城市環境總體規劃中的布局問題研究
——以北京市豐臺區為例

曾逸凡，曾維華*，石建斌*

（北京師范大學環境學院，北京 100875）

城市環境總體規劃中的布局問題研究
——以北京市豐臺區為例

曾逸凡，曾維華*，石建斌*

（北京師范大學環境學院，北京 100875）

城市環境總體規劃是對城市中長期環境管理的綜合安排，是環境保護基礎性的規劃，其核心問題在于規模、結構和布局，即從城市環境、資源與生態約束角度為社會經濟發展規劃、城市總體規劃與土地利用規劃提出限制（環境、資源與生態紅線），從環境承載力與發展生態適宜性分區角度為城市發展規劃提出發展適度規模、結構與布局。在城市“多規融合”的實踐過程中，城市環境總體規劃，作為政府綜合決策的重要支撐之一，可以為其他的規劃編制提供約束條件以及土地供給能力測算值，使得各規劃間能夠相互支撐、相互融合，因此有必要先行。本文以北京市豐臺區環境總體規劃為例，從布局角度出發，基于區域土地資源供給能力對豐臺區進行土地生態適宜性評價，并得到土地生態適宜性區劃圖，從而提出豐臺區城市總體規劃與土地利用規劃的限制條件，為城市環境總體規劃先行提供科學依據。

城市環境總體規劃；空間布局；豐臺區

引言

環境是人類生存的基本要素，也是經濟發展的基本條件。環境規劃作為調整產業結構、轉變經濟發展方式、限制城市無序蔓延的重要抓手及保障，是改善民生的迫切需要；同時人們逐漸意識到，社會經濟活動的規劃必須依據環境的約束，從而協調人類、環境和發展的關系。環境規劃作為調控人們各種生產、生活活動，減少污染，防止生態破壞和資源浪費，保護人類生存環境、促進經濟和社會持續穩定發展所依賴的基礎，應承擔起從整體上、戰略上和統籌規劃上解決環境和經濟的協調發展問題與重大環境問題[1]。

我國現行規劃類型眾多，涉及空間資源利用的規劃包括國民經濟和社會發展規劃、主體功能區規劃、城鄉規劃、土地利用總體規劃、生態功能區劃、環境保護規劃等多項規劃，由于不同規劃行政主管單位的不同和信息協調的不充分，在同一空間存在較大差異甚至相互矛盾[2]。2014年12月在北京召開的中央經濟工作會議提出了2015年經濟工作五大主要任務，優化經濟發展空間格局是其中之一，會上明確指出“要加快規劃體制改革，健全空間規劃體系，積極推進市縣‘多規合一’”。任務的提出可以認為在“十三五”期間，“多規融合”和健全空間規劃體系是核心內容之一[3]。所謂多規融合，就是實現國民經濟和社會發展規劃、城市總體規劃、土地利用規劃、環境保護規劃等之間在規劃目標、區域范圍、規劃期限、基礎數據和標準的相互“融合”，而如何在國民經濟和社會發展規劃、城市規劃、土地利用規劃和環境規劃之間進行相互協調的融合，已成為 “多規融合”實施過程中的重要研究課題。

城市環境總體規劃是對城市中長期環境管理的綜合安排，是環境保護基礎性的規劃。其核心問題是從城市環境、資源與生態約束條件角度為社會經濟發展規劃、城市總體規劃與土地利用規劃提出限制要求（環境、資源與生態紅線），從城市環境承載力與發展生態適宜性分區角度為城市其他相關發展規劃編制在適度的規模、結構與布局上提供科學依據[4]。環保部于2012年頒發了《關于開展城市環境總體規劃編制試點工作的通知》（環辦函〔2012〕1088號），明確提出了編制城環總規在內容、進度等方面的要求，力求通過統籌城市經濟社會發展目標、合理開發利用土地資源、優化城市經濟社會發展空間布局，確保實現城市的可持續發展，并使其融入城市發展戰略規劃體系。但是，無論統籌社會經濟發展目標，還是城市發展戰略規劃體系，都離不開規模、結構與布局三個要素，這三個要素是城市環境總體規劃的核心。

尤其是“布局”角度。土地有著不同的格局與生態功能，且當前城市化和工業化帶來的建設用地擴張不可避免。如何在有限的土地上，建立一個戰略性景觀結構、一個生態基礎設施以高效地保障自然和生物，同時給城市擴展、經濟發展留出足夠的空間是城市規劃以及土地規劃面臨的巨大問題[5]。因此，城市環境總體規劃需要先行于其他規劃，在基于區域環境承載力的約束下，通過城市發展適宜性分區，從環境、資源與生態約束條件角度，為相關城市規劃確定約束型指標限制值提供土地資源供給能力的測算值，從而指導相關規劃的編制，為城市發展的綜合決策提供先行指標參考。

1 城市環境總體規劃先行淺析

1.1 城市環境總體規劃的前置作用

城市環境總體規劃是環境規劃從經濟約束型向環境約束型轉變的產物，旨在把環境保護的目標和任務等放在城市長期發展大背景下去考慮，力爭使環境保護真正參與到城市社會經濟發展過程中，所以有必要在“多規融合”中先行。

城市環境總體規劃能夠實現將環境規劃的相關要求落實到空間地域，增強了環境規劃的經濟導向性和空間調控性，屬于國民經濟和社會發展計劃的范疇。城市環境總體規劃與城市總體規劃、土地利用總體規劃均是為城市科學發展、合理利用空間資源所制定的基礎性規劃，但城市總體規劃的指導思想是“從需求和方便出發，重在發展”[6]，側重于城市的建設和發展，強調“發展才是硬道理”，在合理利用土地的基礎上保證規劃期內城市發展有足夠的建設用地；土地利用總體規劃的指導思想是“以供給制約和引導需求，重在控制”[6]，強調土地資源的合理配置，尤其是對耕地的保護，既要考慮各類用地的合理分配，以促進各部門的發展，實現土地資源的可持續利用，而且要保障糧食安全，維護社會的穩定。城市總體規劃和土地利用總體規劃的約束條件正是城市環境總體規劃所側重的，即城市環境總體規劃具有前置作用。

首先，從定位與側重點來看，城市總體規劃側重于將城市發展落實到空間布局，土地利用總體規劃側重于控制土地利用規模和速度，城市環境總體規劃則側重于城市建設和發展的閾值控制從而有效地控制城市的無序蔓延；其次，從規劃期限來看，城市環境總體規劃充分考慮城市發展的戰略性，規劃期限為10～20年，與城市總體規劃、土地利用總體規劃的長期性相一致，規劃期限不會存在沖突；最后，從規劃空間體系來看，城市總體規劃與土地利用總體規劃已經形成了完善的空間體系，都采用了層級關系，上級指標控制下級指標，而城市環境總體規劃在整個環境規劃的空間體系上，是上一層級環境規劃的落腳點，同時也指導其他相關環境規劃[7-9]。將城市環境總體規劃前置，不僅能夠為城市規劃以及土地總體規劃提供約束條件，而且能夠指導其他規劃做到規劃的完整性、合理性，做到“環境優先，發展中保護，保護中發展”。

1.2 土地規劃布局上需遵循生態學理論依據

城市總體規劃、土地利用總體規劃以及城市環境總體規劃中均涉及土地規劃布局上的問題。對于土地來說，土地是一個生態系統，任何規劃中的土地規劃工作都需要考慮土地生態系統的生態平衡，保證生態完整性，使系統的功能良好[10,11]。因此，土地方面的規劃應按照土地生態系統的結構、功能、生產潛力、生態價值等方面合理編制。

編制土地規劃前，需評價土地的質量，分析其適宜性和限制性以及改變限制因素的措施和可能性，遵循地域分異規律，因地制宜地建立土地生態系統的最佳結構[12]。在編制方案的過程中，就必須運用生態學原理，解決一系列問題，如農林用地保證問題、土地綜合利用問題等，在環境限制條件下，建立起土地生態系統模式，做到土地規劃布局的合理性。在土地規劃工作中還需要有效地控制環境污染和改善環境條件[12]，因此在規劃設計中需要考慮森林覆蓋度、水土流失、對水域及水源地的保護等，使土地得到充分合理的利用。

環境作為限制性條件，是土地規劃中需要考慮的重要因素之一。與此同時，在當前環保大形勢下，土地規劃布局上更需要遵循生態學理論依據，即空間布局上應當以城市環境總體規劃中的土地生態適宜性分區為依據，再在經濟、社會以及系統工程理論下完善城市土地的合理規劃。因此，在城市“多規融合”的實踐過程中，十分有必要先行城市環境總體規劃，為其他的規劃編制提供約束條件以及土地供給能力測算值，使得各規劃間能夠相互支撐、相互融合。

2 基于土地生態適宜性評價的布局優化調整

2.1 土地生態適宜性評價

土地適宜性分析是以土地利用方式為中心，以土地生態條件為基礎，以土地生態適宜性和土地生態潛力為依據，結合當地經濟社會發展規劃及各部門發展要求，對土地利用結構和空間配置進行合理的安排和布局[13]。土地生態適宜性評價則是融合生態學、經濟學、地學及其他相關學科原理和方法的一種綜合研究過程，主要是根據土地系統固有的生態條件并結合社會經濟因子，評價某類用途的土地適宜開發的程度，劃分其適宜程度等級[14]。土地生態適宜性評價屬于宏觀尺度的研究領域，主要應用在城市規劃、景觀規劃和環境影響評價，其目的在于協調城市發展和環境保護之間的關系[15]。城市土地的用途的從宏觀尺度分為兩類：城市開發用地和生態用地，因此在城市環境總體規劃中應用土地生態適宜性評價方法能最大限度地減少城市發展對生態環境造成的影響，指出在城市區域內適宜于城市開發用地的面積和范圍，以及適宜生態用地的面積和范圍，并針對適宜程度的大小進行等級的劃分。這與城市生態紅線的定義——“維護生態環境安全與健康，維持經濟社會可持續發展，保證產業和生態環境的共同安全，而必須加以嚴格管理和維護的區域”[16]相一致，充分體現了環境保護與城市可持續發展的城市發展戰略。

2.2 不同用地的土地生態適宜性

2.2.1 農田用地適宜性分析

選擇評價因子，包括水分狀況、耕層土壤質地類型、土壤養分狀況、侵蝕強度和含鹽量等，進行指標分級及權重確定，加權求和后得到結果，根據其分布特征劃分等級。

2.2.2 工業用地適宜性分析

確定環境容量和資源供給量的空間分布；在確定其空間分布基礎上，同時兼顧下墊面情況，從環境容量、資源供給量約束角度，進行地區工業用地適宜性分析；將研究地區劃分為不同的工業類型區；在地區工業類型分區基礎上，考慮該地區的主導行業類型，劃分地塊；并將每個地塊虛擬成一個排污實體，以便將污染物總量控制指標分到地塊。

在進行工業用地適宜性分析的時候需要考慮區域水質水量狀況、現有設施、生態保護、地質災害、洪水災害等，將環境容量空間分異指數分布圖、環境容量密度分布圖，以及地基承載力、坡度、成片林地面積分級圖，利用地理信息系統的疊圖分析方法進行疊加，結合自然地理條件與現狀進行調整后，確定地區工業用地適宜性分級圖。例如，在開發時優先考慮環境容量、水資源量較大的區域，避免林地、水域、泄洪區以及地質斷裂帶等區域。

2.2.3 居住用地適宜性分析

優美的人居環境成為居住用地適宜性分析的首要條件。居住用地適宜性分析的評價指標應突出大多數人的審美傾向和對舒適感的需求，因此要重點考慮環境條件是否有利于健康、景觀能否滿足審美需求和基礎設施是否足夠完善這幾個方面。選擇評價因子，包括人口密度、經濟密度、道路緩沖區、景觀優勢和大氣環境質量等，進行指標分級及權重確定，加權求和后得到結果，根據其分布特征劃分等級，劃分出適宜和不適宜的區域。

2.3 布局優化調整

一個區域要實現的功能是多種多樣的，對于區域功能布局優化調整是一多目標決策問題。區域功能多目標的實現通常是以區域內特定區域單元主要實現相應的特定目標為基礎，即一定尺度下的區域單元通常只能夠實現一個或眾多目標中的極少部分，眾多的區域單元的有機組合使區域功能整體的多目標得以實現。因此，區域功能布局問題實質上是各個區域單元利用方式的分配與配置問題，各個區域單元各種利用方式的多種組合就形成了多個區域功能布局方案。故區域功能布局優化問題可看作區域功能布局方案優選的多目標決策問題，通過基于GIS的多目標決策分析對其進行空間決策，綜合用地類型的土地適宜性分析并選取相應的評價指標對與地理、空間位置有關的數據和信息進行顯示、操作和分析。

3 案例研究——北京市豐臺區城市發展布局優化

3.1 研究區概況

圖1 北京豐臺區行政區劃圖

豐臺區位于北京城西南，地處東經 116°4′～116°28′，北緯39°46′～39°54′之間，與東城、西城、海淀、朝陽、石景山、房山、門頭溝、大興8個區接壤。全區共有5個鄉鎮，14個街道辦事處，2個地區辦事處（圖1）。東西長34公里，南北寬14公里，面積305.8平方公里。全區地形以平原為主，以永定河為界分為東西兩大單元，西北部有部分淺山、丘陵、臺地、河谷，從西往東形成從山地到平原節節下降的地勢，由西北向東南傾斜，其中最高山峰為馬鞍山，海拔690.33米。東南部是平原，最低點在南苑鄉石榴莊村附近，海拔僅為35米。

豐臺區作為北京市城市功能拓展區，承載著核心區人口與產業轉移的任務。但是，從目前豐臺區的環境形勢來看，其環境承載力已超過上限，城市建設用地緊缺與用地規劃問題亟待解決。由此可見，急需根據豐臺區資源稟賦與環境條件，開展豐臺區的城市環境總體規劃，進行環境承載力以及土地生態適宜性分區研究，為豐臺區社會經濟發展規劃、城市總體規劃與土地利用規劃提供科學依據。豐臺區土地利用類型如圖2所示。

圖2 豐臺區土地利用類型圖

3.2 方法

豐臺區實踐土地資源供給能力測算定位于豐臺區可供開發建設用地的閾值。土地承載力方法也非傳統的基于人類基本農畜牧產品供給的土地人口承載力方法，而是選擇土地生態適宜性分區方法測算豐臺區土地資源供給能力。需求的資料來源于豐臺區資料的收集與調查，包括土地利用歷史與現狀數據、區域土地利用規劃情況、土地利用規劃原則等。

（1）評價單元劃分

根據所分析區域土地利用規劃，區域發展方向以及定位等特征，在GIS支持下，采取逐點綜合評價的方法，即將研究區域進行網格劃分，每個網格作為一個基本的評價單元，逐個網格進行綜合評價。各個因子（圖層）的權重與得分的疊加運算，相對降低了人的主觀性。

（2）評價模型[17]

應用地理信息系統進行土地生態適宜性評價的基本表達式用下式表示。式中，S是土地生態適宜性等級，xi是評價因子值，i=1，2，3，…，n。

針對土地生態適宜性評價基本表達式（1），目前常用模型是權重疊加模型，用下式表示。式中，S是土地生態適宜性等級，xi為評價因子值，wi為評價因子權重，i=1，2，3，…，n。

根據對于各個網格的適宜度分值計算結果，將特定類型的生態適宜性分級。

（3）評價因子及因子適宜性等級和權重劃分

城市建設用地進行土地生態適宜性分區評價選取的限制因子有基本農田區、水域及周圍200米緩沖區、自然保護區等；選取的普通評價因子有土壤保持功能重要性、水源涵養功能重要性、現有土地利用方式、坡度等。

其中，土壤保持功能重要性評價通過土壤保持服務能力指數評價：

式中，Spro為土壤保持服務能力指數；NPPmean為評價區域多年生態系統凈初級生產力平均值；K為土壤可蝕性因子；Fslo為根據最大最小值法歸一化到0～1的評價區域坡度柵格圖（利用地理信息系統軟件，由DEM計算得出）。

水源涵養功能重要性評價通過生態系統水源涵養服務能力指數評價：

式中，WR為生態系統水源涵養服務能力指數；NPPmean和Fslo的含義和算法同上文；Fsic為土壤滲流能力因子，根據美國農業部（USDA）土壤質地分類，將13種土壤質地類型分別在0～1均等賦值得到。例如，clay (heavy)為1/13，silty clay為2/13，……，sand為1；Fpre由多年（大于30年）平均年降水量數據插值并歸一化到0～1。

生物多樣性保護功能重要性評價，當物種資料不明確或不充分時，可采用下述基于生境多樣性的方法，用生物多樣性保護服務能力指數評價：

式中，Sbio為生物多樣性保護服務能力指數；NPPmean、Fpre參數的計算方法同上；Ftem為氣溫參數，由多年（10～30年）平均年降水量數據插值獲得，得到的結果歸一化到0～1間；Falt為海拔參數，由評價區海拔進行歸一化獲得。

水土流失敏感性評價通過水土流失敏感性指數評價：

式中，SSi為i空間單元水土流失敏感性指數，評價因子包括降雨侵蝕力（Ri）、土壤可蝕性（Ki）、坡長坡度（LSi）、地表植被覆蓋（Ci）。

防風固沙功能重要性評價通過防風固沙服務能力指數評價：

式中：

式中，Sws為防風固沙服務能力指數；NPPmean為研究區多年生態系統凈初級生產力平均值；K為土壤可蝕性因子；SAN、SIL、CLA為土壤砂粒、粉粒、粘粒含量（%）；C為土壤有機碳含量（%）；Fq為多年平均氣候侵蝕力；u為2米高處的月平均風速，ETPi為月潛在蒸發量（毫米），Pi為月降水量（毫米）；d為當月天數；Ti為月平均氣溫；ri為月平均相對濕度（%）；D為地表粗糙度因子；θ為坡度（弧度）。K、Fq、D參量均標準化到0～1后再代入Sws計算防風固沙服務能力指數。

離主要道路的距離、離水域的距離、現有土地利用方式以及坡度根據收集到的資料進行計算和劃分。基本農田區、水域及周圍200米緩沖區、自然保護區、水源保護區和洪水調蓄功能區等評價限制因子被認為是受保護區，不適宜建設開發。其他評價因子根據相關準則，建立分級標準，通過分級標準進行評判，同時采用專家打分法確定評價因子權重。各評價因子的分級和權重見表1。

豐臺區土地生態適宜性分區選取的評價因子包括基本農田區、水源保護區、自然保護區、水域距離、坡度、水土流失敏感區、生物多樣性保護區、現有土地利用方式和洪水調蓄功能區等。根據各個網格的適宜度分值計算得到豐臺區土地生態適宜性分區，將生態適宜性分為適宜、較適宜、較不適宜和不適宜4個級別，以此來評價區域土地的生態適宜程度。

3.3 評價結果分析

豐臺區基本農田范圍不大，主要集中在河西區域；區域內地下水水源分布分散，在進行建設用地開發時需警惕豐臺區地下水水源的污染及地下水超采造成的地面沉降等問題；流經豐臺區的主要河流為永定河，總體水域面積較小，洪水調蓄功能區也主要分布在永定河南岸，受北京較為干旱的氣候條件影響河流整體流量較小。豐臺區土地利用類型以建設用地為主，建設用地中主要是商業服務用地。生物多樣性保護區與豐臺區土地利用類型中林地占地范圍較為重合，區域內地形類型以平原為主，整體坡度不大，坡度較大區域和水土流失敏感區主要分布在西北部。利用土地生態適宜性評價方法并借助地理信息系統疊圖分析，獲得豐臺區土地生態適宜性分區圖（圖3）。

表1 各評價因子的適宜性等級和權重劃分

豐臺區土地生態適宜性分區面積如表2所示。根據目前豐臺區土地生態適宜性分區結果可知豐臺區土地中適宜建設土地面積最大，為16 932公頃，對比目前豐臺區建設用地總規模20 972.90公頃，土地資源略有不足。按照《豐臺區2006—2020年土地利用規劃》，到2020年豐臺區建設用地總規模將達到21 525.31公頃，比2009年增加542.11公頃，建設用地占土地總面積的比例上升到70.39%。上級下達建設用地總規模指標22 800公頃，建設用地預留機動指標1284.99公頃，主要用于尚未確定位置的城鄉、交通水利及其他建設項目，其中城鄉建設用地預留222.90公頃，特殊、交通和水利設施用地預留1064.09公頃。按照目前豐臺區土地生態適宜性分區評價，豐臺區適宜發展的土地面積約19 614公頃，占區域總面積的64.2%，且主要集中在區域中部地區。將土地生態適宜性評價引入豐臺區環境總體規劃的研究中，可為之后的豐臺區規劃中對土地利用方式和空間布局的評價提供科學依據。

表2 豐臺區土地生態適宜性分區面積

4 結論

（1）城市環境總體規劃的布局需要基于生態學理論與城市環境承載力，從生態適宜性分區角度來進行合理布局與開發，為城市其他相關發展規劃提出的適度發展規模、結構與布局提供科學依據。只有將城市環境總體規劃先行，才能凸顯城市的可持續發展道路，真正使得環境保護工作前移。

（2）以北京市豐臺區為例，基于土地生態適宜性評價結果得到豐臺區土地生態適宜性區劃圖，為豐臺區環境總體規劃中土地利用方式和空間布局提供了科學依據。結果表明，豐臺區適宜發展的土地面積所占比例最大，為64.2%（19 614公頃），且主要集中在區域中部地區。

圖3 豐臺區土地生態適宜性分區圖

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The Research of Layout and Practice in Urban Environmental Planning—Taking Fengtai District of Beijing as an Example

ZENG Yifan, ZENG Weihua*, SHI Jianbin*
( School of Environment, Beijing Normal University, Beijing 100875 )

Urban environmental planning is a comprehensive arrangement of long-term urban environmental management and foundational planning of environmental protection. Urban environmental planning focus on scale, structure and layout and its core issue is to provide limited requirments (environment, resources and ecological red line) for social economic development planning, urban planning and land utilization planning from the perspective of urban environment, resources and ecological constraints. And another core issue is to propose urban development planning in the appropriate scale, structure and layout from the perspective of environmental carrying capacity and the development of ecological suitability zoning. As an important support of government comprehensive decision, urban environmental planning should be in advance in the city “Multiple planning integration” practice, that can provide constraints for other planning and land supply capacity value, make the plan to support each other and mutual integration. This paper discussed environmental planning of Fengtai district from the layout perspective, evaluated the land ecological suitability based on supply capacity of regional land resources, and finally made the land ecological suitability zoning map. The restrictive conditions of the urban planning and land utilization planning in Fengtai district might provid the scientific basis for the urban environmental planning.

urban environmental planning; spatial layout; Fengtai district

X321

1674-6252（2017）06-0095-08

A

10.16868/j.cnki.1674-6252.2017.06.095

豐臺區環境總體規劃編制課題（230200002）。

曾逸凡（1992—），男，碩士研究生，目前主要從事城市環境規劃與管理研究，E-mail：pplistenzengyifan@foxmail.com。

*責任作者： 石建斌（1969—），男，副教授，博士生導師，主要研究方向為環境生態學、生態動物學，E-mail：jbshi@bnu.edu.cn。

曾維華（1965—），男，教授，博士生導師，主要研究方向為環境規劃與管理、環境系統工程、環境信息學，E-mail：zengwh@bnu.edu.cn。