基于多種生態(tài)分析的生態(tài)空間格局構建和研究
——以長治“雙修”為例

孫道成，楊立

（中規(guī)院（北京）規(guī)劃設計公司，北京100044）

引言

隨著經濟發(fā)展和城市擴展，生態(tài)環(huán)境可能導致被破壞。十九大提出，核心矛盾在于人民日益增長的美好生活需求與不平衡不充分發(fā)展之間的矛盾，因此隨著人口的增長和人們消費需求的增加，迫切需要發(fā)展經濟，改善人民生活。第十三屆全國人民代表大會上習總書記提出要以更大的力度推進生態(tài)文明建設，加快形成綠色生產方式和生活方式，著力解決突出環(huán)境問題，使我們的國家天更藍、山更綠、水更清、環(huán)境更優(yōu)美，讓綠水青山就是金山銀山的理念在祖國大地上更加充分的展示出來。因此，在區(qū)域開發(fā)建設前，綜合評價擬建開發(fā)建設區(qū)的生態(tài)環(huán)境條件，在區(qū)域土地配置和空間分區(qū)規(guī)劃的基礎上，對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境管理起到基礎性的作用。

城市生態(tài)空間部分規(guī)劃存在誤區(qū)，導致其生態(tài)功能不足，主要體現(xiàn)在以下幾方面：生態(tài)空間在城市規(guī)劃中以附庸存在，得不到應有的重視；較少考慮與區(qū)域生態(tài)基底的聯(lián)系，導致城市生態(tài)空間與區(qū)域格局相對孤立[1]；山體侵占，自然河流硬化，湖區(qū)、沼澤地等自然生態(tài)區(qū)域存在過度開發(fā)現(xiàn)象[2]；規(guī)劃中忽視對生態(tài)格局建設的關注，生態(tài)廊道建設不足，生態(tài)破碎的現(xiàn)象較為嚴重[3]。城市生態(tài)空間規(guī)劃對于優(yōu)化城市生態(tài)環(huán)境極為重要，針對目前規(guī)劃存在的誤區(qū)，提出生態(tài)規(guī)劃的策略更加具有緊迫性。

基于現(xiàn)實需求和現(xiàn)狀問題的雙重驅動，本文依據(jù)“斑塊—廊道—空間”的模式重新認識生態(tài)結構，構建生態(tài)空間。其中，生態(tài)廊道作為一種生態(tài)空間結構模式，并且是連接斑塊與斑塊間的重要橋梁，其核心思想是優(yōu)化生態(tài)結構、提升生態(tài)服務功能和構建健康生態(tài)支持系統(tǒng)[4]?？赏ㄟ^綜合運用GIS等分析工具，通過生態(tài)斑塊識別、生態(tài)廊道構建和生態(tài)空間分級實現(xiàn)優(yōu)化生態(tài)空間[5，6]。同時，立足“生態(tài)—農業(yè)—建設”管控思維[7]，構建生態(tài)空間格局，以空間形式解構空間邊界管治，通過形成相統(tǒng)一的空間觀實施生態(tài)空間管治。最終形成以生態(tài)空間為引導的“空間評價—格局構建—空間管控”框架來探索生態(tài)空間格局。

1 數(shù)據(jù)來源及研究方法

文中以長治“一城四區(qū)”為例，通過對生態(tài)破碎度和敏感性分析，探索廊道構建，最后構建分級生態(tài)空間，并提出管控要求。

1.1 生態(tài)破碎度分析

生態(tài)破碎度分析是基于景觀形狀破碎化指數(shù)（FN）方法進行計算。該方法主要使用有效粒度尺寸來反映景觀面積權重和結構上的差異性特征，該指數(shù)融合了生態(tài)過程與空間格局，可以更為綜合、客觀地表征破碎化狀況[8]。有效粒度尺寸越小，破碎化程度就越高。計算公式表示為：

式中，m表示景觀i的有效粒度尺寸，n為景觀i中非破碎斑塊的數(shù)量，a2ij表示斑塊ij的面積，A為景觀總面積。該指標等于某一斑塊類型中所有斑塊面積的平方和除以總面積，然后除以10000轉化為hm2。

1.2 生態(tài)敏感性分析

生態(tài)敏感性分析的核心工作是評價指標體系的構建，指標體系的建立沒有統(tǒng)一的規(guī)范標準，需要充分考慮區(qū)域的實際情況。本研究借鑒已有的研究成果[9-12]，結合長治市區(qū)域特點，并遵循代表性、綜合性、區(qū)域完整性、資料完備性、可操作性等原則，集“地”、“水”、“林”、“人”、“生物”五方面，選取地形地貌、土地利用、生物棲息地、流域水系、抗震安全、林地保護、水源保護地和生態(tài)紅線等9個因素作為生態(tài)敏感性的評價因子，以此進行定量評價，詳見表1。

其中生物阻力指數(shù)選取最小累積阻力面模型（Minimum Cumulative Resistance，MCR）模擬生物物種在空間運動過程中所受的阻礙，這一模型主要考慮生態(tài)源地、距離和阻力因子（或稱空間介面）三個方面的特征因素[13]。

1.3 廊道構建

從空間結構上看，生態(tài)廊道主要是由縱橫交錯的廊道構建的生態(tài)網絡體系，使生態(tài)系統(tǒng)基本空間格局呈整體性、系統(tǒng)內部呈高度關聯(lián)性，具有保護生物多樣性、過濾污染物、防止水土流失、防風固沙、調控洪水等生態(tài)服務功能，是環(huán)境安全的生態(tài)屏障，也是重要的生態(tài)源地，是解決當前人類劇烈活動造成的生態(tài)系統(tǒng)、單元破碎化以及隨之而來的眾多生態(tài)環(huán)境問題的重要措施，是深化治水、治霾等工作的新戰(zhàn)場。結合長治市區(qū)域特點，本案例中構建區(qū)域交通生態(tài)廊道、河流綠廊、避震廊道和生物遷徙廊道。

區(qū)域交通生態(tài)廊道將城市與城市間分散孤立的生態(tài)空間結構要素聯(lián)系起來，構筑形成區(qū)域網絡狀生態(tài)空間格局，維護區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和健康。根據(jù)上位規(guī)劃要求區(qū)域交通生態(tài)廊道構建要求見表2。

表1 生態(tài)敏感性因子及其分級

河流綠廊為加強主要河流水系的保護，在河流廊道兩側建設大尺度綠色空間，進一步提升河流水系水源涵養(yǎng)和水土保持功能。根據(jù)上位規(guī)劃要求河流綠廊構建要求見表3。

區(qū)內地震斷裂帶較多，地震風險較高，斷裂帶以前第四系斷裂、晚更新世斷裂、中更新世斷裂為主。避震廊道根據(jù)斷裂帶兩側各200米設置為地震避讓空間，加強管控。

生物遷徙廊道是連接生物棲息地和其他生態(tài)結構要素的重要紐帶，是連接生物棲息地和外圍生態(tài)空間以構成區(qū)域大網絡化生態(tài)空間格局的重要基礎。生物遷徙廊道構建方法根據(jù)用圖論中最短路算法思想和ArcGIS的空間分析功能，對生境中動物遷徙廊道的識別與構建[14]。構建三級生物遷徙廊道，形成區(qū)域生物遷徙網絡。規(guī)劃一級生物遷徙廊道控制寬度500米，二級生物遷徙廊道控制寬度200米，三級生物遷徙廊道控制寬度80米。

1.4 數(shù)據(jù)來源

研究區(qū)位于山西省的東南部，長治市的中部（圖1）。研究區(qū)由長治市的潞州區(qū)、屯留區(qū)、上黨區(qū)和潞城區(qū)組成，總國土面積約2630km2。研究區(qū)域形態(tài)為南北向的“T”形，東部毗鄰為太行山區(qū)、西部接近太岳山區(qū)，中部區(qū)域為上黨盆地。

數(shù)據(jù)來源為：（1）土地利用現(xiàn)狀圖、基本農田分布圖、濕地和森林公園邊界、地貌和路網等由地方政府部門提供。（2）DEM數(shù)據(jù)（30m分辨率）由地理空間數(shù)據(jù)云（http://www.gscloud.cn/）下載得到，利用 ArcGIS提取得到坡度數(shù)據(jù)。

2 分析結果

2.1 生態(tài)破碎度分析結果

使用生態(tài)形狀破碎指數(shù)方法（FN）對研究區(qū)域內的生態(tài)破損度進行計算，結果見圖2。結果顯示：（1）面積越大、連續(xù)成片的生態(tài)斑塊對生態(tài)系統(tǒng)的調節(jié)作用越強，也越穩(wěn)定，更加應在城鄉(xiāng)建設中得到保護；（2）建設用地無序擴張，導致生態(tài)斑塊破碎加劇，生態(tài)空間交流不暢，各個生態(tài)斑塊之間的有效聯(lián)系大大降低，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性遭到破壞，需要通過構建廊道將破碎生態(tài)斑塊進行連通。

2.2 生態(tài)敏感性分析結果

對地形地貌、土地利用、生物棲息地、流域水系、抗震安全、林地保護、水源保護地和生態(tài)紅線等9個因素作為生態(tài)敏感性分析。生態(tài)環(huán)境敏感性因子結果見圖3。

德爾菲法與層次分析法相結合的方法（簡記Delphi-AHP法）常用于多屬性綜合評價問題中的權重確定，其特點是結合二者優(yōu)勢，用定性與定量相結合的方法將復雜問題系統(tǒng)化、層次化，充分反映專家經驗判斷，目前許多文獻采用該方法分析實際問題[15-18]。本案例基于Delphi-AHP評價指標體系進行綜合生態(tài)敏感性分析，權重計算結果見表4。生態(tài)保護區(qū)敏感性使用表4權重進行疊加分析計算。

表2 區(qū)域交通生態(tài)廊道構建要求

表3 河流綠廊構建要求

圖1 研究區(qū)示意圖

圖2 生態(tài)破損度

生態(tài)保護區(qū)敏感性評價分析結果顯示：水系水面以及河濱岸帶生態(tài)敏感性較高，濁漳河、漳河南源和漳澤水庫生態(tài)敏感性極高；老頂山區(qū)域，潞城區(qū)、屯留區(qū)和上黨區(qū)山地區(qū)域生態(tài)敏感性極高；水源保護區(qū)和生物棲息地生態(tài)敏感性較高；中度敏感區(qū)主要位于現(xiàn)狀建成區(qū)域和山體水系之間，主要包括農業(yè)用地、草地和其他用地等；現(xiàn)狀建成區(qū)域敏感性較弱（見圖4）。

圖3 生態(tài)敏感因子圖

極敏感、高度敏感和中度敏感占比54.54%，研究區(qū)域內生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱（見表5）。

2.3 廊道構建結果

對研究區(qū)內的區(qū)域交通生態(tài)廊道、河流綠廊、避震廊道和生物遷徙廊道進行構建，結果見圖5。

3 生態(tài)空間格局構建

3.1 本底生態(tài)空間構建

本底生態(tài)空間是確定生態(tài)用地空間布局和區(qū)域城鎮(zhèn)發(fā)展方向的重要參數(shù)。以生態(tài)敏感性分析為依據(jù)，從分析結果可以得出：從生態(tài)服務功能和地形敏感性角度考慮，山體林地地區(qū)應考慮嚴格保護，擔負著防治水土流失和保護生物多樣性的生態(tài)功能，生態(tài)定位非常重要。主要河流水面、濱河岸帶和蓄滯洪區(qū)具有涵養(yǎng)水資源、防治水土流失和保護優(yōu)勢林木資源等功能，區(qū)域內河流水面、沿河綠帶和蓄滯洪區(qū)應重點考慮。林地、濕地和草地具有防止土壤侵蝕、恢復水源涵養(yǎng)的功能，并且是生物棲息地的重要構成，應給與重要的生態(tài)定位。地震斷裂帶避讓區(qū)具有較好的生態(tài)建設基礎，生態(tài)定位重要?；趪翑?shù)據(jù)庫，根據(jù)各生態(tài)要素敏感性分析結果，構建一級、二級和三級生態(tài)空間（見圖6）。

表4 權重計算結果

表5 生態(tài)敏感性評價計算結果

基于“生態(tài)優(yōu)先、建設最后”的排序，按照疊加區(qū)域生態(tài)資源、自然地理和生態(tài)安全現(xiàn)狀條件，獲得本底型生態(tài)空間要素的綜合疊加結果（見圖7）。

分析結果表明，一級生態(tài)空間占總面積的8.44%；二級生態(tài)空間占比21.08%；三級生態(tài)空間占比18.93%；農業(yè)空間占比37.27%；城市建設空間占比14.27%。整體來看，一級生態(tài)空間、二級生態(tài)空間和三級生態(tài)空間占區(qū)域面積比例為48.45%。通過3.1節(jié)分析結果顯示生態(tài)破碎度較高，需要構建生態(tài)空間格局。

3.2 生態(tài)空間格局構建

基于本底生態(tài)空間識別和構建廊道，合理構建區(qū)域生態(tài)空間結構，形成田園、河流、湖泊、城市交織的良好生態(tài)空間，疊加結果見圖8。

3.3 生態(tài)空間格局管控策略

對研究區(qū)的生態(tài)空間格局提出管控目的：合理管控保護性生態(tài)資源和風險性生態(tài)資源，實現(xiàn)資源的可持續(xù)有效利用；分區(qū)指導區(qū)域生態(tài)保護與建設方向。具體實施管控策略見表6。

4 結論和討論

4.1 結論

4.1.1 基于“斑塊—廊道—空間”的模式重新認識生態(tài)結構，通過分析區(qū)域生態(tài)破碎度和生態(tài)敏感性，對現(xiàn)狀問題進行識別，目標導向性對區(qū)域生態(tài)廊道進行識別構建。

4.1.2 基于疏通生態(tài)廊道和本底空間識別，優(yōu)化區(qū)域生態(tài)空間，完成生態(tài)空間格局構建。實現(xiàn)生態(tài)空間優(yōu)化能夠滿足社會經濟發(fā)展和生態(tài)安全等多功能需求。

圖4 生態(tài)敏感性分析結果

圖5 廊道構建結果

圖6 生態(tài)空間構建和分級結果

圖8 生態(tài)空間格局構建結果

表6 生態(tài)空間格局管控策略

4.1.3 通過管治空間邊界、協(xié)調空間關系和實現(xiàn)空間功能，實施生態(tài)空間管治。實施生態(tài)空間分級管控制度，以法律法規(guī)與管治協(xié)議相結合管治生態(tài)空間。

4.2 討論

4.2.1 規(guī)劃中生態(tài)安全格局的管理往往是對生態(tài)空間的剛性控制，但是在實際建設過程中會出現(xiàn)因相關利益主體的矛盾沖突而難以達成預期目標。

4.2.2 國土空間規(guī)劃與生態(tài)安全格局的耦合在往后的研究中需要進一步研究，保證生態(tài)安全格局在國土空間規(guī)劃中的落位，實現(xiàn)“一本規(guī)劃管到位，一張藍圖干到底”。