基于地理國情的城市資源環(huán)境監(jiān)測體系構(gòu)建與實踐——以武漢市為例

程琦，張勇，譚波，秦思嫻

(武漢市測繪研究院，湖北 武漢 430022)

1 引 言

黨的十八大把生態(tài)文明建設(shè)提升到與經(jīng)濟、政治、文化、社會建設(shè)并列的高度，提出“五位一體”的總體布局。2014年住建部發(fā)布《海綿城市建設(shè)技術(shù)指南》，2015中辦印發(fā)《生態(tài)文明體制改革總體方案》(中發(fā)[2015]25號)，2017年中辦、國辦印發(fā)《關(guān)于建立資源環(huán)境承載能力監(jiān)測預(yù)警長效機制的若干意見》(廳字〔2017〕25號)。2016年，中國正式批準(zhǔn)簽署了應(yīng)對氣候變化《巴黎協(xié)定》，國家十三五規(guī)劃綱要也提出了“低碳發(fā)展”“海綿城市”“生態(tài)城市”的發(fā)展目標(biāo)。2020年，我國正式宣布將力爭2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和。這都是中國基于推動構(gòu)建人類命運共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求而作出的重大戰(zhàn)略決策。

2 地理國情普查與監(jiān)測概述

地理國情是空間化、可視化的國情信息。地理國情普查摸清了自然地理要素(種植植被、林草覆蓋、荒漠與裸露地表、水)和人文地理要素(房屋建筑區(qū)、鐵路和道路、構(gòu)筑物、人工堆掘地)家底，客觀、準(zhǔn)確地反映了各類要素的空間分布，常態(tài)化的地理國情監(jiān)測按年度反映了要素空間演變規(guī)律，為開展資源環(huán)境監(jiān)測、建設(shè)生態(tài)文明奠定了良好基礎(chǔ)。

結(jié)合城市特點，武漢市地理國情基礎(chǔ)性監(jiān)測指標(biāo)體系在國家、省級基礎(chǔ)上，增加了地下空間利用(地下交通、軌道交通、地下通道、地下車庫)、行業(yè)專題信息(人口、企業(yè)、政務(wù)服務(wù)、公共服務(wù)和城市建設(shè)管理)2個大類，以及8個二級類，33個三級類，將城鎮(zhèn)綜合功能單位擴展到11個四級類。專題性監(jiān)測圍繞區(qū)域城市聯(lián)系、城市空間格局、開發(fā)區(qū)規(guī)劃實施、綜合交通網(wǎng)絡(luò)、基本公共服務(wù)、濱江濱湖生態(tài)環(huán)境等方面開展了持續(xù)監(jiān)測與綜合分析研究。同時，定期收集利用全市民政、統(tǒng)計、公安、教育、環(huán)保、建設(shè)、交通、水務(wù)、農(nóng)業(yè)、文化、衛(wèi)生、園林、旅游、體育、稅務(wù)、房管、宗教等行業(yè)專題資料，初步構(gòu)建了城市資源環(huán)境監(jiān)測體系。

3 城市資源環(huán)境監(jiān)測體系框架

圍繞城市資源環(huán)境面臨的突出問題，監(jiān)測體系內(nèi)容包括生態(tài)城市建設(shè)、低碳城市建設(shè)、海綿城市建設(shè)和資源環(huán)境承載力等四大監(jiān)測內(nèi)容，分別為自然資源保護、城市碳中和評估、海綿城市建設(shè)效果評估、國土空間規(guī)劃實施評價等多領(lǐng)域服務(wù)，如圖1所示。

3.1 生態(tài)環(huán)境要素監(jiān)測

監(jiān)測水體、山體、綠地、綠楔和綠道的現(xiàn)狀和變化，構(gòu)建生態(tài)環(huán)境綜合評價指標(biāo)，全面評價全市生態(tài)環(huán)境總體狀況，能更好地為人居環(huán)境建設(shè)服務(wù)。其中，水體監(jiān)測包括河流、湖泊和水庫的面積變化與水質(zhì)分析(圖2)；山體監(jiān)測包括山體破損和山體修復(fù)分析；綠地監(jiān)測包括綠地面積和覆蓋率分析；綠楔監(jiān)測為武漢市總體規(guī)劃確定的6大生態(tài)綠楔的用地結(jié)構(gòu)變化分析；綠道監(jiān)測包括綠道長度和服務(wù)能力分析。將生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)工程建設(shè)、市政基礎(chǔ)和實際服務(wù)人口信息相結(jié)合，評價生態(tài)環(huán)境保護與生態(tài)修復(fù)工程建設(shè)成效。

圖1 基于地理國情的城市資源環(huán)境監(jiān)測體系

圖2 生態(tài)環(huán)境要素分布與統(tǒng)計(水域)

3.2 低碳城市建設(shè)監(jiān)測

從碳排放空間差異和植被碳匯時空變化兩方面開展低碳城市建設(shè)效果監(jiān)測。一方面根據(jù)市、區(qū)兩級統(tǒng)計年鑒，利用碳排放因子法，核算主要行業(yè)(包括工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運輸、建筑施工及居民生活)碳排放總量，以街道為統(tǒng)計單元，利用地理國情要素中種植土地、居住小區(qū)、工礦企業(yè)等地類圖斑，對不同行業(yè)碳排放量進行空間化尺度下推，橫向和縱向?qū)Ρ确治鎏寂欧沤Y(jié)構(gòu)和空間變化；另一方面將地理國情地表覆蓋林草圖斑為邊界與森林二類調(diào)查樹種分布進行疊加，通過氣候、降水、林木蓄積量等特征，構(gòu)建不同植被覆蓋類型的生物量模型，確定不同植被覆蓋類型碳匯密度，計算植被碳匯量和變化，如圖3所示。長序列的觀察碳源碳匯的時空變化，以空間化、定量化、精細化的分析手段評價低碳城市建設(shè)成效。

圖3 碳排放和植被碳匯空間分布

3.3 海綿城市建設(shè)監(jiān)測

海綿城市是圍繞“滲、滯、蓄、凈、用、排”的六字方針，通過“自然積存”實現(xiàn)削峰調(diào)蓄控制徑流量，地表徑流系數(shù)是一項有效評價海綿城市建設(shè)的定量化指標(biāo)。海綿城市建設(shè)監(jiān)測就是將地理國情地表覆蓋與城市不透水面建立對應(yīng)關(guān)系，提取評價地塊的不透水面與透水面，并分類加以修正，分析不透水面的基本面積、構(gòu)成、分布、環(huán)線特征及變化規(guī)律。對照各類下墊面的地表徑流系數(shù)，結(jié)合土壤類型等地質(zhì)專項調(diào)查數(shù)據(jù)，計算不同海綿城市建設(shè)分區(qū)的地表徑流系數(shù)(圖4)，以地表徑流控制率目標(biāo)值為導(dǎo)向，從規(guī)劃目標(biāo)、現(xiàn)狀、改建效果方面進行監(jiān)測和評估研究。

圖4 海綿城市建設(shè)分區(qū)地表徑流系數(shù)

3.4 資源環(huán)境承載力評價

以自然資源部技術(shù)指南為指引構(gòu)建城市級“雙評價”指標(biāo)體系，開展城市區(qū)域性精細化評價，為城市國土空間規(guī)劃現(xiàn)狀評估提供有效的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，同時從強制性指標(biāo)、約束性指標(biāo)的偏離度實施預(yù)警。一方面，在城市全域范圍開展土地資源、水資源、環(huán)境、生態(tài)和災(zāi)害等資源環(huán)境單項要素評價和承載能力集成評價，疊加土地質(zhì)量等級、地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)等指標(biāo)，劃定面向生態(tài)保護、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城鎮(zhèn)開發(fā)的承載等級(圖5)，為生態(tài)控制線劃定、城市功能布局提供基礎(chǔ)；對非建成區(qū)部分進行面向三大功能指向的適宜區(qū)劃分，分析當(dāng)前主要的承載潛力和沖突問題。另一方面，聚焦城市建成區(qū)，圍繞土地承載對象(人口、經(jīng)濟、建設(shè)和交通)，對生活空間和工業(yè)生產(chǎn)空間的承載壓力和潛力進行評價，以橫向區(qū)域差異表示壓力，以規(guī)劃差距表潛力，并對承載對象進行成因分析。

圖5 城鎮(zhèn)功能指向承載等級分布

4 城市資源環(huán)境監(jiān)測評價指標(biāo)體系

將監(jiān)測評價指標(biāo)分為基礎(chǔ)監(jiān)測指標(biāo)和綜合分析指標(biāo)兩大部分，基礎(chǔ)監(jiān)測指標(biāo)包括生態(tài)環(huán)境、低碳城市、海綿城市、資源環(huán)境承載力等4方面，屬于直接獲取、易于表達的直觀性指標(biāo)；綜合分析指標(biāo)是對某類現(xiàn)象的概括性、抽象化表達，是在基礎(chǔ)監(jiān)測指標(biāo)基礎(chǔ)上歸納、凝練形成的綜合指數(shù)，共分為4個方面、14個基礎(chǔ)監(jiān)測指標(biāo)和4個綜合指數(shù)，監(jiān)測評價指標(biāo)體系如表1所示。

5 城市資源環(huán)境監(jiān)測分析評價技術(shù)流程

城市資源環(huán)境監(jiān)測分析評價所利用的方法包括資料收集與整理、地理國情監(jiān)測更新、模型計算與定量遙感、統(tǒng)計分析等。其中，資料收集與整理、地理國情監(jiān)測更新成果是分析評價的基礎(chǔ)，利用模型計算與定量遙感、空間統(tǒng)計分析方法從微觀和宏觀尺度、定性和定量角度探求資源環(huán)境變化與城市發(fā)展的空間分布規(guī)律，揭示社會現(xiàn)象背后的經(jīng)濟社會原因。技術(shù)路線如圖6所示。

城市資源環(huán)境監(jiān)測評價指標(biāo)體系 表1

圖6 技術(shù)路線圖

6 結(jié) 語

將地理國情監(jiān)測與行業(yè)應(yīng)用、城市可持續(xù)發(fā)展結(jié)合，使地理國情監(jiān)測數(shù)據(jù)服務(wù)于經(jīng)濟社會發(fā)展和城鄉(xiāng)建設(shè)，通過構(gòu)建監(jiān)測指標(biāo)體系和評價方法，為生態(tài)文明建設(shè)的實施提供定量化的評價體系，進一步促進測繪地理信息行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級發(fā)展。另一方面通過監(jiān)測和分析研究自然生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟活動之間的內(nèi)在聯(lián)系，為實現(xiàn)地理國情監(jiān)測與碳源碳匯、城市不透水層和自然資源調(diào)查等方面的融合應(yīng)用，充分發(fā)揮地理國情在國民經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展中的基礎(chǔ)公益智庫作用，為實現(xiàn)資源環(huán)境與經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。