基于多模型和权衡矩阵法的乡村生态-游憩景观安全格局重构

刘颂 柳迪子 杜守帅

1 研究背景

构建景观安全格局（landscape security pattern, LSP）是协调建设开发与生态保护的有效途径，在城市生态空间规划[1]、生态保护红线[2]和城镇开发边界的划定[3]中有着广泛应用。构建LSP的关键在于识别景观空间中的关键局部、位置与联系，保护重要景观过程（包括生态过程、社会文化过程、空间体验、城市扩张等）[4]。多年来，诸多学者将LSP理论应用在乡村景观研究与实践中。乡村LSP构建研究的初期主要以主观判别法识别关键景观元素[5]，凭借规划师经验判定保护范围和等级，这种方法存在很大的不确定性，并且保护内容主要面向静态的景观要素，对要素之间的联系和过程关注不足。随后，乡村LSP的构建方法趋于将定性、定量相结合，依据地形、水系、植被覆盖等“多因子评价”识别LSP[6-7]。近些年，学界强调“格局-过程-功能”耦合[8-9]，LSP构建强调过程保护与服务提升，借助各类模型的源地识别、廊道提取成为构建LSP的基本范式，并不断得到优化[10-15]。

然而，当前研究更多关注生态功能层面，虽然有学者以社会功能视角构建乡土文化LSP、遗产网络等[16-17]，以社会-生态耦合视角开展空间优化研究[18-19]，利用最小累积阻力（minimum cumulative resistance, MCR）模型模拟生态、文化景观“源-汇”过程，探索生态-游憩存续安全格局[20]。但是，仅通过集合、叠加功能空间的方式构建综合LSP，忽视了社会、生态功能之间的权衡关系，仍会导致功能空间布局的潜在冲突。因此，把握乡村景观社会、生态功能之间的权衡关系，识别权衡问题突出区域，在此基础上重构LSP，有利于乡村景观综合服务效能的发挥与可持续发展。

乡村旅游地的主要功能是游憩和生态功能，面临着人类旅游活动（包括开发建设和游憩行为等）干扰自然生态环境的突出矛盾，景观规划需要考虑游憩功能与生态功能之间的权衡。因此，有必要探索协调乡村游憩活动与自然生态保护的LSP重构路径（图1）。本研究选择江苏省无锡市典型的乡村旅游地马山半岛（以下简称马山）为例，1）综合运用InVEST、ArcSWAT、MCR多模型模拟生态、游憩空间格局以及生态、游憩廊道，划分景观单元；2）基于权衡矩阵法，权衡比较各单元内生态与游憩功能的重要性，实现景观功能分区、识别权衡问题突出的区域及战略点，进而重构乡村生态-游憩LSP；3）为各类景观功能区针对性地提出规划、建设及管控策略。本研究旨在为中国乡村旅游地景观规划提供思路，促进乡村旅游与生态保护和谐发展。

图1 乡村生态-游憩LSP重构路径Construction path of rural eco-recreational LSP

2 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

马山位于江苏省无锡市太湖国家旅游度假区，拥有得天独厚的自然、人文景观资源，是典型的乡村旅游地（120°03′～120°08′E，31°22′～31°28′N；图2）。马山三面被太湖环绕，陆地面积约3 300 hm2，森林覆盖率达70%，海拔5～266 m，属太湖流域丘陵地貌。马山日照充沛、气候温润，年均气温约17.4℃，年均日照时数约1 613.6 h，年均降水量约1 030.5 mm，属亚热带季风气候。马山现有6个行政村，19个居民点，常住人口约1.1万人[21]。1992年，马山获批建设国家级旅游度假区，逐步开发灵山胜境、拈花湾等著名景区，利用梅梁小隐、云居道院等游憩资源打造文旅景点，拥有民宿、酒店、疗养院等多元旅游配套服务设施。多年来，马山旅游收入呈上升趋势，年吸引的游客量曾超过300万人次[21]。然而，已有研究发现[22]，马山旅游业发展过程伴随着景观格局巨变，生态空间缩减、破碎化，景观连通性降低，生态系统服务（ecosystem services, ESs）价值衰减严重，景观游憩服务与生态环境保护的权衡问题逐步凸显，因此迫切需要重构和优化乡村生态-游憩LSP。

图2 马山景观资源分布图Distribution of landscape resources in Mashan

2.2 研究方法

2.2.1 生态系统服务功能重要性评价

参考已有研究[14,23]，结合马山生态特征，选择生物多样性、水源涵养、碳存储及土壤保持4项主导ESs，分别运用InVEST、ArcSWAT模型等相应方法进行评价（表1）。使用自然断点法将4项ESs评价结果分别重分类为10级，并依次赋值1～10分。利用栅格计算器将4项结果等权叠加，得出ESs综合评价值，并重分类为极重要、重要、一般重要和不重要区。

表1 生态系统服务评估方法[11,14,20,23-26]Tab.1 ESs assessment methods[11,14,20,23-26]

2.2.2 生态安全格局及游憩景观空间格局构建

1）源地识别。将ESs极重要区确定为生态源地。通过查阅资料、现场勘察，将承载乡村记忆、精神信仰、村民具有认同和归属感的资源点确定为游憩资源，包括风景游览区、遗址、名人故居、古树名木等（图2）。

2）阻力面构建。景观过程会受到外界阻力的影响，本研究分别考虑生态、游憩过程阻力（表2）：①参考相关研究[10,27-28]，生态阻力评价选择景观覆盖类型，坡度，距建设用地、主要道路距离，NDVI 5项指标作为阻力因子，并确定权重。②游憩阻力考虑游憩活动适宜性，选择景观覆盖类型、坡度、高程、距主要道路距离、距太湖距离5项指标作为阻力因子，权重参考相关研究[29-30]，结合马山实际情况确定。

表2 乡村景观生态、游憩过程阻力评价体系Tab.2 Resistance evaluation system for ecological and recreational processes of rural landscape

3）空间格局识别。MCR模型能反映源地克服阻力实现水平运动的过程[10-11,20]。使用ArcGIS中的cost-distance工具计算MCR值并重分类，实现生态、游憩空间格局识别与等级分区。

4）廊道模拟。采用成本路径法[10-11,20]，选择生态源地中海拔最高、植被最佳的山顶作为生态廊道的起、终点，选择游憩廊道的起、终点作为游憩资源点，利用ArcGIS中的costconnectivity、cost-path工具使各起、终点相连。

2.2.3 基于权衡矩阵法的景观功能分区

通过构建权衡矩阵比较生态、游憩功能重要性。叠加研究区生态、游憩过程空间分区，划分景观单元，根据单元相应的生态、游憩功能等级，权衡两者重要性，进而实现景观单元精细化分类（功能分区），确定各类功能区的建设侧重及管控策略。

将马山的生态功能按重要性分为5级，游憩功能按重要性分为3级及非游憩功能区，组合成20种类型。利用权衡矩阵比较生态、游憩功能重要性时，考虑马山环境特征、发展现状及政策条件，制定分类规则：1）生态优先，当区域生态等级为“高”，生态资源须严格保护，游憩资源仅作保护与修缮，不作开发利用；2）当游憩等级为“高”或“较高”，生态为“较高”，表明生态、游憩功能均重要，需要权衡景观用途；3）若生态、游憩等级均为“中”，则权衡关系弱，景观用途基本协调即可；4）当生态、游憩等级均为“低”或“较低”，可灵活利用。基于此，20种组合类型分类为8种景观功能区（图3）：生态核心区（EH）、生态重要区（EZ）、生态-游憩重点权衡区（ER-ZQ）、生态-游憩次级权衡区（ER-CQ）、游憩协调区（RX）、游憩重要区（RZ）、游憩核心区（RH）、弹性发展区（TF）。

图3 马山景观生态-游憩功能权衡矩阵Tradeoff matrix for eco-recreational functions of landscape in Mashan

2.2.4 景观节点、战略点识别

景观节点是廊道中的关键位置，如踏脚石、休憩点[4]。将生态源地质量最佳的位置标记为“生态源点”，控制廊道走向；廊道之间的交点及其与阻力等值线的交点为“踏脚石”。此外，生态、游憩廊道的碰撞点记为“战略点”，这些位置是建设重点、难点，既不能阻碍生态过程，又要保证游憩体验的完整、连续性。

3 研究结果

3.1 马山生态安全格局构建

根据马山各项主导ESs重要性评价结果（图4-1～4-4）和综合评价结果（图4-5）进行统计：ESs极重要区约13.9 km2，占总面积41.4%，多为植被茂盛、受干扰程度低的山林，在多种ESs中均发挥重要作用；重要区约9.11 km2，占总面积27.1%，多为水域和灌丛；一般重要区约5.98 km2，占总面积17.8%，多为农田，承担农业生产功能；不重要区约4.59 km2，占总面积13.7%，多为景区、村庄等建设用地，人类活动剧烈、干扰强，ESs能力最弱。

共识别出5处重要生态源地（图4-6），面积约13.18 km2，占总面积38.4%，分布在研究区域东、西两侧海拔高、植被茂盛的山林，构成景观骨架。

从生态廊道提取结果中可以发现（图5）：1）生态廊道呈鱼骨状分布，总长约23 km。其中4条关键廊道连接五大生态源地，穿越人类活动区，需重视与人类活动区交叠位置的生态过程与人类活动的冲突；2）源地之间通过潜在廊道构成生态网络联系，源地A、E与C、D的距离较远，经过源地B联系，或环绕区域中部的农田，通过水系、林网联系。

图5 马山生态安全格局构建结果Construction results of the ecological security pattern of Mashan

生态空间格局分区共分为5类：1）低安全区是生态源地保护底线，应严格限制开发建设，避免对源地产生威胁；2）较低安全区环绕源地周围，起到缓冲、保护作用；3）中等、较高安全区多为村庄、景区、园地，应注重提升人居环境品质、加强生态环境建设；4）高安全区多为农田，距离生态源地较远，与生态源地的联系较弱，主要保障农业生产功能。

综合生态源地、廊道、节点与分区情况，构成马山生态安全格局（图5）。

3.2 马山游憩景观空间格局构建

本研究共提取38条廊道形成马山游憩网络连接区域内的游憩资源（图2），识别出5处游憩资源聚集的区域：组团 I 为东侧“栖云庵”“绿波湾”及“梅梁小隐”等资源聚集的区域；组团 II 以“太湖国际高尔夫俱乐部”为核心，集聚“仙鹤咀”“钮头咀”等资源；组团 III 以“灵山胜境”为核心，集聚“崧泽文化遗址”“马山革命英雄纪念碑”等资源；组团 IV 以“拈花湾”为核心，集聚“慕湾生态园”“牛塘龙窑遗址”等资源；组团 V 为“龙头渚景区”“吴王避暑宫遗址”等资源。

综合游憩资源、廊道及空间格局，构成马山游憩景观空间格局（图6）。

图6 马山游憩景观空间格局构建结果Construction results of the recreational landscape space pattern of Mashan

3.3 马山生态-游憩LSP重构

根据马山生态-游憩LSP重构结果（图7），归纳8类景观功能区的分布特征（表3）。经统计，EH面积最大，占马山总面积41%，TF、EZ、ER-ZQ、ER-CQ、RZ面积依次减小。

表3 马山生态-游憩LSP各功能分区的面积统计、分布特征及建设策略Tab.3 Area statistics, distribution characteristics and construction strategies of each function area involved in the eco-recreational LSP of Mashan

图7 马山生态-游憩LSP构建结果Construction results of the eco-recreational LSP of Mashan

共识别出重要生态、游憩廊道交汇点6处，均为“重要战略点”，分别位于：古竹村、群丰村交界，三冠峰、青龙山之间（a）；古竹村、檀溪村之间的胜子岭（b）；桃坞村东侧（c）；耿湾村北侧（d）；和平村龟山、蛇山之间（e）；万丰村龙头渚附近（f）。共识别出潜在生态、游憩廊道交点26处，均为“次级战略点”。和平村、桃坞村的次级战略点数量最多，说明生态、游憩过程密集，潜在冲突较多。

综合景观功能分区、廊道与战略点识别结果，构成马山生态-游憩LSP。

4 马山景观规划建设及管控策略

根据马山生态-游憩LSP重构结果，从生态环境保护、乡村游憩及协调生态-游憩功能关系3个方面提出建设及管控策略。

1）生态环境保护方面，应加强生态底线约束，保护景观结构与过程稳定。根据生态安全格局构建结果（图5），为马山精细化划定生态红线提供参考。“低安全区”是生态底线格局，应严格限制旅游开发建设，保护生态源地；可在“较低安全区”种植经济型林木，既可作为源地缓冲带，又可获得经济效益；“中等、较高安全区”内聚落、园地、农田交错分布，应注重人居环境品质提升与生态基础设施建设；“高安全区”多为农田，应保障农业生产。此外，建议加强生态廊道保护与建设，尤其对于穿越建成区的关键廊道，应以生态设计的方式保障其连通性。

2）乡村游憩方面，针对5处游憩资源组团分别提出游憩资源的开发利用策略（图6），有利于游憩资源一体化、形成合力发展，也需要注意组团之间的差异。具体建设建议如下：组团I的栖云庵、梅梁小隐等场地具有名人资源、独特的人文风貌及文化氛围，建议发展以感悟历史、文化熏陶为主题的文化游憩项目；组团II以太湖国际高尔夫俱乐部为重点，建议结合多处咀状岛礁发展高品质生态休闲项目；组团III以灵山胜境佛教文化为主，建议结合崧泽文化遗址、马山革命英雄纪念碑，建设民间纪念性景观；组团IV以拈花湾小镇景区为主，建议结合和平村生态农业体验基地，发展乡野体验、民宿等特色产业；组团V的主要景区龙头渚处于马山最南端，景色幽静且拥有广阔的湖景视野，适宜发展生态疗养、品质度假等服务。此外，可通过建设游憩廊道为游客规划游览路线，促进区域游憩资源一体化发展。

3）协调景观生态-游憩功能方面，根据生态-游憩LSP（图7）中8类景观功能区针对性地提出建设及管控策略（表3）。

5 结论

乡村旅游地景观的主要功能是游憩和生态功能，但人类旅游活动往往会对生态环境造成干扰，景观规划时需要权衡生态功能与游憩功能的侧重。为协调人类旅游活动与自然生态保护之间的矛盾，本研究以无锡市典型的乡村旅游地马山为例，探究乡村生态-游憩LSP重构路径，旨在为乡村旅游地景观规划提供思路，促进乡村旅游与生态保护和谐发展。

1）本研究综合运用了InVEST、ArcSWAT、MCR多模型，分别构建乡村生态、游憩LSP，强调生态、游憩过程双重保护。通过生态、游憩廊道的提取和叠加，识别出生态、游憩过程的交汇碰撞点，使规划决策者能够明晰需要重点权衡生态、游憩功能的位置。

2）利用权衡矩阵法判断生态、游憩功能的权衡关系，区分各类景观功能区的建设侧重与优先级，识别出权衡问题突出的区域，进而针对性地制定规划与管控策略。这将有利于乡村科学、精细化地管理利用景观资源，促进乡村景观生态、游憩功能协调发展与综合效能充分发挥。

3）本研究也存在局限性，如在基于权衡矩阵法的生态、游憩功能重要性比较过程中，以定性-定量相结合的方式进行判断，存在一定主观性，权衡关系强弱仍需定量测度，进一步提高景观功能分区的科学性；另外，研究也受限于遥感数据精度，利用更高分辨率数据将得到更精细的研究结果。