新型城镇化地区生态资产功能分区方法初探——以上海奉贤区海湾镇为例

杨天翔

（上海城策行建筑规划设计咨询有限公司，上海 200003）

生态资产是自组织系统形成的潜在功能和适应力[1-2]，国际上已被可持续科学等关注[3-4]；作为生态资产流变的重要标杆，生态系统生产总值（GEP）是生态系统为人类福祉和经济社会可持续发展提供的最终产品和服务价值总和[5]，已被用于建设绩效评估等实践[6-7]。GEP保值增值有助于显化绿水青山价值，打通两山转化通道，落实新时代生态文明愿景，在空间规划体制下有必要探索合理有效的决策驱动体系。

城镇化在产生集聚、交流、规模化等发展效应的同时常伴有生态耗竭、生态滞留等超限不利干扰，破坏关键格局和过程，致使必须引入处理、修复、整治等支配其可持续发展，引发生态资产减损的机会成本[2-4]，影响区域发展的整体长远效益[8-9]。在强调全域整体绩效的新型城镇化战略下，亟需维护生态安全格局和系统良性代谢，强化对生态资产价值流变特征的前瞻性管理，并制定相应的专项管控政策。

功能分区是由区域特征和差异划分空间单元的过程，基于上位规划要求和相关因素影响，为在地性国土空间保护开发做出综合部署和总体安排[10]。目前，国土空间规划“双评价”可识别各类生态优势空间和功能重要性，为底线约束、主体功能等提供理性依据，但因素评价的维度、机制和准则缺乏可比性[11-13]；在总规编制中，规划分区的内在因素、划定标准等未达成共识，对广义绩效的决策驱动重视不足。为此，需完善生态资产功能分区推导方法。

1 研究区域

本文将以镇级为尺度，依据生态资产流变特征试划特定功能分区。研究区域为上海市奉贤区海湾镇81.8 平方公里主体范围，全域为明海塘线外新成陆地区，净初级生产力较高，有全市仅有的2 处自然海岸线之一；《上海市生态空间专项规划（2021-2035）》在此设1 处生态保护红线（海湾森林公园）、多条生态走廊等生态空间，将大部分镇域纳入环杭州湾生态敏感区域；同时，海湾镇被《上海市奉贤区总体规划暨土地利用总体规划（2017-2035）》列为中心镇，属上海自贸区临港新片区和海湾综合发展型城镇圈，将重视现代服务、农林保护、旅游休闲等新型城镇化目标，有功能置换和空间调整的潜在需求。如何在次生干扰下最大程度维护既有生态资产效能是其空间规划的重要议题。

2 决策过程和方案

2.1 方法概述

本文将基于既有生态资产流变特征，对关键特征区域做明确引导，对总量高值地区做严格管制，提出生态资产功能分区方案。重点关注研究区域现状GEP及其构成，测算各分量实物量和价值量[5]，叠加为GEP并划分极大值单元；以分量的单元均值为样本，由二阶聚类赋予各单元功能特征，引导全域生态资产管制方向；以GEP单元均值较高区域和上位规划生态空间最大一致为原则筛查最优重分类断裂点和重点管制区[10]，结合功能特征形成管制方案。

2.2 基础测算和决策意义

（1）分量因子测算

GEP关注一定时间有生命体参与且能被人类使用的流量[3-5]；不失一般性，本文将以产品供给价值VOSP、防风固沙价值VSF、固碳释氧价值VCFOP、空气净化价值VAP、气候调节价值VCR、水源涵养价值VWR、水质净化价值VWP、土壤保持价值VSR、物种保育价值VBP、休闲旅游价值VNR、海岸防护价值VCP和洪水调蓄价值VFM作为GEP主要构成（单位：元/hm2/yr）。基于《生态系统评估生态系统生产总值核算技术规范》模型框架测算各分量实物量，VOSP、VAP、VWP、VBP、VNR、VCP等实物量的经验采样，以及VSF、VCFOP、VCR、VSR、VFM等实物量的经验模型由ArcGIS 10.5（ESRI，2016）实现，VWR、VFM等实物量的系统模拟由InVEST 3.9（自然资本计划，2017）实现；再选用替代成本、影子工程、市场价值、恢复成本等资本价值机制将实物量转为价值量[5,14-15]。

基础数据由地理空间数据云（中国科学院计算机网络信息中心）、全球地理信息公共产品（自然资源部、国家基础地理信息中心、国家遥感中心和Group on Earth Observations）、世界土壤数据库（时空三极环境大数据平台）、国家气象科学数据共享服务平台（国家气象科学数据中心）等提供，空间数据处理粒度设为30.0m。12个分量价值量测算结果如图1 所示。

图1 研究区相关要素生态系统价值量Fig.1 Ecosystem value of relevant factors in the study area

（2）数值分布和管控措施

GEP测算结果如图2a 所示，研究区域均值为582781.9 元/hm2/yr，参考开发程度、气候、水文、地形等相似地区由相同指南测算的地均GEP，在同等评估模型和价值框架下数据整体较合理。均值最高的分量为VCR，其次为VNR、VOSP、VFM等，各分量自身和之间的空间分布存在异质性；特别地，一些因素时空变化可由空间管制支配，可调控实物量乃至价值量，对管制对象和措施有决策意义[5,16]（表1）。

表1 研究区域GEP 分量分布和管制对象Table 1 Distribution and regulating factors of GEP components in the study area

表2 生态资产重点管制区重点管制对象Table 2 The eco-asset functions listed by priority and their control measures

图2 研究区GEP (a)及其划分的ROI (b)Fig.2 GEP (a) and the ROI subsequently derived (b) in study area

2.3 功能特征识别和管制

（1）空间单元划分

为便于后续样本聚类、一致性区域提取等，先对连续型变量做离散化处理。

（2）功能特征聚类

参考重要功能区划分的分位数原则，对某变量，以聚类质心相对总体质心的优势度反映该聚类样本相较其他样本的特征性贡献，其高值格局体现对全域水平的稀缺意义和比较优势，可决定各类功能的优先序和主导性[10,12,19]。聚类1 以休闲旅游为特征，聚类2 以气候调节、产品供给、水质净化等为特征，聚类3 以气候调节、水源涵养、固碳释氧、空气净化、防风固沙等为特征（图3）。

图3 聚类样本的变量质心(a)和空间格局(b)Fig.3 Variable gravities (a) and spatial patterns (b) of ROI clustered

图4 变量值断裂点（a）和生态资产重点管制区（b）Fig.4 Breaking points of selected variables (a) and the essential zones of eco-assets (b)

（3）功能分区划定

3 讨论和启示

3.1 合理性分析

在空间资源配置中，功能分区向下承接在地诉求和微观特征，向上对接区域战略和宏观格局，是落实靶向发力、双向协同的关键政策[10]。本文以生态资产流变的前瞻性维护为目标，既借鉴重要性原则保留了相对特征，也经由政策性框架体现了绝对需求，由功能分区实现对关键特征区域的明确引导和对总量高值地区的严格管制，技术方法具有一定现实意义。

（1）空间绩效的系统联控

上述生态资产功能分区基于ROI 整体，体现了对价值机制的系统化管理[1,17]，由现有GEP及其构成特征划定重点管制区体现了连续性方法论，以延续格局和过程的支撑机制为准则；生态资产减损的机会成本控制体现供需一体、时空统筹的前瞻性思考[9]，降低了响应决策的随意性，满足人类福祉目标管理和空间政策公共性、托底性等要求，有利于充实“一张蓝图”的空间管制思路[10]。

（2）空间要素的统筹联治

上述生态资产功能分区源于GEP构成特征，提供了复杂系统的信息降维渠道，并统一了认定口径；分量管控因子和管制对象对接规资、绿容、林业、水务、农业农村、城建、交通等归口单位事权体系，随着自然资源资产确权、有偿使用和生态补偿等生态文明制度建立[11]，可为多线预景和精准施策提供前馈引导[17]，有利于夯实“全要素”的空间管制思路[10]。

（3）空间用途的综合联管

上述生态资产功能分区基于GEP推导的ROI 均质单元，适配林地小班、小微湿地等生态要素管控和底线空间聚合尺度[19]；经聚类归并为构成特征相似、策略明确的整片区，集中连片可满足综合开发、重大工程等集聚化和规模化要求，提升保护性干预的成本效益，引导规划、资金、土地等支撑环节落地，促进项目系统推进[6,11]，有利于落实“先布棋盘”的空间管制思路[10]。

3.2 不确定性和展望

首先，功能特征聚类面向相对优势功能的分层分区管控[10,12,16]，主导功能由变量自身分布特征而非绝对量确定，忽略了VCR、VNR、VOSP等绝对贡献较大分量的影响，聚类间变量绝对量差异也易导致最大-最小聚类比在重点管制区和全域的较大偏差。为此，在保证聚类质量前提下，可尝试其他判断依据或引入加权、分类等变量预处理。

其次，样本聚类依据现象解析构成特征，变量组未考虑分量间的经验联系，忽略了内生变量的多重共线性（如计算VCFOP采用的净初级生产力关联VOSP的实物产品产量、VSF和VSR的植被覆盖因子、VCR的蒸腾热量消耗、VWR的蒸散量等[16,19]），可导致距离计算的重复贡献。为此，可尝试基于独立底层变量构建系统评估的逻辑规则组合。

此外，生态资产核算受数据获取、精度和指标构建影响[11]，VWR、VFM、VSF、VCFOP、VCR、VSR等依附于复杂时空系统，其动态性、多重反馈、非线性关系等对精准施策构成挑战[9,16]，当前特征面向资源保护、支撑体系等决策目标[12-13]，结合“蓝图模式”的综合评估模型和框架仍待完善。

4 结语

生态资产对实现新型城镇化有重要战略意义，亟需基于价值流变特征维持其内在机制和关键格局。基于GEP的极大值单元划分、分量构成聚类分析、较高值区一致性检验等可丰富生态资产功能分区的定量推导方法且具有现实意义；样本聚类标准、变量分组、综合评估等环节可做为进一步优化的方向。