基于地理信息技術的南京綠色基礎設施網絡構建研究

摘要：快速城市化進程帶來了嚴峻的城市生態問題，如何平衡城市發展與生態保護之間的矛盾，成為各大城市面臨的重要課題。本文基于地理信息技術，以南京市域為研究范圍，分析市域空間存在的問題并提出構建目標，搭建完整、分層級的綠色基礎設施網絡，并提出具體的構建策略，以期為南京市域土地資源的保護及開發提供參考依據。

關鍵詞：綠色基礎設施;地理信息技術;GI;網絡

中圖分類號：TU985.11 文獻標識碼：A 文章編號：1004-9436（2020）16-00-04

近年來，快速城鎮化進程帶來了諸多的“城市病”，眾多矛盾逐漸凸顯，如何平衡城市發展建設與生態保護之間的矛盾，成為目前各大城市面臨的重要課題。南京市隨著城市擴張的影響，出現了生態地域被建成區大量侵占、市域生態功能退化、景觀持續破碎化及生境連通性降低等問題。綠色基礎設施（GI）作為快速城鎮化大環境之下的精明發展戰略，是一種兼顧自然保護與社會服務功能的整體方法[1]，對解決地區生態問題、引導城市土地往健康可持續方向發展具有重要意義。地理信息技術是一項基于宏觀層面的數據分析技術，GIS、RS等在眾多領域及眾多交叉學科均被廣泛應用[2]，在景觀行業地理信息技術的應用，可大幅提升環境分析的科學性、合理性。本文將南京市域作為研究區，基于地理信息技術對GI網絡要素進行辨識，構建南京市域范圍的綠色基礎設施網絡，以期為南京市域土地資源的保護及開發提供參考依據。

1 研究區現狀問題及GI構建目標

1.1 研究區概況

本文將南京市域作為研究范圍，南京市總面積達6587平方公里，是江蘇省會，位于長江下游地區。南京市域南北狹長、東西較窄，是長三角杰出的科研教育基地及交通樞紐地，也是重要的經濟帶節點城市。

南京屬寧鎮揚丘陵地區，地勢平緩。市域被長江一分為二，老山以及寧鎮山脈橫亙于中部，南部東廬山與橫山呼應。亞熱帶季風氣候，呈現出雨水充足、季節分明的氣候特點。南京地處長江下游，境內含長江、淮河、太湖三條水系;長江穿城而過，岸線長約200公里，市域大小河道120條;南部有秦淮河，為“朱雀”，北部有玄武湖，加上幕府山、紫金山脈、牛首山脈，構成南京地理格局。植被以闊葉落葉林為主，植被資源豐富，物種繁多，有“綠都”之稱。

1.2 市域綠地空間存在的問題

近年來南京市在生態空間規劃及資源利用方面做了很多努力，生態效益顯著增加。然而，快速城鎮化發展背景下的城市生態資源，仍然面臨著一些問題，具體分以下兩方面。

第一，快速城鎮化致使城市生態空間縮小，生態功能退化。在南京城市蔓延的過程中，其以犧牲自然生態空間為主的建設模式，嚴重影響了環境與社會安全，使得大量的農田、水域等自然空間被建成區侵占。在市場經濟下，利益驅使著開發商們爭奪自然空間及資源，使得城市內部可提供的生態空間日益減少。同時，城市內部與邊緣的各類建設項目，不斷向生態區域蔓延，形成了大量的生態孤島。再加上局部地區煤炭的開采，造成局部坍塌，對地表植物、森林甚至生物群落都有著不可避免的破壞。以上種種原因，都對南京市域的生態環境產生了嚴重的威脅，致使自然生態空間的范圍不斷縮小，生態功能面臨退化。

第二，市域生境破碎化，生物遷徙缺乏連通性設施。因人類活動的干擾，南京市域景觀破碎化顯著，主要體現在城市綠地建設中以城市建成區的“見縫插綠”代替原有的大片綠地，此舉雖使得城市綠地指標達到要求，卻不可避免地出現了生境分割、異質的破碎狀態;市域范圍建有連通的綠道網絡，綠道可服務人類游憩活動、改善人居環境，然而從動物遷徙的角度出發，缺乏以物質能量流動及生物遷徙為目標的生態廊道，生態廊道的建設以服務于動物遷徙活動為目標，因而對市域生態連通廊道的建設十分必要。

1.3 GI網絡構建目標

以構建完整、分層級的綠色基礎設施網絡為南京市域GI構建的目標。綠色基礎設施網絡保護通過對整體生態網絡格局的保護，來實現生態可持續的目標，保護源斑塊與廊道，使廊道連接多個孤立的生境斑塊，連通生物移動的路徑，能有效解決生境破碎化的問題，消除生境破碎化給生物及環境帶來的威脅，保護物種多樣性。

2 基于地理信息技術的南京綠色基礎設施網絡構建方法

2.1 基于地理信息技術的GI構建方法

本文基于地理信息技術的綠色基礎設施構建的核心方法，主要分為GI網絡要素的識別以及GI要素的評價及排序。

第一，GI網絡要素的辨識。綠色基礎設施網絡是由源斑塊、廊道、腳踏石構成的空間網絡。源斑塊作為綠色功能空間的中心控制區，是GI網絡系統的核心區域，主要由能維護生物過程和自然特征的大面積綠色空間組成。廊道是生態空間連接的紐帶，是生物物質能量流動的通道，對于關鍵生態過程的維持有著非常重要的作用。其涵蓋的類型包括：沿線狀河流、交通道路等形成的線性綠帶，為野生動物的保護和遷徙提供空間的生物保護廊道，維護景觀品質以及提供休閑娛樂的視域空間的風景游憩廊道。腳踏石是尺度上小于源斑塊的綠色空間，在源斑塊或廊道無法連通的區域，提供給野生動物遷徙或人類休憩的節點，是對前者的補充。斑塊—廊道—腳踏石共同構成連通的綠色基礎設施網絡。

第二，GI要素的評價及排序。GI要素評價是對識別出的空間要素在整個GI網絡中所起的作用做一個評定，以便于制定適宜的保護及優化策略。本文選取相關景觀連通性參數對GI網絡的連通性進行評估，依據評價結果劃分斑塊的重要性等級，重點保護、修復那些對網絡連通性具關鍵作用的源斑塊，為后續相關規劃提供支撐。

2.2 完整綠色基礎設施網絡的形成

源斑塊的識別主要是基于遙感影像的專題分類，獲得市域土地覆蓋類型圖，基于綠地數據，設定一定的面積門檻，篩選綠地斑塊，最終獲得58個源斑塊，其分布范圍如圖1。

本文運用“最小費用路徑法”來生成潛在廊道。首先，對各斑塊間的不同景觀類型分別設立阻力值，利用GIS平臺構建阻力面;之后再利用最小路徑工具模擬源斑塊間連接的生態廊道，以每個源斑塊為“源”，將“源”以外的斑塊作為“目的地”，運用“成本路徑”工具，計算“源”與“目的地”之間的最小費用路徑，模擬動物遷徙的最小費用路徑。潛在生態廊道代表著各斑塊間由景觀阻力較低的景觀單元連接而成的連續通道，生物移動時不一定會遵循此路徑，而將其看作流動成本最低的潛在路徑，將廊道安排在最小費用路徑處可以在達成生態目標的同時最大限度地降低建設成本。

依據前人的研究，植被覆蓋情況、植被類型、人為干擾等因子直接影響景觀阻力。本文以許文雯[3]、孔繁花[4]等學者的研究成果作為依據，確定市域各類景觀單元的景觀阻力值，如表1所示。

基于此，運用“最小費用路徑模型”生成潛在廊道路徑共71條，如圖2所示。

2.3 分層級綠色基礎設施網絡的構建

本文主要選取整體連通性指數（IIC）作為評價源斑塊重要性的依據，對斑塊重要性進行分析。依據IIC來計算綠地斑塊重要性指數dIIC，即各個斑塊在整個綠地景觀中的重要值，其值越高，則斑塊重要性越高。在前人研究的基礎上，設定連通閾值為10000米，小于10000米則認為斑塊間連通，采用自然間斷點分類法將結果分成3個等級，輸出源斑塊等級圖，如圖3。

依據網絡互通的原則，結合市域土地分布，保護區域內具較高生態價值的森林公園、風景名勝區、重要濕地、水源地保護區等，構建以斑塊源地和廊道為主的生態網絡骨架。梳理并串聯主要生態源斑塊，形成南京市域綠色基礎設施網絡圖，如圖4。

3 南京市域綠色基礎設施網絡的構建策略

3.1 劃分GI網絡源斑塊優先保護等級

按照生態源斑塊的重要性，可將其劃分為：一級保護區和二級保護區。對不同等級的空間資源進行規劃管控，使其成為南京市域綠地系統規劃等相關規劃的參考依據。

GI網絡的一級保護區由一級源斑塊及其周邊綠地構成，主要為各類大面積的森林公園、風景名勝區、生態公益林等組成，此類地域是生態網絡的核心組成，應實施嚴格的管控和保護措施。對于大型生態源地應進行某時段的封閉式保護，嚴格控制人類活動;對需要進行修復的生態源地，應針對性地采用保護措施，維持生態系統的健康運轉。

GI網絡二級保護區由二、三級源斑塊及其周邊組成，主要包括面積稍小的各類生態公益林、森林公園、風景區、濕地等，分布較零散，是對生態網絡中心的重要補充，應兼顧生態保護和修復。明令禁止有損生態系統穩定的開發和建設工程;嚴厲監管已建設工程的污染問題，使其達標排放;加強長江流域濕地、水源地保護;適度進行滿足當地標準的旅游與開發活動。

3.2 連通優化總體景觀格局

除建立一、二級生態保護地以外，還需注重廊道的建設，包括現存的交通型廊道、河流型廊道以及潛在生態廊道。依據廊道在研究區的位置以及連接源斑塊的重要性，將廊道劃分為：一級廊道、二級廊道。廊道的建設需結合周邊用地劃定廊道控制區，制定不同的具體管控措施。

一級廊道為連通市域最重要源斑塊的廊道，涵蓋交通設施廊道、河流廊道、潛在生態廊道3類。建議優先串聯重要生境源斑塊，對已破壞地區進行生態修復;大部分交通型廊道位于建成區，受建成用地的限制，可將廊道寬度設置為50米以上，其他類型寬度可設為180～300米。

二級廊道多為連接性廊道，連接重要源斑塊及作為一級廊道的補充，涵蓋河流廊道、交通性廊道及潛在生態廊道，可促進網絡內部能量的流動。建議設置在100米以上，并限制廊道周邊的開發及建設活動;在確保廊道自然屬性的前提下，可作為景觀休閑通道，適當建設慢行設施等，進行休閑游憩及科普教育的活動。

3.3 將綠色基礎設施融入綠地系統規劃

GI理論方法在提供景觀生態學新視角及新技術的同時，需借助綠地系統規劃平臺實現綠色基礎設施規劃的實踐。首先，要完善規劃前期的生態評價部分，運用地理信息技術確定、評價其生態適宜性方面的承載功能，以科學的評價體系與結果作為綠地系統規劃的依據;其次，要完善綠地系統規劃的尺度范圍，擴展以市域和主城區尺度為主要范圍的綠地系統，建設以市域、主城區以及都市區為主的城鄉綠地系統規劃體系;完善綠地分類建設，使之對應綠色基礎設施規劃中的生態區域;調整城市綠化評價指標，應調整傳統的“三大指標”[5]，將其完善為包括生物多樣性、植被覆蓋情況、網絡系統的連通性等綜合性評價指標;最終，構建城鄉綠地網絡，在市域范圍建立由核心區、連接廊道、場地組成的網絡，將市域各孤島聯系起來。

4 結語

綠色基礎設施規劃從馬里蘭州的規劃實踐開始，到如今在全球范圍內的實踐及研究，經歷了漫長的發展歷程。在城市化迅猛發展的態勢下，用綠色基礎設施理論來引導城市發展、土地保護及開發，對于確保城市生態安全、保障生態服務性功能有著重要的意義。本文基于地理信息技術來構建完整、分層級的綠色基礎設施網絡，以期在快速城鎮化的浪潮下，保護城市生態空間，協調城鎮發展與生態保護之間的關系，為城市綠色空間的規劃提供一定的參考價值。

參考文獻：

[1] 欒博，柴民偉，王鑫.綠色基礎設施研究進展[J].生態學報，2017，37（15）：3-5.

[2] 陳浩，喻榮崗.地理信息技術在水土保持監測管理中的應用綜述[J].中國水土保持，2015（06）：62-65.

[3] 許文雯，孫翔，朱曉東，等.基于生態網絡分析的南京主城區重要生態斑塊識別[J].生態學報，2012，32（04）：260-268.

[4] 孔繁花，尹海偉.濟南城市綠地生態網絡構建[J].生態學報，2008（04）：1711-1719.

[5] 徐本鑫.論我國城市綠地系統規劃制度的完善——基于綠色基礎設施理論的思考[J].北京交通大學學報（社會科學版），2013，12（02）：15-20.

作者簡介：茍丹丹（1993—），女，四川達州人，碩士研究生，研究方向：風景園林規劃與設計。