北京市第二道绿化隔离带郊野公园环情景规划研究

李方正 李科慧 李雄

1 研究背景

城市的发展与自然环境之间存在着密切的动态相互作用关系，自然本底与生态环境是城市发展的基础支撑，城市发展也是自然生态环境演变的重要推力[1]。这种相互作用在城市与自然的交接地带城乡接合地区体现得更为明显。以自然环境为基础的绿色生态空间能为城市提供多元的生态系统服务，为城市安全发展及居民生活提供有利空间。然而，随着城镇化建设加快，城市扩张压力增加，在城乡接合地区出现无序扩张的建筑等城市设施导致自然本底被割裂，生态格局及空间破碎化严重。对此，《北京城市总体规划（2016年—2035年）》（简称北京市总体规划）表明将“加大治理力度，实现城乡接合部减量提质增绿”，城乡接合地区将成为“构建平原地区生态安全格局、防控首都安全隐患、遏制城市摊大饼式发展的重点地区”。大力建设第二道绿化隔离带（简称二道绿隔）所形成的郊野公园环将是扩大绿色空间规模、提高生态服务质量的重要措施。

1.1 第二道绿化隔离带规划背景及转型

随着城市发展、社会经济、政策制度等方面的变化，绿化隔离地区的规划及实施在不同时期面临的主要矛盾不同[2]，其功能定位也在不断调整与转型。近年来国内外大都市绿隔的空间功能规划也逐渐完善，例如：《法兰克福绿带2030发展路线》（Guideline for Frankfurt Greenbelt 2030）中强调在绿带空间规划中融入景观、交通、气候、基础设施建设、农业发展、文化保护等因素，叠加社会、经济、环境3方面的功能，以此来优化城市整体空间结构[3]；伦敦绿带圈（Metropolitan Green Belt）在限制城市无限扩张的过程中，发挥生态、景观、农业生产、游憩等功能，在不同社会经济发展阶段、不同人群需求的影响下调整功能布局以发挥绿带最大效益[4]。

北京第二道绿化隔离规划范围为第一道绿化隔离地区和市区边缘集团外界至规划六环路外侧1 000 m绿化带，于《北京城市总体规划（1991年—2010年）》中提出，是作为城市重要生态功能区而编制的，其最初功能定位为“绿色生态环”，主要功能是构建控制城市中心向外蔓延以及新城之间的生态屏障[5]。随着北京城市的不断建设发展，在新一轮北京市总体规划提出的健全市域绿色空间体系的“一屏、三环、五河、九楔”结构中，首次提出了“三环”中的“二道绿隔郊野公园环”的概念，“提高第二道绿化隔离地区绿色空间比重，推进郊野公园建设，形成以郊野公园和生态农业为主的环状绿化带”，二道绿隔逐步成为引导北京市域空间结构的重要区域。

1.2 第二道绿化隔离带郊野公园环的作用

1.2.1 优化城市发展格局，提供生态保护作用

城市边缘区的快速扩张不仅造成了人口激增、土地资源浪费、城市环境恶化等问题，也侵蚀了临近的自然林地、农田，使得原有自然生态系统的完整性受到破坏。而第二道绿化隔离带作为城市重要生态功能区，能有效抑制城市扩张与蔓延，同时保护城郊的农田、森林、湿地等资源[6-7]，带动城市边缘区农村产业的升级以及生态、经济和社会效益的提升。

1.2.2 完善城市发展功能，满足游憩文化需求

城市中心区用地紧张，使得北京城市居民游憩活动范围逐渐向城市的郊野地区延伸。相关研究显示，北京市目前每年会进行城郊绿隔地区游憩休闲活动的家庭占到了家庭总数的66.0%，每年城郊游憩次数为3～5次的家庭占16.9%，城郊游憩逐渐成为北京市民休闲生活的重要选择之一[8]。随着二道绿隔郊野公园环的建设，通过对游憩资源的合理利用与保护，可在实现空间合理配置的同时提升整个城市的游憩品质[9]。

1.2.3 应对城市雨洪安全，提供生态安全保障

集中于城乡接合地区的二道绿隔郊野公园环作为区域绿地的主要组成部分，因其发挥雨水滞留、缓冲的作用，具有区域绿地生态缓冲的功能，为城市生态安全提供保障。国内外基于城市生态安全提出不少雨洪管理措施，研究表明郊野公园因与水文敏感区空间重合度相对较高而成为城市雨洪控制的重要组成部分[10]。

二道绿隔郊野公园环的建设作为协调城市建设发展与自然生态环境的重要环节，其内部各个郊野公园的选址以及组合成环后呈现的大规模绿色空间对整个城市的建设格局、生态格局、安全格局具有重要影响。因此，北京市二道绿隔郊野公园环的研究，应在落实《北京城市总体规划（2016年—2035年）》对建设二道绿隔的基本要求（包括满足绿地率、绿化覆盖率、生态红线控制、可达性等方面）的基础上，根据二道绿隔规划转型要求及其城市与自然协同发展背景下在生态环境、用地状况、功能承载、服务对象等方面的复杂性，明确郊野公园环在生态、游憩、安全3个方面的建设目标。

但目前二道绿隔尚无明确的规划实施政策[2]。现有的绿色空间规划方法大多只针对单一的生态作用，无法适应绿色空间演化过程中的不确定性及城市对绿地功能需求的变化[11]。因此本研究将采用情景规划的方法，通过设定不同的目标导向及关键因素，模拟多种城市功能影响下的规划情景。通过更加科学、明确的模拟规划过程及结果，为适应不同的城市发展方向，对郊野公园环的落位提出合理的应对策略，指导其规划发展，也为城市与自然交界的绿隔地区的规划提出一种创新的方法与视角。

2 情景分析概念及应用

2.1 情景规划相关理论研究

情景及情景规划的定义，目前尚未有权威认定，一般认为情景是使用定性或定量的变量组合对未来情形以及能使事态由初始状态向未来状态发展的一系列事实的描述[12-13]。情景分析是通过假设、预测、模拟等手段生成未来情景，并分析情景对目标产生影响的方法[14]。情景规划则是情景分析在规划领域的应用，是分析未来环境多种可能的规划工具，是应对未来不确定性的有效策略。情景规划认为未来具有不确定性，但其分析并不是对未来的简单预测，寻求唯一的最优解，而是在承认未来可变的同时在众多影响因子中甄别不确定因素，通过多种因素组合模拟出具有结构性差异的未来情景，以此来制定相应的规划策略[15]。

对于应用于城市土地规划的情景规划，情景是灵活的，并能适应未来潜在的多种条件，为处理土地利用总体规划中固有的不确定性提供了一种应对战略[16]。对于绿色空间规划，现有规划方法大多只针对单一的生态作用，缺少多种导向的规划对比，无法适应现在城市对其的多种需求；而情景规划的方法则允许规划者制定多方向的基准，可应对绿地系统在经济、生态和社会等方面的未来展现出的多种可能性[17]。

2.2 情景规划构建方法

情景规划旨在通过设立关键不确定性驱动力，即关键因素，基于历史经验的外推以及对未来不同发展趋势的情景预测，演绎整个发展路径[18]。通常可以将情景规划的构建步骤总结为问题识别、情景归纳、情景模拟、情景评价4个部分。

在实践方面，中国目前对于情景规划的应用还处于局部阶段，还没有和现有的规划体系结合起来，建立操作框架[19]。基于不同的规划模拟内容所确立的不同关键因素，情景规划通常会有不同的构建形式。目前在城市与自然相关前沿领域的情景规划主要有2种类型，包括：1）在生态系统服务的情景模拟中，通常借助数据分析或者模型模拟的方法来构建出不同的情景，如生态服务格局变化特征、生态保护状况及社会经济发展状况等[20]，为决策者提供直观、综合的参考信息；2）在尺度较小的城市街区、公园规划设计当中，在面积、资金、取样技术等方面有更为便利的操作性，偏向通过构建计算公式及多方面指标对情景规划方案进行评价，通过方案模拟和综合指标评价选取最优方案。

3 二道绿隔郊野公园环情景规划过程

3.1 研究对象

本研究的二道绿隔范围面积约为2 700 km2。二道绿隔中的重点建设范围为六环以内除城市建设用地聚集区以外的地区，面积为910 km2。

3.2 二道绿隔情景规划构建

基于北京市二道绿隔复杂的规划需求，以多种规划方向为导向构建情景规划类型，可按照以下3个步骤进行。1）将对落实北京市总体规划对郊野公园环建设要求起到基本保障作用的部分进行基础构建，同时基于北京市总体规划与二道绿隔在生态环境、功能承载、服务对象等方面的复杂性，确定郊野公园环规划的生态、游憩、安全3个目标导向，初步判断影响郊野公园选址的不同要素。2）识别不同目标导向下的关键因素，归纳出情景主题，将基础情景作为各目标情景中的基础对照部分，对不同关键因素主导的不同情景规划方案进行分析及描述。3）形成情景规划结构并进行评价，对未来郊野公园环规划形成指导方向（图1）。

3.3 基础情景构建

本研究首先以北京市二道绿隔范围生态保护红线、上位规划、用地供给、郊野公园现状和规划等为基础情景要素，作为各个多目标情景方案中共同需要考虑的部分。依照北京市总体规划中的市域用地功能规划图，明确规划范围内水体、农田、林地以及建设用地的位置，将建设用地内规划居住及配套服务、就业及综合服务、基础设施等不能建设郊野公园的区域排除出选址范围。同时通过对郊野公园的现状调研及规划信息收集，得到二道绿隔范围内已建郊野公园。

3.4 多目标导向情景构建

3.4.1 多目标规划

二道绿隔郊野公园环的规划建设是城市与自然协同发展的重要环节。根据多年的规划—实践—转型过程，以及城市边缘区城市建设与自然环境的现实状况，可以分析出二道绿隔郊野公园环的规划目标是多方面的，不同的规划目标决定着郊野公园选址分布的不同可能。本研究围绕城市与自然协同发展中二道绿隔郊野公园环所能承载的功能确定了3个不同方向的规划目标：1）满足城市生态功能，形成良好生态屏障；2）坚持以人为本，提供游憩服务保障；3）维护城市安全，缓解城市洪涝灾害。

3.4.2 关键因素识别

围绕以上3个目标导向，本研究归纳了4个关键因素。关键因素是推动3种目标导向下情景规划的重要驱动力。

1）针对生态目标。基于北京市总体规划对于维护生物多样性、提升生态系统服务的要求，以及生物多样性、生物量对生态系统发展的关键性影响，将生境质量及固碳释氧量确定为2种关键因素。通过对环境信息的提取与计算，对二道绿隔地区的生态功能进行量化分析，分别打造基于生境质量优先和固碳释氧优先的郊野公园选址规划情景。

2）针对游憩目标。游憩服务需求量是判断游憩服务功能能否得到保障的重要前提，可通过研究人类活动的空间聚集强度对游憩服务需求量进行预判，打造基于游憩服务优先的郊野公园选址规划情景。

3）针对安全目标。目前城市洪涝灾害问题日益凸显，消解雨洪是城市绿地维护城市安全最有意义的方面。北京市总体规划对于提高城市防洪防涝能力也有较高要求。本研究通过对二道绿隔城市雨洪淹没的分析来对集雨型绿地进行量化判断，打造基于城市雨洪问题的郊野公园选址规划情景。

3.4.3 多目标导向情景规划研究方法及结果分析

1）情景一：基于生境质量优先的郊野公园选址规划。依据生境退化程度来评价现状栖息地质量。以阔叶林、针叶林、混交林、水域等16种地类环境为基础，同时确定耕地、道路、铁路、居民点、工业用地6项生态威胁因子，运用ArcGIS软件的空间分析评估技术中的生态系统服务和权衡的综合评估（Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs, InVEST）模型生境质量模块[21]进行叠加分析，在InVEST模型手册推荐的基础上[22]，依据前人研究确定每种生境环境对不同威胁因子的相对敏感程度、威胁因子的最大作用距离、权重及线性衰退系数等属性，计算不同生境的退化程度，评估生境质量。根据得到的生境质量指数将生境划分为5个等级（图2）。选择二道绿隔范围内的极重要生境，根据斑块的面积进行分类，形成一定的生境网络，为郊野公园的选址提供依据。

2 生境质量分布Distribution of habitat quality

根据本研究的生境质量评估结果，在对选出的极重要生境进行分类后，选择不同的方式进行保护，对人类的干扰活动进行有效的引导，保证能够最大程度地减弱城市空间增长对生态安全的负面效应。根据二道绿隔范围内的植被类型、生境质量，结合基础情景，最终选出了在2 700 km2二道绿隔范围内的栖息地生境优先的42处郊野公园。

2）情景二：基于固碳释氧优先的郊野公园选址规划。基于固碳释氧量来评价不同群落的生态功能。森林生物量是固碳释氧量估算的前提，目前关于森林生物量计算的方法有很多，大致可分为样地清查法、模型模拟法和遥感估算法[20]。其中，模型模拟法和遥感估算法计算方法烦琐，使用较少，实际工作中多使用样地清查法。样地清查法是通过典型样地研究植被、枯落物或土壤等碳库的碳储量和碳通量，可分为生物量法、蓄积量法、微气象学法、光合作用和呼吸作用方程式计算法等[23]。

本研究采用光合作用和呼吸作用方程式计算法，该方法在理论上最为准确，而且简便、易行，被普遍采用[21]。根据最新的国家标准《森林生态系统服务功能评估规范》（LY/T 1721—2008），固碳释氧服务功能的计算公式如下：

式中：G碳为植被年固碳量（t·a-1）；G氧为植被年释氧量（t·a-1）；R碳为CO2中碳的含量（%），为27.27%；B年为植被净生产力（t·hm-2·a-1）；A为植被面积（hm2）。其中植被净生产力数据通过文献查阅获得[24-25]。对二道绿隔范围内不同植被类型的固碳释氧能力进行评估（图3），根据固碳释量的大小将其划分为5个等级，固碳释氧能力由强到弱分别对应硬阔叶林、软阔叶林、针叶林、农田、草地，得到二道绿隔范围内植物群落固碳释氧能力分布。

3 植被固碳释氧能力分布Distribution of carbon fixation and oxygen release ability of vegetation

根据二道绿隔范围内的固碳释氧能力，结合基础情景，选出了在2 700 km2二道绿隔范围内的固碳释氧优先的33处郊野公园，以及910 km2重点建设范围内的固碳释氧优先的17处郊野公园。

3）情景三：基于游憩服务优先的郊野公园选址规划。通过对二道绿隔范围的人口密度、交通设施、游憩资源热点等方面的数据分析，评估人群的游憩服务需求。研究发现大型公园使用者出行方式首选公共交通[22]，因此公共交通站点集中区域建设是郊野公园可达性的主要指标。其次，路网密度高的区域是郊野公园选址有效提升可达性的重要载体。基于高德地图文物古迹、风景名胜、自然水体、山林地等数据对二道绿隔内潜在游憩资源热点进行分析，自然和文化等方面的游憩资源是郊野公园相比城市公园的主要特色和优势，拥有丰富游憩资源的郊野公园对城市居民更具吸引力。

通过游憩服务优先的人口分布、可达性、游憩资源分布因子叠加，将二道绿隔范围内游憩服务适宜性分为4个等级（图4）。结合基础情景，选出了在2 700 km2二道绿隔范围内的游憩服务优先的56处郊野公园，以及910 km2重点建设范围内的游憩服务优先的19处郊野公园。

4 游憩适宜度分布[26]Distribution of recreation suitability[26]

4）情景四：基于缓解城市雨洪问题的郊野公园选址规划。基于城市雨洪分析评估可缓解城市安全问题的郊野公园选址。首先对二道绿隔范围内的相关现状情况进行分析，包括高程、坡度、坡向、径流（图5）。针对北京市二道绿隔范围（2 700 km2）高程数据进行收集处理分析，二道绿隔范围内高程范围值20～1 240 m不等，呈北高南低、西高东低的分布趋势。通过坡度、坡向分析，发现西侧延续西山山脉，坡度变化较大，其余部分地形较为平缓。在此基础上对北京市二道绿隔范围内径流、汇流进行分析。西侧山脉区域分布大量支流汇流形成多个子流域，其他单一汇水区内出水口压力点分布较为集中。整体来看，区域径流均具有路径长、流向较明确，径流累积量大、出水口集中的特点。

5 城市径流分析Analysis of urban runoff

根据径流分析结果对微小流域进行整合，最终将二道绿隔内用地依据高程、坡度、汇水划分为42个汇水流域。根据流域划分结果，根据北京暴雨强度公式，选择北京十年一遇、百年一遇降雨强度，分别对各流域汇流情况进行计算。

对二道绿隔内现状用地进行解读，根据不同的土地覆被类型折算出径流系数，对区域汇流进行计算，得到各区域汇流总量表。根据各区流量结合地形计算各区淹没范围，得到二道绿隔范围内10、100年淹没区的分布（图6）。

6 城市雨洪分析Analysis of urban storm flood

基于淹没区和径流路径，叠加基础情景，选择39个郊野公园建设点，其中在910 km2范围内选择新建10个郊野公园建设点。对河流两岸绿地、蓄滞能力较好的林地以及在建绿地重点进行集雨型郊野公园的改造建设。

3.4.4 综合影响分析

通过对比上述4种情景（表1），可以发现各个情景得到的规划结果具有较大差异性，这与各个规划情景在利用郊野公园环协助城市与自然协同发展的过程当中选择的关键因素目标导向有着密切联系。

表1 情景方案结果Tab. 1 Result of scenario scheme

1）在情景一按照生境质量优先原则得到的郊野公园环中，郊野公园数量较多，主要集中于二道绿隔范围内的东西两侧，南北两侧郊野公园较少。郊野公园面积在4个情景中最大，单个公园面积差别较大，在重点建设范围内的郊野公园最大面积超过300 hm2，最小约为15 hm2。该情景规划中的郊野公园所覆盖的生境、生态群落类型较为全面，绿色斑块之间有一定联系，一定程度上可承载城市尺度的生态保护功能，有利于城市生态网络的构建。且该情景易形成主题特色较为丰富且明显的郊野公园环，可更有针对性地保护农业、森林、河流等生境资源。

2）在情景二按照固碳释氧能力优先原则得到的郊野公园环中，郊野公园数量最少，主要集中于二道绿隔范围内的西侧，面积略大于基础情景中公园面积。各个公园之间以及与周边自然环境之间联系较为密切，可以更好地发挥生态功能。但因公园分布较为集中，无法在城市尺度形成生态网络。另外因针叶林固碳释氧能力最高，选出的郊野公园均以针叶林地为主，生境类型较为单一。

3）在情景三按照游憩服务优先原则得到的郊野公园环中，郊野公园面积所占面积最小，在二道绿隔范围内分布较为均衡，满足市民的市郊游憩需求。各个郊野公园沿城市道路进行规划，绿色斑块之间较为独立，斑块大小也较为均质，与城市连接紧密但与西山等周边自然环境连接较少。

4）在情景四按照缓解城市雨洪问题原则得到的郊野公园环中，郊野公园数量最少，面积略大于基础情景郊野公园面积，为了缓解城市雨洪问题，主要集中分布于二道绿隔范围内东侧建设用地较多的区域，与现状西山等自然环境联系较少。郊野公园形态及面积差异较大，不仅增加了绿色空间斑块，较多沿河道形成的带状郊野公园还可以在城市生态网络中起廊道连接作用。

在4种情景当中，情景一规划郊野公园面积最广，情景三规划郊野公园面积最小；情景三规划出的郊野公园数量最多，情景二得到的郊野公园数量最少。在生态目标的导向下情景一、二中的郊野公园与周边自然环境联系较为紧密，但在城市范围内分布集中于西部，两方案中郊野公园选址重合度较高，均无法覆盖所有可达盲区。情景三、四中的郊野公园与城市建设区域联系较为密切，在城市中、东部分布较多，与二道绿隔外的自然环境联系较少。

从二道绿隔规划目标不断调整及演化来看，随着城市的不断发展，为协调城市与自然环境直接的关系，二道绿隔郊野公园环的建设存在多个目标。综合比较分析3个目标导向下的4个情景之后可以发现，各目标之间相互影响且需要协调，情景规划的方法展示了各个目标可得到的最优解，在未来的规划中还需综合4个情景规划结果，结合具有不确定性变化的实时规划背景，包括社会经济发展阶段与使用人群等，在实践中适当调整，得到综合效能最大化的方案。

4 结论与讨论

本研究从城市与自然协同发展的角度，利用情景规划方法，对北京市二道绿隔郊野公园环的未来可能的规划建设进行了多目标导向下的情景模拟，包括生态导向、游憩导向、安全导向3个目标。本研究基于现有数据，通过多种模型模拟与计算分析方法，对北京二道绿隔范围内用地进行了多方面的分析与评估。选择生境质量、固碳释氧能力、游憩服务及雨洪消解能力4项因素作为情景模拟中的关键因素，分别遵循生态、游憩、安全的目标进行不同导向下的郊野公园选址方法探索，并将这些关键因素利用ArcGIS等平台转化形成空间信息，结合可落实北京市总体规划对二道绿隔基本建设要求的基础情景，最终得以在空间上量化分析得到不同的郊野公园选址方案。本研究通过情景模拟的方法得到不同思路的郊野公园选址规划方法及结果，为未来多目标导向的郊野公园环建设创造全新的规划方法。情景规划方法的应用，一定程度上避免了城市绿色空间规划大而全的弊端，也为大都市绿隔多功能高效益的空间规划提供新思路，为城市与自然协同、城乡协调发展进程提供更加科学与精准的手段。

但研究尚存在一些局限性。1）未来情景规划构建过程可结合专家、决策者、公众等多方参与讨论进行。2）目前规划中基础情景的设置主要基于落实北京市总体规划对建设二道绿隔的基本要求，在未来可与国土规划的对接中，借助“一张蓝图”形成情景规划中数据底图基础，来增强对基础情景的支撑。3）情景规划中部分数据可获取性较低，可在未来通过对接多源数据补充完善，例如：可利用数据众包平台获取更多与人行为相关数据，再结合地理数据来更加全面地评估游憩目标导向下的游憩供给和需求因素。4）在本研究所建立的多目标导向情景规划过程中，针对关键因素识别及规划方案成果分析等方面都不可避免带有一定的主观局限性，如对城市生物多样性保护方面缺少足够关注，以及目前仅对规划设计方案做出了分析评估和成果展示。未来可在更强力的技术支撑与数据支持下，补充更多的规划情景，并完善各情景方案绩效对比，提升规划的科学性与合理性。

致谢(Acknowledgments)：

北京市第二道绿化隔离带郊野公园环规划研究项目组：李雄、李方正、马嘉、葛韵宇、王瑞琦、邵明、李科慧、赵人镜、解爽、王思杰、王宇泓。感谢北京景观园林设计有限公司、北京园林绿化局提供的项目资料。

图表来源(Sources of Figures and Table)：

文中图表均由作者绘制，其中图4及表1中的图示改绘自参考文献[26]，表1 ①～④底图来源于《北京城市总体规划（2016年—2035年）》中的图22市域永久基本农田规划图。