國(guó)土空間背景下的城市綠色空間體系規(guī)劃研究

黃婷婷 高夢(mèng)瑤 韓若東 朱建寧

北京林業(yè)大學(xué)園林學(xué)院 北京 100083

國(guó)土空間規(guī)劃首次將國(guó)土空間本底條件劃分為城鎮(zhèn)、農(nóng)業(yè)、生態(tài) “三類(lèi)空間”,生態(tài)保護(hù)紅線、永久基本農(nóng)田、城鎮(zhèn)開(kāi)發(fā)邊界等管控邊界 “三條紅線”,簡(jiǎn)稱 “三區(qū)三線” (國(guó)土資源部 《關(guān)于建立國(guó)土空間規(guī)劃體系并監(jiān)督實(shí)施的若干意見(jiàn)》)。隨著城市空間研究的成熟,2014年Mensah提出將城市空間分為城市綠色空間與城市灰色空間[1],城市綠色空間構(gòu)成城市綠色基礎(chǔ)設(shè)施,形成城市新陳代謝系統(tǒng)[2-3]。而今,在國(guó)土空間規(guī)劃的背景下,城市園林、城市森林、都市農(nóng)業(yè)、綠色廊道等組成的城市綠色空間 (北京市人民政府 《北京城市總體規(guī)劃(2016-2035)》)在規(guī)劃范圍方面具有一定的局限性,國(guó)土空間規(guī)劃體系對(duì)城市建設(shè)范圍外的場(chǎng)地未加以考慮。對(duì)應(yīng) “多規(guī)合一”政策,本研究從土地利用分類(lèi)的角度,將綠色空間定義為國(guó)土空間中具有生態(tài)屬性的用地。對(duì)照“三類(lèi)空間”和土地利用現(xiàn)狀分類(lèi)表,將綠色空間范圍進(jìn)一步擴(kuò)大,包括生態(tài)空間在內(nèi)的所有土地類(lèi)型,以及農(nóng)業(yè)空間中的耕地和部分其他用地,具體指園地、林地、草地、公共管理與公共服務(wù)、水域與水利設(shè)施、耕地及其他用地共7個(gè)一級(jí)分類(lèi)和其下的29個(gè)二級(jí)分類(lèi)。

研究基于新的綠色空間定義,從基質(zhì)完形、廊道構(gòu)建和斑塊保護(hù)3個(gè)方面構(gòu)建完整的綠色空間體系。基質(zhì)完形從生態(tài)安全保護(hù)、雨洪安全保護(hù)、一般農(nóng)田提升和優(yōu)質(zhì)裸地提升方面建立;廊道的構(gòu)建按城市廊道的功能需求,分為生態(tài)廊道、通風(fēng)廊道和游憩綠道;斑塊保護(hù)主要是針對(duì)具有生態(tài)功能的大型節(jié)點(diǎn)。在此基質(zhì)-廊道-節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)斑塊、廊道進(jìn)行分等級(jí)保護(hù),根據(jù)重要性等級(jí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。最后綜合提出綠色空間體系的優(yōu)化對(duì)策。

1 研究區(qū)域與數(shù)據(jù)處理

研究范圍位于北京市二道綠隔東南平原區(qū),總面積為723.21km2,包括二道綠隔地區(qū)衛(wèi)星城及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)行政外邊界范圍。范圍北至一道綠隔外邊界,南至北京市行政邊界,東臨京滬高速,西抵京開(kāi)、通燕高速。場(chǎng)地基地為河道攜帶泥沙礫石沉積而成,是典型的山前沖積平原,整體地勢(shì)平坦、土壤肥沃、氣候條件差異不大。

研究數(shù)據(jù)為2018年5月18日Landsat8OLI多光譜遙感影像和30m分辨率的ASTERGDEM數(shù)字高程數(shù)據(jù) (數(shù)據(jù)來(lái)源:http://www.gscloud.cn/)。使用ArcGIS10.2、ENVI5.3.1對(duì)原始TM圖進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理,經(jīng)過(guò)幾何校正、去云、大氣校正、圖像增強(qiáng)后得到北京東南平原地區(qū)的柵格數(shù)據(jù)TM圖,最后結(jié)果與同年高分辨率GoogleEarth影像目視解譯結(jié)果進(jìn)行精度檢驗(yàn),解譯精度達(dá)87%,基本滿足研究需要。在ENVI5.3.1中對(duì)柵格圖像進(jìn)行土地利用監(jiān)督分類(lèi),得到建設(shè)用地、林地、耕地、水域、草地、裸地和未利用地共7種土地現(xiàn)狀覆蓋(LandCover)類(lèi)型。

2 研究方法及路線

1)綠色空間網(wǎng)絡(luò)要素構(gòu)建法。通過(guò)對(duì)綠色空間網(wǎng)絡(luò)要素的規(guī)模和功能將研究范圍內(nèi)的綠色空間體系內(nèi)的要素進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì),分為基質(zhì)、廊道、節(jié)點(diǎn)3類(lèi)[4]。

2)綜合生態(tài)格局分析法。生態(tài)安全格局的概念基于景觀生態(tài)學(xué),是指在景觀格局中存在一個(gè)關(guān)鍵性的空間,其構(gòu)成格局能夠高效維護(hù)區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)健康,保障生態(tài)過(guò)程完整的潛在戰(zhàn)略格局[5]。生態(tài)安全格局的構(gòu)建有利于維護(hù)生態(tài)過(guò)程(如雨洪過(guò)程、動(dòng)物棲息地和遷徙等)的安全和健康,堅(jiān)守生態(tài)底線[6-7]。

3)最小累積阻力模型理論。最小累積阻力模型(MinimumCumulativeResistance,簡(jiǎn)稱MCR)最早源于Knaapen等人的費(fèi)用距離理論,并經(jīng)俞孔堅(jiān)等人[8]修改后形成,主要借助ArcGIS空間分析技術(shù),通過(guò)阻力面的構(gòu)建反應(yīng)源地景觀生態(tài)流運(yùn)行的空間態(tài)勢(shì),并根據(jù)景觀類(lèi)型對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程的影響程度,通過(guò)阻力系數(shù)的判定計(jì)算源單元到目的單元之間的最小累積阻力。

基于上述綠色空間體系規(guī)劃理論和方法的梳理,規(guī)劃從基質(zhì)完形、廊道構(gòu)建和斑塊保護(hù)3個(gè)方面總結(jié)出適宜生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的框架 (圖1)。首先提取研究需要的土地覆蓋類(lèi)型,然后通過(guò)基質(zhì)-廊道-斑塊的方法構(gòu)建綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系。生態(tài)安全保護(hù)、雨洪安全保護(hù)、一般農(nóng)田提升和優(yōu)質(zhì)裸地提升用來(lái)實(shí)現(xiàn)綠色空間的基質(zhì)構(gòu)建;廊道的構(gòu)建是按照城市廊道的功能需求來(lái)實(shí)現(xiàn)的,分為生態(tài)廊道、通風(fēng)廊道和游憩綠道;斑塊保護(hù)主要是保護(hù)城市中具有生態(tài)功能的大型的節(jié)點(diǎn)。在此基質(zhì)-廊道-節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,通過(guò)對(duì)斑塊、廊道進(jìn)行分等級(jí)保護(hù),根據(jù)重要性等級(jí)進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化。

3 北京市二道綠隔平原區(qū)綠色空間體系構(gòu)建

3.1 現(xiàn)狀綠色空間概況

通過(guò)ENVI5.3.1監(jiān)督分類(lèi)得到林地、草地、裸地、濕地水域、耕地、道路、建設(shè)用地7種土地覆蓋類(lèi)型,再與土地規(guī)劃圖、城鄉(xiāng)范圍界定綜合得到土地利用現(xiàn)狀圖,按照國(guó)土空間的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)723.21km2研究范圍內(nèi)的空間進(jìn)行歸類(lèi),分為城鎮(zhèn)空間、農(nóng)業(yè)空間和生態(tài)空間3大類(lèi)型。分析結(jié)果得出現(xiàn)狀生態(tài)空間占46.0%,以林地、裸地、濕地水域居多;農(nóng)業(yè)空間占16.3%,多為耕地 (占9.5%);城鎮(zhèn)空間占37.7%。

根據(jù)綠色空間定義,現(xiàn)狀的綠色空間比重為51.8%,但是其中包含大量的裸地,因此將無(wú)植被覆蓋的裸地去除后的用地作為現(xiàn)狀綠色,去除后的綠色空間約35.7%(圖2),主要分布在河流沿線和六環(huán)外平原地區(qū)。

圖1 網(wǎng)絡(luò)要素構(gòu)建法構(gòu)建綠色空間體系

圖2 現(xiàn)狀綠色空間分布

3.2 斑塊保護(hù):景觀格局組分優(yōu)化

根據(jù)研究區(qū)的情況選取不同類(lèi)型的生境斑塊作為物種的生物源地,包括水域、森林、農(nóng)田、草地和城鎮(zhèn)生境,其中水域、森林和草地生境選取所有對(duì)應(yīng)的景觀類(lèi)型斑塊,農(nóng)田和城鎮(zhèn)生境選取面積大于10hm2的耕地和建筑用地景觀單元作為生態(tài)節(jié)點(diǎn)和源地[9];再利用最小累計(jì)阻力面構(gòu)建二道綠隔平原地區(qū)的最小功能耗費(fèi)路徑,同時(shí)結(jié)合研究區(qū)現(xiàn)狀景觀分布的格局特點(diǎn),確定生態(tài)廊道及生態(tài)節(jié)點(diǎn)的空間位置,綜合生態(tài)源地、目標(biāo)源地等要素形成二道綠隔平原地區(qū)的景觀格局組分優(yōu)化方案 (圖3)。

圖3 二道綠隔平原地區(qū)景觀格局組分優(yōu)化示意圖

3.3 廊道構(gòu)建

3.3.1 生態(tài)廊道構(gòu)建

通常認(rèn)為增加廊道數(shù)目可以減少生態(tài)流被截留和分割的概率[10-11]。生物遷移廊道的寬度隨著物種、廊道結(jié)構(gòu)、連接度、廊道所處基質(zhì)的不同而不同,鳥(niǎo)類(lèi)與大型哺乳動(dòng)物的廊道寬度從十米至幾十千米變化[12]。根據(jù)生態(tài)適宜性分析結(jié)果可知,場(chǎng)地中的林地是生態(tài)廊道的主要組成景觀,重要廊道的適宜寬度為60～100m,規(guī)劃廊道的適宜寬度為30～60m(圖 4)。

3.3.2 通風(fēng)廊道構(gòu)建

圖4 生態(tài)廊道等級(jí)圖

城市通風(fēng)廊道是以提升城市的空氣流動(dòng)性、緩解熱島效應(yīng)和改善人體舒適度為目的,為城區(qū)引入新鮮空氣而構(gòu)建的通道?！侗本┦锌傄?guī)2013》在現(xiàn)有廊道中并未涉及通州、燕郊、大興等郊區(qū),但這些地區(qū)的空氣污染程度是最嚴(yán)重的,因此該區(qū)域建設(shè)通風(fēng)廊道十分必要。

根據(jù) 《中華人民共共和國(guó)氣候可行性論證規(guī)范城市通風(fēng)廊道》中的城市主通風(fēng)廊道規(guī)劃寬度、長(zhǎng)度、長(zhǎng)寬比≥20∶1、風(fēng)向、夾角等要求[13],在城市用地現(xiàn)狀圖上利用地理信息技術(shù)疊加北京風(fēng)況、通風(fēng)潛力、通風(fēng)量、城市熱島強(qiáng)度、綠源空間分布,在區(qū)域規(guī)劃層面 (結(jié)合生態(tài)安全格局構(gòu)建)初步確定該區(qū)域的主通風(fēng)廊道和次通風(fēng)廊道[14],規(guī)劃后形成4條通風(fēng)廊道綠化帶,包括3條東部主通風(fēng)廊道和1條次通風(fēng)廊道 (圖5)。

圖5 通風(fēng)廊道構(gòu)建

3.3.3 游憩廊道構(gòu)建

在歷史脈絡(luò)方面,北京市作為首都,歷史悠久,場(chǎng)地地域平坦開(kāi)闊,水源充足,物種豐富,早在遼金時(shí)期就已是著名的皇家狩獵場(chǎng),且在清代時(shí)形成著名的 “五海相連”景象。

根據(jù)二道綠隔平原地區(qū)現(xiàn)狀特點(diǎn)和游憩地分布,選取資源價(jià)值、環(huán)境質(zhì)量?jī)r(jià)值和區(qū)位條件作為評(píng)價(jià)引自指標(biāo)[15],采用層次分析法 (AHP)為各相應(yīng)指標(biāo)權(quán)重賦值得到的結(jié)果,判別不同類(lèi)型指標(biāo)及其因子對(duì)游憩地適宜性的影響程度[16]。通過(guò)多因子加權(quán)疊加分析和源-匯理論建立最小累積阻力模型,得到二道綠隔平原地區(qū)游憩廊道適宜性評(píng)價(jià),最后根據(jù)現(xiàn)狀道路及資源分布調(diào)整得到游憩廊道分布圖 (圖6)。

圖6 游憩廊道分布

3.4 基質(zhì)完形

3.4.1 生物保護(hù)安全基質(zhì)構(gòu)建

在指示物種選取上,選擇可以代表群落演替系列中某個(gè)階段的特征或可用于判斷自然環(huán)境的類(lèi)型和特點(diǎn)的物種。根據(jù)文獻(xiàn)資料,選取翠鳥(niǎo)、黑斑蛙和野兔分別為鳥(niǎo)類(lèi)、兩棲和哺乳動(dòng)物指示物種;根據(jù)不同指示物種的棲息習(xí)性,進(jìn)行棲息地適宜性評(píng)價(jià),在ArcGIS中模擬得出單一物種的生物安全格局;最后疊加得出二帶綠隔地區(qū)的綜合生物高、中、低安全水平格局 (圖7)。

圖7 綜合生物安全格局

3.4.2 雨洪保護(hù)安全基質(zhì)構(gòu)建

研究范圍集中在南部農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū),溝渠水網(wǎng)較為豐富,河流湖泊較少。根據(jù) 《關(guān)于劃定郊區(qū)主要河道保護(hù)范圍的規(guī)定》,選取水源保護(hù)地,將河道分為水源保護(hù)河道、排水河道以及灌溉渠,并根據(jù)其保護(hù)范圍進(jìn)行水源保護(hù)。

根據(jù)現(xiàn)狀研究區(qū)暴雨數(shù)據(jù)、降雨總量和相對(duì)水位高程等相關(guān)數(shù)據(jù)[17-18],基于ArcGIS的空間分析技術(shù),模擬得到不同暴雨期的洪水淹沒(méi)區(qū)域;根據(jù)不同淹沒(méi)范圍劃分防洪低、中、高安全水平對(duì)場(chǎng)地范圍內(nèi)洪水安全進(jìn)行整體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,以10,50,100年一遇作為雨洪淹沒(méi)安全標(biāo)準(zhǔn),用GIS模擬洪水淹沒(méi)范圍;最后疊加雨洪敏感區(qū)域和洪水淹沒(méi)范圍得到綜合雨洪安全格局。通過(guò)雨洪淹沒(méi)區(qū)可以看出,區(qū)域主要的雨洪淹沒(méi)緩沖區(qū)集中在徑流交匯處的低洼地。

3.4.3 一般農(nóng)田提升

研究范圍內(nèi)農(nóng)田占比約33.5%,基本農(nóng)田(約132.12hm2)和一般農(nóng)田(約109.95hm2)相互交錯(cuò),主要位于東南部,形成3大組團(tuán),對(duì)通州新城、亦莊新城和大興新城形成一定隔離[19]。研究采用逼近理想點(diǎn)排序模型法,確定耕地入選基本農(nóng)田的優(yōu)先順序[20-21],得到綜合排序狀態(tài)分布圖,綜合評(píng)價(jià)最低等級(jí)農(nóng)田作為轉(zhuǎn)質(zhì)提升的潛力用地(圖8)。

圖8 農(nóng)田質(zhì)量等級(jí)評(píng)價(jià)

3.4.4 裸地轉(zhuǎn)質(zhì)提升

將現(xiàn)狀裸地從土壤有機(jī)質(zhì)含量、土壤水分、養(yǎng)分、土壤類(lèi)型等角度進(jìn)行適宜性評(píng)價(jià),選擇適宜綠色空間建設(shè)的裸地范圍,以及對(duì)比2008年衛(wèi)星圖中原有植被覆蓋、現(xiàn)今消失的區(qū)域,對(duì)其臨近河流200m緩沖區(qū)的裸地加以選擇,得到裸地轉(zhuǎn)質(zhì)的提升范圍 (圖9)。

圖9 裸地轉(zhuǎn)質(zhì)提升范圍

3.5 全域綠色空間規(guī)劃

通過(guò)基質(zhì)-廊道-節(jié)點(diǎn)綜合網(wǎng)絡(luò)體系分級(jí)構(gòu)建方法,在現(xiàn)有綠色空間的基礎(chǔ)上得出規(guī)劃后的綠色空間范圍 (圖10)。規(guī)劃后的北京市二道綠隔平原區(qū)綠色空間從35.7%提升為62.7%,基本達(dá)到 《北京市總規(guī)》 (2035)中綠色空間總面積占規(guī)劃總用地比例63%的要求,其中生態(tài)安全格局占18.9%。所形成的分級(jí)綠色空間基礎(chǔ)設(shè)施為:一級(jí)綠色基礎(chǔ)設(shè)施占16.8%,二級(jí)占25%,三級(jí)占30.1%,其中林地是綠色空間的主要組成成分。所構(gòu)建的生態(tài)廊道長(zhǎng)度為32.4km,新增13.8km,重要生態(tài)廊道有6條,一般廊道有27條,沿六環(huán)道路呈魚(yú)骨狀分布。

圖10 綠色空間體系規(guī)劃

4 討論

本文以北京市第二道綠色隔離地區(qū)的東南平原地區(qū)為研究案例,通過(guò)建立節(jié)點(diǎn)-廊道-基質(zhì)的綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系尋求全域綜合的綠色空間規(guī)劃體系,結(jié)果表明,從生態(tài)節(jié)點(diǎn)、多種廊道的構(gòu)建到基質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)健全需要建立全局觀,“多規(guī)合一”有利于提高規(guī)劃效率、健全規(guī)劃體系;在規(guī)劃后的綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系中,生態(tài)空間仍是綠色空間的重要組成部分,生態(tài)安全格局與城市生態(tài)文明建設(shè)息息相關(guān),生態(tài)保護(hù)紅線的劃分和分等級(jí)建設(shè)仍然至關(guān)重要,生態(tài)文明制度建設(shè)仍需置于更高的位置;北京市二道綠化隔離地區(qū)現(xiàn)狀用地復(fù)雜,歸屬權(quán)劃分難以統(tǒng)一,規(guī)劃的實(shí)施仍需要在后期規(guī)劃中逐區(qū)逐片進(jìn)行。

多方法、跨學(xué)科的規(guī)劃更適用于現(xiàn)階段國(guó)土空間背景下 “多規(guī)合一”的規(guī)劃?；谝?guī)劃范圍涉及到整個(gè)國(guó)土空間,現(xiàn)狀條件的錯(cuò)綜復(fù)雜導(dǎo)致以單一方法或體系的規(guī)劃已經(jīng)較難適用于現(xiàn)狀“多規(guī)合一”的規(guī)劃,在規(guī)劃中仍需綜合城市規(guī)劃學(xué)、生態(tài)學(xué)、地理學(xué)等方法對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行全面評(píng)估;此外,在國(guó)土空間背景下的城市綠色空間體系規(guī)劃對(duì)國(guó)土資源統(tǒng)籌保護(hù)和修復(fù)具有重要的意義?；趫?chǎng)地現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展、保護(hù)現(xiàn)狀綠色空間、挖掘潛在綠色空間,本研究提出的綜合基質(zhì)-廊道-節(jié)點(diǎn)構(gòu)建的綠色空間網(wǎng)絡(luò)體系尚存許多不足,如數(shù)據(jù)來(lái)源中30 m的精度相對(duì)粗糙,對(duì)現(xiàn)狀考察的細(xì)致程度也不足;建立并完善國(guó)土空間背景下的綠色空間規(guī)劃體系將是一個(gè)較為長(zhǎng)期的實(shí)踐過(guò)程,而從圖紙上的規(guī)劃到實(shí)際土地上的落實(shí)還有許多工作要做,每條廊道的邊界、每個(gè)節(jié)點(diǎn)的范圍仍需實(shí)際考察,應(yīng)做適宜、適合的規(guī)劃設(shè)計(jì)。