(fù)后的生態(tài)中心地系統(tǒng)呈現(xiàn)不規(guī)整六邊形關(guān)聯(lián)形態(tài)，較之三角形形態(tài)具有較強(qiáng)的穩(wěn)定和均衡態(tài)勢(shì)。將修復(fù)生態(tài)圖景再抽象化處理，清除不必要的干擾因素及其對(duì)中心地系統(tǒng)發(fā)育的影響，形成一般普適性模式(圖7)，從而在本質(zhì)上準(zhǔn)確判定昌黎城鄉(xiāng)生態(tài)中心地發(fā)展的相互關(guān)系，并與傳統(tǒng)圖式進(jìn)行比較。

圖6 昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地修復(fù)圖

4 結(jié) 論

以生態(tài)中心地理論和輔助設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)，從分形系統(tǒng)和圖景角度對(duì)昌黎縣城鄉(xiāng)生態(tài)空間重組模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，展現(xiàn)昌黎城區(qū)現(xiàn)狀生態(tài)中心地空間結(jié)構(gòu)關(guān)系和未來生態(tài)中心地空間發(fā)展方向。

圖7 昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地正六邊形關(guān)聯(lián)形態(tài)

從分形系統(tǒng)角度重組昌黎縣城鄉(xiāng)生態(tài)空間，一級(jí)生態(tài)中心地功能和地位明顯，二級(jí)生態(tài)中心地存在缺失現(xiàn)象，現(xiàn)狀存在的三級(jí)生態(tài)中心地等級(jí)需要重新認(rèn)定，進(jìn)而通過技術(shù)手段確定三級(jí)生態(tài)中心地系統(tǒng)的層級(jí)關(guān)系、區(qū)位分布、服務(wù)規(guī)模，實(shí)現(xiàn)對(duì)城區(qū)空間的生態(tài)全覆蓋。

從空間圖景角度重組昌黎縣城鄉(xiāng)生態(tài)空間，確定均衡、穩(wěn)定、等量的正六邊形關(guān)聯(lián)形態(tài)，形成向外擴(kuò)展的對(duì)稱式分布圖景。對(duì)于受到多種現(xiàn)實(shí)因素影響而出現(xiàn)的對(duì)稱破缺進(jìn)行修復(fù)和抽象化調(diào)整，可以還原昌黎縣城區(qū)生態(tài)中心地系統(tǒng)的真實(shí)面目，從而引導(dǎo)研究進(jìn)程的深化和指導(dǎo)生態(tài)空間建設(shè)的開展。

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(責(zé)任編輯：朱寶昌，楊靜)

Changli Urban and Rural Ecological Spatial Reorganization Mode

WANG He1, KONG De-jing1, HUI Chang-hong2, XU Song3, NIU Zhi-hao4

(1 College of Urban Construction, Hebei Normal University of Science &Technology, Qinhuangdao Hebei, 066004;2 National Development and Reform Commission;3 Tianjin University;4 Qinhuangdao Urban and Rural Planning Bureau;China)

Using the ecology center theory，the thesis reorganized the fractal system such as the levels, location and size of Hebei Changli urban ecological space, constructed the original picture of status quo of ecological spatial distribution and formed a stable and balanced ecological spatial picture by picture repair and model abstraction processing so as, to establish rational system and the picture in line with the traditional center modes.

Ecology Center；Changli；Spatial Reorganization；Fractal System；Picture

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2015.01.017

王鶴(1986-)，男，講師，碩士。主要研究方向：城鄉(xiāng)規(guī)劃與設(shè)計(jì)，建筑設(shè)計(jì)及其理論。

河北省社會(huì)科學(xué)發(fā)展研究課題(課題編號(hào)：2014040205)；河北省文化廳文化藝術(shù)科學(xué)科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號(hào)：HBWY2014-Y-A048)。

2014-11-23; 修改稿收到日期: 2014-12-22

TU984.1；K901

A

1672-7983(2015)01-0086-06