快速城鎮化地區城郊結合部生態保護紅線劃定研究

單金霞　黃秋昊　呂劍成　魏玉強

摘要：以常州市新北區為研究區，采用最小累積阻力模型進行生態保護紅線劃定，并采取分級管控的政策，以期為快速城鎮化地區城郊結合部的生態環境保護工作提供參考。結果顯示：（1）區內土地可劃分為3個等級，其中Ⅰ等區劃為一類紅線區，Ⅱ等區劃為二類紅線區，Ⅲ等區劃為非紅線區，分別提供了具有針對性的保護方案。（2）生態保護紅線的劃定，確立了新北區“一個生態保育區、五片生態林、六條生態廊道”的生態空間保護格局。（3）最小累積阻力模型較好地模擬了生態景觀單元的水平動態過程。相比于其他方法，此方法劃定的生態紅線保護區破碎性降低，連片性增強，更有利于生態用地的集中保護。

關鍵詞：生態保護紅線；最小累積阻力模型；城郊結合部；常州市

中圖分類號：F323.22 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2016）09-2444-05

城郊結合部是指城市由于現有的各項功能已經不能滿足不斷增長的人口及城市功能的需求，在原有的行政區域基礎上將周邊的郊區劃入城市區域，是兼有城鄉二重特色的特殊空間。這些劃入的郊區往往擁有較大規模的生態用地，且具有十分突出的生態服務功能，是城市復合生態系統的重要組成部分。但近年來，隨著城鎮化進程的加快。中心城區逐步擴張，各項建設活動對域內郊區生態用地的占用情況愈發嚴重，生態環境保護的壓力不斷增大。而生態保護紅線是圍繞生態敏感區、脆弱區和重要生態功能區等關鍵生態保護區域劃定的邊界線，對推進生態文明建設、維護地區生態安全具有關鍵作用，因此劃定生態紅線成為城郊結合部保護生態環境的一種有效途徑。

長期以來，國內空間規劃一直將重點放在建設用地的發展與管理上，近年來才對生態空間逐漸重視。生態紅線的劃定已有不少城市進行了有益的探索，如廣州、蘇州、深圳等已在城市規劃的編制過程中陸續劃定生態紅線，但研究方法比較單一，多是通過加權疊加將單因素值整合為綜合值，并進行等級劃分的方法，即地圖疊加法。這種方法簡單易懂，但是只反映了景觀單元的垂直過程，忽略了景觀的水平動態過程。生態系統的作用不僅僅體現在景觀單元的垂直過程中，還受該單元在水平方向運動過程的影響。在強調景觀水平動態過程的趨勢下，有必要研究出一種新的城市生態紅線劃定的方法。

本研究以常州市新北區為例，以構建景觀水平動態過程的評價方法為基本出發點，采用了最小累積阻力模型進行了區內土地的分等定級，并在此基礎上進行生態保護紅線的劃定，為進一步深入開展城郊結合部的生態保護紅線劃定工作提供新的思路和方法。

1 研究區概況

常州市新北區地處常州市北部，位于北緯31°48′～32°03′，東經119°46′～120°01′之間。在2002年常州市調整行政區劃的過程中由原來的郊區更名而來。現轄三街道六鎮，總面積約45260hm²，境內地勢平坦，水網遍布。近年來，隨著新北區城鎮化進程的加速，建設用地的不斷擴張，各類用地矛盾增加，域內郊區（包括春江鎮、羅溪鎮、西夏墅鎮和孟河鎮4個外圍鄉鎮）生態用地不斷遭到侵占，土地生態服務系統功能逐步衰退，生態用地保護形勢日益嚴峻。嚴格劃定生態紅線，保護近郊區域的生態用地，協調區域發展與生態環境之間的關系，促進區域穩定可持續發展，已成為新北區亟待解決的問題，因此。本研究選擇新北區作為生態保護紅線劃定的研究區。

2 研究方法 2.1 數據源

本研究數據包括常州市新北區2013年土地利用矢量數據（比例尺1：10000）：不同時相的Land-sat8OLI_TIRS遙感影像數據：自然保護區、風景名勝區、森林公園、基本農田、飲用水源保護區、人口密度、人均GDP等空間分布矢量數據（比例尺1：10000）。

2.2 最小累積阻力模型概述

最小累積阻力模型是指從源出發經過不同類型的景觀單元克服阻力所作的功或者耗費的最小代價，最早于1992年由knaapen提出，后經國內俞孔堅等修改后用下式表示：

式中，MCR被稱為最小累積阻力值，廠是表示最小累積阻力與生態過程的正相關關系的一個未知函數，min表示被評價的斑塊相對不同的源取累積阻力的最小值，D_ij是指從景觀單元i到源j的空間距離，R_i表示景觀單元i對某種運動的阻力，∑是從單元i到源j經過的所有單元空間距離和阻力的和。

2.3 參數選擇

“源”是事物向外擴散的起點，具有內部同質性以及向四周吸引或擴張的能力。在研究生態用地擴張過程中，“源”定義為大型生態用地。包括生態林保護區、自然保護區、風景名勝區、森林公園、郊野公園、飲用水源保護區和重要濕地（圖1a）。

“斑塊”指具有一定的內部均質性并與周圍環境外貌或性質上不同的景觀單元，本研究使用區內的基本農田圖斑作為生態擴張過程的斑塊（圖1b）。

“廊道”指與相鄰兩側環境不同的線狀或帶狀結構的景觀單元，本研究選擇了6條代表性的廊道，包括3條主干道路和3條主干河流（含其兩側50m寬度的防護林帶緩沖區）（圖1c）。

“基質”是景觀中分布最廣、連續性最大的背景結構，在本研究中指源、廊道、斑塊等景觀類型之外的其他土地。基質分級采用生態適宜性評價的結果，共分為5個等級。隨著基質等級的增大，生態擴張受到的阻力隨之增大。生態適宜性評價利用層次分析法，通過自然因子與社會經濟因子加權求和確定基質的適宜度。根據所選的評價標準，對各單因子統計數據進行定量化處理得到其適宜度評分值，而因子權重決定于各個單因子對適宜性的貢獻程度，根據專家打分法確定，具體的評分與權重結果見表1。

2.4 阻力系數設定

生態用地的擴張被看作是對空間控制與覆蓋的過程，而這種過程必須通過克服阻力來實現。土地的空間異質性導致了不同類型的土地單元會產生不同大小的阻力，應被賦予不同的阻力系數。參考金妍等、劉孝富等阻力系數設定的方法。本研究將“源”、“廊道”和“斑塊”的阻力系數均設為1；而基質共分為5級，分別賦予10～90的阻力系數（表2）。

3 研究結果

3.1 最小累積阻力表面的計算

不同阻力系數在空間上的分布形成了區域的阻力面，阻力面反映了區內的土地對生態用地擴張所起的阻力大小的分布情況。結合表2阻力因子系數的設定結果，獲取生態用地擴張的阻力面（圖2）。接著在阻力面的基礎上，運用最小累積阻力模型計算圖1中選取的源在擴張過程中克服阻力所耗費代價大小的分布。生成最小累積阻力表面（圖3）。圖2和圖3中均以綠色的深淺分別代表阻力系數和累積阻力值的大小，深色表示阻力系數和累積阻力值小，淺色代表阻力系數和累積阻力值大。

3.2 分區閾值的確定

分區閾值一般通過尋找曲線的突變點確定，本研究利用最小累積阻力值與柵格數目的關系曲線（圖4），最終將新北區劃分為Ⅰ等區、Ⅱ等區、Ⅲ等區3個等級的區域。由圖4可以看出，曲線分別在A點和B點處發生突變。當生態保護用地擴張經過突變點時，突變點所在土地單元的促進或者阻礙作用發生驟然變化，因此A點和B點前后的土地應劃分為不同的類別。常州市新北區的土地分區區間如表3所示，

3.3 生態紅線劃定結果

根據表3中的分區閾值區間，對最小累積阻力表面進行重分類，得到土地分區結果，將Ⅰ等區和Ⅱ等區劃入生態紅線保護區范圍，生成常州市新北區生態紅線保護體系分區圖（圖5），并采取分級管控政策。其中Ⅰ等區作為一類紅線區，主要包含小黃山生態林、新龍生態林、長江重要濕地、小河水廠飲用水源保護區、長江魏村飲用水源保護區等的核心區域，其面積為2913hm²，占全區總面積的6.44%。區內實施最嚴格的生態保護措施，禁止一切開發建設活動。逐漸降低區內自然生境的破碎程度：Ⅱ等區作為二類紅線區，主要包含沿河沿路綠帶、基本農田以及森林公園等核心區以外的區域，其面積為22610hm²，占全區總面積的49.96%，區內實行有限準入的資源開發利用活動，嚴格限制有損主導生態功能的資源開發利用活動，盡量保留自然和半自然組合的生態系統現狀（表4）。

綜合圖5和表4可以看出，生態紅線劃定同樣也確立了新北區的生態空間保護格局。全域形成“一個生態保育區、五片生態林、六條生態廊道”的生態保護格局。“一個生態保育區”為濱江生態保育區。重點保護長江濕地：“五片生態林”分別為新龍生態林、小黃山生態林、棲鳳山生態林、長江濕地生態林、錄安州生態林：“六條生態廊道”包括京滬高速鐵路防護生態廊道、滬蓉高速公路防護生態廊道、江宜高速公路防護生態廊道等3條防護型生態廊道以及新孟河濱水生態廊道、德勝河濱水生態廊道、藻港河濱水生態廊道等3條濱水型生態廊道。生態紅線保護區應嚴格執行國家有關規定，加強自然生態群落建設，對生態格局影響重大的斑塊或廊道進行生態的重點建設或修復，走城郊結合部開發建設與生態建設相統一的道路，使新北區向物種多樣化、景觀復合化的方向發展。

4 結論與討論

1）近年來常州市新北區在快速城鎮化的過程中，域內郊區生態用地保護的壓力不斷增大，通過劃定生態保護紅線是進行生態保護用地空間管控的有效途徑。本研究采用最小累積阻力模型得到新北區土地分區結果。Ⅰ等區劃為一類紅線區，Ⅱ等區劃為二類紅線區，Ⅲ等區劃為非紅線區，生成常州市新北區生態紅線保護體系分區圖，并采取分級管控的政策，分別提供了具有針對性的保護方案。

2）最小累積阻力模型利用GIS技術與RS技術，將城市生態保護用地擴張過程中的阻力量化，較好地模擬了生態景觀單元的水平動態過程。相比于其他方法，此方法劃定的生態紅線保護區破碎性降低，連片性增強，這樣更有利于生態用地的集中保護。生態保護紅線的劃定，同時確立了新北區“一個生態保育區、五片生態林、六條生態廊道”的生態空間保護格局。

3）本研究在阻力系數設置方面，主要參考了國內外相關的研究成果，人為主觀因素較大，有待后期研究中進一步深入探討，研究出更為精確的賦值體系。