基于多目标导向的崇礼生态风景道规划途径

李梦雨 王振坤 马超 姚朋

摘要：在新时代生态文明和美丽中国建设及城乡区域一体化发展的背景下，风景道的科学规划与建设对于生态保护、景观提升、产业发展等具有重要意义。文章以张家口市崇礼区太子城沟为例，应用最小累积阻力模型、景观视觉评价、生态经济和美学综合评价的方法对其生态风景道进行生态格局重塑、重点区域识别和农林植被优选，结果共识别出10个生态源地作为重点保护区、模拟生态廊道45条、确定景观提升区域9处、优选农林植被4类。在此基础上，提出太子城沟生态风景道的规划途径，以期为同类研究和实践提供有益借鉴和参考。

关键词：风景道，规划途径，多目标，张家口崇礼区

DOI： 10.12169/zgcsly.2021.09.08.0003

Abstract： Under the background of the construction of ecological civilization and Beautiful China in the new era and the integrated urban-rural development， the science-based planning and construction of scenic byways are of great significance for ecological protection， landscape improvement and industrial development. Taking Taizichenggou in Chongli District of Zhangjiakou City as a case， the paper applies the methods of minimum cumulative resistance model， landscape visual evaluation and integrated eco-economic and aesthetic evaluation for ecological pattern reconstruction， key area identification and agriculture and forest vegetation selection. As the results， 10 ecological sources are identified as key protection areas， and then 45 ecological corridors are simulated， 9 landscape improvement areas are identified and 4 types of vegetation are selected. On this basis， the paper proposes the approaches to the ecological scenic byways planning in Taizichenggou， with the expectation to provide helpful references for similar research and practices.

Keywords： scenic byway， planning approach， multi-objective， Chongli district of Zhangjiakou city

風景道起源于19世纪末，奥姆斯特德在波士顿翡翠项圈中规划了串联城市与郊区公园的游憩路径——公园道[1];此后百余年间，风景公路、绿道、遗产廊道等不断扩充风景道的概念、功能与形式。生态风景道是指位于市（县）域范围以内、城市建设用地之外，以具备交通运输功能的道路为主体，涵盖沿途具备景观功能的可视空间，具有生态保护、休闲游憩等多种功能的公路的统称[2]。

美国作为风景道的摇篮，在风景道的分类体系、规划建设和运营管理等方面进行了长期的探索和研究。而我国对于风景道的研究仍处于起步阶段，当前研究多聚焦于案例分析、景观评价和规划设计等方面：余青等[3-5]以美国蓝岭风景道、哥伦比亚河历史路、阿巴拉契亚国家风景游径等为例，从发展历史、规划特征、运营管理等方面总结其建设经验与启示;吴必虎等[6]、唐晓岚等[7]分别使用等距离专家组目视评测法（EDVAET）和地理信息系统（GIS）—层次分析法（AHP）对国内风景道进行视觉景观评价;解爽等[8]通过形态学空间格局分析法识别提取乌兰察布风景道内的生态要素，并提出廊道规划建议。我国对于风景道的基础理论研究也较为薄弱，研究内容较为零散，规划设计的内容和方法尚未形成统一的标准，缺乏系统性整合[9]。风景道作为连接城乡空间、串连风景资源的纽带，在生态、社会、经济等多方面的规划目标和建设方法有待进一步发掘和完善。

本文以张家口市崇礼区太子城沟为例，提出其生态风景道的规划目标、建设途径及技术要点，为生态风景道的科学规划与建设提供理论依据和实践参考。

1 研究区域及研究方法

1.1 研究区概况

张家口市崇礼区是北京2022年冬奥会、冬残奥会举办地之一。本文以崇礼区太子城沟为研究对象，总面积约100.3 km2，包含耕地、林地等多种用地类型。太子城公路西起崇礼城区，东至冬奥会太子城核心区，全长17.2 km，采用双向双车道二级公路标准建设，是冬奥会赛时连接赛场与崇礼城区的重要通道。但是交通基础设施的建设对区域生态平衡、物种分布等造成了一定威胁，区域生态、景观格局破碎问题愈发严重。

1.2 研究方法

本研究提出基于生态、生活、生产的多目标导向下风景道规划研究框架（图1）：通过最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance， MCR）模型识别生态源地和潜在生态廊道，优化生态格局;对现有要素进行景观视觉资源评价，筛选出重点景观区域，提升景观效果;综合考虑生态经济产值和美学价值，筛选出适宜的农林植被进行推广，整合农林产业。

1.2.1 生态格局重塑

1） 基于生态敏感性评价的生态源地识别。生态源地是物种扩散的起源，也是多物种的栖息地，一般选取大面积植被或水域作为生态源地[10-11]。根据生态敏感性分析结果，选取一定面积的斑块作为生态源地，取其几何中心作为生态源点以挖掘潜在生态廊道。结合研究区域实际情况选取高程、坡度、坡向、归一化植被指数（Normalized Difference Vegetation Index， NDVI）和土地利用5个因子[12-13]，确立生态敏感性评价体系（表1）。

2） 基于MCR模型的生态廊道构建。最小累积阻力是指以生态源地为起点到目的地克服不同景观单元所做的功，计算公式如式（1）：

阻力面是反映物种在不同景观单元中迁移所受的阻力大小。选取高程、坡度、土地利用、NDVI、距道路距离5个阻力因子并确定其权重[10，14]（表2），构建阻力面，阻力值越高，表明生物迁徙过程中受到的阻力越大。以阻力面成本分布作为MCR模型成本数据，采用最小成本路径方法，通过ArcGIS中cost distance、cost path工具计算出源地间传递阻力最低的路径，即为潜在生态廊道。

3） 基于重力模型的重要生态廊道提取。重力模型用于判断生态源地与目标地之间相互作用力大小，作用力越大即廊道的重要程度越高。根据斑块间相互作用矩阵的计算结果，选择作用力大的潜在生态廊道进行重点打造，其余廊道作为一般生态廊道进行建设。重力模型计算公式如式（2）：

1.2.2 景观效果提升

1） 基于视觉吸收力评价的潜在节点选择。视觉吸收力是指区域经过一定的环境变化而不改变其视觉特征和质量的能力，用于评估人类活动引起的视觉敏感度变化[16-17

]。本文从坡度、坡向、地势起伏度和植被丰富度4个方面评价视觉吸收力，形成视觉吸收力评价体系（表3）[18-19]。

2） 基于视觉敏感度评价的景观节点确定。视觉敏感度是游客注意到景观的程度，是对景观的可见性、易见性、清晰性和醒目性的综合反映，其数值越高表示景观资源引起游客的反应越强烈，常选用相对坡度、相对距离、出现几率（即景观在游客视域中出现的频率）和醒目程度（即目标环境与背景环境的亮度差异）4个因子作为评价指标[20-21]。

醒目程度计算公式如式（3）：

式（3）中，L1为目标环境NDVI值，L为周围环境NDVI均值，其中周围环境NDVI均值可利用ArcGIS邻域分析得到，本研究中邻域分析采用9×9矩形窗口。

对上述因子加权并计算各单因子权重值，形成视觉敏感度评价体系（表4）[20]。

1.2.3 农林植被优选

1） 基于产值足迹计量的生态经济效益评价。产值足迹表示农林植被单位产值所需生产性土地的面积。产值足迹越小，生产单位产值所需的生产性土地面积越小，生态经济效益越高。计算公式如式（4）：

式（4）中，efi为第i种农产品的生态足迹，vi为第i种农产品的产值，i为产品类型。生态足迹指一定区域内人口所消耗的资源折算为生产性土地的量[22-23]。计算公式如式（5）：

式（5）中，rj为第j类生产性土地均衡因子，Ci为第i种产品人均年消费量，Pi为第i种产品年均土地生产力，i为产品类型，j为生产性土地类型。由于各土地类型的生产能力不同，为便于研究，rj采用Mathis Wackernagel等[24]的研究结果：耕地取值2.8，林地取值1.1，将其换算为具有等效生态生产力的土地面积。

2） 基于德尔菲法的美学价值评价。从植物个体到群体的观赏部位、特性和时长等景观美化功能出发[25-26]，采用德尔菲法确定不同观赏类别的分值及权重，提出针对农林植被美学价值的评价标准，确定评价体系（表5）。

2 结果与分析

2.1 生态格局优化

在保护自然本底和增加人工干预之间寻求平衡，对于分级管控有着积极影响。研究区域内整体生态敏感性较高，其中，极高敏感区和高敏感区集中在山体之中，面积达79.1 km2，占比约78.9%。在极高敏感区中，选取面积最大的10个斑块作为生态源地[27]，总面积48.2 km2;对于识别出的生态源地，应严格限制其开发建设，对已破坏区域进行生态修复。中敏感区面积达14.9 km2，占比约14.8%，需限制其开发建设强度，局部可以低干扰方式介入。低敏感区及非敏感区主要以农田、建设用地的形式沿道路分布，面积6.3 km2，占比约6.3%，可进行一定强度的开发建设。

潜在生态廊道的模拟可为廊道体系构建和重要性分级提供有力支撑。本研究模拟出潜在生态廊道45条，总长度199.34 km，其中有16条穿过太子城公路;由生态源地间相互作用矩阵（表6）确定重要生态廊道8条，总长度19.57 km（图2）。生态廊道的建设途径以增加生态廊道数量和建设生态廊道缓冲区为主。根据朱强等[28]对生态廊道适宜宽度的研究，本研究中重要生态廊道宽度控制在30～200 m，满足鸟类及小型生物的迁徙与保护，以及乔木群的存活需求;一般生态廊道宽度控制在3～30 m，保證鸟类、鱼类、小型哺乳动物、爬行动物和两栖类动物的迁徙和多样性保护，满足草本植物的传播。

2.2 重点区域识别

视觉吸收力和视觉敏感度评价结果（图3、图4）表明：高视觉吸收力区域多位于道路北侧山体，在道路中段南侧山体上亦有分布;高视觉敏感区域总体沿公路两侧分布，部分蔓延至南侧山体。在这些区域建设景观节点能够有效减小内部环境变化造成的影响，保证开发建设后的视觉特征相对稳定。

综合生态格局重塑与景观效果提升2方面的研究结果，考虑潜在生态廊道的空间位置，选择在生态敏感性低、视觉吸收力强且视觉敏感度高的区域塑造景观节点，共计3个重要景观节点和6个一般景观节点。识别出的景观节点为进一步明确设计重点和提升景观质量提供了依据，从而实现风景道生态价值最大化、景观最优化的目标。

2.3 农林植被优选

对研究区域内主要农产品类别的产值足迹进行计算，并进行等级划分。结果（表7、表8）表明，瓜果、蔬菜和药材的产值足迹较低，即单位产值上述农产品所需的土地面积最小。因此，瓜果、蔬菜和药材类农林植被生态经济综合效益较高，应当优先选用。

美学评价结果显示，药材和花卉类具有较高的美学价值，代表种类有金莲花、银莲花、向日葵和玫瑰等。由于研究区域内尚无花卉类农林植被，应考虑开拓花卉类农林植被种植;此外，豆类中的蚕豆、油料中的亚麻、药材中的金莲花及郁李、蔬菜中的彩椒、瓜果中的沙棘、李子和欧李同样具有较高的美学价值，也应予以发展。

3 结论与建议

3.1 结论

基于生态敏感性分析、MCR模型、重力模型分析，在研究区域内识别10个生态源地，模拟45条潜在生态廊道。45条潜在生态廊道包括8条重要生态廊道和37条一般生态廊道，其中16条潜在生态廊道穿越太子城公路。通过视觉景观资源评价可知，高视觉吸收力区域主体位于太子城公路北侧山体的近坡顶位置，部分分布在公路中段南侧山体的坡面处;高视觉敏感区位于公路两侧，南侧沿坡脚分布，北侧沿坡面分布。由产值足迹和美学价值评价得出药材类、花卉类农林植被具有较高的应用价值。

3.2 建议

1） 增强生态连通性。对生态源地进行重点保护，通过增加生态廊道数量、建设生态廊道缓冲区2种途径增加生态源地间的联系性，重塑生态格局。在廊道建设实践中应重点考虑生态廊道与公路相交处的生态连通性，建议采用生态桥、沟渠、河道等方式衔接生态廊道，保证生态连通度的同时避免公路的交通功能受到干扰。

2） 增加景观节点。根据景观视觉质量的综合分析结果，应在高视觉吸收力区域与高视觉敏感度区域重合部分建设景观节点，建议在太子城公路沿途建设9个景观节点，包括3个重要节点和6个一般节点。

3） 引导农林种植。综合经济产值和美学价值的分析结果，建议推广种植瓜果、花卉、蔬菜和中草药类农林植被。根据崇礼区农业生产现状，建议扩大蚕豆、亚麻、金莲花、郁李、彩椒、李子、沙棘、玫瑰、向日葵等农林植被的种植比例。

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