生態(tài)安全格局視角下中國城市增長邊界研究進(jìn)展

戴湘君，許硯梅

（中南大學(xué) 建筑與藝術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410075）

當(dāng)前中國城鎮(zhèn)化步伐加快，在城市增長過程中呈現(xiàn)出的生態(tài)環(huán)境破壞、城市無序蔓延等問題，為解決城市擴(kuò)張中出現(xiàn)的諸多問題，城市增長邊界的研究受到越來越多學(xué)者的關(guān)注及重視。生態(tài)安全格局視角下城市增長邊界的協(xié)調(diào)優(yōu)化能有效遏制城市的無序蔓延，對于緩解城市發(fā)展的空間矛盾及地區(qū)發(fā)展與生態(tài)保護(hù)之間的矛盾具有重要作用。城市增長邊界的劃定不僅是對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，同時也是對城市增長空間的引導(dǎo)［1］。西方發(fā)達(dá)國家的城市規(guī)劃實(shí)踐證明，生態(tài)安全格局與城市增長邊界及城市蔓延有著極其密切的關(guān)系，生態(tài)安全格局的構(gòu)建是實(shí)現(xiàn)城市精明增長和建設(shè)環(huán)境友好型城市的重要途經(jīng)。在中國，城市增長邊界實(shí)踐多被理解為約束城市發(fā)展的城鄉(xiāng)分界線，而忽視了城市增長邊界的多目標(biāo)及可持續(xù)發(fā)展特征。

1 生態(tài)安全格局下中國城市增長邊界研究效益

1.1 研究背景

1.1.1 合理城市增長和高效邊界管理是實(shí)現(xiàn)城市有序發(fā)展的基本保證

城市的增長邊界對區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境整體平衡有著重要的意義。在改革開放后，中國的城鎮(zhèn)化發(fā)展出現(xiàn)了快速增長曲線，城市的邊界擴(kuò)張開發(fā)成本管理精細(xì)化操作無以為繼，粗獷外延式邊界增長成為主流。因此，在新式城鎮(zhèn)化要求下，對城市增長模型和邊界生態(tài)控制的科學(xué)化管理是滿足城市增長模式轉(zhuǎn)型的基本前提［2］。

1.1.2 生態(tài)安全格局是實(shí)現(xiàn)城市區(qū)域生態(tài)安全的重要途經(jīng)

中國城市居民對生態(tài)環(huán)境的需求逐漸上升，城市建設(shè)不再拘泥于生產(chǎn)生活范圍內(nèi)，而是包含生態(tài)系統(tǒng)、文化藝術(shù)、經(jīng)濟(jì)增長與社會穩(wěn)定等多種因素互相協(xié)調(diào)的復(fù)合系統(tǒng)［3］。生態(tài)安全格局是維持城市可持續(xù)發(fā)展的空間配置模式，是維持城市空間生態(tài)過程的整體性和持續(xù)性、改善城市生態(tài)環(huán)境的區(qū)域性空間格局。生態(tài)安全格局是城市擴(kuò)張所依靠的生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施，是維護(hù)區(qū)域與城市生態(tài)安全、實(shí)現(xiàn)城市精明增長和實(shí)現(xiàn)城市區(qū)域生態(tài)穩(wěn)定的重要途徑［4］。因此，基于生態(tài)安全格局的城市增長邊界研究更具生態(tài)穩(wěn)定及整體和諧性價值。

1.2 研究目的及空間治理意義

1.2.1 研究目的

本研究為促進(jìn)生態(tài)環(huán)境和城市增長可持續(xù)性發(fā)展，綜合管理學(xué)、城市生態(tài)學(xué)以及其他理論對邊界增長體系進(jìn)行探討，引導(dǎo)城市科學(xué)化發(fā)展。研究目的如下：

實(shí)現(xiàn)生態(tài)安全格局和城市發(fā)展的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。研究相關(guān)理論的顯示依據(jù)，建設(shè)整體的生態(tài)安全格局來提高邊界管理的效率，促進(jìn)空間格局理論優(yōu)化，為生態(tài)安全格局與城市和諧發(fā)展提供一定理論基礎(chǔ)。

實(shí)現(xiàn)生態(tài)安全格局和城市增長邊界優(yōu)化的整合。城市增長邊界的劃定有助于保護(hù)城市內(nèi)外的生態(tài)環(huán)境及自然資源，有利于城市高效、科學(xué)建設(shè)開發(fā)，優(yōu)化城市空間生態(tài)安全格局，探索生態(tài)安全格局與城市增長邊界之間的彈性整合關(guān)系。

1.2.2 研究意義

中國城市化進(jìn)程不斷加快，相關(guān)的城市工程理論不斷完善。但對城市增長邊界的研究與建設(shè)規(guī)劃方面較少。城市增長邊界與城市經(jīng)濟(jì)增速、土地行政制度和城市領(lǐng)導(dǎo)決策密切相關(guān)，相比于西方城市管理，中國的城市增長管理不能和邊界管理相雷同，兩者必須體現(xiàn)整體差異化。文章關(guān)于生態(tài)安全格局下中國城市增長邊界的研究，對引導(dǎo)生態(tài)安全格局與中國城市增長管控協(xié)調(diào)發(fā)展，對完善中國城市規(guī)劃、推進(jìn)中國城市增長研究、保護(hù)中國生態(tài)環(huán)境具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

2 生態(tài)安全格局下中國城市增長邊界研究進(jìn)展

在中國城市無序蔓延及生態(tài)安全格局遭到破壞的背景下，使得城市增長邊界中國化應(yīng)解決的問題遠(yuǎn)不同于其他國家［5］。中國人口基礎(chǔ)巨大，近年經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人地矛盾逐漸突出，城市增長邊界劃定中國化有益于促進(jìn)中國城鄉(xiāng)可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)建區(qū)域范圍內(nèi)適宜的生態(tài)安全格局并建設(shè)科學(xué)的城市發(fā)展方向；中國城市發(fā)展邊界研究應(yīng)主要控制區(qū)域?qū)用娴某鞘袩o序蔓延、緩解人口基數(shù)大引發(fā)的人地矛盾、保護(hù)生態(tài)環(huán)境及生態(tài)空間安全［6］。

中國對于城市增長邊界的研究在不斷的更新發(fā)展，文章總結(jié)國家層面的調(diào)控措施如表1 所示：

表1 中國關(guān)于城市增長邊界的調(diào)控措施Table l China's control measures on urban growth boundary

自城市增長邊界引入中國來，許多學(xué)者結(jié)合中國國情對城市增長邊界進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整及深入解讀，文章總結(jié)中國城市增長邊界發(fā)展歷程如表2 所示：

表2 中國學(xué)者關(guān)于城市增長邊界的研究Table 2 Chinese scholars'study on the boundary of urban growth

目前中國學(xué)者對城市增長邊界的深化理解尚未統(tǒng)一，不同角度對應(yīng)的理解主要可分為以下三類:

1）將城市建設(shè)開發(fā)用地邊界內(nèi)涵視為狹義的城市增長邊界，明確城市擴(kuò)張邊界劃定城市建設(shè)用地范圍，即階段性城市增長用地范圍；

2）從反規(guī)劃理念出發(fā)，優(yōu)先劃定生態(tài)保護(hù)紅線，除去郊野地帶及生態(tài)空間（森林、水域、基本農(nóng)田等）不可建設(shè)用地，反向推導(dǎo)城市開發(fā)邊界；

3）將城市增長邊界視為彈性發(fā)展的管控空間，此類增長邊界包含既有建設(shè)用地及未來增長需要預(yù)留的空間，是依據(jù)城市增長不斷調(diào)整的彈性動態(tài)空間。

3 基于生態(tài)安全格局的中國城市增長邊界劃定方法

1976 年在美國塞勒姆市劃定了第一條城市增長邊界，為解決其與周邊城鎮(zhèn)建設(shè)發(fā)展所帶來的開發(fā)矛盾；隨后在20 世紀(jì)80 年代，美國提出“新城市主義”理念以解決城市無序擴(kuò)張帶來的生態(tài)問題［17］；之后，墨爾本、波特蘭的城市增長邊界劃定對于城市無序蔓延有良好的控制效果，已成為經(jīng)典范例［18］。中國的城市增長邊界，主要用于限制城市發(fā)展規(guī)模及劃定城市范圍，通常以城市總體規(guī)劃中的“五線”、“四區(qū)”的形式體現(xiàn)。中國區(qū)域發(fā)展水平參差不齊，城市增長邊界的思想理念及劃定方法也各不相同,文章基于相關(guān)文獻(xiàn)資料，將城市增長邊界的劃定方法分為：1）以正反規(guī)劃理念為基礎(chǔ)進(jìn)行邊界劃定；2）以城市擴(kuò)張的外部制約機(jī)制引導(dǎo)邊界劃定；3）以城市空間增長模型模擬未來劃定綜合邊界。

3.1 以正反規(guī)劃理念為基礎(chǔ)進(jìn)行邊界劃定

3.1.1 正規(guī)劃理念的邊界劃定：又稱為增長法，運(yùn)用正向思維，將城市用地視為不斷增長的有機(jī)體，通過區(qū)位、經(jīng)濟(jì)、人口等要素進(jìn)行綜合分析，運(yùn)用計算機(jī)模型預(yù)測城市擴(kuò)張并參照參考增長結(jié)果劃定城市增長邊界［19］。正規(guī)劃理念邊界劃定如表3 所示。

表3 正規(guī)劃理念邊界劃定分類Table 3 Classification of positive planning theory

3.1.2 反規(guī)劃理念的邊界劃定：又稱排除法，以底線思維，從非建設(shè)用地得到角度出發(fā)，以保護(hù)生態(tài)環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展為導(dǎo)向，基于生態(tài)敏感性評價的基礎(chǔ)上排除因生態(tài)環(huán)境敏感或建設(shè)條件有限等原因造成的不宜建設(shè)區(qū)域，然后對城市增長邊界進(jìn)行劃定［20］。反規(guī)劃理念邊界劃定如表4 所示。

表4 反規(guī)劃思路邊界劃定分類Table 4 Classification of anti-planning theory

3.2 以城市擴(kuò)張的外部制約機(jī)制引導(dǎo)邊界劃定

以城市增長的外部制約機(jī)制劃定城市邊界重點(diǎn)考慮生態(tài)安全，對區(qū)域內(nèi)進(jìn)行空間適宜性評價，結(jié)合新技術(shù)將城市發(fā)展與生態(tài)紅線進(jìn)行綜合考慮并構(gòu)建適宜性建設(shè)用地分區(qū)，保證城市預(yù)期增長范圍的同時對需要的生態(tài)用地進(jìn)行保護(hù)［21］；制約城市增長的因素主要有社會經(jīng)濟(jì)及生態(tài)環(huán)境要素，可基于GIS技術(shù)，根據(jù)城市用地的時空變化分析城市擴(kuò)張制約機(jī)制，利用研究區(qū)域相關(guān)數(shù)據(jù)分析城市擴(kuò)張影響因素效應(yīng)，建立剛性制約要素控制城市用地的擴(kuò)張［22］。

3.3 以城市空間增長模型模擬未來劃定綜合邊界

無論是“正、反規(guī)劃”思想引導(dǎo)還是外部制約機(jī)制引導(dǎo)的城市邊界劃定，都需要補(bǔ)充考慮儲層式擴(kuò)張的內(nèi)部機(jī)制，利用智能化的計算機(jī)模型模擬預(yù)測城市用地擴(kuò)展范圍是城市增長邊界的劃定的主要方法?；谠詣訖C(jī)（CA）的動態(tài)模型是模擬城市空間增長應(yīng)用最廣泛的模型，在此基礎(chǔ)上，通過生態(tài)過程安全格局的疊加結(jié)合城市規(guī)劃發(fā)展方向嵌入多準(zhǔn)則判斷元胞自動機(jī)（MCE-CA）模型［10］；也有學(xué)者有限優(yōu)先考慮保護(hù)生態(tài)紅線等限制因素，在區(qū)域內(nèi)各類用地規(guī)模指標(biāo)的限制下采用FLUS 模型對區(qū)域內(nèi)空間利用布局進(jìn)行預(yù)測［23］；此外CLUE-S 模型、BP（遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)）模型、MAS（多智能體模型）、SLEUTH模型、MCR（最小阻力）模型、UEER（生態(tài)阻力面）模型、ABM（基于主體的模擬方法）模型等模型在預(yù)測未來城市發(fā)展發(fā)揮著巨大作用，多模型的應(yīng)用融合了多因素影響的規(guī)律性組合，能夠更準(zhǔn)確的預(yù)測城市發(fā)展，適應(yīng)未來城市發(fā)展需求從而劃定綜合混合型城市增長邊界［24］。

4 基于生態(tài)安全格局的中國城市空間擴(kuò)展優(yōu)化策略研究

城市增長邊界的劃定是一種緩解用地矛盾、進(jìn)行城市空間擴(kuò)展優(yōu)化的有效方式，中國幅員遼闊、地區(qū)差異性大，在引入國外城市增長邊界概念時應(yīng)綜合考慮中國國情，劃定符合中國城市發(fā)展現(xiàn)狀的開發(fā)邊界，在現(xiàn)有制約土地規(guī)模的基礎(chǔ)上加入生態(tài)環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容以豐富城市空間擴(kuò)展的內(nèi)涵［25］。文章將城市擴(kuò)張空間分為剛性增長邊界空間與彈性增長邊界空間進(jìn)行討論。

4.1 城市剛性增長邊界空間優(yōu)化策略

城市剛性增長邊界意為：在一個基本區(qū)域內(nèi)，禁止建造占用土地資源并突破劃分的邊界，是生態(tài)安全的最低保障制度［26］。除特殊或緊急情況，剛性邊界劃分區(qū)域內(nèi)不允許任何開發(fā)建設(shè)行為，在地理形狀特性和生態(tài)自然保護(hù)的基礎(chǔ)上對剛性邊界區(qū)域進(jìn)行劃分［27］。在規(guī)劃剛性邊界時，應(yīng)考慮邊界對城市的安全性和生態(tài)區(qū)域的保障性，在科學(xué)實(shí)際操作理論支撐的前提下合理制定開發(fā)建設(shè)邊界。因剛性邊界不會被開發(fā)占用土地的特性，在保障城市增長的穩(wěn)定性方面有顯著的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。

對剛性增長邊界空間優(yōu)化應(yīng)達(dá)到三個目標(biāo)：1）減緩城市蔓延狀發(fā)展，引導(dǎo)正確的發(fā)展方向避免過度消耗；2）確保城市的糧食供給安全，禁止對優(yōu)質(zhì)耕地的侵占和開發(fā)；3）保護(hù)生態(tài)多樣性，維持區(qū)域內(nèi)生物系統(tǒng)的平衡。在達(dá)到剛性增長邊界空間優(yōu)化目標(biāo)的同時，還應(yīng)注意兩大原則：1）優(yōu)先保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的土地資源，重要的生物用地不能納入開發(fā)范圍內(nèi)；2）結(jié)合科學(xué)實(shí)際理論對剛性邊界進(jìn)行劃分，防止過度理論化的空中樓閣式劃分。

4.2 城市彈性增長邊界空間優(yōu)化策略

城市彈性增長邊界是以城市總體規(guī)劃的階段性出發(fā)，結(jié)合城市增長壓力、外溢可能性及區(qū)域經(jīng)濟(jì)實(shí)力等影響因素劃定的增長邊界，在遇特殊發(fā)展要求時可經(jīng)過技術(shù)模擬支持進(jìn)行適當(dāng)修改［26］。城市彈性增長邊界表現(xiàn)城市擴(kuò)張的動態(tài)性，不同階段的城市空間發(fā)展都應(yīng)有與之對應(yīng)的合理的邊界管理，保障城市的擴(kuò)張在科學(xué)合理的動態(tài)范圍內(nèi)［28］。在城市增長階段劃定的彈性增長邊界是合理調(diào)控城市可持續(xù)發(fā)展的重要指導(dǎo)方向，對城市地域性空間形態(tài)的建設(shè)有十分重要的作用［29］。

對城市彈性增長邊界空間優(yōu)化應(yīng)達(dá)到三個目標(biāo)：1）在保障生態(tài)安全的情況下，確定城市未來發(fā)展方向；2）對彈性增長邊界空間進(jìn)行分區(qū)，建設(shè)可持續(xù)的開發(fā)順序；3）合理的城市彈性增長邊界空間的優(yōu)化，對城市未來的開發(fā)擴(kuò)張有著十分積極的引導(dǎo)與控制效益。在達(dá)到城市彈性增長邊界空間優(yōu)化目標(biāo)的同時，還應(yīng)注意生態(tài)安全格局保護(hù)優(yōu)先、城市不同階段彈性增長邊界空間合理分級、引導(dǎo)城市可持續(xù)健康擴(kuò)張的三個原則。

4.3 城市綜合性增長邊界空間優(yōu)化策略

城市增長邊界是綜合空間治理的多目標(biāo)控制手段，用以面對城市發(fā)展過程規(guī)劃決策突破界限的可能，城市增長邊界不可單一考慮剛性邊界或彈性邊界，應(yīng)綜合研究兩者的相互作用，進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，協(xié)調(diào)區(qū)域差異化調(diào)控、完善相應(yīng)配套設(shè)施、科學(xué)的邊界空間調(diào)整。城市增長邊界空間的優(yōu)化不是一個單一的適宜過程，是規(guī)劃管控多元化的發(fā)展趨勢，剛性與彈性的邊界空間也應(yīng)與城市發(fā)展的不同階段科學(xué)對應(yīng)［30］。在城市邊界空間的優(yōu)化過程中，既要合理利用控制性與引導(dǎo)性工具，也要通過綜合性的管控政策提高空間的適應(yīng)性與靈活連續(xù)性，結(jié)合中國國情，進(jìn)一步探索中國城市增長機(jī)制、完善中國城市增長的預(yù)測方法、健全中國城市增長邊界空間管控的法律法規(guī)、建立中國化的城市增長邊界理論與管理體系、進(jìn)行中國城市增長邊界空間的效益評估［31］。

5 結(jié)論

中國自引入城市增長邊界概念以來，相關(guān)研究不斷發(fā)展，政策實(shí)踐也相應(yīng)展開，研究發(fā)現(xiàn)：1）城市增長邊界是城市擴(kuò)張背景下調(diào)控土地資源的重要控制手段，對于提升城市空間治理、保護(hù)城市生態(tài)安全格局、促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展、提高區(qū)域內(nèi)土地利用效率具有重要意義。2）中國在城市增長邊界劃定的技術(shù)手段取得一定的成效，劃定城市增長邊界時，應(yīng)兼顧城市復(fù)雜的自然屬性與社會屬性，構(gòu)建連續(xù)的生態(tài)安全格局，探索多元化的預(yù)測模型，深入討論中國的城市增長規(guī)律，結(jié)合多樣的經(jīng)濟(jì)手段、政策調(diào)控、技術(shù)手段，協(xié)調(diào)城市邊界劃定下生態(tài)安全格局與城市增長的直接矛盾。3）城市增長邊界是動態(tài)的，城市增長邊界空間也是不斷變化的，不同時期城市用地擴(kuò)張界限隨經(jīng)濟(jì)、社會、自然等影響因素而調(diào)整，彈性與剛性城市增長邊界空間表現(xiàn)為可調(diào)整性空間與禁止建設(shè)開發(fā)空間，秉承生態(tài)安全格局優(yōu)先的思想，結(jié)合城市發(fā)展動力、城市綜合現(xiàn)狀、綜合性調(diào)控措施等協(xié)調(diào)配合，引導(dǎo)生態(tài)安全格局為導(dǎo)向的新型城市增長模式，達(dá)到資源整合、區(qū)域協(xié)調(diào)發(fā)展的目的。