生态基础设施导向的区域空间规划战略

摘  要：生态基础设施是区域生态安全的基本保障和区域环境承载的刚性底限，区域空间规划是对区域城市空间、生态空间及农业空间的统筹性安排，其目的是创造一种人地和谐、生态环境可持续的空间秩序。本文以GIS、RS为代表的空间信息技术建构了区域生态基础设施定义的基本方法与技术路线，应用于广州市萝岗区为其识别了三种类型的生态基础设施。参照当地生态基础设施的基本空间格局特征，本文提出了广州市萝岗区空间规划的基本模式和发展战略。

生态基础设施是区域生态安全的基本保障和区域环境承载的刚性底限，区域空间规划是对区域城市空间、生态空间及农业空间的统筹性安排，其目的是创造一种人地和谐、生态环境可持续的空间秩序。本文以GIS、RS为代表的空间信息技术建构了区域生态基础设施定义的基本方法与技术路线，应用于广州市萝岗区为其识别了三种类型的生态基础设施。参照当地生态基础设施的基本空间格局特征，本文提出了广州市萝岗区空间规划的基本模式和发展战略。

关 键 词：生态基础设施；空间规划；广州萝岗；遥感(RS)；地理信息系统（GIS）

基金项目：国家自然科学基金重点项目（50738007）、国家自然科学基金项目（50578164）、国家“十一五”科技攻关项目“城市旧区土地节约利用关键技术研究”共同资助

Abstract：Ecological Infrastructure (EI) is the basic guarantee for regional ecosystem safety and the rigid bottom limit for region environmental carrying capacity. For regional spatial planning(SP), which task is arrange urban space、ecology space and agriculture space concordantly, the purpose of SP is create a harmonious relationship between nature and human, at the same time, build a spatial order for eco-system sustainable developing. This paper takes Luogang district in Guangzhou City as an example, helped with GIS and RS technology, built the methodology for regional IE definition. Through a case study, three kinds of EI has been identified for Luo-Gang district. At last, this paper analyzed the EI spatial characters of Luo-Gang, then a spatial planning scheme and accordingly developing strategy has been presented.

Key words: Ecological Infrastructure (IE); Spatial Planning; Luo-Gang District of Guang Zhou; GIS; RS

1 引言

　　我国从整体上已经进入快速城市化阶段，在此阶段如何协调好城市与地域生态系统的关系成为当前规划界的热点[1]。运用生态规划理念与高新科学技术手段参与规划实践不失为一种有借鉴意义的工作途径。生态优先理念指导下的空间规划（Spatial Planning）在很多场合下被称为“反规划”[2-5] (俞孔坚、李迪华,2002,2005)，其思想源头可追溯到艾里奥特（Eliot），迈克哈格（McHarg）提出的“设计结合自然”法则。申明“反规划”不是不规划，也不是反对规划，尽管在某种意义上它可以被认同于“控制”规划方法，也可以在某种意义上被认为是生态规划途径（齐康 ,2005）。但正如不选择也是一种选择，前述所谓“反规划”在语义层面上其实也是一种“正规划”，其核心思想是在强调生态优先的空间规划秩序。于此，生态概念的空间实体化就成了最为紧要的工作，生态基础设施（Ecological infrastructure,简称EI）一词被学界认为是具有生态功能实体的最好称谓，该词最早见于1984年联合国教科文组织的“人与生物圈计划”（MAB）。其核心含义是指维护生命土地的安全和健康的关键空间格局，是城市和居民获得持续的自然服务（生态服务）的基本保障，是城市扩张和土地开发利用不可触犯的刚性限制[4]（俞孔坚，李迪华， 2005）。其在空间上的表现形式为生态基质(Eco-matrix) 、生态核心区(Eco-kernel)、生态廊道（Eco-corridor）和生态图斑(Eco-patch)。[6] 自提出EI概念后，就有学者用EI表示动物栖息地网络结构[7]（Mander，Jagonaegi，Etal，1988）。荷兰农业、自然管理和渔业部的自然政策规划也提出了全国尺度上的EI概念[8]（Ahern，1995）。近年来，EI概念的含义在日益拓展，其主要语义内涵集中于生物保护与景观安全格局[9-15] (Hess, Fischer 2000，俞孔坚,1996,1998,1999；Sanderson and Harris ,2000; 俞孔坚,2005)，生态系统服务[4]（俞孔坚，李迪华，2005）,以及城市规划与城市绿地系统等方面[16-19]（Honachefsky ,1999 ;Williamson ,2003; Schneekloth ,2003 ;Randolph ,2004）。目前国内明确以生态优先理念，应用EI理念进行区域空间规划的相关研究尚少，主要集中在城市规划设计领域[20-21]（彭德胜，2005；俞孔坚，李迪华，2005；朱强、李迪华，2005）。 该领域的研究多强调“反规划”与“生态基础设施”概念，在具体的应用研究中鲜有技术实现方法的详细讨论，从可操作层面上讲，技术实现体系比单一的概念论述更具有方法论意义。与此同时，借助GIS（地理信息系统）为代表的当代空间信息技术进行生态领域的研究多集中在区域景观格局、生态景观规划等方面，很少有生态基础设施规划方面的实证研究。[22-24] 于此，本文结合广州市萝岗区实例，依靠RS（遥感）技术来提取所需的空间信息，在GIS中依据特定的数据处理模型进行区域生态基础设施空间结构的识别，并在此基础上构建区域空间规划战略，以为相关规划研究提供一种新的工作思路。

2  研究区域概况与EI识别原理

2.1 研究区概况

　　萝岗区位于广州市东郊约30 km处，与白云区、天河区、黄埔区、增城市和从化市五个行政单位交界。区内交通干线密集，东二环高速公路、广深高速公路、广惠高速公路、广汕公路、广深公路、广园东路、广深铁路等构成四通八达的陆路交通体系，水运交通也通过珠江航道江萝岗与香港紧密联系（约102公里）。萝岗区地形南北狭长，地势南低北高, 区内丘山众多，海拔在100-500 m间；萝岗区内发育有乌涌、南岗涌、细陂涌与瑶田河等水系，与近邻地面分布有干支流8条（段），属珠江广州河段及东江水系，均匀分布在南部冲积平原地区。该区位于北回归线以南，属南亚热带季风气候。年平均气温22℃；多年平均日照1895小时，年总辐射量10.56万卡／km2。萝岗区行政范围总面积389 KM2。2004年底萝岗区居住人口26.1万人，其中户籍人口15.3万人。2004年，萝岗区实现生产总值600亿元，全区财政收入126.5亿元。

　
2.2 EI识别原理

　　区域EI元素是该地域的生态基底与刚性空间结构，从空间的视点来考察它是区域生态巨系统的一个子集，其空间限定性来源于区域自然基底系统、区域社会经济系统和高级的生态系统熵流的空间耦合交集。地域生态要素空间的非均质性必然派生其在太阳反射光谱和自生发射光谱（热辐射）上的微分地域空间（表现为象元）差异性，利用卫星传感器的地物光谱捕获能力便可以以差异构象的方式得到反映地物属性差异的遥感数字图像。结合适当的其他来源空间数据和空间信息挖掘模型就可以以图像的方式识别区域生态安全空间结构和EI空间结构。以此为基础就可以制定出符合生态准则的区域EI空间控制战略并以此为反馈熵流（物质流、信息流、能量流）调控本地（local）的生态系统结构，使其向最优化的方向前进，该过程就是空间规划实施的反馈过程。EI识别的信息流原理详见图1：

3 基于空间分析的EI识别

　　生态基础设施的识别过程是一个渐进的过程，需要首先分析的是那些空间要素与EI有直接的关联，从人类生态学的视角出发，可以把人类生态系统分解为两大子系统，即自然生态系统和人工生态系统。[25] 在绝大多数情况下，这两大系统是交互影响的。EI识别的首要任务就是要在这种交互环境中找出那些空间要素对人的生存和居住具有不可替代的影响和作用。于此，可以从自然系统、人工与自然交互系统—人工系统三种视角来设置EI变量，通过对这些变量的综合分析来进行最后的EI甄别。

　
3.1 EI的系统关联

3.1.1 自然系统

　　应用地形地貌作为纯自然系统的标志变量，它是各种生态系统的基础物质背景，其他自然或人工生态要素均与此有较强的关联。用三个变量来表达萝岗区地形地貌对EI判别的影响，分别是高程、地貌复杂度和坡度，以数字高程模型为基础（DEM）进行空间分析与计算[26]，得到相应的专题图层（图2—图4）。高程表达地表起伏的大小，高度越低或者越高就越有可能是EI的组成部分，因为高度越低的区域越可能担负行洪、集水、沼泽滤化等生态功能；高的区域则有可能担负绿地、动物栖息、空间净化等生态功能。介于高地和洼地之间区域则最容易成为纯人工环境，对EI的贡献不大。

图2：高程因子

图3：地貌复杂度因子

图4：坡度因子

　　地貌复杂度表示以一定面积的地块为计算本底，通过求解该单元各地高程与其平均高程的离散程度累计值来表达该地域单元地形形态破碎程度的一个特征量，该量表达了地形在一定范围内的变化剧烈程度。[26] 与地貌复杂度相似的还有地表坡度变量，该变量的值越大表示这个区域的地形越复杂，反之则越平滑。这两个变量与EI的可能性呈正相关关系，即地表越陡峭、复杂，越有可能是EI的组成部分，其原因在于地形越复杂的区域人类活动越少，越有利于自然生态系统维持，从而提供生物多样性维持、保持水土、空气净化等生态功能。

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