基于RS和GIS技術的天津市濱海新區綠道網構建研究

詹然等

【摘要】天津市濱海新區是國家級戰略要地，各類大中型重工企業在此落戶，加之示范鎮建設、農村城市化進程的快速推進，給原本就脆弱的當地生態又抹上沉重的一筆。通過構建區域綠道網，能有效改善城市形象、維護區域生態安全，就此本文在遙感（RS）、地理信息系統（GIS）技術的支持下，展開了對新區綠道網規劃布局的研究。先后通過因子選取、權重計算、適宜性疊加和對接上位規劃5個步驟，得到新區綠道網布局方案，并根據綠道的不同主導功能分別加以論述，以供實際規劃方案的制定提供參考。

【關鍵詞】綠道網；適宜性分析；RS；GIS

隨著物質生活的日益改善，人們已逐步進入關注生活品質和自身健康的新階段，渴望擁抱自然、回歸自然的心情格外迫切。因此創造高質量的城市生態環境，使城市收放自如，讓人們享受無拘束的戶外生活，成為了城市規劃工作中的又一挑戰。為了縮短民眾與大自然的距離，學者們考慮通過綠道網建設將綠色引入城市[1]，以達到美化環境、改善生態的目的。所謂綠道網，即指把不同層級、類型的綠色廊道串聯起來的網絡，這些廊道或具有休閑娛樂功能，或具有歷史文化價值，同時對改善城市生態環境具有重要意義。縱觀國內外學者對綠道設計的研究，多以地理信息系統（GIS）為工具，采用適宜性分析方法來科學直觀地開展綠道選址[1][2][3]。

基于此，本文根據因地制宜的原則，選取符合天津市濱海新區特色的評價因子，在遙感（RS）、地理信息系統（GIS）技術支持下，研究該法在濱海新區綠道網設計中的適用性，以期輔助地區規劃建設。

1、研究區概況

濱海新區地處華北平原北部，海河流域下游，天津市區東部，區境南北長，東西窄，呈彎弓狀[4]。下轄7個功能區，19個街鎮，陸域面積2270平方公里（不包括圍海造陸地區），海岸線總長約188.33千米。區域氣候屬暖溫帶半濕潤大陸季風型氣候，四季分明，冬季盛行西北風，夏季盛行東南風，平均氣溫13.4℃。新區地勢平坦，主要地貌類型有平原、泄湖和海灘，平均海拔約2.8米。區內土地鹽堿化較嚴重，鹽堿地約占整個陸域面積的52%。共有7條一級河道流經本區，分別是海河、薊運河、獨流減河、永定新河等，此外還有北大港、官港等水庫8座，擁有良好的排灌條件。區域內景觀資源豐富，擁有大沽炮臺遺址等10余處自然人文資源，規劃有北大港、官港等4處生態保護區。

2、研究方法

根據代表性、可量測性、易操作性的原則[5]，分別選取生態敏感區、地形坡度、土壤地質、河湖水系、熱島效應、景觀資源、道路網絡、人口密度、基本農田、建設用地10類數據作為綠道網適宜性評價因子。每個評價因子根據自身對綠道網布局影響顯著性的大小分別打分，打分采用標度法，5分表示最適宜綠道布局，1分表示最不適宜。在GIS軟件支持下，進行加權疊加運算，最終將分析結果與上位規劃相比較取舍，得到研究區綠道網布局適宜區域。

3、綠道網構建與評價

3.1評價因子選取與分析

針對前文提及的10個適宜性評價因子，根據對綠道網布局影響顯著性的高低進行打分，從低到高分別給予1～5分。10個因子的說明如下。

1）生態敏感區

按照城市生態敏感區定義及類型劃分體系[6]，在對研究區土地利用現狀及功能屬性調查的基礎上，對區內現存及近遠期規劃中的生態敏感區類型進行了劃分，按自然保護型、環境改善型、用地控制型、污染影響型和資源儲備型的順序依次從5～1分打分。

2）地形坡度

綠道設計主體主要是徒步者、騎行者等，坡度對于這類人群的出行體驗有較為明顯的影響。研究表明，當坡度小于3%，最大不超過5%時出行體驗較佳[1]。因此將研究區按照坡度<3°、坡度介于3°～5°、坡度>5°，分別打分5分、3分、1分。

3）土壤地質

區內土壤質地大部分為粘土，另有少量壤土和砂土分布在區域南部。土壤類型的差異決定了土壤肥力的大小，對綠道建設會產生重要影響。按照植被生長的土質適宜性打分，壤土5分、砂土3分、粘土1分。

4）河湖水系

城市水系是城市生態格局安全的重要廊道，在改善城市環境、維持水循環方面發揮著重要作用，是綠道網的布局和質量提升不可或缺的要素。研究區屬海河水系，區內常年河100余條，與湖、水庫相連，溝、塘星羅棋布，水資源條件得天獨厚。考慮沿著河湖周邊布置親水綠道，因此給河湖做緩沖區分析，主要河湖100m緩沖區內打5分，主要河湖100～200m緩沖區打3分，主要河湖超過200m及支線河流100m緩沖區內打1分。

5）熱島效應

熱島效應是城市氣候中典型特征之一，是城市氣溫比郊區氣溫高的現象[3]。會破壞城市生態環境，導致疾病多發，嚴重時甚至造成死亡。本研究將以2014年5月8日的Landsat 8影像為數據源，ENVI5.1軟件為平臺，對其熱紅外波段進行地表亮度溫度反演，從而得到天津市濱海新區熱島效應分級情況。測定熱島高溫區主要分布在工業區、開發區。將綠道引入這些區域，削弱熱島效應，因此按熱島強度從強到弱分別打分5～1分。

6）景觀資源

景觀資源是綠道網重要的節點組成部分，按資源功能和主題把研究區內的景觀資源分為休閑旅游、歷史人文和生態特色三種類型。利用ArcGIS中的“距離分析”工具，模擬各資源影響范圍，距離由近及遠打分遞減。

7）道路網絡

區內鐵路、高速公路、國道、省道和城市道路一并組成研究區路網系統，道路是連接各個綠道景觀的紐帶，是綠道網規劃設計中不可缺少的一環。根據道路等級作緩沖區分析，鐵路、高速公路100m緩沖區內打5分，國道、省道50m緩沖區內打4分，城市主要道路20m緩沖區內打3分，城市次要道路10m緩沖區內打2分，鄉村道路10m緩沖區內打1分。

8）人口密度

城市人口的密度分布，一定程度上決定了城市綠道的使用頻率，人口越密集，對綠色空間的需求就越旺盛，同時人口密度越大的區域，往往也是城市土地開發強度較高、土地供應緊張的區域。因此對城市居民地做“密度分析”，采用二分法的思想，最密集的區域打3分，密集的區域打5分，較密集區域打4分，較稀疏區域打2分，人口稀少區域打1分。

9）基本農田和建設用地

基本農田和建設用地屬于綠道網布局的限制性因子，根據相關法規，基本農田不允許侵占，同時在建成區很難開辟出大塊綠地，因此基本農田和建設用地打0分，非基本農田和非建設用地打3分。

3.2確定評價因子權重

采用AHP方法計算各個因子間的相對顯著度。基于前文因子的自身打分，進行兩兩比較，構建判斷矩陣，經過歸一化、一致性檢驗等步驟，得到10個評價因子的權重，如表1所示。

3.3綠道網適宜性分析

將已建立好的單因子圖層按照30m×30m的分辨率轉換為柵格圖像，利用ArcGIS的“加權疊加”功能，根據各因子權重進行疊加運算，結果如圖1。數值越大視為越適合綠道網布局。

圖1 研究區綠道網適宜性分析圖

3.4與上位規劃對接分析

通過上述方法得到的綠道網適宜性評價結果，是一種接近理想化的布局方案，要使該布局方案具有可實施性，需與城市總體規劃進行對接，進行合理取舍。因此，本研究最后一步就是將研究區綠道網適宜性分析結果與上位規劃進行對接。經過對比，本次研究的適宜性分析結果基本符合城市總體規劃要求，在局部存在沖突，比較突出的是漢沽鹽場地區。經過權衡，考慮保留該地區的生態敏感部分，即“官港-臨港”生態源區；另外在研究區中部橫軸地帶，考慮在“京津高速”、“津濱高速”周邊布置綠道，以加強新區與市區之間的聯系。經過修改、合并后的綠道布局如圖2。

圖2 研究區綠道網布局示意圖

4、結果與討論

根據上述綠道網適宜性分析結果，擬在研究區建設3種不同主導功能的綠道，分別是交通鏈接型綠道、生態休閑型和都市旅游型，共11條，總長約516.5公里。

1）交通鏈接型綠道。這一類型的綠道主要承擔加強研究區橫縱聯系的作用，長度約207.2公里。東西向以京津高速和津濱高速為主要載體，通過修建綠道來部分緩解新區與市區間居民通勤方式單一的問題；南北向綠道在唐津高速、津岐公路一線和海濱高速兩側布置。

2）生態休閑型綠道。生態休閑型綠道可視為區域生態系統的聯絡線，主要功能為生態保育，長約265.3公里。以薊運河、永定新河、海河以及獨流減河四條主要河道為依托，串聯起包括北三河、官港、獨流減河三個郊野公園以及北大港濕地保護區、漢沽生態源區在內的區域重要生態資源。提高區域生態資源連通性的同時，有效地引導人們合理親近自然。

3）都市旅游型綠道。這類綠道主要分布在人口比較集中的地區，把區域內主要休閑旅游景點組織起來，作為附近居民娛樂、游歷的場所。依托載體比較豐富，或是自然形成的貝殼堤，或是人工鋪設的海岸，或是現代游樂場等等。綠道長度約44公里。

本研究在詳細調查濱海新區自身綠道網建設基礎的前提下，因地制宜地選取評價因子，結合上位城市規劃，得到了較客觀、科學的綠道網布局方案，為新區生態環境的提升提供方案依據。值得一提的是，本文中只對大粒度、境域級的綠道網做了研究，怎樣將小粒度、社區級的綠道網與其銜接，怎樣與市區綠道網建設整合，甚至與整個京津冀地區共享綠色資源，使得整個綠道網更加完整和流通。這將作為今后的重點方向去研究。

參考文獻

[1] 劉岳， 李忠武， 唐政洪等. 基于適宜性分析與GIS的長沙市大河西先導區城市綠道網絡設計[J]. 生態學雜志， 2012， 31（2）： 426-432.

[2] William Miller， Michael G. Collins， et al. An approach for greenway suitability analysis. Journal of Environmental Management， 1998， 42， 91-105.

[3] 申世廣. 3S技術支持下的城市綠地系統規劃研究[D]. 博士學位論文. 南京林業大學， 2010.

[4] 天津市地方志修編委員會辦公室. 天津區縣年鑒[G].天津：天津社會科學院出版社， 2012.

[5] 吳松. 基于AHP和GIS的綠道網規劃研究——以惠州市為例[J]. 城市建設理論研究（電子版）， 2012， 16.

[6] 達良俊， 李麗娜， 李萬蓮等. 城市生態敏感區定義類型與應用實例[J].華東師范大學學報（自然科學版）， 2004（2）： 97-102.

作者簡介：詹然，性別女，出生于1988年11月，碩士研究生，目前從事城市規劃定量分析研究。