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重点城镇群生态保护重要性评估框架及指标研究

2022-09-29钟佳龙李志刚

绿色科技 2022年17期
关键词:功能区敏感性城镇

钟佳龙,李志刚,2,张 婧

(1.成都理工大学 管理科学学院,成都 四川 610059;2.成都公园城市示范区建设研究中心,成都 四川 610051)

1 引言

随着城镇化的发展,城镇群逐渐成为城乡区域协调发展策略和城市化进程的主体形态[1],中小城市的发展得到越来多的关注。同时作为统筹山水林田湖草系统治理的基本生态空间单元之一[2],城镇群缩小内部差异为目的的一体化规划研究[3,4],以及区域城镇化生态布局空间优化方面的研究[5]正逐渐受到更高的重视。《全国生态功能区划》(以下简称《区划》)自颁布以来国内鲜有研究以城镇群生态功能区为研究对象。受研究尺度限制,《区划》对城镇群的划分并未考虑人类干扰因素。然而,城镇是典型的社会-经济-自然复合生态系统,人类活动是这一生态中最活跃的因素。同时,《区划》未充分考虑区域生态服务功能的独特性[6],而且,由于城镇群的特殊性质,现有研究在城镇群生态空间规划与治理的研究方面存在不足[7]。但《区划》指出省级政府应根据经济社会发展和生态保护工作管理的需要,制定地方生态功能区划,因此《区划》结果不能直接应用于地方的生态空间规划工作。

本文在《区划》设定的重点城镇群生态功能区基础上,提出了城镇群生态功能区的生态保护重要性评估体系,旨在能拓展和明确“重点城镇功能区”这一概念在政策制定中的意义,并应用于区域尺度下对重点城镇群生态功能区的边界识别等相关工作中。

2 生态保护重要性评估范畴

生态保护重要性由生态敏感性和生态重要性两部分组成。其中,生态敏感性指区域生态系统对干扰的敏感程度;生态重要性是指生态系统服务功能的重要性。包含水土流失敏感性、生物多样性保护多样性、水源涵养重要性。李晖[8]为区分生境敏感性的概念,明确了生态保护重要性的概念,并提出越敏感且生态服务越重要的区域,生态保护重要性越强。在后期的生态保护重要性相关研究中,多以该研究范畴为准。如:林子雁等[9]构建西南生态重要性评估指标体系,将西南地区的生态空间划分为4类。此外,基于生态保护重要性的概念,延伸出“关键性生态空间”“国家重点生态功能区”“生态用地重要性”等概念。同时生态保护重要的概念被应用到“生态保护红线划定及管控”“城市生态空间划定”“自然生态空间管制分区”“土地利用冲突识别”“生态承载力空间分析”“生态安全格局构建”“国土空间生态优化”等相关研究中。

综上,生态保护重要性在生态评估、生态空间规划等领域中的应用越来越广泛。在相关概念的发展过程中,生态保护重要性的评估依旧保持采用以生态敏感性和生态服务重要性2个维度为主的指标体系。

3 评估框架构建方法

3.1 指标体系构建方法

根据生态保护指标体系的构建思路和采用的理论方法,可分为以下几类。

3.1.1 基于层次分析法(AHP)自顶向下构建指标体系

确定数个指标维度,再根据区域差异细分出可量化的指标,这也是目前应用最广泛的指标体系构建方法。生态敏感性维度的指标一般包含:地理条件(如:土地利用、海拔、坡度、流域等);生态条件(如:物种多样性、植被覆盖、生境质量等);气候环境(如:空气质量、酸雨等);人类活动(如:人口密度、重金属污染等);自然灾害(如:山体滑坡、泥石流等),5个二级指标。而生态系统服务重要性维度中,包含的指标因为生态服务类型相关研究的完整性,相对更加规范。根据千年生态系统评估,生态系统服务可分为4类:供给服务、调节服务、文化服务、支持服务。

3.1.2 基于框架的指标体系

根据已有框架建立的指标体系也属于自顶向下的构建方式,与层次分析法的不同之处在于顶层指标间的相互关联性更强。如“社会—经济—自然复合生态系统”框架,以及在此基础上构建的社会—经济—自然复合生态系统评价指标体系。“压力—状态—响应”(PSR)模型也是生态相关评价中常用的指标体系构建框架,或基于PSR模型改进得到的“驱动力—压力—状态—影响—响应—管理”(DPSIRM)模型。如张仕超等基于SPSIRM模型框架构建出包含31项的山水林田湖草村健康评价指标体系[10]。

上述两类指标构建方法在理论的基础上,能较为全面地梳理出研究目标密切相关的影响因素。就城镇群生态保护重要性评价而言,指标需要涵盖城镇生态敏感性和城镇生态服务两个主要方面。因此,上述方法对本文制定全面的指标体系具有一定的借鉴意义。

3.2 权重赋值

指标权重的确定一般可分为主观权重和客观权重两类。主观权重主要以德尔菲法(Delphi)为代表的专家打分法为主,其次层次分析法(AHP)、网络分析法(ANP)、序分析法(G method)等也是主观赋权的常用方法。主观权重受数据的影响小,因而越权威的权重适用范围越广,具有一定的可继承性。同时主观权重一直饱受主观性强的质疑,多数主观方法都存在精确度问题,同时邀请专家打分的过程会产生大量费用和时间成本。因此,现有权重的设定以客观赋值为主。如熵权法(EW)、主成分分析(PCA)、数据包络分析(DEA)、变异系数法等。客观权重来源于对数据的分析,不依赖决策者的主观态度。但在同一指标体系中,应用不同的数据可能会得出不同的权重,同时基于复杂的数学理论,使计算过程相对更加困难。

3.3 综合指数与分级评价

在大多数管理或经济学研究中综合指数常表现一个构念。如:通过多指标综合评价提出生态农业经济竞争力指数,并将农业经济竞争力分为6级,以描述其空间差异[11]。而在生态评价相关研究中,多直接称为综合评价指数(SEI)或使用对概念延伸的指标名称如:最佳遥感生态指数(RSEI)等。

与生态评价相关的研究最终目标多为政策建议,分级有效降低综合指数的应用复杂度,不同等级区域对应不同的政策,使政策制定更加容易。生态评价的常用分级方法有2种:一是使用四分位点和中点将综合指数分为5级;另一种常见的分级方法是自然间断点法,是地图制图学中常用的单属性分级方法。

4 重点城镇群的生态保护重要性评估框架

4.1 重点城镇群的生态保护重要性内涵

根据方创琳等对城镇群和城市群的概念界定[12],以及生态保护重要性的定义可将对重点城镇群的生态保护重要性评价分为城镇生态敏感性和城镇生态服务重要性评价两部分。

根据生态敏感性的概念,重点城镇群生态敏感性可定义为城镇生态系统受各种敏感因素干扰的稳定程度。基于数据的常用方法是分析生态指标随敏感因素变化的程度,如:初级净生产力NPP、土地利用转移优势比矩阵。而通过建立指标体系的敏感性评价方法可更加全面地描述敏感因素,城镇生态敏感性的程度在空间维度上取决于自然和文化特征,相似的研究还有,基于景观特征评估(LCA)框架的基础提出区域景观敏感性,包含生态敏感性、文化敏感性、视觉敏感性3部分[13]。本文根据对文献的总结,并结合全国28个重点城镇群生态功能区的生态敏感特征,提出了4个可描述多数城镇群生态敏感性的指标维度,分别是水资源敏感性、环境保护敏感性、文化景观敏感性、生物多样性敏感性。

重点城镇群的主要生态功能是提供人居保障服务,因此对重点城镇群的生态服务重要性评价既是对人居保障服务的分析与评估。城镇生态系统作为以人类干预为主维持的生态系统,可持续发展是其提供人居保障的基本原则[14]。居住环境是人居保障的首要评价指标,居住是城市基本功能之一,是城市发展的基本保障。此外基础设施、社会经济环境、人文环境也是人居保障的评价基本因素[15]。也有研究将公共服务和社会和谐度、心理健康状态纳入人居保障评价[16]。基于上述研究基础和利于重点城镇群特征空间表达的原则,本文从宜居性、基础设施、社会经济、城市吸引力、城镇结构5个维度对重点城镇群的人居保障能力进行评估。

4.2 评估框架

在梳理相关生态评价的一般路径基础上,通过对指标选择方法和权重赋值的整理,发现少有研究以重点城镇群作为研究对象,其次权重的计算对政策应用的考虑不足。因此,本文拟从政策文件中提取关键词,以指标对应的关键词出现概率作为权重的计算标准,提出对重点城镇群生态保护重要性评估的框架如图1所示。

图1 重点城镇群生态保护重要性评估框架

4.3 指标体系设计

本文在借鉴学者们[5,6,8,9,12]研究成果基础上,确定了城镇生态保护重要性评价指标的选取原则:

(1)全面性原则。选择指标应考虑自然生态环境和重要特色资源的保护、人类活动干扰、“生态-经济-社会”相互作用关系等因素。

(2)可操作性原则。应考虑基础数据可获得性和全面性。

(3)客观原则性。选择的指标须真实,可信。

(4)互补性原则。所选指标不存在逻辑上得重复,是互补得指标。

(5)前瞻性原则。根据区域与城镇可持续发展的需要考虑最重要的指标。

(6)适用对应尺度原则。空间数据具有尺度效应,所选指标应与尺度对应。

根据以上原则并基于文献基础自顶向下构建指标体系,从水资源敏感性、环境保护敏感性、文化景观敏感性、生物多样性敏感性4个维度评价生态敏感性,从宜居性、基础设施、社会经济、城市吸引力、城镇结构5个维度评价生态服务重要性。初始形成涵盖2个一级指标、9个二级指标和35个三级指标的重点城镇群生态系统生态安全评价指标体系。如表1所示。

表1 重点城镇群生态保护重要性指标体系

表1中各指标说明如下:

C1-C6、C8、C11-C19、C21、C23、C24、C26、C27来源于统计数据。

C0代表城镇群的生活物质供给能力,城市等级越高享受资源越优先,地理位置优势也容易获得资源。

C7指城镇内部服务设施在城市内平均出行距离,使用服务设施的空间分布均匀性表示平均出行距离的程度。均匀性使用空间自相关MoranI值表示,值越大代表分布越不均匀。

C9指城镇功能区之间的空间交叉程度,使用植被数据和夜光亮度数据的去量纲化叠加值表示,叠加值越大代表生活功能区和生态功能区的重合程度越大。

C10 使用路网密度表示。

C22、C29、C30 使用对应地物的缓冲区进行计算。

C25指人类活动导致的气温升高,使用遥感数据反演城镇地表温度进行计算。

C28根据水土流失方程(RUSLE)进行计算。

C20、C31-C33主要根据土地利用数据,描述地表覆盖特征,计算相应的景观斑块统计值。

C34使用植被指数表示,植被指数越高代表覆盖的植物越茂盛。

C35指生境斑块周围人类活动设施的数量及对生物活动的影响,使用人类干扰指数计算。

5 结论

针对生态功能分区中无法直接对重点城镇群生态功能区识别与评价的不足,本文在对生态保护重要性概念加以梳理的基础上,分别从生态服务功能重要性与生态敏感性2个维度构建重点城镇群的生态保护重要性评价指标体系。在生态服务功能重要性指标的筛选上讨论了原有研究的不足,并围绕重点城镇群的人居保障功能的宜居性、基础设施完整性、社会经济发达程度、城市吸引力、城镇结构稳定性5个方向进行指标筛选,突出重点城镇群相比于其他生态功能区的特殊性。本研究的不足之处,是没有选择重点城镇群做实证分析。在未来的研究中,将从我国28个重点城镇群中选取部分重点群进行实证分析,并根据重点城镇群的差异适当修正与优化指标体系。

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