基于生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估的山地城市綠色空間規(guī)劃策略
——以重慶市主城區(qū)為例*

駱 暢， 李相逸， 李淙鈺

1. 西南大學 園藝園林學院， 重慶 400715； 2. 深圳大學 建筑與城市規(guī)劃學院， 廣東 深圳 518000；3. 重慶渝高科技產(chǎn)業(yè)(集團)股份有限公司， 重慶 401122

城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務價值(ecosystem services value， ESV)是指綠色空間的自然生態(tài)系統(tǒng)及其物種為維持人類生活而提供的一系列條件和過程， 是人類從這一生態(tài)系統(tǒng)中獲得的收益[1]． 城市的發(fā)展離不開綠色空間提供的各類生態(tài)系統(tǒng)服務． 因此， 對城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務功能的研究既有利于進一步客觀認識城市綠色空間的價值， 同時為城市綠色空間的規(guī)劃與管理提供參考依據(jù)． 目前， 生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估已經(jīng)具有豐富的研究基礎， Costanza R等[2]在《Nature》期刊發(fā)表文章對全球生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行評估； 聯(lián)合國組織實施千年生態(tài)系統(tǒng)評估項目， 對全球生態(tài)系統(tǒng)服務價值進行的多層次綜合評估[3]； 在城市綠色空間尺度上， Mcpherson E G[4]從城市綠色空間的投入與產(chǎn)出比的角度展開相關研究， 為城市建設資金投入提供重要的參考． 除了在經(jīng)濟領域和生態(tài)領域的研究， 城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)還承擔了更多的社會功能[5-6]． 由于學科研究背景和出發(fā)點不同， 已有的研究采用的評估指標和方法也具有較大差異[7-10]．

由于規(guī)劃制定方式和管理模式的原因， 在城市綠色空間規(guī)劃中更關注的往往是城市綠地覆蓋率、 人均綠地面積等相對單一的綠化指標． 同時， 山地城市生態(tài)系統(tǒng)具有其更綜合更復雜的空間和環(huán)境特征[11]． 目前， 已有研究證實對山地城市綠色空間環(huán)境的人為改變， 會直接導致整體生態(tài)系統(tǒng)的嚴重破壞， 引發(fā)泥石流和洪水等自然災害[11]． 因此， 對于與自然環(huán)境息息相關的山地城市綠色空間， 更加具有生態(tài)系統(tǒng)服務研究的必要性． 本研究選擇具有顯著山地城市特征的重慶作為研究對象， 綜合分析了山地城市綠色空間環(huán)境特征， 采用生態(tài)系統(tǒng)服務價值的評估方法， 量化評估了研究區(qū)域城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務價值； 同時， 基于評估結果， 提出山地城市綠色空間的優(yōu)化策略．

1 山地城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)特征

山地面積占我國陸地總面積的2/3． 山地城市具有不同于平原地區(qū)的獨特自然環(huán)境， 其區(qū)域內(nèi)的土壤、 植被、 氣候條件和河流水體均具有獨特性[11]． 山地城市的自然地形復雜多變， 河谷縱橫， 具有豐富的城市山水景觀結構[11-13]． 同時， 由于受到地形地貌的影響， 其城市區(qū)域高度聚集發(fā)展． 這樣的城市發(fā)展模式與山地脆弱的生態(tài)系統(tǒng)之間產(chǎn)生了嚴重沖突， 與平原城市的環(huán)境問題相比， 山地城市環(huán)境往往更加復雜敏感[11-16]． 因此， 在山地城市的規(guī)劃、 開發(fā)與建設過程中更應當考慮山地環(huán)境對城市建設的影響[17]． 然而， 在以往的山地城市綠色空間規(guī)劃經(jīng)驗中， 往往將平原城市的經(jīng)驗照搬到山地城市， 導致山地城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務功能不斷退化．

與平原城市相比， 山地城市生態(tài)系統(tǒng)具有更復雜的空間環(huán)境特征[11](表1)． 這些差異主要體現(xiàn)在城市結構、 城市小氣候、 空氣污染、 自然災害、 生物多樣性、 雨洪問題、 土壤侵蝕和文化景觀等多方面[12]． 目前， 對于山地城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務的相關研究還比較欠缺． 對于與自然環(huán)境息息相關的山地城市綠色空間， 更加具有生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估研究的必要性．

表1 山地城市與平原城市的城市生態(tài)系統(tǒng)特征的比較

2 山地城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估

2.1 研究區(qū)域

本研究選取典型山地城市重慶市主城區(qū)作為研究范圍． 重慶市主城區(qū)位于長江上游， 地貌以丘陵、 山地為主， 坡地面積較大(圖1)． 研究范圍內(nèi)海拔高度從150～1 400 m不等， 城區(qū)內(nèi)四山平行穿越， 河谷、 坡地和山脊交錯分布， 有近一半的城市建成區(qū)分布在25%以上的坡地上． 近幾十年的快速城市化， 使得重慶主城區(qū)城市環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)嚴重退化的趨勢， 可用于城市開發(fā)建設的土地資源不斷緊縮． 又由于山地城市開發(fā)空間的局限性， 導致城市區(qū)域出現(xiàn)人口擁擠、 交通擁堵、 資源短缺和空氣污染等問題．

底圖審圖號： 渝S(2018)038號

2.2 研究數(shù)據(jù)與方法

2.2.1 數(shù)據(jù)來源

本研究利用多源數(shù)據(jù)綜合分析評估城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務功能， 所用到的數(shù)據(jù)類型包括部門數(shù)據(jù)、 監(jiān)測數(shù)據(jù)、 統(tǒng)計數(shù)據(jù)、 遙感數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡平臺大數(shù)據(jù)． 部門數(shù)據(jù)主要源于地方國土部門的土地利用數(shù)據(jù)； 監(jiān)測數(shù)據(jù)來源于環(huán)保部門的環(huán)境監(jiān)測站點； 統(tǒng)計數(shù)據(jù)來源于相關統(tǒng)計年鑒； 遙感數(shù)據(jù)選取多時期、 多光譜遙感數(shù)據(jù)， 主要采用SPOT高清影像數(shù)據(jù)； 網(wǎng)絡平臺數(shù)據(jù)來自Flicker網(wǎng)站和百度熱力地圖數(shù)據(jù)(表2)．

表2 研究數(shù)據(jù)類型及來源

2.2.2 數(shù)據(jù)處理

研究利用SPOT遙感影像數(shù)據(jù)(分辨率為2.5 m)提取研究范圍內(nèi)城市綠色空間信息(圖2)， 利用eCognition遙感圖像處理軟件， 進行幾何校正、 大氣校正、 輻射定標、 影像融合和陰影處理等預處理． 通過多尺度影像分割和基于分割的分類， 利用光譜和空間信息進行土地利用類型分類(圖3)． 并利用土地利用變更調(diào)查的矢量數(shù)據(jù)對提取的綠色空間信息進行進一步校準．

底圖審圖號： 渝S(2018)052號

底圖審圖號： 渝S(2018)052號

新版《城市綠地分類標準》中， 并未將耕地和水域納入城市綠地分類范疇中． 然而， 耕地和水域同樣具有重要的生態(tài)系統(tǒng)服務功能． 因此， 應當參考綠色空間的廣義概念， 將能夠提供生態(tài)系統(tǒng)服務的開放空間均納入研究范疇， 全面評估綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務價值． 所以本次研究的范圍就包括研究區(qū)域內(nèi)的農(nóng)業(yè)用地、 林地、 自然保護區(qū)、 濕地灘涂地和河流水域等， 本研究按照林地、 耕地、 草地和水域等土地類型進行劃分．

2.2.3 評估方法

根據(jù)研究區(qū)域生態(tài)環(huán)境特征， 選取12項具體的生態(tài)系統(tǒng)服務評估指標， 采用相應的價值評估方法對不同類型的綠色空間進行生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估(表3)．

表3 城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務分類和評估方法

2.3 研究結果與分析

利用貨幣化的生態(tài)系統(tǒng)服務價值的評估方法， 計算得出2015年研究區(qū)域城市綠色空間所產(chǎn)生的生態(tài)系統(tǒng)服務經(jīng)濟總價值為629.915億元． 其中， 農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和雨洪調(diào)節(jié)所占比重最大， 約為164.472億元和170.087億元， 其次為淡水資源和文化教育價值， 約為98.160億元和69.69億元， 游憩功能價值、 生物多樣性服務價值、 固碳釋氧服務價值分別為36.105億元， 30.088億元和27.360億元． 其他生態(tài)系統(tǒng)服務類型， 包括噪音降低、 水質(zhì)凈化、 氣溫調(diào)節(jié)、 空氣凈化和保持土壤等服務價值相對較低(表4)．

表4 重慶市主城區(qū)綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務價值 億元

從單位面積重慶主城區(qū)綠地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值來看， 單位面積的水域提供的生態(tài)系統(tǒng)服務價值最高， 其次為林地和草地， 耕地的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值最低． 耕地和水域是供給服務的主要來源， 而調(diào)節(jié)與支持服務價值來源主要依靠林地和草地生態(tài)系統(tǒng)， 而林地同時也為文化服務提供了最主要的價值來源(表5)． 根各類用地的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估結果， 將其反映到研究范圍空間上， 發(fā)現(xiàn)研究區(qū)域內(nèi)主要的丘陵與山脈區(qū)域， 具有顯著的生態(tài)系統(tǒng)服務功能．

表5 單位面積綠地生態(tài)系統(tǒng)服務價值 萬元

3 基于生態(tài)系統(tǒng)服務價值的山地城市綠色空間規(guī)劃策略

3.1 城市組團綠色空間特征分析

根據(jù)上述城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務價值分布結果， 林地所提供的生態(tài)系統(tǒng)服務價值在所有綠色空間類型中最高． 同時， 林地為調(diào)節(jié)與支持服務和文化服務提供了最主要的價值來源． 而從綠色空間類型分布圖(圖3)可以看出， 林地主要分布于山頭和山脊等區(qū)域． 同時， 水域提供的單位面積生態(tài)系統(tǒng)服務價值最高． 可以說在山地城市中， 城市山林與河流水系是城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務的重要來源． 因此， 本文以重慶市主城區(qū)中心區(qū)域為例， 嘗試在城市組團尺度下， 發(fā)現(xiàn)目前城市山林與河流水系的生態(tài)問題， 從提升生態(tài)系統(tǒng)服務價值出發(fā)， 探討山地城市綠色空間的優(yōu)化策略．

本研究選取位于重慶市主城區(qū)中心區(qū)域的渝中-南岸-觀音-大楊石組團為研究案例， 通過研究區(qū)域空間數(shù)據(jù)獲取組團內(nèi)的城市建成區(qū)土地利用類型、 地形地貌和水文信息． 并通過數(shù)字高程模型DEM生成坡度和高程模型圖， 同時， 利用DEM模型和水文數(shù)據(jù)提取山脊線、 河流線和山體等特征區(qū)域． 通過分析山脊線、 河流線、 陡坡、 山頂、 丘陵和洪泛區(qū)等地理景觀的基本要素， 并將場地的地理景觀要素與城市建設現(xiàn)狀疊加， 可發(fā)現(xiàn)目前城市區(qū)域與其所在自然地理環(huán)境的矛盾(圖4)． 利用所得到的數(shù)據(jù)， 可有效分析案例組團自然生態(tài)地理環(huán)境條件情況， 并在此基礎上提出優(yōu)化方案．

圖4 渝中-南岸-觀音-大楊石組團自然地理景觀要素

通過渝中-南岸-觀音-大楊石組團的自然地理景觀要素分布可以清晰看到， 組團主要由兩條貫穿的高山山脈作為自然界限， 同時， 內(nèi)部同樣多山地丘陵． 區(qū)域內(nèi)嘉陵江和長江這兩條主要水系在組團內(nèi)部交匯， 河流水網(wǎng)密集分布． 兩山山脈形成組團的主要外部自然山體隔離， 將城市建設區(qū)域主要限制在兩條山脈之間． 區(qū)域內(nèi)具有較高的生態(tài)系統(tǒng)服務價值的林地主要分布于山頂和坡地區(qū)域． 同時， 嘉陵江和長江兩條重要水系在此交匯， 為組團內(nèi)部提供了相應的重要生態(tài)系統(tǒng)服務功能．

城市發(fā)展現(xiàn)狀的反映主要通過提取人工環(huán)境建設主要涉及的工業(yè)用地、 交通用地、 商業(yè)用地、 居住用地和設施用地， 排除保留自然地理要素的城鎮(zhèn)綠地、 河流和濕地． 通過分析城市土地利用現(xiàn)狀數(shù)據(jù)， 可以看出目前研究區(qū)域內(nèi)大部分的城市開發(fā)與生態(tài)服務價值最大化的要求不符(圖5)．

圖5 渝中-南岸-觀音-大楊石組團城市發(fā)展情況

通過分析比較自然地理環(huán)境和城市發(fā)展現(xiàn)狀， 可以看出目前案例組團內(nèi)部分城市開發(fā)對山地區(qū)域和河流泛洪區(qū)侵蝕嚴重． 尤其是山頂出現(xiàn)大量城市斑塊， 而大量緩坡丘陵區(qū)域和低海拔山頂區(qū)域被嚴重改變和破壞． 在貫穿組團的兩條平行山脈頂部大量散布城市斑塊， 山脊生態(tài)廊道遭到破壞， 導致山區(qū)林地破碎化程度不斷加?。?同時， 部分河流也由于城市建設被阻斷， 或河流周邊河灘地被大量用于城市開發(fā)(圖6)．

圖6 渝中-南岸-觀音-大楊石組團城市開發(fā)侵蝕情況

3.2 城市綠色空間優(yōu)化策略

本研究基于城市綠色空間的價值提升， 提出相應的綠色空間優(yōu)化方案和修復策略(圖7)． 首先， 依據(jù)城市自然地理要素調(diào)整城市組團中心布局模式． 建議嚴格控制兩江四岸的城市開發(fā)， 在相對地勢平坦、 遠離山體、 對自然生態(tài)環(huán)境要素影響干擾較少的區(qū)域布局城市組團中心． 其次， 嚴格保護山脈區(qū)域， 建議搬遷山脈工業(yè)用地， 盡量修復已經(jīng)遭到城市開發(fā)破壞的山地區(qū)域林地． 保留山區(qū)林地作為自然保護區(qū)和大型城市森林公園， 在嚴格保護森林綠色空間的同時為城市居民提供觀賞游憩價值． 同時， 可考慮選擇坡度和海拔相對較為緩和、 斑塊面積相對較小的山區(qū)林地， 作為提供城市居民活動場所的城市公園， 在增加城市公園密度的同時， 增加綠色空間斑塊密度， 整體提升城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務價值． 最后， 河流水系兩岸的洪泛區(qū)應嚴格禁止城市開發(fā)[17]． 建議搬遷沿著長江沿岸分布的大片工業(yè)用地， 利用生態(tài)技術對這些工業(yè)區(qū)進行生態(tài)修復， 發(fā)揮水域生態(tài)系統(tǒng)服務重要價值， 為城市提供雨洪調(diào)節(jié)、 休閑游憩等重要生態(tài)系統(tǒng)服務功能．

圖7 渝中-南岸-觀音-大楊石組團城市綠色空間優(yōu)化布局

本研究主要以城市綠色空間價值作為首先考慮和保護的對象， 分析未能包含具體規(guī)劃方案中涉及的所有自然地理、 生態(tài)和人文各方面要素． 方案僅為對山地城市生態(tài)系統(tǒng)服務優(yōu)化策略的思考和探討， 在實際城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃中， 應當在此基礎上， 綜合更全面的城市用地現(xiàn)狀、 自然地理要素和生態(tài)系統(tǒng)要素， 并結合文化要素綜合制定城市綠色空間規(guī)劃方案．

4 結論與討論

伴隨著近10年來不斷的城鎮(zhèn)化過程， 山地城市的開發(fā)不斷向山脈與陡坡邊緣逼近， 甚至侵占了山脊線和山頂?shù)貛В?河流水系的生態(tài)敏感區(qū)域也不斷被城市開發(fā)侵占， 變?yōu)楦邇r的居住和商業(yè)用地； 大量橋梁和隧道的修建， 打破了原有的自然生態(tài)屏障， 使城市發(fā)展由高度集聚向外圍分散轉變． 這樣高強度的山地城市開發(fā)模式導致了一系列嚴重的自然生態(tài)環(huán)境問題． 由于規(guī)劃制定方式和管理模式的原因， 在城市綠色空間規(guī)劃中更關注的往往是城市綠地覆蓋率、 人均綠地面積等相對單一的綠化指標． 然而， 從研究結果中可以看出， 除了綠色空間面積外， 城市綠色空間的價值與其用地類型、 空間分布具有密切關系． 同時， 山地城市環(huán)境具有其獨特的環(huán)境特征， 城市綠色空間的建設發(fā)展面臨更加復雜敏感的生態(tài)環(huán)境問題． 在實際的城市綠色空間規(guī)劃中， 實現(xiàn)綠色空間生態(tài)系統(tǒng)服務價值最大化所面臨的主要困難是前期生態(tài)價值評估與具體規(guī)劃工作的脫節(jié)， 反映城市綠色空間多重價值的目標不明確．

在山地城市綠色空間規(guī)劃過程中， 應當充分考慮山地環(huán)境特征， 尊重自然生態(tài)系統(tǒng)過程， 突出山水城市文化特色， 將合理充分利用城市綠色空間生態(tài)系統(tǒng)價值， 將生態(tài)系統(tǒng)服務功能的提升作為實際規(guī)劃中重要的一環(huán)． 同時， 要避免盲目將平原城市的發(fā)展經(jīng)驗照搬到山地城市之中， 需要考慮山地城市和平原城市在自然過程和環(huán)境限制等方面的顯著差異， 尤其應當限制城市開發(fā)向脆弱敏感的山地區(qū)域蔓延， 堅持保護城市中獨特的山水景觀， 以及山水城市傳統(tǒng)文化的價值．

研究基于城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務價值評估結果， 提出山地城市綠色空間的優(yōu)化策略研究， 可以將城市綠色空間的具體優(yōu)化策略總結為3個方面．

第一， 堅持保護山地城市自然山水環(huán)境． 為保證自然山地綠色空間和河流水系的濱水綠色空間不受城市開發(fā)影響， 應當盡可能減輕城市開發(fā)帶來的負面影響． 通過完善公交系統(tǒng)、 關閉或搬遷污染企業(yè)， 改善城市空氣質(zhì)量， 通過增加植被覆蓋、 減緩城市熱島效應， 通過豐富山地區(qū)域森林植被、 限制城市建設的坡度和高程等方式實現(xiàn)水土保持、 防止山體滑坡和城市雨洪徑流的管理． 盡可能減少大規(guī)模開挖山體、 填充洼地、 夷平山丘、 破壞梯田、 截斷水系和破壞植被等可能引發(fā)自然災害的城市開發(fā)活動[18]．

第二， 遵循 “多中心、 組團式”城市形態(tài)， 采取緊湊城市開發(fā)、 土地集約利用的城市發(fā)展策略． 在中心城市區(qū)域采取高密度開發(fā)模式； 在緩坡、 中坡的山地區(qū)域， 加強基礎設施配套和工程防護成本的投入[17]； 在山頂、 陡坡和河流沿岸等生態(tài)脆弱區(qū)域， 應嚴格禁止任何開發(fā)活動． 對于已經(jīng)遭到破壞的區(qū)域， 應當積極采取生態(tài)修復措施進行修復．

第三， 保護城市人文價值的豐富度和多樣性， 保護山水城市歷史文化景觀． 嚴格劃定歷史文化街區(qū)和文化公園的保護范圍， 禁止城市開發(fā)侵占歷史文化保護區(qū)域土地， 尊重山地城市獨特山水格局的城市建設模式和傳統(tǒng)規(guī)劃方式， 防止山地平原化， 保持山地城市獨有的立體山水文化景觀．

總的來說， 在山地城市中， 自然山水生態(tài)環(huán)境是山地城市發(fā)展的重要制約因素， 同時也是山地城市的重要資產(chǎn)， 具有重要的生態(tài)系統(tǒng)服務價值[19]． 一方面， 山水格局構成了限制山地城市發(fā)展的自然屏障， 加劇了城市熱島效應和空氣污染等環(huán)境問題； 另一方面， 山水環(huán)境改善和維護了山地城市的自然生態(tài)系統(tǒng)， 在山地城市中， 山脈、 丘陵、 河流和溪溝等城市綠色空間區(qū)域通常具有更高的生態(tài)價值， 在城市建設中應當?shù)玫礁叩年P注． 因此， 可以說城市綠色空間規(guī)劃的重點不在于綠地覆蓋率和綠地面積的多少， 而在于城市綠色空間如何分布， 從生態(tài)系統(tǒng)服務的視角出發(fā)， 探討山地地區(qū)的城市綠色空間規(guī)劃問題才是尊重自然演進過程的可持續(xù)的城市綠色空間規(guī)劃方式．