基于MCR 模型常州市生態(tài)廊道體系的構(gòu)建

錢嬋英

（常州市規(guī)劃設(shè)計院，江蘇 常州 213000）

1 概念界定

生態(tài)廊道是指在生態(tài)環(huán)境中的骨架，呈線性或帶狀分布，是滿足生物的遷徙、交換的通道，承擔(dān)生態(tài)安全格局的穩(wěn)定。生態(tài)廊道包括載體、功能、形態(tài)等特征，生態(tài)廊道可以從形式和功能角度分為兩大類。從形式的角度又可以分為生態(tài)綠色線型公園、綠色道路線型廊道、綠色河流線型廊道。從功能的角度劃分為自然、娛樂、文化、綜合等生態(tài)廊道[1]。按照生態(tài)廊道的分類標(biāo)準(zhǔn)，學(xué)習(xí)先進(jìn)城市的做法，結(jié)合資源稟賦，常州市生態(tài)廊道的類型分為：自然山水廊道、交通干線廊道、水系廊道、其他廊道。

2 研究區(qū)概況

常州市為北亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，常州市行政轄區(qū)范圍，面積約4372km2。常州地貌類型屬高沙平原，山體資源豐富，山丘、平圩兼有，少有低矮山體。低山丘陵地形占全市總面積的15%，主要集中在金壇區(qū)西部、溧陽市南部等山地丘陵區(qū)域。常州市位于太湖流域西北部，東瀕太湖，北靠長江，南臨太湖，水資源豐富，湖泊相連，江河相通，水庫、塘壩星羅棋布，穿城而過的京杭大運河支流密布，河道縱橫。濕地水域資源集中在滆湖、太湖、長蕩湖、天目湖、大溪水庫等湖泊水庫及長江岸線，根據(jù)2020 國土變更調(diào)查數(shù)據(jù)，結(jié)合水體相關(guān)地類進(jìn)行分析，常州市當(dāng)前水系湖泊相關(guān)地類規(guī)模約為1093km2，包括濕地、陸地水域等，其中以其他農(nóng)用地中的養(yǎng)殖坑塘居多。

常州市林地分布不均，主要集中在西南部山區(qū)，平原區(qū)域只有零星分布。根據(jù)2020 年森林資源管理一張圖數(shù)據(jù)，全市林地面積從209.9km2增加至758.47km2。包括有林地、疏林地、灌木林地、未成林地、苗圃地等8 種類型，其中以有林地為主居多，分布也最為廣泛。

常州市耕地質(zhì)量良好，全市耕地占比為20.98%，園地占比為5.83%。耕地中水田占比較高，達(dá)到80%以上。根據(jù)2020 年國土變更調(diào)查數(shù)據(jù)，全市耕地規(guī)模約918km2。近年來全市耕地面積穩(wěn)中有增，但三調(diào)過程中有大量耕地流向林地，全市耕地保護(hù)任務(wù)十分艱巨。全市其他草地主要集中在金壇區(qū)和溧陽市，其他草地既承擔(dān)一定生態(tài)保育功能，也是重要耕地后備資源。

常州生態(tài)環(huán)境本底優(yōu)越，資源環(huán)境承載總體能力較高。根據(jù)常州市最新的國土空規(guī)劃內(nèi)土地利用現(xiàn)狀分 析， 常 州 市 現(xiàn) 有 耕 地 88183.37hm2、 園 地25010.35hm2，林地75846.67hm2，無牧草地，其他農(nóng)用地67474.00hm2，城 鎮(zhèn) 用 地59403.18hm2， 村 莊 用 地44124.39hm2，區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施用地17515.02hm2，其他建設(shè)用地2219.71hm2，陸地水域47303.20hm2，濕地575.77hm2，其他自然保留地9559.69hm2，全市土地總面積約437215hm2。

3 生態(tài)廊道現(xiàn)狀

20 世紀(jì)90 年代中后期，常州市開始大力推進(jìn)道路、河道綠化建設(shè)，這些早期的帶狀綠地成為生態(tài)廊道建設(shè)的雛形，生態(tài)廊道建設(shè)序幕從此打開。此后多年時間內(nèi)，常州市先后開展了綠色常州建設(shè)戰(zhàn)略、生態(tài)綠城建設(shè)、精品街道等一系列建設(shè)規(guī)劃和舉措，包括直接以生態(tài)廊道建設(shè)為主的，也包括與生態(tài)廊道適當(dāng)關(guān)聯(lián)的。在這些建設(shè)活動的推動下，常州市的生態(tài)廊道建設(shè)得到了全面、有序的推進(jìn)和發(fā)展。

全市自然資源本底較好，山水林田湖草資源要素齊全。以生態(tài)保護(hù)紅線為主要對象的大山大水生態(tài)空間保護(hù)現(xiàn)狀良好，連貫性高，生態(tài)效益高，已基本形成山水廊道骨架。交通干線廊道建設(shè)情況總體良好，基本按照規(guī)劃要求進(jìn)行預(yù)控，但廊道寬度有限，其生態(tài)效益及廊道連貫性仍有待進(jìn)一步提升。水系廊道建設(shè)情況卓有成效，連貫性與廊道寬度情況良好，基本按相關(guān)要求進(jìn)行落實。但在城區(qū)等位置仍存在廊道斷點情況，人工化建設(shè)痕跡較明顯。燃?xì)廨斔汀⒂蜌廨斔?、高壓高電等各類重大基礎(chǔ)設(shè)施骨架清晰，建設(shè)基礎(chǔ)良好，是生態(tài)廊道建設(shè)保護(hù)的儲備空間。

通過生態(tài)廊道的長度、寬度、最小距離等指標(biāo)，分別計算2014 年與2021 年生態(tài)廊道的連接度指數(shù)，評價生態(tài)廊道建設(shè)的生態(tài)效益。全市連接度從0.124 上升至0.209，生態(tài)廊道間功能和生態(tài)過程上的聯(lián)系有較大改善，但在學(xué)界認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)上仍有較大提升空間；全市各轄區(qū)各分區(qū)中連接度改善的差異較大，生態(tài)廊道的斷點與連通需求主要集中在兩湖地區(qū)、新北區(qū)西側(cè)、鄒區(qū)鎮(zhèn)、鄭陸鎮(zhèn)等區(qū)域。

4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

4.1 倫敦市綠色基礎(chǔ)設(shè)施演進(jìn)

倫敦市通過綠色網(wǎng)絡(luò)將城市中心、工作區(qū)、居住地、交通節(jié)點聯(lián)接起來，重建和增加綠地和開放空間，創(chuàng)建一個相互聯(lián)系，高質(zhì)量和多功能的公共空間系統(tǒng)。構(gòu)建城市中心區(qū)與外圍生態(tài)空間相互聯(lián)系，高質(zhì)量和多功能的公共空間系統(tǒng)生態(tài)綠色網(wǎng)絡(luò)。通過頂層規(guī)劃與長期建設(shè)，形成了覆蓋全域、歷經(jīng)城鎮(zhèn)村、多地類、多功能的生態(tài)廊道。

4.2 上海、深圳等城市生態(tài)廊道的建設(shè)

上海市編制了《上海市生態(tài)廊道體系規(guī)劃（2017—2035 年）》《上海市生態(tài)廊體系規(guī)劃（2017—2035 年）》，規(guī)劃明確34 條濱河沿路市級生態(tài)廊道，形成沿江沿海和骨干路網(wǎng)“一環(huán)七縱九橫”、骨干河道“八縱九橫”的生態(tài)廊道布局。上海市生態(tài)廊道建設(shè)通過完善的政策支持、管理保障與技術(shù)支撐，指導(dǎo)生態(tài)廊道體系有序構(gòu)建，主要明確了以沿江沿海、骨干河道、骨干路網(wǎng)以及大型鄰避設(shè)施這四類的生態(tài)廊道類型，并合理明確了控制要求（建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)）、安排了建設(shè)時序、明確了空間管控的引導(dǎo)方向。

深圳市以《基本生態(tài)控制線管理規(guī)定》，從管理層面規(guī)定了生態(tài)保護(hù)的空間范圍與要求。在此基礎(chǔ)上結(jié)合綠地系統(tǒng)等規(guī)劃進(jìn)行生態(tài)廊道建設(shè)，并定期反思建設(shè)問題，注重生態(tài)廊道的生態(tài)品質(zhì)，改善生態(tài)廊道生態(tài)效益。

4.3 貴陽、煙臺等城市生態(tài)安全格局構(gòu)建

貴陽、煙臺等城市基于生態(tài)學(xué)理論，借助了最小累積阻力模型，構(gòu)建生態(tài)安全的廊道網(wǎng)絡(luò)體系[2]。

MCR 模型由荷蘭等國的研究人員首次提出，通過模擬最安全、破壞性最小的生物移動路徑來保護(hù)動物。后來，中國生態(tài)學(xué)家俞孔堅[3]結(jié)合GIS 技術(shù)改進(jìn)了MCR模型，并將其引入中國，以確定重要的生態(tài)點。MCR 模型的建立分為3 個階段：通過識別生態(tài)源地和阻力面，來確定基于最小阻力軌跡的走廊。

5 常州市生態(tài)廊道體系構(gòu)建

5.1 數(shù)據(jù)來源

本文的文字資料來源于《常州市國土空間總體規(guī)劃（2021—2035）》《常州市生態(tài)廊道體系規(guī)劃》《常州市綠地系統(tǒng)規(guī)劃》《常州市生態(tài)用地修復(fù)規(guī)劃》等。矢量數(shù)據(jù)由常州市規(guī)劃設(shè)計院提供的常州市2021 年1:10000數(shù)字地形圖。使用ENVI 軟件來遙感，本文的土地利用數(shù)據(jù)，來源于常州市2022 年的遙感數(shù)據(jù)，結(jié)合谷歌地圖和全國第三次土地調(diào)查數(shù)據(jù)，根據(jù)研究目的及《國土空間調(diào)查、規(guī)劃用途管制用地用海分類指南（試行）》，將常州市土地類型分為農(nóng)林用地，城鄉(xiāng)建設(shè)用地，交通水利及其他用地等。

5.2 生態(tài)源地識別

景觀生態(tài)學(xué)中，將區(qū)域的生態(tài)功能起決定性作用的斑塊稱為“源地”。城市生態(tài)安全格局中，生態(tài)源地是關(guān)鍵部分，是進(jìn)行廊道識別、構(gòu)建安全格局的前提[4]，是物種擴(kuò)散遷徙的源點，區(qū)域生態(tài)安全的關(guān)鍵性地區(qū)，在區(qū)域中有很高的被需求程度。一般包括大江大湖、重要森林濕地、重要山體等[5]。

根據(jù)2021 年5 月江蘇省自然資源廳上報方案及《江蘇省生態(tài)管控區(qū)域規(guī)劃》，全市范圍內(nèi)劃定生態(tài)保護(hù)紅線15 處，總規(guī)模為346.11km2，市域國土空間占比為7.92%。生態(tài)空間管控區(qū)域共47 處，總規(guī)模為942.83km2，市域國土空間占比為21.56%。我市的生態(tài)源地主要分布在大山大水集中的生態(tài)空間中。

結(jié)合常州市域內(nèi)劃定的生態(tài)保護(hù)紅線和生態(tài)空間管控區(qū)采用MSPA 方法，根據(jù)生態(tài)系統(tǒng)地塊的空間結(jié)構(gòu)，篩選出市域內(nèi)外的生態(tài)系統(tǒng)地塊。結(jié)合景觀連通性指數(shù)，通過選擇適當(dāng)?shù)木嚯x閾值，分析景觀連通性，從而選取31 處重要的生態(tài)斑塊，其中市域內(nèi)19 處，市外12 處，作為常州生態(tài)網(wǎng)絡(luò)生態(tài)源分析，為未來生態(tài)廊道的提取和生態(tài)安全模型的構(gòu)建做好準(zhǔn)備。

5.3 阻力面評價

物種在區(qū)域不同生態(tài)源地間來回運動，會遇到一定阻力，一般來說，通過單元累積阻力大小來確定生態(tài)源斑塊的空間連通性[6]。在生態(tài)廊道的模擬中，建立最小成本距離模型的難點是確定景觀斑塊的阻力值，不同的阻力賦值，影響不同，因此，確定合理阻力值是構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的重要前提。提取三調(diào)地類、域外地表覆蓋數(shù)據(jù)，通過市域內(nèi)外地表覆蓋數(shù)據(jù)的提取，采用層次分析法來將常州市及外圍各土地利用類型對物種和生態(tài)系統(tǒng)的阻力系數(shù)確定各阻力面權(quán)重，由低到高進(jìn)行阻力賦值，擬定在1～500，按照動植物適宜生存和遷徙的便捷性和適生性，水體、林地最低；建設(shè)用地阻力值最高；其他地類依次賦值。

5.4 成本柵格計算與關(guān)鍵區(qū)域判別

運用GIS 空間分析技術(shù)對阻力評價體系的各項評價指標(biāo)進(jìn)行量化分析，計算廊道使用者在空間運動過程中克服三類景觀過程的阻力值分布情況，得到生態(tài)適宜性成本柵格、景觀可視性成本柵格、廊道可到性成本柵格，將三類景觀過程的成本柵格數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)疊加，構(gòu)建MCR 模型的綜合成本柵格。通過對成本柵格數(shù)據(jù)集進(jìn)行統(tǒng)計分析，判別綠道選線布局的關(guān)鍵區(qū)域。

5.5 構(gòu)建最小阻力路徑

基于MCR 模型，使用ArcGIS 軟件距離分析模塊中的成本距離和成本路徑。基本過程是以一個生態(tài)源為出發(fā)點，以其他生態(tài)源為終點，進(jìn)行成本路徑分析，推導(dǎo)出從這個源到其他源的最短路徑。重復(fù)上面的步驟，獲得從一個源到另一個源的最短路徑，從每個源到另一個源的最短路徑，所有的路徑圖被整合在一起，最后合并市域內(nèi)外數(shù)據(jù)形成綜合阻力面，再導(dǎo)入GIS 生成成本距離數(shù)據(jù)，并對31 個生態(tài)源地間進(jìn)行兩兩的最小阻力路徑識別。以滆湖、芳茂山、南山生態(tài)源為例如圖所示，通過成本回溯數(shù)據(jù)，構(gòu)建其至其余30 個生態(tài)源地的低阻力路徑識別，去除重疊的路徑，按照路徑重復(fù)頻率劃分重要等級，確定生態(tài)廊道分布圖如圖所示，其中極重要生態(tài)路徑8 條，重要生態(tài)路徑12 條，一般生態(tài)路徑4 條。可以判斷出常州市未來將重點打造沿江、沿湖、沿山、沿河區(qū)域生態(tài)廊道，促進(jìn)藍(lán)綠融合，建設(shè)通江、達(dá)湖、入山、成網(wǎng)的高品質(zhì)綠色生態(tài)廊道。

6 結(jié)語

生態(tài)廊道是分散生態(tài)景觀的主線，可以引導(dǎo)城市健康協(xié)調(diào)發(fā)展。生態(tài)廊道可以有效整合區(qū)域內(nèi)各種景觀生態(tài)資源。基于MCR 模型的生態(tài)廊道體系研究所涉及的內(nèi)容很廣泛，有城市規(guī)劃學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)等多學(xué)科交叉融合，由于我們規(guī)劃團(tuán)隊能力有限，在研究過程中存在一些不足，有待在進(jìn)一步的研究中完善與優(yōu)化。

（1）累積阻力面將為區(qū)域生態(tài)廊道的未來重建和定位提供參考數(shù)據(jù)。由于土地覆蓋類型的特定特征和物種多樣性，生態(tài)廊道緩沖區(qū)距離可能不均勻，在未來的研究中，利用累積阻力面數(shù)據(jù)的選取解決生態(tài)廊道服務(wù)半徑范圍，數(shù)據(jù)具有較高的可靠性。

（2）構(gòu)建生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵是設(shè)置景觀阻力值，目前國內(nèi)外關(guān)于生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)研究很廣泛，對景觀阻力值的設(shè)定要求都不同，還沒形成公認(rèn)的統(tǒng)一參考標(biāo)準(zhǔn)。城市內(nèi)缺少詳細(xì)的生物物種資料，沒有根據(jù)物種的生活特性進(jìn)行有針對性的景觀阻力賦值，在今后的研究中需要考慮更全面。

（3）阻力面評價、成本柵格計算與關(guān)鍵區(qū)域判別的過程中，評價指標(biāo)、評價因子的選取、分級的標(biāo)準(zhǔn)、權(quán)重的賦值、景觀順序的設(shè)定等都具有一定的主觀性，對生態(tài)廊道選線的合理性、分級結(jié)果的可操作性具有一定的影響，在評價體系的建立過程中，評價因子的類型、數(shù)量、權(quán)重賦值過于簡單，導(dǎo)致GIS 中最后的選線和實際有一定的差異，因此希望在下一步的研究過程中，增加多重評價體系來檢驗選線的合理性，并且豐富每一個評價體系中的評價因子的類型、指標(biāo)、數(shù)量、等級等，實現(xiàn)選線的科學(xué)性和可操作性。