快速城鎮(zhèn)化地區(qū)城郊結(jié)合部生態(tài)保護(hù)紅線劃定研究

單金霞　黃秋昊　呂劍成　魏玉強(qiáng)

摘要：以常州市新北區(qū)為研究區(qū)，采用最小累積阻力模型進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線劃定，并采取分級(jí)管控的政策，以期為快速城鎮(zhèn)化地區(qū)城郊結(jié)合部的生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作提供參考。結(jié)果顯示：（1）區(qū)內(nèi)土地可劃分為3個(gè)等級(jí)，其中Ⅰ等區(qū)劃為一類紅線區(qū)，Ⅱ等區(qū)劃為二類紅線區(qū)，Ⅲ等區(qū)劃為非紅線區(qū)，分別提供了具有針對(duì)性的保護(hù)方案。（2）生態(tài)保護(hù)紅線的劃定，確立了新北區(qū)“一個(gè)生態(tài)保育區(qū)、五片生態(tài)林、六條生態(tài)廊道”的生態(tài)空間保護(hù)格局。（3）最小累積阻力模型較好地模擬了生態(tài)景觀單元的水平動(dòng)態(tài)過程。相比于其他方法，此方法劃定的生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)破碎性降低，連片性增強(qiáng)，更有利于生態(tài)用地的集中保護(hù)。

關(guān)鍵詞：生態(tài)保護(hù)紅線；最小累積阻力模型；城郊結(jié)合部；常州市

中圖分類號(hào)：F323.22 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：0439-8114（2016）09-2444-05

城郊結(jié)合部是指城市由于現(xiàn)有的各項(xiàng)功能已經(jīng)不能滿足不斷增長(zhǎng)的人口及城市功能的需求，在原有的行政區(qū)域基礎(chǔ)上將周邊的郊區(qū)劃入城市區(qū)域，是兼有城鄉(xiāng)二重特色的特殊空間。這些劃入的郊區(qū)往往擁有較大規(guī)模的生態(tài)用地，且具有十分突出的生態(tài)服務(wù)功能，是城市復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。但近年來，隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快。中心城區(qū)逐步擴(kuò)張，各項(xiàng)建設(shè)活動(dòng)對(duì)域內(nèi)郊區(qū)生態(tài)用地的占用情況愈發(fā)嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境保護(hù)的壓力不斷增大。而生態(tài)保護(hù)紅線是圍繞生態(tài)敏感區(qū)、脆弱區(qū)和重要生態(tài)功能區(qū)等關(guān)鍵生態(tài)保護(hù)區(qū)域劃定的邊界線，對(duì)推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、維護(hù)地區(qū)生態(tài)安全具有關(guān)鍵作用，因此劃定生態(tài)紅線成為城郊結(jié)合部保護(hù)生態(tài)環(huán)境的一種有效途徑。

長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)空間規(guī)劃一直將重點(diǎn)放在建設(shè)用地的發(fā)展與管理上，近年來才對(duì)生態(tài)空間逐漸重視。生態(tài)紅線的劃定已有不少城市進(jìn)行了有益的探索，如廣州、蘇州、深圳等已在城市規(guī)劃的編制過程中陸續(xù)劃定生態(tài)紅線，但研究方法比較單一，多是通過加權(quán)疊加將單因素值整合為綜合值，并進(jìn)行等級(jí)劃分的方法，即地圖疊加法。這種方法簡(jiǎn)單易懂，但是只反映了景觀單元的垂直過程，忽略了景觀的水平動(dòng)態(tài)過程。生態(tài)系統(tǒng)的作用不僅僅體現(xiàn)在景觀單元的垂直過程中，還受該單元在水平方向運(yùn)動(dòng)過程的影響。在強(qiáng)調(diào)景觀水平動(dòng)態(tài)過程的趨勢(shì)下，有必要研究出一種新的城市生態(tài)紅線劃定的方法。

本研究以常州市新北區(qū)為例，以構(gòu)建景觀水平動(dòng)態(tài)過程的評(píng)價(jià)方法為基本出發(fā)點(diǎn)，采用了最小累積阻力模型進(jìn)行了區(qū)內(nèi)土地的分等定級(jí)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)保護(hù)紅線的劃定，為進(jìn)一步深入開展城郊結(jié)合部的生態(tài)保護(hù)紅線劃定工作提供新的思路和方法。

1 研究區(qū)概況

常州市新北區(qū)地處常州市北部，位于北緯31°48′～32°03′，東經(jīng)119°46′～120°01′之間。在2002年常州市調(diào)整行政區(qū)劃的過程中由原來的郊區(qū)更名而來。現(xiàn)轄三街道六鎮(zhèn)，總面積約45260hm²，境內(nèi)地勢(shì)平坦，水網(wǎng)遍布。近年來，隨著新北區(qū)城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速，建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張，各類用地矛盾增加，域內(nèi)郊區(qū)（包括春江鎮(zhèn)、羅溪鎮(zhèn)、西夏墅鎮(zhèn)和孟河鎮(zhèn)4個(gè)外圍鄉(xiāng)鎮(zhèn)）生態(tài)用地不斷遭到侵占，土地生態(tài)服務(wù)系統(tǒng)功能逐步衰退，生態(tài)用地保護(hù)形勢(shì)日益嚴(yán)峻。嚴(yán)格劃定生態(tài)紅線，保護(hù)近郊區(qū)域的生態(tài)用地，協(xié)調(diào)區(qū)域發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的關(guān)系，促進(jìn)區(qū)域穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展，已成為新北區(qū)亟待解決的問題，因此。本研究選擇新北區(qū)作為生態(tài)保護(hù)紅線劃定的研究區(qū)。

2 研究方法 2.1 數(shù)據(jù)源

本研究數(shù)據(jù)包括常州市新北區(qū)2013年土地利用矢量數(shù)據(jù)（比例尺1：10000）：不同時(shí)相的Land-sat8OLI_TIRS遙感影像數(shù)據(jù)：自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、基本農(nóng)田、飲用水源保護(hù)區(qū)、人口密度、人均GDP等空間分布矢量數(shù)據(jù)（比例尺1：10000）。

2.2 最小累積阻力模型概述

最小累積阻力模型是指從源出發(fā)經(jīng)過不同類型的景觀單元克服阻力所作的功或者耗費(fèi)的最小代價(jià)，最早于1992年由knaapen提出，后經(jīng)國(guó)內(nèi)俞孔堅(jiān)等修改后用下式表示：

式中，MCR被稱為最小累積阻力值，廠是表示最小累積阻力與生態(tài)過程的正相關(guān)關(guān)系的一個(gè)未知函數(shù)，min表示被評(píng)價(jià)的斑塊相對(duì)不同的源取累積阻力的最小值，D_ij是指從景觀單元i到源j的空間距離，R_i表示景觀單元i對(duì)某種運(yùn)動(dòng)的阻力，∑是從單元i到源j經(jīng)過的所有單元空間距離和阻力的和。

2.3 參數(shù)選擇

“源”是事物向外擴(kuò)散的起點(diǎn)，具有內(nèi)部同質(zhì)性以及向四周吸引或擴(kuò)張的能力。在研究生態(tài)用地?cái)U(kuò)張過程中，“源”定義為大型生態(tài)用地。包括生態(tài)林保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、森林公園、郊野公園、飲用水源保護(hù)區(qū)和重要濕地（圖1a）。

“斑塊”指具有一定的內(nèi)部均質(zhì)性并與周圍環(huán)境外貌或性質(zhì)上不同的景觀單元，本研究使用區(qū)內(nèi)的基本農(nóng)田圖斑作為生態(tài)擴(kuò)張過程的斑塊（圖1b）。

“廊道”指與相鄰兩側(cè)環(huán)境不同的線狀或帶狀結(jié)構(gòu)的景觀單元，本研究選擇了6條代表性的廊道，包括3條主干道路和3條主干河流（含其兩側(cè)50m寬度的防護(hù)林帶緩沖區(qū)）（圖1c）。

“基質(zhì)”是景觀中分布最廣、連續(xù)性最大的背景結(jié)構(gòu)，在本研究中指源、廊道、斑塊等景觀類型之外的其他土地?；|(zhì)分級(jí)采用生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)的結(jié)果，共分為5個(gè)等級(jí)。隨著基質(zhì)等級(jí)的增大，生態(tài)擴(kuò)張受到的阻力隨之增大。生態(tài)適宜性評(píng)價(jià)利用層次分析法，通過自然因子與社會(huì)經(jīng)濟(jì)因子加權(quán)求和確定基質(zhì)的適宜度。根據(jù)所選的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各單因子統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行定量化處理得到其適宜度評(píng)分值，而因子權(quán)重決定于各個(gè)單因子對(duì)適宜性的貢獻(xiàn)程度，根據(jù)專家打分法確定，具體的評(píng)分與權(quán)重結(jié)果見表1。

2.4 阻力系數(shù)設(shè)定

生態(tài)用地的擴(kuò)張被看作是對(duì)空間控制與覆蓋的過程，而這種過程必須通過克服阻力來實(shí)現(xiàn)。土地的空間異質(zhì)性導(dǎo)致了不同類型的土地單元會(huì)產(chǎn)生不同大小的阻力，應(yīng)被賦予不同的阻力系數(shù)。參考金妍等、劉孝富等阻力系數(shù)設(shè)定的方法。本研究將“源”、“廊道”和“斑塊”的阻力系數(shù)均設(shè)為1；而基質(zhì)共分為5級(jí)，分別賦予10～90的阻力系數(shù)（表2）。

3 研究結(jié)果

3.1 最小累積阻力表面的計(jì)算

不同阻力系數(shù)在空間上的分布形成了區(qū)域的阻力面，阻力面反映了區(qū)內(nèi)的土地對(duì)生態(tài)用地?cái)U(kuò)張所起的阻力大小的分布情況。結(jié)合表2阻力因子系數(shù)的設(shè)定結(jié)果，獲取生態(tài)用地?cái)U(kuò)張的阻力面（圖2）。接著在阻力面的基礎(chǔ)上，運(yùn)用最小累積阻力模型計(jì)算圖1中選取的源在擴(kuò)張過程中克服阻力所耗費(fèi)代價(jià)大小的分布。生成最小累積阻力表面（圖3）。圖2和圖3中均以綠色的深淺分別代表阻力系數(shù)和累積阻力值的大小，深色表示阻力系數(shù)和累積阻力值小，淺色代表阻力系數(shù)和累積阻力值大。

3.2 分區(qū)閾值的確定

分區(qū)閾值一般通過尋找曲線的突變點(diǎn)確定，本研究利用最小累積阻力值與柵格數(shù)目的關(guān)系曲線（圖4），最終將新北區(qū)劃分為Ⅰ等區(qū)、Ⅱ等區(qū)、Ⅲ等區(qū)3個(gè)等級(jí)的區(qū)域。由圖4可以看出，曲線分別在A點(diǎn)和B點(diǎn)處發(fā)生突變。當(dāng)生態(tài)保護(hù)用地?cái)U(kuò)張經(jīng)過突變點(diǎn)時(shí)，突變點(diǎn)所在土地單元的促進(jìn)或者阻礙作用發(fā)生驟然變化，因此A點(diǎn)和B點(diǎn)前后的土地應(yīng)劃分為不同的類別。常州市新北區(qū)的土地分區(qū)區(qū)間如表3所示，

3.3 生態(tài)紅線劃定結(jié)果

根據(jù)表3中的分區(qū)閾值區(qū)間，對(duì)最小累積阻力表面進(jìn)行重分類，得到土地分區(qū)結(jié)果，將Ⅰ等區(qū)和Ⅱ等區(qū)劃入生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)范圍，生成常州市新北區(qū)生態(tài)紅線保護(hù)體系分區(qū)圖（圖5），并采取分級(jí)管控政策。其中Ⅰ等區(qū)作為一類紅線區(qū)，主要包含小黃山生態(tài)林、新龍生態(tài)林、長(zhǎng)江重要濕地、小河水廠飲用水源保護(hù)區(qū)、長(zhǎng)江魏村飲用水源保護(hù)區(qū)等的核心區(qū)域，其面積為2913hm²，占全區(qū)總面積的6.44%。區(qū)內(nèi)實(shí)施最嚴(yán)格的生態(tài)保護(hù)措施，禁止一切開發(fā)建設(shè)活動(dòng)。逐漸降低區(qū)內(nèi)自然生境的破碎程度：Ⅱ等區(qū)作為二類紅線區(qū)，主要包含沿河沿路綠帶、基本農(nóng)田以及森林公園等核心區(qū)以外的區(qū)域，其面積為22610hm²，占全區(qū)總面積的49.96%，區(qū)內(nèi)實(shí)行有限準(zhǔn)入的資源開發(fā)利用活動(dòng)，嚴(yán)格限制有損主導(dǎo)生態(tài)功能的資源開發(fā)利用活動(dòng)，盡量保留自然和半自然組合的生態(tài)系統(tǒng)現(xiàn)狀（表4）。

綜合圖5和表4可以看出，生態(tài)紅線劃定同樣也確立了新北區(qū)的生態(tài)空間保護(hù)格局。全域形成“一個(gè)生態(tài)保育區(qū)、五片生態(tài)林、六條生態(tài)廊道”的生態(tài)保護(hù)格局?！耙粋€(gè)生態(tài)保育區(qū)”為濱江生態(tài)保育區(qū)。重點(diǎn)保護(hù)長(zhǎng)江濕地：“五片生態(tài)林”分別為新龍生態(tài)林、小黃山生態(tài)林、棲鳳山生態(tài)林、長(zhǎng)江濕地生態(tài)林、錄安州生態(tài)林：“六條生態(tài)廊道”包括京滬高速鐵路防護(hù)生態(tài)廊道、滬蓉高速公路防護(hù)生態(tài)廊道、江宜高速公路防護(hù)生態(tài)廊道等3條防護(hù)型生態(tài)廊道以及新孟河濱水生態(tài)廊道、德勝河濱水生態(tài)廊道、藻港河濱水生態(tài)廊道等3條濱水型生態(tài)廊道。生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家有關(guān)規(guī)定，加強(qiáng)自然生態(tài)群落建設(shè)，對(duì)生態(tài)格局影響重大的斑塊或廊道進(jìn)行生態(tài)的重點(diǎn)建設(shè)或修復(fù)，走城郊結(jié)合部開發(fā)建設(shè)與生態(tài)建設(shè)相統(tǒng)一的道路，使新北區(qū)向物種多樣化、景觀復(fù)合化的方向發(fā)展。

4 結(jié)論與討論

1）近年來常州市新北區(qū)在快速城鎮(zhèn)化的過程中，域內(nèi)郊區(qū)生態(tài)用地保護(hù)的壓力不斷增大，通過劃定生態(tài)保護(hù)紅線是進(jìn)行生態(tài)保護(hù)用地空間管控的有效途徑。本研究采用最小累積阻力模型得到新北區(qū)土地分區(qū)結(jié)果。Ⅰ等區(qū)劃為一類紅線區(qū)，Ⅱ等區(qū)劃為二類紅線區(qū)，Ⅲ等區(qū)劃為非紅線區(qū)，生成常州市新北區(qū)生態(tài)紅線保護(hù)體系分區(qū)圖，并采取分級(jí)管控的政策，分別提供了具有針對(duì)性的保護(hù)方案。

2）最小累積阻力模型利用GIS技術(shù)與RS技術(shù)，將城市生態(tài)保護(hù)用地?cái)U(kuò)張過程中的阻力量化，較好地模擬了生態(tài)景觀單元的水平動(dòng)態(tài)過程。相比于其他方法，此方法劃定的生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)破碎性降低，連片性增強(qiáng)，這樣更有利于生態(tài)用地的集中保護(hù)。生態(tài)保護(hù)紅線的劃定，同時(shí)確立了新北區(qū)“一個(gè)生態(tài)保育區(qū)、五片生態(tài)林、六條生態(tài)廊道”的生態(tài)空間保護(hù)格局。

3）本研究在阻力系數(shù)設(shè)置方面，主要參考了國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究成果，人為主觀因素較大，有待后期研究中進(jìn)一步深入探討，研究出更為精確的賦值體系。