基于空间绩效的城镇绿地生态网络构建——以安徽宣城狸桥为例

（浙江农林大学 风景园林与建筑学院，浙江 临安 311300）

如今，对城市绿地生态网络的研究较多，尤其是以城市绿地生态网络的内部构成、网络关系以及建构方式的研究为热点。但对城镇化进程中乡镇的关注较少，已无法应对绿地生态网络连接、城乡一体的发展需要。我国在先后经历了“居住园林-城市公园-生态城市”三大阶段之后，当前正在步入一个城乡一体、“城—绿联动”、生态为先的绿化时代[1]。强调自然的过程和特点的绿地生态网络渐成趋势，它通过线性廊道将“点”状、“面”状的不同类型的生态斑块纳入其中，形成一个生态多样、网络化、高效发挥生态绩效的系统[2]。不同学者对此也进行着研究内容和技术上的积累，如董翠芳运用景观格局指数分析其与生物多样性的关系[3]，汪辉运用生态敏感性分析湿地公园[4]、易敏运用RS、GIS对长沙市建设用地及生态环境进行评价研究等[5]，其各自选用的分析方法优势虽有不同，但都强调”空间-绩效”的分析共性，本研究综合多种分析方法，打破单一，基于空间绩效视角的综合分析对绿地网络规划进行构建。当前，城镇化的发展使得分析规划在空间上得到了扩展已成为共识。以城镇绿地空间为基础，服务于生物多样性保护、景观格局优化、改善生态环境等的城镇绿地生态网络规划正在各地迅速地开展起来[6]。其中，生态网络作为结构主体，是其构建的主要内容，对其“空间-绩效”关系的综合分析是科学规划保护的前提。

1 研究区概况

安徽省宣城市宣州区狸桥镇现镇域面积228 km2， 地 理 坐 标 为 30°34′～ 31°19′N，118°28′～119°04′E之间，东与浙江毗邻，北与江苏南京接壤，处于苏、皖两省交界处，地理位置优越（图1）。位于黄山、天目山余脉交汇地带，中间形成冲击性盆地，东南高、西北低。镇域内主要水体有南漪湖、固城湖、狸桥河等。属亚热带季风湿润气候区，境内山多，气温偏低，雨量充沛，日照较短，四季分明。多年平均气温为15.7 ℃，1月份平均气温为2.8 ℃，7月份平均气温为28 ℃，极端最高气温为40.3 ℃，极端最低气温为-10.2 ℃，无霜期240 d左右。年平均日照时数1 913.5 h，年平均太阳总辐射量4.66×105J/(cm2·a)，年平均蒸发量为1 519.8 mm。多年平均降雨量1 307.6 mm，年平均降雪量54.1 mm，降雨量年际变化较大，年内分配很不均匀，年间降水相对变率为13.9%，丰、枯水年相差3倍以上。降雨量主要集中在5～7月份，最多在6月份，降水量达277.5 mm；最少出现在12月份，降水量为26.9 mm。年平均相对湿度达78.5%。近五年主导风向为东风；冬半年盛行东北风，夏半年盛行东风，年平均风速为2.2 m/s。其土壤类型为黄红壤，地带性植被为亚热带常绿阔叶林，现存植被为残存混交林与常绿针叶林。

狸桥镇辖12个村、1个社区，总人口6.5万人。全镇现有企业200余家，初步形成了以碳酸钙生产、建材生产、生态旅游开发为支撑的产业格局位于镇区东部经济开发区， 2010年5月正式获批为省级经济开发区。

图1 研究地区位Fig.1 Research land

2 研究方法

本研究基于“空间-绩效”，从多角度进行研究区城镇绿地生态网络构建。首先，在数据调查的基础上，进行景观分类和生态系统服务的分析，并结合景观格局指数研究其景观结构。在此基础上，综合景观类型、建设用地和交通用地干扰因子三类等生态敏感性因子，评价研究区生态敏感性程度及其空间分布状况。并在ArcGIS中合并具有一定生态服务功能的景观类型，将其作为现状生态源地。将生态敏感性综合评价作为成本费用表面，并最终通过成本距离（cost distance）构建生态累积耗费距离模型。最后，基于此模型运用水文分析、邻域分析及重分类等方法构建生态最大累积耗费路径与最小累积耗费路径，以及二者交集所形成的生态点。并通过拓扑分析去除冗余路径和节点，辨识出潜在的生态廊道和节点，再结合城镇道路网和水系，构建城镇绿地生态网络（图2）。

3 研究过程

3.1 数据来源与处理

本研究以整个镇域陆地及相应水域范围为研究对象，以宣州区2011年高空间分辨率卫星影像为主要数据源。结合狸桥镇总体规划（2010～2030）及现状调查资料作为空间信息提取的基本数据源。运用ENVI 4.3和ArcGIS 9.2进行处理与分析。首先，利用ENVI 4.3对图像进行几何校正，转换成西安80坐标系（GCS Xian1980），获得研究区的遥感影像图。其次，参照GB/T 201010-2007《土地利用现状分类》和国家环境保护部门发布的《生态环境状况评价技术规范》中的土地利用一级分类体系，并根据研究区的土地利用及建设现状，将研究区土地利用类型划分为林地、湿地及滩涂、水域、灌草地、园地、耕地、风景名胜区及特殊用地、建设用地8类。通过对遥感影像的目视解译，对研究区景观分类进行矢量化，并将矢量化的文件通过空间分析模块转化成30 m×30 m的栅格文件，得到研究区景观类型图（见图3）。

图2 基于空间绩效的城镇绿地生态网络构建技术路线Fig.2 Technical route of construction of town green land ecological networks based on spatial performance

3.2 生态系统服务

生态系统服务是指通过生态系统的结构、过程和功能直接或间接得到的生命支持产品和服务，自然资产含有多种与其生态服务功能相应的价值[7]。它是衡量不同景观空间生态功能的重要依据，景观类型单位面积生态系统服务价值越高，其绩效也就越高，生态流在其中的运行越顺畅，景观单元阻力越低，而生态系统服务价值较低的景观类型，则流通阻力应相对较高。本研究采用Costanza等[7]、谢高地等[8]的研究成果来确定研究区不同景观类型单位面积生态服务价值，得出表1。由表中可看出，林地的生态服务功能单价最大且总价最高，最低为建设用地，呈负值。总价合计为37 538 万元/a，说明研究区生态系统服务优良，其生态绩效由于具有一定生态服务功能的景观类型面积较大，而整体表现较好。

图3 景观类型Fig.3 Landscape type

表1 景观生态系统服务价值Table 1 The value of landscape ecosystem service function

3.3 景观空间结构分析

研究景观空间结构，即研究景观单元的组成类型以及排列组合方式，它是景观结构和生态过程相互作用的结果，在一定程度上，景观空间结构直接影响景观绩效的强弱[9]。本研究将景观类型栅格图导入到Fragstats 3.3中可得到一系列指数，并从两方面分析其空间结构。

一是景观类型组成，即选择景观指数有：斑块面积（AREA）、斑块类型所占比例（PLAND）和香农多样性指数（SHDI）进行景观组成分析。其中，香农多样性指数（SHDI）能较好反映景观异质性，特别对景观中各斑块类型非均衡分布状况较为敏感，即强调稀有斑块类型对信息的贡献，这也是与其它多样性指数不同之处。

二是景观空间结构排列组合方面，选用连接性[9]（CONNECT）、分离度[9]（SPLIT）和蔓延度[10]（CONTAG）表示。其中，前两者表示斑块之间的聚散情况。蔓延度指标描述的是景观里不同斑块类型的团聚程度或延展趋势。其单位：百分比，范围：0＜CONTAG≤100。公式如下：

式中：p i为i类型斑块所占的面积百分比；g k为i类型斑块和k类型斑块毗邻的数目；m为景观中的斑块类型总数目。通常情况下，高蔓延度值表明其某种优势斑块类型有较好的连接性；相反地，说明景观为多种要素的密集格局，景观高度破碎化。

3.4 生态敏感性评价

生态敏感性指生态系统对人类活动干扰和自然环境变化的反应程度，可表征区域生态环境遇到干扰时产生生态环境问题的难易程度和可能性大小[11]。该分析评价从不同空间的绩效抗干扰的敏感程度出发，以研究及规划需要和反映实际问题为基础，参考已有类似研究指标权重体系、实地调研和专家咨询的基础上，选取了景观类型、建设用地（此处不含交通用地，下同）干扰影响、距交通用地距离强度3大类进行生态敏感性分析。然后根据已有大量的文献研究如过萍艳等[12]、张小飞[13]、王光军[14]、卜晓丹[15]等，进行费用权重设置（见表2）。对不同景观类型根据生态系统服务强度设定阻力赋值，设范围为1～100之间，研究区林地单位面积生态服务功能最高，阻力最小，阻力赋值设为1，建设用地单位积生态服务功能最低，阻力最大，阻力赋值为100，其他景观类型阻力赋值见表2。建设用地干扰因子是以与现有建设用地的远近距离划分为5个等级，距干扰源越远则干扰费用越低。距交通用地距离强度根据离已有交通用地的远近距离设为5个等级，距其用地越近则强度赋值越高。通过ArcGIS软件的空间分析（spatial analysis）功能，进行生态敏感性各因子评价（见图4）。根据表2，计算其综合值，后运用自然裂段法（Natural Breaks）将生态敏感区分为极度敏感区、高度敏感区、中度敏感区、低度敏感区和非敏感区5种等级（见图4）。

表2 费用权重设置Table 2 Cost weighting

图4 生态敏感性分析Fig. 4 Ecological sensitivity analysis

3.5 生态累计耗费距离模型与潜在生态廊道和节点

生态累积耗费距离模型能较好揭示空间绩效中每个单元的生态累计耗费的距离累加。Knaapen等提出过用耗费距离模型进行景观格局推演，以辨识选择出各个源之间的最小耗费路径及其方向，它能够很好地揭示景观格局空间运动潜在趋势与绩效改变之间关系[16-17]。通过空间耗费距离模型从生态流通和空间绩效的角度分析理想化的绿地生态网络，必须首先确定生态源和费用表面（又称阻力面）。生态源地是生态系统物质、能量以及服务功能的源头或汇集处，本文将具有一定生态服务功能强度的景观类型作为源。将生态敏感性综合评价图作为费用表面，敏感性越高表明生态流通性越高，景观耗费越小。运用ArcGIS的距离制图模块中（cost distance）成本距离功能对源和费用表面循环计算获得研究区生态累积耗费距离表面（图5）。借鉴水文分析原理和方法，在累积耗费距离表面上提取景观生态流的分水线和汇水线，通过邻域分析、反复设定阈值等得到最大耗费路径和最小耗费路径。在此基础上，结合研究区景观特征，确定最小耗费路径为潜在生态廊道空间位置[18]。而生态节点的本质是生态斑块，其作为踏脚石，通常位于生态流交汇的薄弱处，对于建立生态源地之间的生态联系具有控制意义和关键作用。运用水文分析及重分类功能，在最大耗费路径和最小耗费路径交汇处构建出研究区潜在生态节点。最终，将潜在生态廊道和生态节点紧密联系起来，通过拓扑分析并结合实地情况构成图论意义上的点、线、面交织连通的体系（图6）。

4 结果与分析

4.1 基于空间绩效的生态网络综合分析

空间绩效的发挥离不开绿地生态网络中各单元的组合配置，尤其是关键敏感地段，对其深入分析也利于确保实践规划项目中中关键节点规划的科学性，且由于不同地段的生态现状不同，采取相应的措施程度也应不同。上述研究可得以下四类分析结果：

图5 生态累积耗费距离表面Fig.5 The surface of ecological cumulative cost distance

图6 潜在绿地生态网络Fig.6 Potential green land ecological networks

（1）在生态系统服务方面上，各类建设用地是阻碍绿地生态网络空间绩效的首要因素，且其生态服务功能单价最低，呈负值，总价合计为-2 366（万元/a）。但其他生态景观斑块类型以总价39 904（万元/a）绝对优势抵消建设用地的绩效负值，说明研究区生态系统服务功能较优，其量化绩效供大于求。

（2）从上述景观空间结构分析得出：一是在景观类型组成上（见图3、表1），林地和耕地的斑块面积最大，分别达到7 228.53 hm2和9 281.61 hm2，面积所占比例也最高为36%和28%；其次是水域、湿地滩涂、建设用地，处于中等，面积占比分别为12%、10%和10%左右。耕地和建设用地类型主要分布在东部和南部及北部平原地区，林地主要分布在镇中西部山体区域。研究区香农多样性指数（SHDI）为1.606 4，表明景观类型较丰富且各类型在景观中呈一定程度均衡化趋势分布。二是在景观空间结构排列组合方面上（见表1），在连接性指数上，耕地、水域和林地的连接性最高，接近100，其他景观类型也较高，均在50以上，最低为风景名胜区及特殊用地。在分离度上，风景名胜区及特殊用地的分离度指数最大，表明其分布范围广，空间分布较为离散，因其社会服务性质，离散的分布反而增加了景观的可达性。其他景观的分离度均较低，林地和耕地均达到了30以下，表明二者聚集程度较高。研究区景观蔓延度指数为49.882 1，可知研究区景观里不同斑块类型的团聚程度适中，虽具有多种要素的密集格局，但景观的整体破碎化程度居中。结合上述分析可以看出，在其平原地区，即西北、东北、中南部斑块面积较小、破碎，呈现离散分布状态，生态廊道连接度差且较为狭窄，耕地和建设用地广布全境，景观整体破碎化程度高，道路、河流绿带、部分水面、小型生态斑块等有待保护建设；在中西部山体区，生态斑块大且密集，植被覆盖高，但对其周边生态辐射弱；南北两侧的湖泊水库具有较高的生态服务功能，但对其滩涂、水田等的开发保护效益较低。

（3）从生态敏感性分析可以看出，研究区生态敏感度大体呈现从林地、湿地及滩涂、水域、建设用地逐步降低的趋势（见表3）。据此结合各类生态敏感所在位置（见图4）和景观要素类型（见图3）对比分析可大致将林地、湿地及滩涂、水域规划为核心保护区生态用地类型，将灌草地、园地、耕地、风景名胜区及特殊用地规划为控制发展区，将建设用地列为适宜发展区。

表3 生态敏感性综合评价结果Table 3 Results of ecological sensitivity overall evaluation

（4）生态累计耗费距离模型分析得出潜在生态廊道和生态节点，并和生态源地一起构成生态网络（见图6）。综合上述空间绩效的三类分析结果，并结合现有的水系、道路廊道以及现状绿地网络连接实际情况，通过分析潜在生态廊道和节点中出现的无连接性区域和关键节点，研究筛选出需要修复的10条生态廊道和7个关键节点区域（见图7）。接着，通过对比分析生态累计耗费模型中数值较低的区域和现状景观之间的联系，筛选出4个需要保护的生态点。生态修复一方面采取控制手段，对生态修复范围内的建设用地进行限制，防止建设用地进一步扩大；另一方面采取生态补偿搬迁方式，迁出部分零散、较小的农村聚集点，以此提高廊道连接度和关键节点区域的修复[19]。生态保护则以保护管理为主，局部调整为辅，并注重保护层次，对大型斑块核心区和自然植被覆盖区，应禁止建设和滥伐，对其他地区局部调整也应以最大限度减少对自然的侵害为原则。

图7 生态绿地网格空间布局Fig. 7 Spatial layout of ecological green land networks

4.2 城镇绿地生态网络空间格局

基于上述空间绩效分析以及绿地现状、建设投入等研究，本文提出城镇绿地生态网络空间格局（图7）。在图7中，中部大型绿色斑块指研究区中西部山体区的生态绿核，还包括其所服务的镇政府所在的建成区。南北两侧绿色斑块指南部南漪湖、北部固城湖本身及周边的滩涂湿地和岸线水田等。生态点功能区划分为两类，一类是4个生态保护点，另一类是7个生态修复点，这些生态点通常结合生态恢复建设项目开展实施，如富民水库、东风水库及茅子湖水库等构建生态湿地保护公园，长山村森林村庄建设，卫东村、山湖村等商品林、经济林及红豆杉苗木基地建设等。生态廊道指河流、道路以及森林带，如以宣狸路为主的城镇南北森林带，以狸小路、狸咎路为主的城镇东西向森林带，狸桥河、红杨山河、蒋山山河等两侧的防护林等，也划分为需要生态保护和生态修复两类。

宣州区狸桥镇绿地生态网络空间绩效发挥的关键在于，如何针对上述的格局中不同的绿地类型、性质制定相应的不同程度的措施，以利于发挥其空间绩效。结合相关研究，可从研究空间格局的三方面实施建设：

一是中西部山区生态绿核建设，重点加强绿核保护，主要涉及自然、次生不同林类保护，防止违建滥伐等行为对其破坏，保护绿核组团的整体连接度。其次为生态绿核建设，即增加绿核向镇建成区及周边的生态功能辐射强度。同时，南北两湖，即南漪湖与固城湖规划要处理好保护与开发矛盾，使两湖岸线周边滩涂、洼地区，河流、圩塘、水田、湿地等进行景观分类评价，以此划分生态保护、湿地观光、休闲渔业、农业水田等生态功能区，并分区规定管理相关适宜项目活动。

二是生态点建设，即其区域内实地情况要和开展的各类社会经济项目相适应。在卫东村、山湖村、东云村及金凤村建设花卉、商品林、经济林及红豆杉苗木基地。依托镇域丘陵山区较多水库，如富民水库、东风水库及茅子湖水库等构建湿地公园，建设湖面、岛屿、鱼塘、河流交叉共存的水文生境，恢复与保护水生植物景观。位于狸桥社区—长山村以西，慈溪村—东云村以南的丘陵山区，面积约100 km2。该区块森林密布、溪流蜿蜒，低丘岗地、园地种植有桃树、李树、茶叶等经济林果树种，探索其适宜的林下经济的经营模式和技术手段，评估林下种植、养殖、旅游休闲等复合经营措施对经济林果生产的干扰程度，以充分发挥其生态绩效[20]。在完成长山村森林村庄建设基础上，加强对宝塔村、蒋山村美好乡村示范建设，并按照森林村庄建设标准，积极启动湖山村森林村庄建设，布局与规划森林绿地，达到村庄建成区绿地率达50%以上，户均栽植乔木10株以上，提高村庄生态环境品质。加强东云村、长山村、金凤村、南湖村等地区古树保护，尤其是要做好云山寺前几株千年古树的科普知识宣传，提高居民的环保意识。

三是生态廊道建设，可规划宁黄高速两侧设置20 m宽的防护绿带，宣狸路、狸咎路、狸小路两侧设10 m宽的防护绿带。在狸桥河、红杨山河、蒋山山河两侧规划建设20 m、8 m宽的防护林带，以满足动物对活动范围的需求。在修筑河岸的过程中，要充分考虑河段的特性，尽量维持河道原有形态。当天然形态不能满足时，在选择人工断面形式时，对于流经田间的河段建设时，要尽量采用生态护岸形式。至此，形成类型多样，生态效益高的城镇绿网。并建立和完善森林生态效益补偿政策，多方寻求资金支持，增加林农等收益，扶持林下经济，加强补偿基金的管理与监督[21]。

5 小 结

通过对城镇生态网络的空间绩效评价与分析，有利于科学规划出符合本土发展需求的绿地生态网络[6]。本研究在综合分析城镇生态系统服务、景观空间结构、生态敏感性、以及城镇累计耗费距离表面水文分析的基础上，基于城镇空间利用空间绩效评价研究了狸桥镇绿地生态网络空间布局与构建，提出具体可行的城镇生态网络建设措施，试途探寻符合当地人居环境发展的城镇生态网络建设途径。

在具体分析过程中，运用空间绩效评价等综合分析方法，一定程度上实现了定性与定量深入研究，模拟与构建潜在生态网络，具有一定的科学性，为研究区生态网络规划提供了决策依据。本文在研究中难免存在着一定的主观判断因素，综合多因素的分析评价方法构建不同生态网络预案，实施生态保护价值、费用风险及公众参与等方面，还有待进一步深入研究。

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