刘晓阳

曾 坚*

曾 鹏

随着快速城镇化进程，无序扩张的建成区使得生态系统遭到破坏，导致生境破碎化加剧、生物多样性锐减、生态环境恶化等问题出现[1-2]。针对上述现象，国内外学者从20世纪中期开始，尝试将生态学理论融入城乡规划领域[3]，生态空间规划也经历了从局部到整体、孤立到联系、单体到网络的转变[4-5]。中国传统的绿地系统规划是将总规中已确定的绿地规模和空间布局予以落实，不仅缺乏结构定位的科学支撑，也因仅关注建成区绿地而未能从整体上考虑生态系统的连通性。绿地生态网络规划可以从宏观视角将斑块、廊道等生态资源纳入城市发展规划，促进区域生态景观格局优化[6]。绿地生态网络是指将分散的生态斑块如森林公园、湿地、绿地等通过廊道连接，协同构建一个韧性化、自然高效、连续完整的复合生态网络[7-11]。生态网络构建的思想起源于19世纪，至20世纪逐渐成熟，国外案例主要集中在欧洲和北美，前者以生物和流域保护、恢复生境为主导，后者一般是兼顾生态保护、历史人文、休闲游憩等功能的综合性规划。国内从20世纪90年代才开始相关研究，近年来，大量学者采用景观生态学为基础的最小费用距离模型、重力模型和图谱理论等进行绿地生态网络构建，主要侧重于生态网络结构、组分、功能和绩效的评价及潜在生态网络的模拟等[12-15]，较多是以物种保护的角度去规划生态网络，没有综合考虑社会、经济、人文等因素对于生态网络的影响。

厦门市位于福建省东南沿海，闽三角城市群中心，良好的生态、人文、海洋等资源一直是其核心竞争力，但随着就地城镇化与工业化的迅猛发展，生态安全问题日益凸显，厦门市成为滨海城市生态脆弱区的典型代表。本文综合考虑社会、经济、人文等因素，定量分析研究区自然生态本底特征，选取重要的现状生态斑块和廊道，采用最小费用路径法对研究区潜在廊道进行模拟，构建整体绿地生态网络，提出优化策略，以期为相关城市规划工作的开展提供理论依据和技术支撑。

图1 厦门市地形图

1 研究区概况及数据来源

1.1 研究区概况

厦门由厦门岛、鼓浪屿及内陆沿海地区组成，生态资源丰富，土地面积约1 699.39km2。通过GIS空间分析，可看出厦门市总体地势由西北向东南倾斜，地貌形态依次由山地、丘陵、台地和平原向海岸过渡(图1)。20世纪90年代后，快速城镇化造成了厦门生态功能用地锐减、生态环境破碎化严重、绿地系统不成体系、近岸海域生态问题日益严峻。

1.2 数据来源及处理

本文所采用的数据主要包括中国科学院地理空间数据云网站提供的Landsat-8分辨率为30m的遥感数据与高程数据、《厦门市城市总体规划(2011—2020)》和《厦门市绿地系统规划修编(2013—2030)》等。基于ERDAS IMAGINE系统，以Google影像图为基准，依次对区域遥感数据进行图像裁剪、图像融合、地理配准和图像分类等，将研究区用地分为林地、耕地、草地、建设用地、水体和未利用地共六大类(图2)。

2 研究方法

2.1 城市自然生态本底分析

绿地生态网络构建的目标之一是保护可供生物栖息和迁徙的生态敏感性较强的区域，综合选取对其研究区开发建设影响较大的植被、水域、地形和建设用地4项因子作为生态敏感性评价的主影响因子，敏感性因子等级划分及赋值根据《全国生态功能区划》及相关研究制定，按敏感性程度依次划分为5个等级[16-18](表1)。研究将单因子生态敏感性结果进行多因子空间叠置，得到总体生态敏感性分区。

2.2 城市生态源地辨识及重要生态斑块选择

重要生态斑块是对区域自然生态系统的稳定性和连通性具有重要意义的关键点。首先识别研究区内的自然保护区、森林公园、风景名胜区和水源保护区等重要生态斑块；其次，在调研厦门市127处绿地的基础上，基于AHP层次分析法，从斑块景观格局、生态服务功能、社会服务功能3个方面10个指标变量构建判断矩阵，进行专家两两打分；并通过一致性检验(表2)。根据权重及得分标准计算出各个斑块的综合得分，结合生态敏感性分析结果，选取综合得分较高和敏感性较高斑块作为潜在廊道模拟的生态源。

表1 生态敏感性因子及其敏感性等级划分

以社会服务功能指标层权重获取为例，通过相关运算计算出矩阵最大特征根及其所对应的特征向量，进行一致性检验。经计算，λmax=3.041 7，一致性指标CI=0.020 9，平均随机一致性指标RI经查表为0.52，CI与RI之比称为随机一致性比例CR=0.040 1。一般当CR＜0.1时，说明矩阵具有令人满意的一致性。对矩阵特征向量归一化处理后得到对应的权重值为W=[0.633 3、0.260 5、0.106 2]，同理获取斑块景观格局指标层权重值W=[0.4、0.4、0.2]，生态服务功能指标层权重值W=[0.666 7、0.333 3]，准则层权重值W=[0.4、0.4、0.2]。

图2 厦门市用地分类

图3 厦门市生态敏感性分区

2.3 城市生态廊道辨识及重要生态廊道选择

2.3.1 现状城市生态廊道评价与选择

生态廊道是一种联系结构性控制区和斑块的线状斑块区域，包括河流、山体林地、交通等廊道类型。本节研究方法与2.2相同，采用廊道景观格局、生态服务功能和社会服务功能三大准则层作为廊道选取的评价指标(表3)，选取综合得分较高和敏感性较高的廊道作为生态网络的支撑骨架。

2.3.2 基于最小费用路径的潜在生态廊道构建与选择

最小费用路径是根据栅格单元的景观阻力来确定源和目标之间的最小消耗路径，是生物迁移和扩散的最佳路径[16]。在生态网络构建中，最小费用路径模型(MCR)可以模拟潜在廊道，用以确定、维护及重建生境之间的连接，与识别的重要斑块及廊道一起构建整体生态网络体系。本文对于景观阻力的设置是根据经验值并结合厦门市实际情况进行赋值(表4)，然后采用GIS的成本路径分析工具生成各重要斑块之间的潜在廊道。最小费用路径模型如下：

式中，MCR为源j穿越所有栅格单元的最小累积阻力值；Dij为源j到目标i的空间距离；Ri为源j迁移到目标i过程中栅格单元对其产生的阻力值；n为栅格单元总数。

3 结果与分析

3.1 城市自然生态本底评价

根据生态敏感性分区图(图3)可以看出，厦门市敏感性总体上呈西北高东南低分布，极高敏感区和高敏感区主要分布在西北部地势较高的山地丘陵区域和部分入海口区域，约占总面积的39.47%；中敏感区主要分布在东部及中部的冲积平原区，约占总面积的13.37%；低敏感区和不敏感区主要分布在现有建设用地及其周边，约占总面积的47.16%。实际上厦门市开发建设较为集中，由本岛及沿海区域向北开发力度逐步减弱，和生态敏感性评价结果基本一致。

表2 生态斑块重要性评价指标

将生态敏感性评价图与厦门市用地分类图进行叠加，即用地敏感性类型图，利用景观格局软件Fragstats，对研究区各类景观指数进行运算(表5)并进行分析得出：最大斑块所占比例较大，平均斑块密度较小，说明研究区存在优势景观类型，但景观破碎度较大；边缘密度和平均斑块分维数较小，说明景观形状较为复杂；多样性指数和均度指数都较小，说明景观类型丰富度和异质性较低；蔓延度指数、散布与并列指数、连通度指数均较低，说明景观破碎度高，斑块之间联系性较弱，而分离度指数相对较高，说明受人类活动干扰较大。总体来说，厦门市存在优势景观，景观类型多样性不足且空间分布不均，异质性较差，景观破碎化程度较高，连通性较弱，不利于维系整个区域生态系统的稳定。

图4 基于最小费用路径的生态网络构建

3.2 重要生态斑块选取

结合生态本底的分析结果，对所有斑块进行评价，最后选取了26处综合评分较高、敏感性较强的生态源作为研究区的重要生态斑块，包括鼓浪屿-万石山国家级重点风景名胜区、天竺山及莲花山国家森林公园、北辰山省级风景名胜区、石兜-坂头水库、汀溪水库和马銮湾等生态源地(图4)。

3.3 重要生态廊道选取

3.3.1 现状生态廊道选取

现状廊道主要分为山体生态廊道、溪流生态廊道、滨海生态廊道和交通生态廊道。山体生态廊道一部分是北部绿色生态山体基底，由云顶山、大帽山、尖山等构成连绵山脊线，环抱建成区城市空间；另一部分是穿插入城市空间的绿色生态斑块，由蔡尖尾山、天马山、香山等分支余脉构成，分隔城市组团。溪流生态廊道较分散，多发源于北部山体，分散独流入海。滨海生态廊道主要分布在沿海湾环湾景观带和本岛环岛景观带。交通生态廊道主要为依托沈海高速公路、厦沙高速、国道324线和福厦铁路等沿线的道路廊道。

综上分析，结合生态敏感性评价，对所选取的现状廊道进行评价，选择出16条重要生态廊道，包括4条山体廊道(蔡尖尾山、天马山、云顶山和大帽山)，5条溪流廊道(过芸溪、后溪、东西溪、官浔溪和九溪)，2条滨海廊道(本岛环岛绿环、岛外滨海绿带)，2条交通廊道(324国道、沈海高速)。

3.3.2 潜在生态廊道模拟

利用GIS平台，综合厦门市用地分类图、交通用地图和表4景观阻力值，得到不同用地类型的综合景观阻力面；以选取的26处重要生态斑块作为生态源，根据最小费用路径方法进行源地之间潜在生态廊道的模拟计算(图4)。结果共模拟出103条潜在的生态廊道，去除途径同一源地的多余重复的廊道，并基于重力模型对潜在生态廊道进行评价，提取出24条较重要的潜在廊道；根据潜在廊道汇合点及斑块服务半径，规划出14个潜在的生物踏脚石。

表3 生态廊道重要性评价指标

图5 厦门市生态资源叠加示意

图6 厦门市生态网络框架规划

综合上述评价结果，可看出较重要的生态源地主要分布在西北部山地丘陵区域，这些斑块自身资源丰富，相互之间联系性较强；位于中部平原区和东北部的生态源地，数量少且面积相对较小，各斑块之间联系相对薄弱；厦门岛内斑块数量较多但较为分散，与岛外联系通廊较少，南北之间存在断层现象。

3.4 城市绿地生态网络构建

整合前文分析，叠加相关生态资源(图5)，依托厦门市背山面海的自然格局，提出“一片、一环、三带、多廊道、多节点”的城市绿地生态网络框架(图6)。一片为厦门市域北部山体绿色生态屏障，包括一系列森林公园、风景名胜区、山体林地和水源保护区等。一环为厦门市本岛生态绿环，是由环岛路滨海绿化带串联万石山风景名胜区、鼓浪屿、筼筜湖、观音山和狐尾山等斑块形成的环形廊道。三带包括2条交通生态绿带和1条滨海生态绿带，前者是由324国道和沈海高速两侧的市政绿廊构成的生态景观防护带；后者为岛外沿海湾环湾景观带，由辖区内的沿海湿地、岸线和海域构成。多廊道为整合前文现状生态廊道及潜在生态廊道，根据空间分布及连通性，选取的12条绿色生态山海通廊。多节点为重要景观节点，此处景观节点的选择包括前文的自然生态斑块与现状人工建设节点，共12处，包括7处城镇建成区和5处湾区入海口区域。

4 城市绿地生态网络优化策略

4.1 生态节点优化建设

保护生态源地。建议严格按照相关条例保护森林公园、风景名胜保护区、水源保护区等重要生态源地，划定生态红线，将其与周边山体林地资源统筹考虑，形成较完整的生态斑块。

加强重要景观节点的生态建设。重点城镇要严格依据生态镇创建的相关指标做好环境建设和治理工作。湾区入海口区域，要将其纳入生态控制区并予以严格管控。

规划潜在踏脚石。根据研究区实际情况，结合潜在廊道的交汇点及2个源地之间廊道穿越的生境斑块位置，确定14处区域性踏脚石，为城市绿地系统规划中的节点规划提供借鉴。

4.2 生态廊道优化建设

山体生态廊道应加强山体保护和生态治理，开展生态风景林建设、裸露山体生态复绿等工程，打造山体生态廊道，并使之与溪流、湖泊、海岸等要素相连，形成山海通廊。

表4 不同土地利用类型的景观阻力值

表5 厦门市景观指数特征值

溪流生态廊道应加强溪流沿岸防护林体系的建设，推广生态护岸，减少对自然岸线的侵占，划定水库、溪流和湿地3种类型的城市蓝线范围，并按照《城市蓝线管理办法》管控。

滨海生态廊道应根据近海岸线开发情况，开展生态重建岸线、缓冲岸线和保育岸线的分类规划管控。生态重建岸线应以改善近海生态环境为原则，规划资源消耗低的产业和新兴产业；生态缓冲岸线应基于发展与保护协同原则下，适度加强涉海区域的开发建设；生态保育岸线必须坚守生态保护优于经济发展。

交通生态廊道应完善交通廊道沿线乔灌草结合的防护林体系，以满足动植物的迁徙、传播与栖息，同时要考虑为鸟类和小型野生动物的迁移开辟通道，如建设野生动物的地下通道、隧道、天桥等设施。

4.3 网络连通性优化建设

研究区东北部与中部平原区、本岛与北部片区的潜在生态廊道连接度不高，根据生物迁移和廊道建设的可能性，建议增加梅山公园和北辰山风景区、西山公园和大轮山公园、北辰山风景区和后山岩公园，以及杏林湾湿地和仙岳公园等之间的廊道连接，从而提高整个网络的有效连通性。此外，鉴于本岛与岛外割裂发展，可规划增加道路交通廊道来增加岛内外斑块之间的连通性。

5 结语与讨论

本文定量评价了厦门市自然生态本底，选取现状重要生态斑块和廊道，采用最小费用路径法模拟潜在廊道，构建绿地生态网络，并结合生态发展需求，针对性地提出网络优化策略。结果表明：研究区西北部片区生态源地的质量较高，景观阻力较小，斑块之间的廊道连通性较好；东北部和中部平原区生态源地数量有限，生成的潜在廊道较长且连续性不够；本岛区域及其他片区的近海区域，生态斑块较小且较分散，需修复关键生态斑块并开拓片区廊道的连通。研究通过构建“一片、一环、三带、多廊道、多节点”的城市绿地生态网络，将区域重要生态空间、发展节点及城市组团等连通，规划城市生态保护屏障。

与传统绿地系统规划相比，本文全面系统性地考虑了区域内重要生态资源，利用AHP法选取重要生态斑块和廊道，相较于仅根据面积或宽度确定重要斑块或廊道的方法更为合理；基于GIS平台的最小费用路径法可根据区域的生境分布特征，较科学地模拟潜在廊道的空间分布和连接线路；以上研究方法可为其他城市相关规划工作的开展提供参考依据。

受限于研究区物种分布相关数据资料的获取，基于不同物种迁移需求的生态廊道宽度等级划分及与绿地系统规划空间尺度的具体落位，还需进一步研究与探讨；此外，生态网络是一个开放、复杂的动态系统，与周边区域联系紧密，故应从城市群、省域乃至更大区域进行多层次构建，加强与周边重要生境的连通交流，促进区域生物多样性的保护，为多尺度完善生态网络规划提供科学支撑和参考。

注：文中图片均由作者绘制。