生态中心地视域下昌黎县城区生态空间重组

王 鹤，孔德静，惠长虹，徐 嵩，牛志豪

(1 河北科技师范学院城市建设学院，河北 秦皇岛，066004；2 国家发展和改革委员会；3 天津大学；4 秦皇岛市城乡规划局)



生态中心地视域下昌黎县城区生态空间重组

王 鹤1，孔德静1，惠长虹2，徐 嵩3，牛志豪4

(1 河北科技师范学院城市建设学院，河北 秦皇岛，066004；2 国家发展和改革委员会；3 天津大学；4 秦皇岛市城乡规划局)

利用生态中心地理论对河北省昌黎县城区生态空间的层级、区位、规模等分形系统进行重组，并对生态空间分布现状进行原始图景建构。通过图景修补和模型抽象化处理进一步修复形成稳定均衡的生态中心地图景，建立符合传统中心地模式的图景和合理的系统。

生态中心地；昌黎县；空间重组；分形；图景

1 中心地理论与昌黎县生态中心地构想

中心地理论是研究区域城镇体系及空间发展的主要视角和方法之一，由克里斯泰勒于1933年首次提出，并在20世纪40年代引起地理界重视[1]，之后众多地理学者在方法创新、区域验证、理论推广等多个方面研究和完善中心地理论。目前，我国对于中心地理论的研究仍然以区域验证为重点，同时将这一理论应用在城镇体系、城市群、城市带、经济区等方面[2]。在新时期，多要素共同影响区域空间关系，共同引导区域未来并进一步发展成为新的区域特征。新的时代背景下，多要素的注入势必影响中心地体系的演化与再布局，从而出现空间关系及结构视图的变化。因此，将区域发展的新背景和多要素纳入到中心地体系中将进一步丰富中心地理论，为传统理论注入创新的动力，适应新时期多要素共同影响区域发展的要求[3]。

生态中心地构想是在中心地经典理论的基础上，引入生态空间的考量元素，重新审视区域范围内生态空间和生态环境的分布关系及辐射影响，建立一树层次分明、相互充盈的完整性生态空间体系，针对研究对象的特定选择，实现城乡生态空间格局的重塑和完善。其基本特征在于每一点均具备接受一个生态中心地的同等机会，向居住在它周围地域(包括城市和乡村)的居民提供生态服务。生态中心地构想与中心地理论的本质区别在于前者不具备竞争的基本前提，即并不满足三原则要求，只在注重不同等级生态中心地服务范围固定的基础上追求通达性的最优化。通达性与距离呈正比关系，生态中心地构想试图建立排除等级因素之外的最短距离和同等距离的生态服务系统，即无论何种等级的生态中心地，其服务范围内的居民均可以通过相同的最短距离达到生态空间而实现生态消费。

河北省昌黎县生态空间呈现结构单一、层级缺失、分布失衡、中心地关系混乱不清等显著特征，城乡生态建设二元性凸显，缺乏足够的互补联系和融合条件。在注重发展经济的方向下，昌黎县商业网点建设成效显著，甚至出现商业发展过剩的倾向[4]，城区规划建设多以商业建筑居多，在注重生活水平提高的同时，一定程度上忽略了生活质量建设：生活广场、游憩绿地、交往空间、道路绿植、市政环境设施等生态元素的设计和设置存在短板，如民生路商业街空间狭窄、人车混行拥堵，火车站前广场规模不足、环境质量不高等，居民更多选择快速穿行而缺乏与自然环境、人际环境的亲近，城区表现一种繁荣而混乱、丰富却空洞的生活状态。作为扩权县，昌黎县城区生态空间建设落后于市域其他县城(如青龙满族自治县人民政府南侧广场等)，重组建设亟待进行。

2 昌黎县城区生态中心地空间格局

2.1 基本方法和思路

以昌黎县城区为背景，通过分形技术方法，对不同等级中心地进行分层分析。因考虑碣石山景区的对外公共性，暂不计入本次研究，城区生态空间现状设定为碣阳大街中部以北的东山公园(县城东北1.5公里处)和以南多条道路街角的小规模公共绿地(表1)。城区中心位置和边缘区域均缺乏必要的生态空间环境设计。研究基本思路为：设定昌黎城区各级中心地，利用服务半径法计算中心地辐射范围，分析各级中心地内部结构特征，并修复完善缺失中心地区位和规模，形成覆盖整个城乡区域范围的生态空间体系。东山公园首位性明显，为一级生态中心地，街角绿园为二级生态中心地。现状形成“一个偏心一级生态中心地、多点散状二级生态中心地”的基本格局。因街角绿园规模较小、分布散乱，能够充分表现出低级生态中心地的特征。

表1 昌黎县城区生态空间现状

注：面积由辅助设计软件(CAD)对规划图纸生成获得水平投影近似值。

2.2 模型设计

设区域中有N个一级生态中心地，M个二级生态中心地，P个三级生态中心地……以区域内各级生态中心地边缘为辐射圆心，以R为半径作圆，统计圆的覆盖面积，获得生态中心地系统的服务规模，得出城乡生态空间重组的发展空间。层级不同，R值不同。以1个一级生态中心地为例，当设计中心地为近似正多边形时(图1)，满足以下关系：

其中S为生态中心地服务规模，S0为生态中心地面积，S1为辐射圆相交形成的瓣形面积，R1为辐射半径，n为正多边形边数(图1)。

图1 正多边形模型

进一步深化，n→+∞时，设计中心地近似为圆形(图2)，基本满足以下关系：

其中S为生态中心地服务规模，S0为生态中心地面积，S1为辐射圆相交形成的瓣形面积，R1为辐射半径，C为生态中心地周长。图形如图2形态。

不难发现，图形简化近似为图3形态。

图2 圆形模型 图3 圆形简化模型

则，得出近似公式：S=π(R0+R1)2。其中,R0为中心地半径。

当还原生态中心地为不规则图形时，服务规模进一步近似抽象化为中心地面积向外沿铺展R1范围的面积总和：S=S0+SR1

其中，SR1可通过辅助软件生成或其他数学公式求得。

因此，区域中各级生态中心地服务规模为：

2.3 测算过程与结果分析

昌黎县城区生态空间总面积约为208 370 m2(表1)，建成区总面积约为13 607 840 m2。根据城市居住区旧区绿地率不低于25%和河北省政府规划到2020年末城市绿地率不低于35%的规定[5,6]，考虑陵园、环境绿化和防护绿地等其他绿地面积，现状绿地率仍然低于规定值。因此，应当在建成区内增加生态空间数量或面积。

根据现存的公园和街角绿园面积获得生态空间面积的首位度值为110 800/34 140=3.25>2.00，表明存在结构失衡、过度集中的趋势[7]。因此，得出以下结论：

(1)现状第一位和其他位生态空间面积差距过大，层级缺失；

(2)不能认定除东山公园以外的生态空间为二级生态中心地；

(3)增加面积在55 400 m2以上(首位度≤2时的规模值)的生态空间为二级生态中心地。

测算中，分别计算各级生态中心地服务规模，一级生态中心地辐射半径R1=1 000 m，三级生态中心地辐射半径R3=300 m[8]，服务规模见表2。

表2 昌黎县城区生态中心地现状

注：服务规模由辅助设计软件(CAD)对规划图纸各生态空间范围偏移生 成近似值。图形表达见(图4)。

图4 昌黎县城区生态中心地服务区

因现状生态中心地分布相对集中，服务范围有较大重叠，通过软件分析得出各级生态中心地服务规模约为530万m2，约占建成区总面积的39%。综合考虑生态中心地服务范围应当做到对建成区的基本全覆盖，因此，要修补生态中心地层级、规模和分布。

3 昌黎县城乡生态空间分形与图景

3.1 生态空间分形与图景建构原则和方法

现实生态环境中，由于地理关系、历史影响、城乡发展规律和人为干预等多种因素共同制约，生态中心地均衡对称的空间图式在实际位置和关系上必然产生改变而出现不均衡、非对称现象，即对称破缺问题[9，10]。因此，在研究昌黎城乡实际生态中心地图景时，应当进行适当的修补和重构，排除复杂因素的干扰，提取主要的生态空间要素。

3.2 生态空间分形与图景建构

利用生态中心地分析资料，基于辅助设计软件平台对昌黎城区城乡生态空间数据进行提取和分布，形成满足研究需求的图景内容，完成对生态中心地图景的原始建构(图5)。

图5 昌黎县城区生态中心地原始图

原始图景清晰表明昌黎县城区生态中心地分布趋于集中，覆盖范围严重不足，层级缺失，现状各级生态中心地之间形成不等三角形联系模式，关联缺乏稳定性、对称性和等量性，一级生态中心地不能实现环绕辐射，北部缺乏对其必要的生态呼应。

3.3 生态空间分形与图景重组性修复

在原始生态中心地图景的基础上，根据空间图景建构思路，将原始生态中心地图景范围进一步扩展，从中心地层级、分布区位、服务规模、关联形态等多方面进行重组性修复(图6)。

首先，修补缺失层级。在城区中南部规划建设一处二级生态中心地，形成以R2=500 m的对外辐射范围[8]，建立健全中心地层级。在城区西部、东北部、东南部分别规划建设多处三级生态中心地，形成以R3=300 m的对外辐射范围。修复生态中心地与现状生态中心地形成系统,实现对城区范围的服务全覆盖。

其次，规划分布区位。二级生态中心地规划区位大体位于城区商业密集区域和车站位置，与一级生态中心地形成区位均衡呼应，可充分考虑采用人性化生态交往空间的设计模式，舒缓城区压力。城西部、东北部、东南部分别规划均匀点状分布6个、2个、3个三级生态中心地，可适当结合街角绿地和社区公园建设。修复后形成1个一级生态中心地、1个二级生态中心地、17个三级生态中心地的生态中心地系统。

第三，确定服务规模。根据首位度原则和城市绿地率规定，二级生态中心地面积控制在每个大约6万m2，三级生态中心地面积控制在每个3万m2以内。生态中心地系统总面积规划设计70万m2(与其他居住区绿地、单位附属绿地、防护绿地、生产绿地、碣石山等风景林地共同承担城市绿地率要求)，服务总规模覆盖整个城区。

第四，建构关联形态。修复后的生态中心地系统呈现不规整六边形关联形态，较之三角形形态具有较强的稳定和均衡态势。将修复生态图景再抽象化处理，清除不必要的干扰因素及其对中心地系统发育的影响，形成一般普适性模式(图7)，从而在本质上准确判定昌黎城乡生态中心地发展的相互关系，并与传统图式进行比较。

图6 昌黎县城区生态中心地修复图

4 结 论

以生态中心地理论和辅助设计软件平台，从分形系统和图景角度对昌黎县城乡生态空间重组模式进行设计，展现昌黎城区现状生态中心地空间结构关系和未来生态中心地空间发展方向。

图7 昌黎县城区生态中心地正六边形关联形态

从分形系统角度重组昌黎县城乡生态空间，一级生态中心地功能和地位明显，二级生态中心地存在缺失现象，现状存在的三级生态中心地等级需要重新认定，进而通过技术手段确定三级生态中心地系统的层级关系、区位分布、服务规模，实现对城区空间的生态全覆盖。

从空间图景角度重组昌黎县城乡生态空间，确定均衡、稳定、等量的正六边形关联形态，形成向外扩展的对称式分布图景。对于受到多种现实因素影响而出现的对称破缺进行修复和抽象化调整，可以还原昌黎县城区生态中心地系统的真实面目，从而引导研究进程的深化和指导生态空间建设的开展。

[1] 葛本中.中心地理论评介及其发展趋势研究[J].安徽师范大学学报：自然科学版，1989(2)：80-88.

[2] 许学强，周一星，宁越敏.城市地理学[M].北京：高等教育出版社，1997.

[3] 王士君，王永超，冯章献.吉林省中部地区中心地空间关系分析[J].地理科学进展，2012，31(12):1 628-1 635.

[4] 王鹤，孔德静，侯金柱，等.商业面积指标体系构建与调整—昌黎县商业网点专项规划实证[J].河北科技师范学院学报，2014，28(3):76-80.

[5] 中华人民共和国建设部.GB50180-93城市居住区规划设计规范(2002年版)[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[6] 河北省政府.河北省造林绿化规划(2011-2020年)[G].2011.

[7] 雷仲敏，康俊杰.城市首位度评价：理论框架与实证分析[J].城市发展研究，2010，17(4)：33-38.

[8] 中华人民共和国建设部.CJJ/T 85-2002城市绿地分类标准[S].北京：中国建筑工业出版社，2002.

[9] 陈彦光.中心地体系空间结构的标度定律与分形模型：对Christarlleer中心地模型的数学抽象与理论推广[J].北京大学学报：自然科学版，2004，40(4)：626-627.

[10] 陈彦光.中国的城市化水平有多高？——城市地理研究为什么要借助分形几何学？[J].城市规划，2003，27(7)：12-16.

(责任编辑：朱宝昌，杨静)

Changli Urban and Rural Ecological Spatial Reorganization Mode

WANG He1, KONG De-jing1, HUI Chang-hong2, XU Song3, NIU Zhi-hao4

(1 College of Urban Construction, Hebei Normal University of Science &Technology, Qinhuangdao Hebei, 066004;2 National Development and Reform Commission;3 Tianjin University;4 Qinhuangdao Urban and Rural Planning Bureau;China)

Using the ecology center theory，the thesis reorganized the fractal system such as the levels, location and size of Hebei Changli urban ecological space, constructed the original picture of status quo of ecological spatial distribution and formed a stable and balanced ecological spatial picture by picture repair and model abstraction processing so as, to establish rational system and the picture in line with the traditional center modes.

Ecology Center；Changli；Spatial Reorganization；Fractal System；Picture

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2015.01.017

王鹤(1986-)，男，讲师，硕士。主要研究方向：城乡规划与设计，建筑设计及其理论。

河北省社会科学发展研究课题(课题编号：2014040205)；河北省文化厅文化艺术科学科研项目(项目编号：HBWY2014-Y-A048)。

2014-11-23; 修改稿收到日期: 2014-12-22

TU984.1；K901

A

1672-7983(2015)01-0086-06