基于地理信息技術(shù)的南京綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建研究

摘要：快速城市化進程帶來了嚴峻的城市生態(tài)問題，如何平衡城市發(fā)展與生態(tài)保護之間的矛盾，成為各大城市面臨的重要課題。本文基于地理信息技術(shù)，以南京市域為研究范圍，分析市域空間存在的問題并提出構(gòu)建目標(biāo)，搭建完整、分層級的綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，并提出具體的構(gòu)建策略，以期為南京市域土地資源的保護及開發(fā)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：綠色基礎(chǔ)設(shè)施;地理信息技術(shù);GI;網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TU985.11 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1004-9436（2020）16-00-04

近年來，快速城鎮(zhèn)化進程帶來了諸多的“城市病”，眾多矛盾逐漸凸顯，如何平衡城市發(fā)展建設(shè)與生態(tài)保護之間的矛盾，成為目前各大城市面臨的重要課題。南京市隨著城市擴張的影響，出現(xiàn)了生態(tài)地域被建成區(qū)大量侵占、市域生態(tài)功能退化、景觀持續(xù)破碎化及生境連通性降低等問題。綠色基礎(chǔ)設(shè)施（GI）作為快速城鎮(zhèn)化大環(huán)境之下的精明發(fā)展戰(zhàn)略，是一種兼顧自然保護與社會服務(wù)功能的整體方法[1]，對解決地區(qū)生態(tài)問題、引導(dǎo)城市土地往健康可持續(xù)方向發(fā)展具有重要意義。地理信息技術(shù)是一項基于宏觀層面的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，GIS、RS等在眾多領(lǐng)域及眾多交叉學(xué)科均被廣泛應(yīng)用[2]，在景觀行業(yè)地理信息技術(shù)的應(yīng)用，可大幅提升環(huán)境分析的科學(xué)性、合理性。本文將南京市域作為研究區(qū)，基于地理信息技術(shù)對GI網(wǎng)絡(luò)要素進行辨識，構(gòu)建南京市域范圍的綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，以期為南京市域土地資源的保護及開發(fā)提供參考依據(jù)。

1 研究區(qū)現(xiàn)狀問題及GI構(gòu)建目標(biāo)

1.1 研究區(qū)概況

本文將南京市域作為研究范圍，南京市總面積達6587平方公里，是江蘇省會，位于長江下游地區(qū)。南京市域南北狹長、東西較窄，是長三角杰出的科研教育基地及交通樞紐地，也是重要的經(jīng)濟帶節(jié)點城市。

南京屬寧鎮(zhèn)揚丘陵地區(qū)，地勢平緩。市域被長江一分為二，老山以及寧鎮(zhèn)山脈橫亙于中部，南部東廬山與橫山呼應(yīng)。亞熱帶季風(fēng)氣候，呈現(xiàn)出雨水充足、季節(jié)分明的氣候特點。南京地處長江下游，境內(nèi)含長江、淮河、太湖三條水系;長江穿城而過，岸線長約200公里，市域大小河道120條;南部有秦淮河，為“朱雀”，北部有玄武湖，加上幕府山、紫金山脈、牛首山脈，構(gòu)成南京地理格局。植被以闊葉落葉林為主，植被資源豐富，物種繁多，有“綠都”之稱。

1.2 市域綠地空間存在的問題

近年來南京市在生態(tài)空間規(guī)劃及資源利用方面做了很多努力，生態(tài)效益顯著增加。然而，快速城鎮(zhèn)化發(fā)展背景下的城市生態(tài)資源，仍然面臨著一些問題，具體分以下兩方面。

第一，快速城鎮(zhèn)化致使城市生態(tài)空間縮小，生態(tài)功能退化。在南京城市蔓延的過程中，其以犧牲自然生態(tài)空間為主的建設(shè)模式，嚴重影響了環(huán)境與社會安全，使得大量的農(nóng)田、水域等自然空間被建成區(qū)侵占。在市場經(jīng)濟下，利益驅(qū)使著開發(fā)商們爭奪自然空間及資源，使得城市內(nèi)部可提供的生態(tài)空間日益減少。同時，城市內(nèi)部與邊緣的各類建設(shè)項目，不斷向生態(tài)區(qū)域蔓延，形成了大量的生態(tài)孤島。再加上局部地區(qū)煤炭的開采，造成局部坍塌，對地表植物、森林甚至生物群落都有著不可避免的破壞。以上種種原因，都對南京市域的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重的威脅，致使自然生態(tài)空間的范圍不斷縮小，生態(tài)功能面臨退化。

第二，市域生境破碎化，生物遷徙缺乏連通性設(shè)施。因人類活動的干擾，南京市域景觀破碎化顯著，主要體現(xiàn)在城市綠地建設(shè)中以城市建成區(qū)的“見縫插綠”代替原有的大片綠地，此舉雖使得城市綠地指標(biāo)達到要求，卻不可避免地出現(xiàn)了生境分割、異質(zhì)的破碎狀態(tài);市域范圍建有連通的綠道網(wǎng)絡(luò)，綠道可服務(wù)人類游憩活動、改善人居環(huán)境，然而從動物遷徙的角度出發(fā)，缺乏以物質(zhì)能量流動及生物遷徙為目標(biāo)的生態(tài)廊道，生態(tài)廊道的建設(shè)以服務(wù)于動物遷徙活動為目標(biāo)，因而對市域生態(tài)連通廊道的建設(shè)十分必要。

1.3 GI網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建目標(biāo)

以構(gòu)建完整、分層級的綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)為南京市域GI構(gòu)建的目標(biāo)。綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)保護通過對整體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)格局的保護，來實現(xiàn)生態(tài)可持續(xù)的目標(biāo)，保護源斑塊與廊道，使廊道連接多個孤立的生境斑塊，連通生物移動的路徑，能有效解決生境破碎化的問題，消除生境破碎化給生物及環(huán)境帶來的威脅，保護物種多樣性。

2 基于地理信息技術(shù)的南京綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法

2.1 基于地理信息技術(shù)的GI構(gòu)建方法

本文基于地理信息技術(shù)的綠色基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建的核心方法，主要分為GI網(wǎng)絡(luò)要素的識別以及GI要素的評價及排序。

第一，GI網(wǎng)絡(luò)要素的辨識。綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)是由源斑塊、廊道、腳踏石構(gòu)成的空間網(wǎng)絡(luò)。源斑塊作為綠色功能空間的中心控制區(qū)，是GI網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的核心區(qū)域，主要由能維護生物過程和自然特征的大面積綠色空間組成。廊道是生態(tài)空間連接的紐帶，是生物物質(zhì)能量流動的通道，對于關(guān)鍵生態(tài)過程的維持有著非常重要的作用。其涵蓋的類型包括：沿線狀河流、交通道路等形成的線性綠帶，為野生動物的保護和遷徙提供空間的生物保護廊道，維護景觀品質(zhì)以及提供休閑娛樂的視域空間的風(fēng)景游憩廊道。腳踏石是尺度上小于源斑塊的綠色空間，在源斑塊或廊道無法連通的區(qū)域，提供給野生動物遷徙或人類休憩的節(jié)點，是對前者的補充。斑塊—廊道—腳踏石共同構(gòu)成連通的綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)。

第二，GI要素的評價及排序。GI要素評價是對識別出的空間要素在整個GI網(wǎng)絡(luò)中所起的作用做一個評定，以便于制定適宜的保護及優(yōu)化策略。本文選取相關(guān)景觀連通性參數(shù)對GI網(wǎng)絡(luò)的連通性進行評估，依據(jù)評價結(jié)果劃分斑塊的重要性等級，重點保護、修復(fù)那些對網(wǎng)絡(luò)連通性具關(guān)鍵作用的源斑塊，為后續(xù)相關(guān)規(guī)劃提供支撐。

2.2 完整綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的形成

源斑塊的識別主要是基于遙感影像的專題分類，獲得市域土地覆蓋類型圖，基于綠地數(shù)據(jù)，設(shè)定一定的面積門檻，篩選綠地斑塊，最終獲得58個源斑塊，其分布范圍如圖1。

本文運用“最小費用路徑法”來生成潛在廊道。首先，對各斑塊間的不同景觀類型分別設(shè)立阻力值，利用GIS平臺構(gòu)建阻力面;之后再利用最小路徑工具模擬源斑塊間連接的生態(tài)廊道，以每個源斑塊為“源”，將“源”以外的斑塊作為“目的地”，運用“成本路徑”工具，計算“源”與“目的地”之間的最小費用路徑，模擬動物遷徙的最小費用路徑。潛在生態(tài)廊道代表著各斑塊間由景觀阻力較低的景觀單元連接而成的連續(xù)通道，生物移動時不一定會遵循此路徑，而將其看作流動成本最低的潛在路徑，將廊道安排在最小費用路徑處可以在達成生態(tài)目標(biāo)的同時最大限度地降低建設(shè)成本。

依據(jù)前人的研究，植被覆蓋情況、植被類型、人為干擾等因子直接影響景觀阻力。本文以許文雯[3]、孔繁花[4]等學(xué)者的研究成果作為依據(jù)，確定市域各類景觀單元的景觀阻力值，如表1所示。

基于此，運用“最小費用路徑模型”生成潛在廊道路徑共71條，如圖2所示。

2.3 分層級綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建

本文主要選取整體連通性指數(shù)（IIC）作為評價源斑塊重要性的依據(jù)，對斑塊重要性進行分析。依據(jù)IIC來計算綠地斑塊重要性指數(shù)dIIC，即各個斑塊在整個綠地景觀中的重要值，其值越高，則斑塊重要性越高。在前人研究的基礎(chǔ)上，設(shè)定連通閾值為10000米，小于10000米則認為斑塊間連通，采用自然間斷點分類法將結(jié)果分成3個等級，輸出源斑塊等級圖，如圖3。

依據(jù)網(wǎng)絡(luò)互通的原則，結(jié)合市域土地分布，保護區(qū)域內(nèi)具較高生態(tài)價值的森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)、重要濕地、水源地保護區(qū)等，構(gòu)建以斑塊源地和廊道為主的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)骨架。梳理并串聯(lián)主要生態(tài)源斑塊，形成南京市域綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)圖，如圖4。

3 南京市域綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建策略

3.1 劃分GI網(wǎng)絡(luò)源斑塊優(yōu)先保護等級

按照生態(tài)源斑塊的重要性，可將其劃分為：一級保護區(qū)和二級保護區(qū)。對不同等級的空間資源進行規(guī)劃管控，使其成為南京市域綠地系統(tǒng)規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃的參考依據(jù)。

GI網(wǎng)絡(luò)的一級保護區(qū)由一級源斑塊及其周邊綠地構(gòu)成，主要為各類大面積的森林公園、風(fēng)景名勝區(qū)、生態(tài)公益林等組成，此類地域是生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的核心組成，應(yīng)實施嚴格的管控和保護措施。對于大型生態(tài)源地應(yīng)進行某時段的封閉式保護，嚴格控制人類活動;對需要進行修復(fù)的生態(tài)源地，應(yīng)針對性地采用保護措施，維持生態(tài)系統(tǒng)的健康運轉(zhuǎn)。

GI網(wǎng)絡(luò)二級保護區(qū)由二、三級源斑塊及其周邊組成，主要包括面積稍小的各類生態(tài)公益林、森林公園、風(fēng)景區(qū)、濕地等，分布較零散，是對生態(tài)網(wǎng)絡(luò)中心的重要補充，應(yīng)兼顧生態(tài)保護和修復(fù)。明令禁止有損生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的開發(fā)和建設(shè)工程;嚴厲監(jiān)管已建設(shè)工程的污染問題，使其達標(biāo)排放;加強長江流域濕地、水源地保護;適度進行滿足當(dāng)?shù)貥?biāo)準的旅游與開發(fā)活動。

3.2 連通優(yōu)化總體景觀格局

除建立一、二級生態(tài)保護地以外，還需注重廊道的建設(shè)，包括現(xiàn)存的交通型廊道、河流型廊道以及潛在生態(tài)廊道。依據(jù)廊道在研究區(qū)的位置以及連接源斑塊的重要性，將廊道劃分為：一級廊道、二級廊道。廊道的建設(shè)需結(jié)合周邊用地劃定廊道控制區(qū)，制定不同的具體管控措施。

一級廊道為連通市域最重要源斑塊的廊道，涵蓋交通設(shè)施廊道、河流廊道、潛在生態(tài)廊道3類。建議優(yōu)先串聯(lián)重要生境源斑塊，對已破壞地區(qū)進行生態(tài)修復(fù);大部分交通型廊道位于建成區(qū)，受建成用地的限制，可將廊道寬度設(shè)置為50米以上，其他類型寬度可設(shè)為180～300米。

二級廊道多為連接性廊道，連接重要源斑塊及作為一級廊道的補充，涵蓋河流廊道、交通性廊道及潛在生態(tài)廊道，可促進網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部能量的流動。建議設(shè)置在100米以上，并限制廊道周邊的開發(fā)及建設(shè)活動;在確保廊道自然屬性的前提下，可作為景觀休閑通道，適當(dāng)建設(shè)慢行設(shè)施等，進行休閑游憩及科普教育的活動。

3.3 將綠色基礎(chǔ)設(shè)施融入綠地系統(tǒng)規(guī)劃

GI理論方法在提供景觀生態(tài)學(xué)新視角及新技術(shù)的同時，需借助綠地系統(tǒng)規(guī)劃平臺實現(xiàn)綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃的實踐。首先，要完善規(guī)劃前期的生態(tài)評價部分，運用地理信息技術(shù)確定、評價其生態(tài)適宜性方面的承載功能，以科學(xué)的評價體系與結(jié)果作為綠地系統(tǒng)規(guī)劃的依據(jù);其次，要完善綠地系統(tǒng)規(guī)劃的尺度范圍，擴展以市域和主城區(qū)尺度為主要范圍的綠地系統(tǒng)，建設(shè)以市域、主城區(qū)以及都市區(qū)為主的城鄉(xiāng)綠地系統(tǒng)規(guī)劃體系;完善綠地分類建設(shè)，使之對應(yīng)綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃中的生態(tài)區(qū)域;調(diào)整城市綠化評價指標(biāo)，應(yīng)調(diào)整傳統(tǒng)的“三大指標(biāo)”[5]，將其完善為包括生物多樣性、植被覆蓋情況、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的連通性等綜合性評價指標(biāo);最終，構(gòu)建城鄉(xiāng)綠地網(wǎng)絡(luò)，在市域范圍建立由核心區(qū)、連接廊道、場地組成的網(wǎng)絡(luò)，將市域各孤島聯(lián)系起來。

4 結(jié)語

綠色基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃從馬里蘭州的規(guī)劃實踐開始，到如今在全球范圍內(nèi)的實踐及研究，經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程。在城市化迅猛發(fā)展的態(tài)勢下，用綠色基礎(chǔ)設(shè)施理論來引導(dǎo)城市發(fā)展、土地保護及開發(fā)，對于確保城市生態(tài)安全、保障生態(tài)服務(wù)性功能有著重要的意義。本文基于地理信息技術(shù)來構(gòu)建完整、分層級的綠色基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)，以期在快速城鎮(zhèn)化的浪潮下，保護城市生態(tài)空間，協(xié)調(diào)城鎮(zhèn)發(fā)展與生態(tài)保護之間的關(guān)系，為城市綠色空間的規(guī)劃提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 欒博，柴民偉，王鑫.綠色基礎(chǔ)設(shè)施研究進展[J].生態(tài)學(xué)報，2017，37（15）：3-5.

[2] 陳浩，喻榮崗.地理信息技術(shù)在水土保持監(jiān)測管理中的應(yīng)用綜述[J].中國水土保持，2015（06）：62-65.

[3] 許文雯，孫翔，朱曉東，等.基于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析的南京主城區(qū)重要生態(tài)斑塊識別[J].生態(tài)學(xué)報，2012，32（04）：260-268.

[4] 孔繁花，尹海偉.濟南城市綠地生態(tài)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建[J].生態(tài)學(xué)報，2008（04）：1711-1719.

[5] 徐本鑫.論我國城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃制度的完善——基于綠色基礎(chǔ)設(shè)施理論的思考[J].北京交通大學(xué)學(xué)報（社會科學(xué)版），2013，12（02）：15-20.

作者簡介：茍丹丹（1993—），女，四川達州人，碩士研究生，研究方向：風(fēng)景園林規(guī)劃與設(shè)計。