基于社会网络分析方法的南京主城边缘带绿色空间景观系统评估

杜 嵘

陈洁萍*

当前，随着中国城镇化进程的加快，城市不断向周围蔓延，使得建城区面积越来越大、人口越聚越多，由此引发了交通拥堵、热岛效应和居住环境恶化等一系列城市环境问题，给我国城市可持续化发展带来严峻挑战。绿色空间的重要性正日益凸显，绿色空间与传统的城市绿地不同，它是一个由园林绿地、城市森林、立体空间绿化、都市农田和水域湿地等构成的绿色网络系统[1-6]。从广义的角度来看，绿色空间是指在城市环境中出现的任何植被，具有调节气候、净化环境、维持生物多样性及改善公众健康、提供休闲娱乐场所等多重功能，同时为自然界的物种提供生境、维护生物多样性[7-8]。当前，绿色空间在布局与发展上存在诸多不合理之处和问题，城市建设与绿色空间发展的矛盾已成为不可忽视的问题[9-12]。在这样的背景下，系统研究城市化过程中人类活动与绿色空间之间的相互关系和作用及绿色空间的动态演替规律，对城市可持续发展和健康人居环境建设具有重要意义。

1 城市边缘区绿色空间体系的研究意义

城市边缘区是城市化最敏感及变化最大、最迅速的区域，而城市边缘区的绿色空间是城市居民进行休闲游憩、娱乐和交通集散的用地空间，并且是构成城市边缘区的重要组成部分[1-4]。

城市绿色空间系统与城市历史地理特征关联，其生态意义和效益受到广泛关注，但绿色空间系统研究却常常被忽略，如绿色空间要素之间的关联与结构、空间结构体系的稳定性等。城市绿色空间系统的研究内涵包括整体环境的概念、系统的概念、人文主义思想的概念和可持续发展的概念[1]。所有这些概念都将绿色空间系统作为一个有机联系的整体进行研究和探讨，其研究目标是有机整合空间体系要素，合理进行绿色空间体系规划，加强基础设施建设，使得城市得到真正的可持续良性发展。当前，我国国土空间发展正经历着一系列变革。在新一轮的土地整治规划目标中，“城乡建设用地整理”“加强土地修复和生态建设”对提升土地景观的生态功能提出了要求，如何开展城乡接合部土地整治、优化结构用地布局、改善人居环境成为新的研究目标。

2 研究方法、对象与目标

2.1 社会网络分析方法

社会网络分析是复杂网络研究的代表，其分析思想可追溯到社会学家卢因、莫雷诺的社会心理学和齐梅尔的社会结构观点。卢因认为群体行为是由行为所处的社会力量场决定的，即一个社会群体存在于一个场中，场是由群体及所处周围环境构成的社会“空间”[13-15]。因此，社会网络是由作为“点”的社会元素和作为“线”的社会元素之间的关系所组成，用于考察社会要素之间相互作用和关系。而社会网络分析方法是社会网络理论核心，是对网络元素相互作用和关系进行量化研究分析的一套方法体系。构建社会网络模型首先需要确定研究对象。根据研究主题选择具有代表性的研究元素作为点元素，然后确立研究元素之间的关系网络，构成线元素。关系网络通过构建关系矩阵形成研究的基础数据。随着网络分析范式的诞生，社会网络分析方法已经广泛应用于社会学、管理学、经济学和城乡规划学学科。

社会网络分析方法中的“点”，指的是社会的行动者，“线”指社会行动者之间的关系。一个社会网络是由多个点和各点之间的连线组成的集合。用“点”和“线”来表达网络是社会网络的形式化界定，并通过图形或矩阵表达实现。

在绿色空间景观系统中，研究主题是各类自然景观斑块在整个景观系统中的相互作用与关系，以及绿色空间景观系统的组织和结构特征。可以根据景观生态学[16-17]理论定义景观斑块或者景观类型作为社会网络系统的节点，斑块与斑块之间的廊道或线性景观要素作为节点之间的连接，并运用景观连接度理论[18-21]作为节点之间强连接或弱连接的理论依据。其分析模型建构过程如图1所示。

图1 景观系统社会网络分析模型建构

2.2 研究对象与目标

本文以南京2019年主城边缘区为例，借助高分辨率航拍影像图构建绿色景观网络系统，运用社会网络分析方法对城市边缘区的绿色空间景观系统进行定量分析与评价。研究目标为从系统优化的角度对城市绿色空间系统进行评估，试图构建在当前景观状态下，城市边缘带景观生态发展刚性区和弹性区，探索城市边缘区绿色空间健康发展的有效途径。

3 南京主城边缘区绿色空间景观系统评估

3.1 研究区位与数据来源

南京位于长江下游，地处北亚热带季风气候区。宁镇山脉分北、中、南3支楔入城区或市郊，城区东北为山地，西南为低山丘陵，中西部为冲积平原，呈三面环山、一面临江的盆地形势。市区内水网发达，长江自西南向东北流经主城，城内河湖水体约占总面积的11%。优越的自然条件和深厚的历史文化形成“融山、水、城、林于一体”的城市空间特色，也使南京成为我国著名的国家级历史文化名城和园林城市[22-23]。

本文研究的绿色空间景观系统以研究区1:10 000地形图为基准，参考南京城市2019年的高分辨率航拍影像，城市边缘区的变化参照历年的城市航拍影像资料，以及南京城市规划用地现状图(2011—2020)，研究区位如图2所示。

图2 研究区位图

根据景观生态学理论，研究区域景观斑块分为水系、林地、绿地、湿地和荒地。根据城市绿地景观分析标准[24-25]，绿地按照面积大小划分为小型斑块(＜500m2)、中型斑块(500～3 000m2)、中大型斑块(＞3 000～10 000m2)和大型斑块(＞10 000m2)，由于小型绿地斑块松散，对整个系统影响较小，故本文的绿地研究选择中型斑块以上的绿地斑块类型。研究区域选择主城边缘区108个景观斑块元素，其中林地46个、水体13个、绿地49个(包括湿地及公园8个)。在Excel数据表中编立序号，并根据连接定义建立关系矩阵，以景观连接度理论为基础定义景观斑块之间的连接属性，在UCINET中进行系统分析。

3.2 南京主城边缘区绿色空间景观历史地理特征

作为历史古都，南京城市边缘区的发展具有特定的历史沿革和地理格局特征。自明朝至民国，明城墙均作为城市边界起到围合防御的作用。城墙、幕府山、聚宝山、紫金山和牛首山等构成南京城市边缘区的绿色空间带，城市西南及东南侧长江及其支流水系对城市边缘区景观空间布局影响较大。20世纪70年代后，随着城市化进程的发展，沿着城墙的绿化带逐渐发展为城市中的绿洲。由于部分城墙受到破坏，沿城墙所形成的连续绿带逐渐破碎。城墙及紫金山已构成城市核心区绿色空间带，青龙山、宝华山、老山和牛首山等森林及其绿地系统构成了新的城市边缘区外围绿色空间带，与核心区绿色空间带共同形成复杂的景观网络系统。当前，南京主城边缘带的主要特征表现在以下2点。

1)主城边缘带的景观结构相对于主城区而言，边缘带的景观斑块嵌入城市，成为城市内部形态和结构的一部分，绿地空间的数量与规模随着城市化的进程不断变化。

2)从景观形态和结构上看，人工化自然与原生自然并存，绿地与各类建设用地的镶嵌关系复杂多样，景观破碎度较高。从景观元素来看，山体作为原生自然，无论在生物物种还是生态安全格局方面，都在绿色空间景观中起主导作用。长江及其支流水系以及山体形成的河流水系对边缘带的用地影响一直较大。

3.3 南京的绿色空间景观元素及其连接定义

根据现代景观生态学原理，南京城市边缘区绿色空间以农田为基质，森林、绿地、湿地、荒地、湖泊水系为斑块，道路、河流为廊道构成景观结构系统。山环水绕的地理环境是南京城市绿色空间的景观基础，区域内丘陵起伏，大面积山林植被为城市空间提供了广阔开敞的绿色空间，并奠定了城乡一体、内外贯穿的基本骨架。同时，水系网络也是南京城市绿色空间的重要元素，长江南京段自西南江宁铜井入境，至栖霞龙潭镇出境，全长98km，构成城市交通大动脉，沿江绿化带构成的长江风貌带是南京城市的基本特色。

景观系统社会网络分析方法的评估图包括节点和边。节点代表绿地或林地斑块。节点属性包括与功能连接分析相关数据信息，如绿地面积、质量、权重、数量、密度、承载容量、适宜性等。边代表绿地或林地斑块间的功能连接线，边的方向代表生境斑块之间流的方向[26-27]。在南京主城边缘区，景观斑块种类包括5种，分别为森林、绿地、水系、湿地和其他未开发用地。长江、秦淮河及其支流水系一方面是城市绿色景观的斑块要素；另一方面也是连接各主要绿色景观斑块的廊道。因此，河流和道路构成连接景观斑块的边。

景观斑块之间的连接定义是社会网络分析方法的关键内容，也是生成关系矩阵最重要的一个环节。连接定义缺乏科学性会直接导致分析模型缺乏说服力，无法反映系统的客观规律。因此，在连接定义中引入了景观连接度的理论。景观连接度最早于20世纪80年代由麦瑞恩[18]提出，是从生态学角度描述景观结构特征与物种运动行为间的交互作用。该方法经过多年的发展，成为景观评价、管理和生态规划的重要基础，对区域可持续发展和生物多样性的保护具有重要的指导意义。根据景观连接度的定义，南京绿色景观元素的功能连接关系按照成本加权距离计算(斑块边缘到边缘的距离)，主要分为强连接和弱连接2种。强连接指景观元素最大距离阈值在300m以内，弱连接指景观元素最大距离阈值超过300m，但有水系或河流将景观元素相互连接(图3)。

图3 景观斑块、廊道及其连接示意

3.4 绿色空间景观元素的网络分析与特征

单一的绿色空间景观元素通过水系或道路等线状元素，构成了复杂的网络系统。在这样的复杂系统中，其空间景观元素的演变与发展必然受到复杂网络规律的影响，元素相互之间的功能整合、空间协调与互动一方面产生整体大于局部的整体性效应；另一方面呈现出降低自身发展的不确定性，并提高抵御外部风险的能力。在结构上，绿色景观复杂系统又会表现出复杂网络的小世界性[28]、无标度性[29]等特征。社会网络分析方法通过分析复杂系统中各景观元素之间的相互作用和关系，去理解绿色空间系统的结构和特征(图4)，从系统的角度对城市边缘区的景观结构进行认知和评价。

图4 南京城市边缘区绿色空间元素

从系统关联图(图5)可以看到，系统并不是随机的，而是具有异质性，属于无标度网络。无标度网络的特征是符合幂律分布，网络中有少数称之为Hub点的节点拥有较多的连接，而大多数节点只有少量的连接。根据南京景观系统元素的出入度与数量关系，幂律分布计算结果为R2=0.893，表明系统接近无标度网络。少数Hub点对系统起着至关重要的作用。无标度性一方面表现出绿色空间景观系统不均匀分布的内在性质；另一方面表现出系统具有很强的容错性,但同时高度数节点的破坏会极大削弱网络的强健性。从生态景观角度分析，关键节点斑块的生态破坏会严重影响整个绿色空间系统。那么哪些是关键节点斑块呢？下面通过网络系统的中心性研究得到系统的关键节点斑块。

图5 绿色空间系统编号及关联图

3.4.1 系统的个体中心性研究

中心性是系统的研究重点，中心度是对单个景观斑块在系统中的作用进行量化分析。一个景观斑块的度数就是与这个景观斑块直接相连的其他斑块的个数。若与某个景观斑块相连的景观斑块数量最多，则这个景观斑块就处于中心地位，具有中心性，并称这个景观斑块为关键节点。在绿色空间景观系统的分析中，景观斑块的中心性表现为以下几个指标[13-14，30-32]。

1)度数中心度。

如果一个景观斑块与很多景观斑块相连，就指该斑块具有较高的度数中心度。斑块i的中心度就是与斑块i直接相连的斑块的个数。

2)穿越中心度。

若一个节点处于多个交往路径上，则表明这个节点信息传递的影响力较大，这个节点就越重要。在绿色空间景观系统中，景观斑块穿越度越大，表明该斑块在系统中作为廊道的结构和功能特征越明显。

3)接近中心度。

指节点与网络中其他节点之间的捷径距离之和。景观斑块的接近度越高，表明与其他斑块距离越短，越处于核心地位。

根据系统的中心性理论，对南京绿色空间景观系统要素进行了量化分析，结果如表1所示(列出排名前8位的景观斑块)。

表1 南京绿色空间景观系统中心性分析结果(UCINET分析结果)

系统的中心性分析得到如下结论。

首先，长江及其支流水系承担系统中型绿地、湿地的连接作用，是整个绿色系统的关键要素；其次，林地对整个系统起到决定性的景观连接作用，几个主要大型山体和林地是连接各类绿地和水体的重要因素。在南京主城边缘带网络系统中，关键节点为主城中心的紫金山、东侧的青龙山、北侧的幕府山和南侧的牛首山。

3.4.2 景观系统层级结构分析

在系统结构中，整个大系统由多个小群体结构组成，这些小群体结构称为凝聚子群。在凝聚子群内部，成员之间必须有较为紧密的联系并相互作用，而子群与子群之间是通过单个或多个元素连接构成网络。在景观绿色系统中，考虑到斑块的连接度是绿色景观的重要指标，建立在点度数基础上的凝聚子群作为子群的分析方法，分析结果显示系统区分出6个主要子群，如表2所示。

表2 南京绿色空间景观系统的6个子群结构

EI(External-Internal Index)指数用于量化网络系统内部子群对内对外关系，取值范围为[-1，+1]。从系统结构角度来看，EI指数越大，子群内部的关系越紧密，对外抗危机的能力越强。南京绿色空间景观系统子群EI分析结果显示EI指数Re-scaled index为0.717，对南京绿色空间景观系统的群落及其内外连接性分析得到的结论如下。

1)南京东侧青龙山及其周边山体林地占据6个子群中的2个子群，分别以青龙山和宝华山为子群主体。2个子群位于东侧城市边缘带，既对东侧主城形态产生较大的影响，也是整个景观系统的关键子群。主城核心区的紫金山、聚宝山及其玄武湖公园形成的子群是南京重点生态保护区域，对于主城核心区域的生态环境具有重要的影响和作用。主城核心区北侧的幕府山及其沿江绿带，公园构成独立绿色景观子群，该群落与紫金山及玄武湖子群距离较近，景观连接度较高。栖霞山及其周边小的山体和绿地关系松散，没有形成景观子群。

2)EI指数为0.717，说明系统内部子群的数量并不多，内部联系紧密，整个系统较为稳健。

3.4.3 绿色空间景观系统结构整体完备性与稳定性分析

网络系统的完备性通常以网络密度计算。对于整个网络系统而言，密度越大，则对系统中元素行为产生的影响越大。对南京绿色空间景观系统的网络整体密度计算得到整体密度为0.020 6，网络连接数为238，平均度数为2.203 7。整体密度值偏小，说明整个系统并没有一个最为核心的区域存在，而是存在多个子系统。每个子系统都在各自的系统中占据主导，子系统之间分散，无法起到统领整个系统的作用，整体网络结构完备性较低。

网络系统的稳定性可以运用社会网络模型的lambda分层分布图获得，即从廊道的角度分析连接的结构稳定性，结果表明整个网络系统有14个级别的边关联度。最小关联度为0，表明有少数景观元素是孤立的；最大关联度为14，表明少数景观元素与其他元素连接紧密，处于系统核心地位。最小关联度占比9.26%，最大关联度占比2.78%，大量连接结构处于3～8关联度之间，所占比例超过60%。以上数据表明，绿色空间景观系统具有良好的协同关系，整个系统由多个子系统组成，每个子系统都有中心度极高的核心元素，子系统自成一体。而少数孤立的元素，则具备拓展的潜力，需要在规划中进行整合，并优化整体布局。

4 绿色空间景观系统评价

南京绿色空间景观系统属于无标度网络，整个网络结构中少部分极为重要的中心性元素，如紫金山、幕府山、青龙山和牛首山等，与周围多个景观斑块相连，构成景观斑块区域核心。大部分景观斑块则围绕系统次级凝聚子群分布或再形成次次级子群，系统层级结构明显，具有一定容错性和稳定性。网络结构的稳定性分析结果也显示整个系统具有明显的层级结构，并且层级结构占据的比重超过60%。

从系统个体角度来看，南京绿色空间景观系统具有2个重要的景观元素，一个是山体，宁镇山脉的分支系统形成整个系统的多个次级中心，所有系统子群的核心元素都是山体；另一个是水体，长江、秦淮河、金川河及长江支流等是连接景观元素的重要廊道。城市的主要绿带分布在河流两侧形成沿江绿带，对于连接系统子群具有重要作用。

从系统局部角度来看，南京绿色空间景观系统包含6个凝聚子群，每个子群都是结合大型山体所形成。大型绿地的分布与子群的布局密切关联，沿江绿带和沿高速绿化带起到连接子群的作用。子群内外关系指标分析结果显示子群数量适中、内部联系紧密，对外抗危机的能力较强，但同时也出现了孤立节点的问题。孤立的节点具备进一步优化的潜力，成为未来规划和政府决策的重点。

从2019年的绿色景观网络局部系统分析角度看，目前系统子群之间的联系主要通过2种方式连接：一种方式为沿江或沿交通线的绿带进行连接；另一种为通过大型水体、湿地、公园林地及周边绿地所形成的小系统进行子群之间的过渡连接。2个次级系统将牛首山子群和青龙山子群连接，形成连续生态景观带，也因此使得青龙山-牛首山系统子群成为整个绿色景观网络的最重要组成部分。但在主城核心区北部和西南部出现2个相对景观连接薄弱区域，第一个脆弱区域位于牛首山西北，靠近长江区域，如果增加此区域的绿地斑块就有可能将江北的老山子群与城市南侧的牛首山子群相连。另一个脆弱区域为栖霞山东侧区域。南京作为六朝古都，让历史文明与生态景观相结合是最优的结合，也是绿地系统规划的重点。栖霞山风景区在此方面有独特的发展优势。而当前的主要问题是栖霞山、乌龙山、幕府山之间连接距离较大，中间没有大型的公园绿地作为连接。2004年后南京着力打造“沿江板块”，乌龙山、幕府山经过整合与优化构成完整的子群系统，而栖霞山景区则相对独立，周围被城市用地包围，无法整合为独立的系统子群。因此，规划建议是增加此区域的大型绿地，一方面可以形成以栖霞为中心的系统子群；另一方面可以与东部青龙山、宝华山两大子群相连，同时与以西南部紫金山为中心的核心生态景区相关联。因此，从系统的结构角度看，南京绿色空间景观系统2个子群系统薄弱的区域最具有发展的潜力和弹性，这2块区域的开发与规划对整个南京的绿色空间景观体系具有重要意义。

5 结语

城乡绿色空间景观系统是一个典型的复杂巨系统，每个复杂系统都有相应的结构体系和网络。绿色空间景观系统不仅表现在区域整体、局部子群或层级群落等不同空间景观尺度中，更是推动区域空间景观形态与空间景观结构等不同要素协调发展的基本规律。传统的景观生态格局研究强调独立斑块或区域斑块的形状、密度、景观破碎度、景观丰度和景观异质性等内容，而基于社会网络分析研究的重点在于将整个景观要素作为一个系统进行分析和研究，景观斑块系统元素之间的相互关系和相互作用力是研究的目标。通过南京城市边缘区的绿色空间景观系统研究显示，社会网络分析方法可以从系统整体、局部、个体等多个视角和空间尺度对城市边缘带的景观生态规划提供新思路和新方法。

注：文中图片均由作者绘制。