基于多目標(biāo)導(dǎo)向的崇禮生態(tài)風(fēng)景道規(guī)劃途徑

李夢(mèng)雨 王振坤 馬超 姚朋

摘要：在新時(shí)代生態(tài)文明和美麗中國(guó)建設(shè)及城鄉(xiāng)區(qū)域一體化發(fā)展的背景下，風(fēng)景道的科學(xué)規(guī)劃與建設(shè)對(duì)于生態(tài)保護(hù)、景觀提升、產(chǎn)業(yè)發(fā)展等具有重要意義。文章以張家口市崇禮區(qū)太子城溝為例，應(yīng)用最小累積阻力模型、景觀視覺評(píng)價(jià)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)和美學(xué)綜合評(píng)價(jià)的方法對(duì)其生態(tài)風(fēng)景道進(jìn)行生態(tài)格局重塑、重點(diǎn)區(qū)域識(shí)別和農(nóng)林植被優(yōu)選，結(jié)果共識(shí)別出10個(gè)生態(tài)源地作為重點(diǎn)保護(hù)區(qū)、模擬生態(tài)廊道45條、確定景觀提升區(qū)域9處、優(yōu)選農(nóng)林植被4類。在此基礎(chǔ)上，提出太子城溝生態(tài)風(fēng)景道的規(guī)劃途徑，以期為同類研究和實(shí)踐提供有益借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：風(fēng)景道，規(guī)劃途徑，多目標(biāo)，張家口崇禮區(qū)

DOI： 10.12169/zgcsly.2021.09.08.0003

Abstract：?Under the background of the construction of ecological civilization and Beautiful China in the new era and the integrated urban-rural development， the science-based planning and construction of scenic byways are of great significance for ecological protection， landscape improvement and industrial development. Taking Taizichenggou in Chongli District of Zhangjiakou City as a case， the paper applies the methods of minimum cumulative resistance model， landscape visual evaluation and integrated eco-economic and aesthetic evaluation for ecological pattern reconstruction， key area identification and agriculture and forest vegetation selection. As the results， 10 ecological sources are identified as key protection areas， and then 45 ecological corridors are simulated， 9 landscape improvement areas are identified and 4 types of vegetation are selected. On this basis， the paper proposes the approaches to the ecological scenic byways planning in Taizichenggou， with the expectation to provide helpful references for similar research and practices.

Keywords： scenic byway， planning approach， multi-objective， Chongli district of Zhangjiakou city

風(fēng)景道起源于19世紀(jì)末，奧姆斯特德在波士頓翡翠項(xiàng)圈中規(guī)劃了串聯(lián)城市與郊區(qū)公園的游憩路徑——公園道[1];此后百余年間，風(fēng)景公路、綠道、遺產(chǎn)廊道等不斷擴(kuò)充風(fēng)景道的概念、功能與形式。生態(tài)風(fēng)景道是指位于市（縣）域范圍以內(nèi)、城市建設(shè)用地之外，以具備交通運(yùn)輸功能的道路為主體，涵蓋沿途具備景觀功能的可視空間，具有生態(tài)保護(hù)、休閑游憩等多種功能的公路的統(tǒng)稱[2]。

美國(guó)作為風(fēng)景道的搖籃，在風(fēng)景道的分類體系、規(guī)劃建設(shè)和運(yùn)營(yíng)管理等方面進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索和研究。而我國(guó)對(duì)于風(fēng)景道的研究仍處于起步階段，當(dāng)前研究多聚焦于案例分析、景觀評(píng)價(jià)和規(guī)劃設(shè)計(jì)等方面：余青等[3-5]以美國(guó)藍(lán)嶺風(fēng)景道、哥倫比亞河歷史路、阿巴拉契亞國(guó)家風(fēng)景游徑等為例，從發(fā)展歷史、規(guī)劃特征、運(yùn)營(yíng)管理等方面總結(jié)其建設(shè)經(jīng)驗(yàn)與啟示;吳必虎等[6]、唐曉嵐等[7]分別使用等距離專家組目視評(píng)測(cè)法（EDVAET）和地理信息系統(tǒng)（GIS）—層次分析法（AHP）對(duì)國(guó)內(nèi)風(fēng)景道進(jìn)行視覺景觀評(píng)價(jià);解爽等[8]通過形態(tài)學(xué)空間格局分析法識(shí)別提取烏蘭察布風(fēng)景道內(nèi)的生態(tài)要素，并提出廊道規(guī)劃建議。我國(guó)對(duì)于風(fēng)景道的基礎(chǔ)理論研究也較為薄弱，研究?jī)?nèi)容較為零散，規(guī)劃設(shè)計(jì)的內(nèi)容和方法尚未形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，缺乏系統(tǒng)性整合[9]。風(fēng)景道作為連接城鄉(xiāng)空間、串連風(fēng)景資源的紐帶，在生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等多方面的規(guī)劃目標(biāo)和建設(shè)方法有待進(jìn)一步發(fā)掘和完善。

本文以張家口市崇禮區(qū)太子城溝為例，提出其生態(tài)風(fēng)景道的規(guī)劃目標(biāo)、建設(shè)途徑及技術(shù)要點(diǎn)，為生態(tài)風(fēng)景道的科學(xué)規(guī)劃與建設(shè)提供理論依據(jù)和實(shí)踐參考。

1 研究區(qū)域及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

張家口市崇禮區(qū)是北京2022年冬奧會(huì)、冬殘奧會(huì)舉辦地之一。本文以崇禮區(qū)太子城溝為研究對(duì)象，總面積約100.3 km2，包含耕地、林地等多種用地類型。太子城公路西起崇禮城區(qū)，東至冬奧會(huì)太子城核心區(qū)，全長(zhǎng)17.2 km，采用雙向雙車道二級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，是冬奧會(huì)賽時(shí)連接賽場(chǎng)與崇禮城區(qū)的重要通道。但是交通基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)對(duì)區(qū)域生態(tài)平衡、物種分布等造成了一定威脅，區(qū)域生態(tài)、景觀格局破碎問題愈發(fā)嚴(yán)重。

1.2 研究方法

本研究提出基于生態(tài)、生活、生產(chǎn)的多目標(biāo)導(dǎo)向下風(fēng)景道規(guī)劃研究框架（圖1）：通過最小累積阻力（Minimum Cumulative Resistance， MCR）模型識(shí)別生態(tài)源地和潛在生態(tài)廊道，優(yōu)化生態(tài)格局;對(duì)現(xiàn)有要素進(jìn)行景觀視覺資源評(píng)價(jià)，篩選出重點(diǎn)景觀區(qū)域，提升景觀效果;綜合考慮生態(tài)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值和美學(xué)價(jià)值，篩選出適宜的農(nóng)林植被進(jìn)行推廣，整合農(nóng)林產(chǎn)業(yè)。

1.2.1 生態(tài)格局重塑

1） 基于生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)的生態(tài)源地識(shí)別。生態(tài)源地是物種擴(kuò)散的起源，也是多物種的棲息地，一般選取大面積植被或水域作為生態(tài)源地[10-11]。根據(jù)生態(tài)敏感性分析結(jié)果，選取一定面積的斑塊作為生態(tài)源地，取其幾何中心作為生態(tài)源點(diǎn)以挖掘潛在生態(tài)廊道。結(jié)合研究區(qū)域?qū)嶋H情況選取高程、坡度、坡向、歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index， NDVI）和土地利用5個(gè)因子[12-13]，確立生態(tài)敏感性評(píng)價(jià)體系（表1）。

2） 基于MCR模型的生態(tài)廊道構(gòu)建。最小累積阻力是指以生態(tài)源地為起點(diǎn)到目的地克服不同景觀單元所做的功，計(jì)算公式如式（1）：

阻力面是反映物種在不同景觀單元中遷移所受的阻力大小。選取高程、坡度、土地利用、NDVI、距道路距離5個(gè)阻力因子并確定其權(quán)重[10，14]（表2），構(gòu)建阻力面，阻力值越高，表明生物遷徙過程中受到的阻力越大。以阻力面成本分布作為MCR模型成本數(shù)據(jù)，采用最小成本路徑方法，通過ArcGIS中cost distance、cost path工具計(jì)算出源地間傳遞阻力最低的路徑，即為潛在生態(tài)廊道。

3） 基于重力模型的重要生態(tài)廊道提取。重力模型用于判斷生態(tài)源地與目標(biāo)地之間相互作用力大小，作用力越大即廊道的重要程度越高。根據(jù)斑塊間相互作用矩陣的計(jì)算結(jié)果，選擇作用力大的潛在生態(tài)廊道進(jìn)行重點(diǎn)打造，其余廊道作為一般生態(tài)廊道進(jìn)行建設(shè)。重力模型計(jì)算公式如式（2）：

1.2.2 景觀效果提升

1） 基于視覺吸收力評(píng)價(jià)的潛在節(jié)點(diǎn)選擇。視覺吸收力是指區(qū)域經(jīng)過一定的環(huán)境變化而不改變其視覺特征和質(zhì)量的能力，用于評(píng)估人類活動(dòng)引起的視覺敏感度變化[16-17

]。本文從坡度、坡向、地勢(shì)起伏度和植被豐富度4個(gè)方面評(píng)價(jià)視覺吸收力，形成視覺吸收力評(píng)價(jià)體系（表3）[18-19]。

2） 基于視覺敏感度評(píng)價(jià)的景觀節(jié)點(diǎn)確定。視覺敏感度是游客注意到景觀的程度，是對(duì)景觀的可見性、易見性、清晰性和醒目性的綜合反映，其數(shù)值越高表示景觀資源引起游客的反應(yīng)越強(qiáng)烈，常選用相對(duì)坡度、相對(duì)距離、出現(xiàn)幾率（即景觀在游客視域中出現(xiàn)的頻率）和醒目程度（即目標(biāo)環(huán)境與背景環(huán)境的亮度差異）4個(gè)因子作為評(píng)價(jià)指標(biāo)[20-21]。

醒目程度計(jì)算公式如式（3）：

式（3）中，L1為目標(biāo)環(huán)境NDVI值，L為周圍環(huán)境NDVI均值，其中周圍環(huán)境NDVI均值可利用ArcGIS鄰域分析得到，本研究中鄰域分析采用9×9矩形窗口。

對(duì)上述因子加權(quán)并計(jì)算各單因子權(quán)重值，形成視覺敏感度評(píng)價(jià)體系（表4）[20]。

1.2.3 農(nóng)林植被優(yōu)選

1） 基于產(chǎn)值足跡計(jì)量的生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益評(píng)價(jià)。產(chǎn)值足跡表示農(nóng)林植被單位產(chǎn)值所需生產(chǎn)性土地的面積。產(chǎn)值足跡越小，生產(chǎn)單位產(chǎn)值所需的生產(chǎn)性土地面積越小，生態(tài)經(jīng)濟(jì)效益越高。計(jì)算公式如式（4）：

式（4）中，efi為第i種農(nóng)產(chǎn)品的生態(tài)足跡，vi為第i種農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)值，i為產(chǎn)品類型。生態(tài)足跡指一定區(qū)域內(nèi)人口所消耗的資源折算為生產(chǎn)性土地的量[22-23]。計(jì)算公式如式（5）：

式（5）中，rj為第j類生產(chǎn)性土地均衡因子，Ci為第i種產(chǎn)品人均年消費(fèi)量，Pi為第i種產(chǎn)品年均土地生產(chǎn)力，i為產(chǎn)品類型，j為生產(chǎn)性土地類型。由于各土地類型的生產(chǎn)能力不同，為便于研究，rj采用Mathis Wackernagel等[24]的研究結(jié)果：耕地取值2.8，林地取值1.1，將其換算為具有等效生態(tài)生產(chǎn)力的土地面積。

2） 基于德爾菲法的美學(xué)價(jià)值評(píng)價(jià)。從植物個(gè)體到群體的觀賞部位、特性和時(shí)長(zhǎng)等景觀美化功能出發(fā)[25-26]，采用德爾菲法確定不同觀賞類別的分值及權(quán)重，提出針對(duì)農(nóng)林植被美學(xué)價(jià)值的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，確定評(píng)價(jià)體系（表5）。

2 結(jié)果與分析

2.1 生態(tài)格局優(yōu)化

在保護(hù)自然本底和增加人工干預(yù)之間尋求平衡，對(duì)于分級(jí)管控有著積極影響。研究區(qū)域內(nèi)整體生態(tài)敏感性較高，其中，極高敏感區(qū)和高敏感區(qū)集中在山體之中，面積達(dá)79.1 km2，占比約78.9%。在極高敏感區(qū)中，選取面積最大的10個(gè)斑塊作為生態(tài)源地[27]，總面積48.2 km2;對(duì)于識(shí)別出的生態(tài)源地，應(yīng)嚴(yán)格限制其開發(fā)建設(shè)，對(duì)已破壞區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。中敏感區(qū)面積達(dá)14.9 km2，占比約14.8%，需限制其開發(fā)建設(shè)強(qiáng)度，局部可以低干擾方式介入。低敏感區(qū)及非敏感區(qū)主要以農(nóng)田、建設(shè)用地的形式沿道路分布，面積6.3 km2，占比約6.3%，可進(jìn)行一定強(qiáng)度的開發(fā)建設(shè)。

潛在生態(tài)廊道的模擬可為廊道體系構(gòu)建和重要性分級(jí)提供有力支撐。本研究模擬出潛在生態(tài)廊道45條，總長(zhǎng)度199.34 km，其中有16條穿過太子城公路;由生態(tài)源地間相互作用矩陣（表6）確定重要生態(tài)廊道8條，總長(zhǎng)度19.57 km（圖2）。生態(tài)廊道的建設(shè)途徑以增加生態(tài)廊道數(shù)量和建設(shè)生態(tài)廊道緩沖區(qū)為主。根據(jù)朱強(qiáng)等[28]對(duì)生態(tài)廊道適宜寬度的研究，本研究中重要生態(tài)廊道寬度控制在30～200 m，滿足鳥類及小型生物的遷徙與保護(hù)，以及喬木群的存活需求;一般生態(tài)廊道寬度控制在3～30 m，保證鳥類、魚類、小型哺乳動(dòng)物、爬行動(dòng)物和兩棲類動(dòng)物的遷徙和多樣性保護(hù)，滿足草本植物的傳播。

2.2 重點(diǎn)區(qū)域識(shí)別

視覺吸收力和視覺敏感度評(píng)價(jià)結(jié)果（圖3、圖4）表明：高視覺吸收力區(qū)域多位于道路北側(cè)山體，在道路中段南側(cè)山體上亦有分布;高視覺敏感區(qū)域總體沿公路兩側(cè)分布，部分蔓延至南側(cè)山體。在這些區(qū)域建設(shè)景觀節(jié)點(diǎn)能夠有效減小內(nèi)部環(huán)境變化造成的影響，保證開發(fā)建設(shè)后的視覺特征相對(duì)穩(wěn)定。

綜合生態(tài)格局重塑與景觀效果提升2方面的研究結(jié)果，考慮潛在生態(tài)廊道的空間位置，選擇在生態(tài)敏感性低、視覺吸收力強(qiáng)且視覺敏感度高的區(qū)域塑造景觀節(jié)點(diǎn)，共計(jì)3個(gè)重要景觀節(jié)點(diǎn)和6個(gè)一般景觀節(jié)點(diǎn)。識(shí)別出的景觀節(jié)點(diǎn)為進(jìn)一步明確設(shè)計(jì)重點(diǎn)和提升景觀質(zhì)量提供了依據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)風(fēng)景道生態(tài)價(jià)值最大化、景觀最優(yōu)化的目標(biāo)。

2.3 農(nóng)林植被優(yōu)選

對(duì)研究區(qū)域內(nèi)主要農(nóng)產(chǎn)品類別的產(chǎn)值足跡進(jìn)行計(jì)算，并進(jìn)行等級(jí)劃分。結(jié)果（表7、表8）表明，瓜果、蔬菜和藥材的產(chǎn)值足跡較低，即單位產(chǎn)值上述農(nóng)產(chǎn)品所需的土地面積最小。因此，瓜果、蔬菜和藥材類農(nóng)林植被生態(tài)經(jīng)濟(jì)綜合效益較高，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用。

美學(xué)評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，藥材和花卉類具有較高的美學(xué)價(jià)值，代表種類有金蓮花、銀蓮花、向日葵和玫瑰等。由于研究區(qū)域內(nèi)尚無花卉類農(nóng)林植被，應(yīng)考慮開拓花卉類農(nóng)林植被種植;此外，豆類中的蠶豆、油料中的亞麻、藥材中的金蓮花及郁李、蔬菜中的彩椒、瓜果中的沙棘、李子和歐李同樣具有較高的美學(xué)價(jià)值，也應(yīng)予以發(fā)展。

3 結(jié)論與建議

3.1 結(jié)論

基于生態(tài)敏感性分析、MCR模型、重力模型分析，在研究區(qū)域內(nèi)識(shí)別10個(gè)生態(tài)源地，模擬45條潛在生態(tài)廊道。45條潛在生態(tài)廊道包括8條重要生態(tài)廊道和37條一般生態(tài)廊道，其中16條潛在生態(tài)廊道穿越太子城公路。通過視覺景觀資源評(píng)價(jià)可知，高視覺吸收力區(qū)域主體位于太子城公路北側(cè)山體的近坡頂位置，部分分布在公路中段南側(cè)山體的坡面處;高視覺敏感區(qū)位于公路兩側(cè)，南側(cè)沿坡腳分布，北側(cè)沿坡面分布。由產(chǎn)值足跡和美學(xué)價(jià)值評(píng)價(jià)得出藥材類、花卉類農(nóng)林植被具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

3.2 建議

1） 增強(qiáng)生態(tài)連通性。對(duì)生態(tài)源地進(jìn)行重點(diǎn)保護(hù)，通過增加生態(tài)廊道數(shù)量、建設(shè)生態(tài)廊道緩沖區(qū)2種途徑增加生態(tài)源地間的聯(lián)系性，重塑生態(tài)格局。在廊道建設(shè)實(shí)踐中應(yīng)重點(diǎn)考慮生態(tài)廊道與公路相交處的生態(tài)連通性，建議采用生態(tài)橋、溝渠、河道等方式銜接生態(tài)廊道，保證生態(tài)連通度的同時(shí)避免公路的交通功能受到干擾。

2） 增加景觀節(jié)點(diǎn)。根據(jù)景觀視覺質(zhì)量的綜合分析結(jié)果，應(yīng)在高視覺吸收力區(qū)域與高視覺敏感度區(qū)域重合部分建設(shè)景觀節(jié)點(diǎn)，建議在太子城公路沿途建設(shè)9個(gè)景觀節(jié)點(diǎn)，包括3個(gè)重要節(jié)點(diǎn)和6個(gè)一般節(jié)點(diǎn)。

3） 引導(dǎo)農(nóng)林種植。綜合經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值和美學(xué)價(jià)值的分析結(jié)果，建議推廣種植瓜果、花卉、蔬菜和中草藥類農(nóng)林植被。根據(jù)崇禮區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)狀，建議擴(kuò)大蠶豆、亞麻、金蓮花、郁李、彩椒、李子、沙棘、玫瑰、向日葵等農(nóng)林植被的種植比例。

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