張 亮,岳文澤
1 浙江樹人大學(xué)城建學(xué)院,杭州 310058 2 浙江大學(xué)土地科學(xué)與不動(dòng)產(chǎn)研究所,杭州 310058
城市是城市居民在生產(chǎn)、生活中改造和適應(yīng)周圍自然環(huán)境基礎(chǔ)上建立起來的自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[1]。人口的高度集聚使城市生態(tài)系統(tǒng)安全更具脆弱性[2]。快速城市化進(jìn)程下,城市生態(tài)安全問題逐漸成為國內(nèi)外學(xué)者和組織共同關(guān)注的熱點(diǎn)[3- 4]。為減弱城市生態(tài)問題,許多城市紛紛把公共綠地、水體等提供城市生態(tài)功能的用地空間作為保障生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和居民身心健康不可或缺的支持性“基礎(chǔ)設(shè)施”[5-8]來維護(hù)。在空間上有效辨識(shí)維護(hù)城市生態(tài)安全的關(guān)鍵性區(qū)域,對合理規(guī)劃城市空間格局,明確可持續(xù)發(fā)展空間,保護(hù)城市生態(tài)環(huán)境具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
“生態(tài)空間”一詞來源于“綠色空間”。19世紀(jì)60年代后期,歐美學(xué)者開始從城市角度審視生態(tài)空間發(fā)展,形成了一系列關(guān)于人類與生態(tài)環(huán)境關(guān)系的著作[9]。國內(nèi)學(xué)者從1990年開始正式使用“景觀生態(tài)空間”一詞[10],并從生態(tài)功能論和生態(tài)要素論這兩種視角探索其概念內(nèi)涵[11]。有學(xué)者將其定義綜合歸納為:城市地表人工、半自然或自然的植被及水體等生態(tài)單元所占據(jù)的為城市提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)、維護(hù)區(qū)域關(guān)鍵生態(tài)過程、維持區(qū)域生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展的空間[11-13]。當(dāng)前,生態(tài)空間的研究主要集中在空間識(shí)別和評價(jià)[12,14]、生態(tài)空間格局及演化特征分析[15-16]、生態(tài)空間重構(gòu)與優(yōu)化[17-19]、生態(tài)空間規(guī)劃與管控[20-21]、生態(tài)用地需求規(guī)模測算[22-24]等方面。在空間識(shí)別方面,得益于3S技術(shù)和新型數(shù)據(jù)的發(fā)展,為提取生態(tài)空間信息開辟了新路徑[14]。從現(xiàn)有研究來看,城市生態(tài)空間辨識(shí)研究體現(xiàn)在生態(tài)安全格局中源地確定[25-26]以及城市生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施識(shí)別[27-31]兩個(gè)方面。前者從生態(tài)斑塊在安全格局中的作用出發(fā),通過識(shí)別源斑塊和廊道等生態(tài)安全格局組分確定生態(tài)空間;后者從生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施評價(jià)角度辨識(shí)生態(tài)核心區(qū)域。辨識(shí)方法可分為兩類:一類是直接識(shí)別[32-35]?;诙喙庾V的遙感影像,依據(jù)斑塊的大小和形狀對地物要素進(jìn)行識(shí)別,或根據(jù)可獲取的資料和空間數(shù)據(jù),將符合一定面積標(biāo)準(zhǔn)的林地、濕地、主要河流、生態(tài)保護(hù)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)和風(fēng)景名勝區(qū)的核心區(qū)直接提取作為生態(tài)空間。第二種是以多因子構(gòu)建綜合指標(biāo)體系評價(jià)斑塊[30,36-38]或生態(tài)功能重要性[13]。第一種方法簡單明確,易于操作,但沒有統(tǒng)一的選取標(biāo)準(zhǔn),需要根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和研究區(qū)實(shí)際情況進(jìn)行具體分析。斑塊選取相對主觀,識(shí)別準(zhǔn)確性依賴于所獲取空間數(shù)據(jù)的精確性。后者通過建立指標(biāo)體系,從多個(gè)角度選取指標(biāo),較為靈活、全面,更適宜生態(tài)空間的識(shí)別。在指標(biāo)選取中大部分研究側(cè)重考慮生態(tài)斑塊自身功能屬性,而忽略生態(tài)斑塊在整個(gè)基質(zhì)景觀中的空間結(jié)構(gòu)重要性以及與周圍環(huán)境間的關(guān)系[39]。鑒于此,研究參考不同的識(shí)別方法,充分吸收以往方法的基礎(chǔ)上,從城市這一自然-經(jīng)濟(jì)-社會(huì)復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)屬性出發(fā),兼顧生態(tài)斑塊自身功能以及斑塊與景觀環(huán)境之間關(guān)系,以綜合全面的角度構(gòu)建城市生態(tài)空間辨識(shí)方法體系,為生態(tài)斑塊識(shí)別提供技術(shù)參考。研究選取了長三角地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境交互頻繁的杭州市進(jìn)行案例研究。快速城市化下,杭州市濕地、耕地等用地面積變化迅速,城市生態(tài)空間保護(hù)與城市空間增長的用地需求存在強(qiáng)烈的空間利益博弈。通過識(shí)別城市生態(tài)空間,明確城市關(guān)鍵性保護(hù)區(qū)域,并對杭州市生態(tài)安全現(xiàn)狀提出建議,對于快速城市化下提高城市生態(tài)服務(wù)功能,構(gòu)建生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
杭州市位于長江三角洲南翼,浙江省的西北部,京杭大運(yùn)河南端,東臨杭州灣。杭州既是長三角經(jīng)濟(jì)區(qū)核心城市之一,也是浙江省政治、經(jīng)濟(jì)、文化、金融中心。區(qū)域地勢西高東低,西部屬浙西丘陵區(qū),東部屬浙北平原,自西向東地貌結(jié)構(gòu)的層次和區(qū)域過渡性十分明顯。城市森林覆蓋率達(dá)64.77%,水文特征明顯,河網(wǎng)與湖泊密布,具有典型的“江南水鄉(xiāng)”特征。世界上最長的人工運(yùn)河—京杭大運(yùn)河和以大涌潮聞名的錢塘江穿城而過。區(qū)域內(nèi)擁有西湖風(fēng)景區(qū)、西溪濕地公園等國家級風(fēng)景名勝區(qū)。整個(gè)城市形成江、河、湖、山交融的自然景觀。研究以杭州中心城區(qū)為對象,即所轄上城、下城、拱墅、西湖、江干、濱江、余杭和蕭山8個(gè)行政區(qū)的轄區(qū)范圍。
圖1 研究區(qū)概況Fig.1 The general situation in the study area
研究數(shù)據(jù)主要包括基礎(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)、土地利用數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展數(shù)據(jù) 4個(gè)方面的數(shù)據(jù)文件?;A(chǔ)地理信息數(shù)據(jù)包括美國國家航天局(National Aeronautics and Space Administration,簡稱NASA)研制提供的全球30米數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(Digital Elevation Model,簡稱DEM)、城市交通數(shù)據(jù)、行政區(qū)劃空間數(shù)據(jù)等。其中,城市交通數(shù)據(jù)包括一般市區(qū)道路、城市環(huán)線、地鐵、省道、國道、鐵路的矢量圖層(2015年)。行政區(qū)劃數(shù)據(jù)包括中心城區(qū)行政界線、區(qū)級行政界線以及街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))行政界線。土地利用數(shù)據(jù)主要是2015年遙感解譯后形成的土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)集以及土地調(diào)查形成的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布圖。遙感影像數(shù)據(jù)是杭州市中心城區(qū)尺度下2015年Landset8衛(wèi)星影像數(shù)據(jù)。美國國家地理信息中心提供的DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)僅到2013年,考慮到對研究時(shí)點(diǎn)的影響在可控范圍,研究采用2013年杭州市夜間燈光數(shù)據(jù)替代2015年。社會(huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)包括2015年人口調(diào)查數(shù)據(jù)、2007年正式批復(fù)的杭州市城市總體規(guī)劃(2001—2020年)、土地利用總體規(guī)劃(2006—2020年)、生態(tài)帶概念規(guī)劃(2007—2020年)、生態(tài)功能區(qū)劃(2006—2020年)等規(guī)劃圖件。
研究數(shù)據(jù)如DEM數(shù)據(jù)、Landsat遙感數(shù)據(jù)以及DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)分別從地理空間數(shù)據(jù)云(http://www.gscloud.cn/)、美國地理調(diào)查局網(wǎng)站(United States Geological Survey,簡稱USGS,http://glovis.usgs.gov/)以及美國國家海洋和大氣管理局網(wǎng)站(National Oceanic and Atmospheric Administration,簡稱NOAA,https://ngdc.noaa.gov/)下載。統(tǒng)計(jì)年鑒、規(guī)劃圖件等從杭州市統(tǒng)計(jì)局、國土資源局以及建設(shè)局收集。運(yùn)用ArcGIS軟件將數(shù)據(jù)統(tǒng)一空間參考,進(jìn)行初步空間數(shù)據(jù)處理和分析。
城市生態(tài)空間作為城市空間不可或缺的部分,是自然系統(tǒng)和人工系統(tǒng)的空間耦合下形成的不同生態(tài)服務(wù)功能。研究從這一屬性特征切入,借鑒現(xiàn)有的研究[30,36,39],從生態(tài)斑塊的自然系統(tǒng)特征、人工系統(tǒng)特征以及自然-人工交互系統(tǒng)特征3個(gè)方面選取相應(yīng)的評價(jià)指標(biāo),建立辨識(shí)指標(biāo)體系。自然系統(tǒng)特征是斑塊作為自然資源呈現(xiàn)出的稟賦特征,是城市的天然基底;人工系統(tǒng)特征則是體現(xiàn)城市人口活動(dòng)下形成的完全的人工屬性特征;自然-人工交互系統(tǒng)特征既反映了斑塊的自然屬性,也反映出一定的人工屬性。在指標(biāo)的具體選取上,除了考慮生態(tài)斑塊自身功能屬性,還在每個(gè)評價(jià)因素層中選擇了一個(gè)指標(biāo)來反映生態(tài)斑塊在整個(gè)景觀結(jié)構(gòu)中的重要性或斑塊與周圍環(huán)境間的關(guān)系。建立辨識(shí)的初步指標(biāo)體系后,需要對每個(gè)指標(biāo)空間信息進(jìn)行處理與提取,統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式并基于一定空間邏輯對數(shù)據(jù)進(jìn)行分級和指標(biāo)權(quán)重的賦值,從而進(jìn)行多指標(biāo)的柵格運(yùn)算。通過綜合判斷形成不同強(qiáng)度等級的生態(tài)斑塊,以此為依據(jù)劃分城市生態(tài)空間類型。辨識(shí)的技術(shù)路線見圖2 。
圖2 城市生態(tài)空間辨識(shí)技術(shù)路線Fig.2 Technology roadmap for identifying urban ecological patch
2.2.1自然生態(tài)系統(tǒng)特征評價(jià)
自然生態(tài)系統(tǒng)特征選取了數(shù)字高程模型(DEM)、地面坡度、地形起伏度和景觀連通度4個(gè)指標(biāo)來表征。高程表達(dá)地表高低起伏,高程越高的城市用地區(qū)越可能擔(dān)負(fù)起水源涵養(yǎng)、動(dòng)物棲息等生態(tài)功能[30]。坡度和地形起伏度與生態(tài)空間存在呈正相關(guān),坡度越大,起伏度越大的區(qū)域,越有可能是生態(tài)空間的組成部分。景觀連通性則是自然稟賦特征下,衡量景觀生態(tài)過程的重要指標(biāo),反映景觀中各生態(tài)斑塊對維持整個(gè)基質(zhì)景觀生態(tài)要素流動(dòng)的便利或阻礙程度[40]。維持良好的連通性是保護(hù)生物多樣性和維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性和整體性的關(guān)鍵因素之一[41]。連通性良好、重要性越高的斑塊可以更有效地實(shí)現(xiàn)其生態(tài)功能[42]。
杭州市DEM是在美國NASA研制提供的全球30m數(shù)字高程數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,通過研究區(qū)界線的矢量圖層裁切得到。并借助ArcGIS柵格計(jì)算器移動(dòng)窗口法依次對地面坡度、地形起伏度進(jìn)行計(jì)算。景觀連通度(DPC)是根據(jù)生態(tài)斑塊的可能連通度指數(shù)(PC)來計(jì)算所有生態(tài)斑塊的空間整體連通度[43-44],利用ArcGIS 9.3、插件模塊 Conefor Inputs for ArcGIS 9. x和Conefor Sensinode 2.6,從土地利用現(xiàn)狀覆被中提取耕地、林地、園地、濕地以及水域作為生境斑塊,研究區(qū)整體作為背景景觀,計(jì)算生境斑塊維持景觀連通性的重要程度。
2.2.2人工生態(tài)系統(tǒng)特征評價(jià)
選擇人口密度、夜間燈光強(qiáng)度、交通網(wǎng)絡(luò)密度以及地表溫度4個(gè)指標(biāo)反映生態(tài)斑塊的人工生態(tài)系統(tǒng)特征。人口密度表示人口在城市內(nèi)部的分布與密集程度;夜間燈光數(shù)據(jù)較好表征了城市化水平、經(jīng)濟(jì)狀況、人口密度、能源消耗等人類活動(dòng)因子,是人類活動(dòng)強(qiáng)度和范圍的良好體現(xiàn)[45];交通網(wǎng)絡(luò)密度體現(xiàn)城市交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)強(qiáng)度。斑塊被交通網(wǎng)絡(luò)切割,對大面積生態(tài)斑塊的形成以及斑塊與基質(zhì)景觀之間的信息交流會(huì)產(chǎn)生影響;地表溫度則反映城市熱島效應(yīng)的強(qiáng)弱程度。這四類指標(biāo)體現(xiàn)的是人類對于自然系統(tǒng)的干擾強(qiáng)度,與生態(tài)斑塊的存在可能性呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)性,即人口密度越大、夜間燈光強(qiáng)度越強(qiáng)、交通網(wǎng)絡(luò)密度越大、地表溫度越高,這一區(qū)域成為生態(tài)空間的可能性越低。
根據(jù)研究區(qū)各街道的人口數(shù)據(jù)借助ArcGIS克里金模型插值生成人口密度趨勢面獲得人口密度圖層;夜間燈光強(qiáng)度是對DMSP/OLS夜間燈光數(shù)據(jù)裁切獲得;交通網(wǎng)絡(luò)密度利用ArcGIS對道路矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行線密度計(jì)算得到;地表溫度指數(shù)是利用ENVI 5.1軟件對研究時(shí)點(diǎn)的Landset8衛(wèi)星遙感影像采用輻射傳輸方程法[46-47]進(jìn)行反演得到。
2.2.3人工與自然生態(tài)系統(tǒng)交互特征評價(jià)
選取了歸一化植被指數(shù)、土地利用類型、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布情況及生物質(zhì)量這四個(gè)指標(biāo)來反映人工與自然生態(tài)系統(tǒng)交互下呈現(xiàn)的特征。歸一化植被指數(shù)能夠反映人類活動(dòng)影響下城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價(jià)值,城市內(nèi)部植被覆蓋越繁茂成為生態(tài)空間的可能性越大。土地利用類型表達(dá)了城市生態(tài)系統(tǒng)人工化(或自然化)的相對強(qiáng)度[30]。人類生產(chǎn)生活需求下對土地資源進(jìn)行改造形成了不同的土地利用類型,水域、濕地和林地等能夠提供完善的生態(tài)功能,成為生態(tài)空間的可能性更高,而建設(shè)用地、耕地等可能性相對更低。城市的地質(zhì)災(zāi)害高發(fā)點(diǎn)和易發(fā)點(diǎn)則反映了人類對土地的不合理改造活動(dòng)造成的結(jié)果,是城市發(fā)展必須避開的區(qū)域,應(yīng)受到保護(hù)和生態(tài)修復(fù),這類區(qū)域成為生態(tài)空間的可能性更高。生境質(zhì)量反映斑塊受干擾程度,體現(xiàn)斑塊與周圍環(huán)境的關(guān)系。生境質(zhì)量越好的區(qū)域,往往作為棲息地和生態(tài)保育區(qū)等,越有可能構(gòu)成生態(tài)空間的重要組成部分。
歸一化植被指數(shù)借助ENVI 5.1波段運(yùn)算工具對研究區(qū)Landsat 8的多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算獲得。土地利用類型根據(jù)用地現(xiàn)狀進(jìn)行歸并,形成耕地、園地、林地、建設(shè)用地、水域、濕地以及未利用地7大類。地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)圖層是根據(jù)杭州市國土資源局調(diào)查得到的地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)分布情況,利用ArcGIS進(jìn)行緩沖區(qū)分析獲得。生境質(zhì)量以INVEST模型的Habit Quality模塊計(jì)算得到。
2.2.4因子等級劃分與權(quán)重賦值
在確定了12個(gè)評價(jià)因子后進(jìn)行指標(biāo)空間信息提取和權(quán)重賦值(具體指標(biāo)與計(jì)算公式見下表1)。單因子采取梯度分級賦值的方法,利用ArcGIS中的重分類工具,以自然斷點(diǎn)法將11個(gè)因子劃分為9個(gè)等級,并根據(jù)各因子對生態(tài)斑塊強(qiáng)度的正向和負(fù)向影響程度,分別賦值1—9或9—1;土地利用類型劃分為7個(gè)等級,針對不同用地類型分別賦值??紤]到12個(gè)因子中可能存在相關(guān)的多變量空間數(shù)據(jù),在ArcGIS技術(shù)支持下,以二維空間中200 m×200 m的柵格作為基本操作單元,采用空間主成分分析(SPCA)的方法將把各空間變量對應(yīng)一個(gè)矩陣后,通過主成分分析將相關(guān)的空間變量對因變量的影響程度分配到相應(yīng)的主成分因子,用每個(gè)主成分所對應(yīng)的方差貢獻(xiàn)率表示每個(gè)指標(biāo)的權(quán)重[48-49]。
根據(jù)上述方法進(jìn)行柵格運(yùn)算得到每個(gè)柵格像元上的生態(tài)重要性綜合評價(jià)結(jié)果及其分布,結(jié)果值越大,生態(tài)重要性越高。統(tǒng)計(jì)柵格頻率分布,進(jìn)行突變檢測得到突變點(diǎn),將這些突變點(diǎn)作為分級依據(jù)劃分為4種類型,形成生態(tài)空間可能性判定專題圖。結(jié)果如圖3所示。
3.1.1城市生態(tài)空間的類型組成
(1)核心型生態(tài)空間。核心型生態(tài)空間由高強(qiáng)度斑塊(值域范圍616—864)構(gòu)成,面積約為684.55 km2,占總面積的21.28%。該區(qū)域以林地為主要用地類型,集中分布在城市西北翼的百丈、鸕鳥、徑山等鎮(zhèn)以及南部的塔樓、戴村、河上等鎮(zhèn)。該空間內(nèi)生態(tài)斑塊分布集中,自然面貌保護(hù)較好,包含了西北部釜托寺生態(tài)保護(hù)區(qū)、鸕鳥-黃湖山地生態(tài)區(qū)、徑山森林生態(tài)保護(hù)區(qū)以及東明山森林生態(tài)保護(hù)區(qū);西南部西湖山區(qū)生態(tài)保護(hù)區(qū)、中泰-閑林森林生態(tài)保護(hù)區(qū)、龍塢和靈山外圍森林生態(tài)保護(hù)區(qū);南部石牛山和青化山森林生態(tài)保護(hù)區(qū)。核心型生態(tài)空間為城市供水源涵養(yǎng)、森林生態(tài)保育、空氣調(diào)節(jié)、水源供應(yīng)、生物多樣性保育等重要的生態(tài)功能,是生態(tài)保護(hù)的重點(diǎn)區(qū)域。
表1 辨識(shí)指標(biāo)體系與權(quán)重賦值
圖3 城市生態(tài)空間辨識(shí)結(jié)果圖Fig.3 The identification and classification of the urban ecological patch
(2)輔助型生態(tài)空間。中等強(qiáng)度的生態(tài)斑塊(值域范圍490—615)構(gòu)成了輔助型生態(tài)空間,面積約654.23 km2,占總面積的20.33%。由耕地、水域、濕地、林地等多種用地類型構(gòu)成。輔助型生態(tài)空間為核心型生態(tài)空間提供保護(hù)屏障和緩沖地帶。其主要分布在錢塘江流域,城市東面圍墾區(qū)和前進(jìn)街道,西北部徑山和瓶窯鎮(zhèn)的核心生態(tài)空間周邊。該區(qū)域以城市濕地保育區(qū)和優(yōu)質(zhì)耕地區(qū)為主,是城市生態(tài)控制與協(xié)調(diào)以及發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)的重要區(qū)域。
(3)底線型生態(tài)空間。低強(qiáng)度斑塊(值域范圍299—489)面積約752.43 km2,占總面積的23.39%。該區(qū)域受到人類活動(dòng)影響,生態(tài)功能較弱,是生態(tài)因素和人類活動(dòng)的主要交互區(qū)域。底線型生態(tài)空間分布于核心生態(tài)空間或輔助型生態(tài)空間與城市建成區(qū)之間,集中在西北部倉前、良渚、仁和鎮(zhèn)以及東部黨灣、益農(nóng)鎮(zhèn)一帶。用地類型以耕地、園地等為主。為城市提供生態(tài)農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)以及觀光休閑娛樂等生態(tài)功能。
(4)非生態(tài)空間。非生態(tài)斑塊(值域范圍108—298)面積約1126.10 km2,占總面積的35.00%。區(qū)域內(nèi)以建設(shè)用地為主要用地類型。在人類活動(dòng)強(qiáng)烈影響下,生態(tài)強(qiáng)度非常低,表現(xiàn)為城市建成區(qū)中公園、綠地、綠化帶等形式。
3.1.2城市生態(tài)空間分布與管理建議
從行政區(qū)來看,上城區(qū)、下城區(qū)以及拱墅區(qū)僅有少量生態(tài)空間,以非生態(tài)空間為主導(dǎo)。江干區(qū)和濱江區(qū)有少量輔助型和底線型生態(tài)空間,生態(tài)斑塊類型相對單一,且區(qū)域內(nèi)只有錢塘江作為生態(tài)要素對外交流的通道,缺少與其他方向的生態(tài)源間聯(lián)結(jié)。這類生態(tài)空間易受干擾,未來應(yīng)以生態(tài)維持、污染治理為主,加強(qiáng)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)建設(shè)。西湖區(qū)包含有部分城市重要的核心型生態(tài)空間,表現(xiàn)為城市的人文和自然景觀,為城市提供空氣調(diào)節(jié)、水源供應(yīng)、山地觀光、休閑娛樂、濕地生物多樣性保育等重要的生態(tài)功能,并承擔(dān)連接西北部和南部生態(tài)空間的作用。西湖區(qū)受到城市發(fā)展的影響較大,未來該區(qū)域應(yīng)以加強(qiáng)水源涵養(yǎng)、濕地生態(tài)保育、生態(tài)農(nóng)業(yè)和山地生態(tài)旅游為生態(tài)建設(shè)的重點(diǎn),通過優(yōu)化生態(tài)網(wǎng)絡(luò)盡量降低人類活動(dòng)對區(qū)域的負(fù)面影響。
圖4 杭州市各區(qū)不同類型生態(tài)空間分布統(tǒng)計(jì)Fig.4 The distribute statistics of each grade of ecological patch
城市核心生態(tài)空間主要聚集在城市外圍的余杭區(qū)和蕭山區(qū)。余杭區(qū)高強(qiáng)度生態(tài)斑塊分布最為集中,斑塊連通度高,景觀生態(tài)功能流通較暢通,能夠?yàn)槌鞘刑峁┲匾亩鄻有陨鷳B(tài)功能。未來該區(qū)應(yīng)以維護(hù)城市生態(tài)安全、保持自然生態(tài)功能和系統(tǒng)完整為目的,對區(qū)域生態(tài)空間和重要生態(tài)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效保護(hù)和建設(shè)。蕭山區(qū)的生態(tài)空間規(guī)模僅次于余杭區(qū),分為南部山地區(qū)和東部平原兩個(gè)重要部分。南部山地區(qū)受人類活動(dòng)影響相對較低。生態(tài)建設(shè)以加強(qiáng)森林生態(tài)保育和區(qū)域?qū)ν庠撮g聯(lián)結(jié)通道建設(shè)為主。東部的生態(tài)空間主要集中在沿江區(qū)域,這一地區(qū)集中了杭州市的優(yōu)質(zhì)耕地和濕地,為城市提供濕地生物多樣性保育、綠色農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)和水產(chǎn)養(yǎng)殖等重要的生態(tài)功能。隨著城市未來東擴(kuò)的發(fā)展策略影響,東部生態(tài)建設(shè)應(yīng)以加強(qiáng)區(qū)域生態(tài)保育、污染防治與污染控制為重點(diǎn)。
《杭州市主城區(qū)主體功能區(qū)劃》、《杭州市生態(tài)帶概念規(guī)劃》以及《杭州市土地利用總體規(guī)劃》采用資源環(huán)境承載力、生態(tài)敏感度評價(jià)以及直接識(shí)別等方法劃定城市中的禁止建設(shè)區(qū)和限制建設(shè)區(qū)。將規(guī)劃中這類空間進(jìn)行提取,形成多源數(shù)據(jù)下杭州市的基本生態(tài)控制線。主城區(qū)主體功能區(qū)劃的禁止準(zhǔn)入?yún)^(qū)、土地利用規(guī)劃的禁止建設(shè)區(qū)、生態(tài)帶規(guī)劃的禁止建設(shè)區(qū)和限制建設(shè)區(qū)的范圍如下圖5。主城區(qū)主體功能區(qū)劃的禁止準(zhǔn)入?yún)^(qū)主要包括6個(gè)區(qū)域:西湖風(fēng)景名勝保護(hù)區(qū)、西溪濕地資源保護(hù)區(qū)、龍塢景區(qū)資源保護(hù)區(qū)、靈山景區(qū)資源保護(hù)區(qū)、長安沙風(fēng)景保護(hù)區(qū)以及半山-皋亭山森林資源保護(hù)區(qū),面積約為98.89 km2;土地利用規(guī)劃設(shè)置的禁止建設(shè)區(qū)主要分布在城市西北面和西南面的一級水源保護(hù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū)等,面積約為113.64 km2。生態(tài)帶規(guī)劃的禁止建設(shè)區(qū)范圍相對較廣,包括基本農(nóng)田保護(hù)區(qū)、地表一級源保護(hù)區(qū);限制建設(shè)區(qū)呈零星狀沿著禁止建設(shè)區(qū)周邊,包括自然和人文景觀保護(hù)區(qū)、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)生區(qū)、山林綠化區(qū)以及重要生態(tài)廊道。兩區(qū)面積約為1705.97 km2。土地利用總體規(guī)劃和主體功能區(qū)劃的禁止建設(shè)區(qū)都考慮了錢塘江水體的生態(tài)保護(hù),除了城市水域部分,生態(tài)帶規(guī)劃的禁止建設(shè)區(qū)基本涵蓋了后兩者設(shè)定的禁止建設(shè)范圍。
圖5 多源數(shù)據(jù)的生態(tài)控制界區(qū)與生態(tài)空間辨識(shí)結(jié)果對比Fig.5 The area conflict between the important patches and the ecological control area
將多源空間數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量化,形成城市基本生態(tài)控制界限的范圍,與核心用地的辨識(shí)結(jié)果進(jìn)行對比分析。結(jié)果顯示,高強(qiáng)度斑塊和基本生態(tài)控制區(qū)域總體無沖突,局部有零星斑塊存在不一致。首先,核心型生態(tài)空間與規(guī)劃中劃定的生態(tài)控制區(qū)具有較高的重疊度,超過94% 面積的核心生態(tài)斑塊處于生態(tài)控制區(qū)域范圍內(nèi),是生態(tài)斑塊4個(gè)級別中沖突最小的??梢姮F(xiàn)行規(guī)劃中設(shè)置的基本生態(tài)控制線可以保護(hù)絕大部分重要生態(tài)斑塊,同時(shí)也表明這一識(shí)別方法是可行的。其次,值域范圍集中在616—737的高強(qiáng)度斑塊中有43.88 km2不在基本生態(tài)控制區(qū)域范圍內(nèi),主要位于錢塘江南北岸、臨浦、戴村以及義橋三鎮(zhèn)交接處,瓜瀝、坎山以及衙前三鎮(zhèn)交界處和益農(nóng)鎮(zhèn)、蕭山圍墾區(qū)交界處。從用地現(xiàn)狀來看,屬于內(nèi)陸灘涂、河流水面、城市綠地以及城市周邊水田。另外,在城市東面錢塘江水域作為高強(qiáng)度斑塊不在基本生態(tài)控制區(qū)域內(nèi)。
對不一致區(qū)域進(jìn)行具體分析,發(fā)現(xiàn)城市內(nèi)部作為綠地的生態(tài)斑塊形狀較為規(guī)則,受人類活動(dòng)影響較大,且分布松散。但這類斑塊能夠?yàn)槌鞘刑峁┍匾纳鷳B(tài)服務(wù)功能以及保持城市內(nèi)部生境質(zhì)量和景觀連接度,作為核心生態(tài)斑塊是合理的。而水田和其他農(nóng)用地等生態(tài)斑塊,相對集中的斑塊可以保留,以維持區(qū)域生境質(zhì)量;零星斑塊以及分布獨(dú)立的小斑塊,在人類活動(dòng)影響下容易改變用途,這類斑塊可不再保留為核心生態(tài)斑塊。另外,水文因素對于杭州市的城市發(fā)展起著重要的作用,錢塘江水域和周邊內(nèi)陸灘涂作為城市生態(tài)系統(tǒng)的主要構(gòu)成,其對于人類生活影響起著緩沖作用以及生態(tài)保護(hù)作用,這部分生態(tài)斑塊應(yīng)納入核心型生態(tài)空間范圍。
以杭州市為例,研究從城市生態(tài)斑塊的屬性特征出發(fā),以自然生態(tài)系統(tǒng)屬性、人工生態(tài)系統(tǒng)屬性以及自然-人工交互系統(tǒng)屬性3個(gè)方面,考慮生態(tài)斑塊自身屬性與斑塊在基質(zhì)景觀的作用,選取了高程、景觀連通度、地表溫度、生境質(zhì)量等12個(gè)因子,構(gòu)建了城市生態(tài)空間重要性強(qiáng)度辨識(shí)體系。針對其空間分布與生態(tài)功能維護(hù)提出不同的管理建設(shè)措施;對比多源數(shù)據(jù)綜合劃定的城市生態(tài)控制區(qū),該辨識(shí)體系較全面的反映了城市生態(tài)空間分布特征,方法具有可行性。
根據(jù)生態(tài)斑塊的重要性強(qiáng)度將杭州城市生態(tài)空間劃分為核心型、輔助型以及底線型3種類型,面積分別為684.55、654.23、752.43 km2。核心型生態(tài)空間以林地為主要用地類型,集中分布在城市西北翼以及南部等山地區(qū)域,包含城市的多個(gè)森林生態(tài)保護(hù)區(qū);輔助型生態(tài)空間的構(gòu)成類型多樣,主要分布在錢塘江流域、城市東面圍墾區(qū)以及大面積核心生態(tài)空間周邊,是城市的主要濕地保育區(qū)和優(yōu)質(zhì)耕地區(qū)。這兩者是對維持城市生態(tài)多樣性、水源涵養(yǎng)與水土保持等生態(tài)功能具有重要意義。針對不同類型的生態(tài)空間建議采取差異化的管理措施以達(dá)到保護(hù)效益最大化。
本文參考不同的識(shí)別方法,在充分考慮吸收以往方法的基礎(chǔ)上建立斑塊重要性評估方法,雖然兼顧了生態(tài)斑塊自身功能屬性和景觀中的重要性,但未來還可以考慮選取更多的反映生態(tài)斑塊在景觀中的空間結(jié)構(gòu)重要性以及與周圍環(huán)境間關(guān)系的指標(biāo),進(jìn)一步完善評價(jià)體系。同時(shí),未來研究還可以考慮多個(gè)時(shí)間序列下的生態(tài)空間的識(shí)別與對比,以動(dòng)態(tài)變化來深入探討城市關(guān)鍵性生態(tài)空間的保護(hù)以及其變化驅(qū)動(dòng)機(jī)理。