基于原型思維的城市邊緣區景觀格局演變研究
——以北京市大興區為例

李 婷,王思元,2,3,*

1 北京林業大學園林學院, 北京 100083 2 城鄉生態環境北京實驗室, 北京 100083 3 城鄉園林景觀建設國家林業和草原局重點實驗室, 北京 100083

隨著區域人口增加、社會經濟快速發展,城市土地利用結構和功能復雜度發生顯著變化。由于城市發展規模等因素的影響,大城市邊緣區土地利用因變化劇烈而特殊,在土地資源的合理利用、開發與保護,以及生態、經濟與環境的協調發展等方面的重要作用成為研究熱點[1—7]。本文選取北京市大興區為研究對象,因其位于首都邊緣區,發展速度快,景觀格局演變特征較明顯。

國內將“原型策略”作為國土空間規劃補充途徑的研究和實踐較少[8—12]；其次,對于城市景觀格局演變的研究對于用地類型的劃分較為粗略,且多以區域整體為研究對象,忽略不同規劃尺度下的對比分析[13—18],尤其缺乏對具有代表性的場地單元進行剖析,僅局限于表面形式結構,難以把握場地本質結構、內部異質性和復雜性；另外,以往運用景觀格局指數等方法來探討大興區或其它區域動態演變特征的研究中,對于不同時期結合不同層級景觀指數的綜合探討相對較少[19—25]。

本文從原型思維出發,以2000、2010、2020年遙感影像解譯數據、自然和社會經濟等數據為基礎,充分考慮地物地情及政策背景等因素,對大興區近20年景觀格局進行跨尺度橫向對比和歷時性豎向對比,通過總體分析,場地切片和原型篩選3個步驟,利用景觀格局指數分析和灰色關聯度分析提煉出具有代表性的場地單元——即空間原型作為認知對象進行針對性探討。通過總結不同原型的發展導向,以更好地應對復雜的場地條件和多樣的區域空間規劃需求,指導更合理有效的空間設計,為現今普遍的自上而下式的規劃模式提供一定自由度,為城市功能轉型和用地結構優化供借鑒意義和決策支持。

1 理論指導

1.1 原型概念

古希臘時期,柏拉圖提出了基于形而上學的形式理論,在哲學中用“原型”來指實物的理念本源[26]。這種概念類似中國的 “道”的思想。19世紀,瑞士心理學家Carl Gustav Jung發展了原型概念,指一個類型的本源形式。在景觀領域,面對復雜多變的設計對象,原型概念作為一種歷時性維度,人們可以對典型現象進行抽象和描述,透過表象觀察客體本質[27—28]。原型理論具有很強的可移植性,在許多領域和學科都有較廣泛的應用。20世紀 50 年代末,荷蘭結構主義大師Herman Hertzberg將原型概念應用至建筑設計和城市設計領域,強調對城市內部結構單元(即場所原型)的洞察、評價與重組,以進行人性化的、有內涵的城市設計[29]。

1.2 原型思維

結構主義觀點認為,對城市空間的認識過程可劃分為感知 、認知和評價三個階段。認知是重要階段,對于同一個“事實城市”[30]可表達為不同的“認知城市”。評價是認知的高級階段,也是觀察者對城市空間進一步干預的基礎[30]。這種修復干預的關鍵所在是轉型[31],即基于原型基礎之上的變型表達。法國結構主義學家Claude Levi-Strauss認為,人們必須研究文化現象間的無意識基礎結構, 即原型的顯現,而不是它們的表層形式結構[32—33]。而城市原型揭示城市基本框架,揭露城市自然生長規律,對城市未來發展有重要影響。因此,將原型思維應用于城市規劃中,對城市原型的認知與評價是修復和干預城市空間發展、推動城市轉型的重要過程之一,而國內對于“原型”思維在城市規劃上的運用較為缺乏[8—12]。

在研究后現代復雜的“拼貼城市”的過程中,場地切片是一種從研究對象中提取、簡化或抽象推演空間原型,以對建成景觀進行研究歸納的重要認知手段[8]。通過對這些空間原型的變型發展進行針對性的分析評價,以透過客體的形式表象切入深層本質。國內外學者在建筑設計和城市規劃領域中進行了相關實踐[8—12,33—35],通過對場地不同組成要素的定量分析和定性歸納,建立因地制宜的切片手段,從而進一步探索其空間原型及解讀框架。

2 研究地區概況

大興區位于北京市南郊(39°26—39°50′N, 116°13′—116°43′E),包括8個街道、5個地區、9個鎮和3個鄉級單位,行政轄區(含亦莊新城大興部分)總面積約為 1036 km2,地處華北平原東北部,北接豐臺、朝陽二區,西隔永定河與房山區相望,東臨通縣,南與河北省廊坊市、涿州市接壤。全區屬永定河沖積平原,總體地勢平坦,自西北向東南微傾,平均坡降1/1250,海拔15—45 m,自然坡度0.8‰—1‰。大興區內共有六條主要河道,分別為兩條過境河:永定河和涼水河;四條境內河:天堂河、大龍河、小龍河和新鳳河(鳳堿河)[36—38]。

3 研究方法

3.1 數據來源與預處理

本研究使用大興區2000年、2010年Landsat 5 TM和2020年Landsat 8 OLI衛星遙感影像的基礎數據,以及大興區統計年鑒、1∶5萬地形圖、城市POI大數據等輔助數據。影像數據下載于地理空間數據云網站(http://www.gscloud.cn),空間分辨率為30m×30m。下載圖像后利用ENVI 5.3,以研究區1∶5萬地形圖作為參照,對影像數據進行大氣校正、輻射定標、幾何校正、圖片剪裁與拼接等預處理,誤差控制在0.5個象元內,通過處理提取效果良好、清晰準確的影像數據,為后續分類工作奠定基礎。

3.2 景觀類型斑塊劃分及識別

基于ArcGIS 10.5對大興區3期土地利用空間數據進行遙感解譯和監督分類處理,采用國內土地利用現狀二級分類系統,結合大興區實地特征和研究需要進行部分必要改動,針對綠地和建設用地進行詳細分類,最后劃分為農業用地、林地、草地、水域、公園與綠地、住宅用地、商業服務用地、工礦倉儲用地、交通用地、公共管理與公共服務用地和未利用地11種景觀類型。結合大興區同期年鑒及相關POI數據對分類結果進行比對校正,利用Kappa系數對分類結果進行準確性衡量以確保分類的可靠性,最終生成大興區3期景觀類型分布圖(圖1)。

圖1 大興區2000、2010、2020年景觀類型分布圖Fig.1 Land landscape type distribution map of Daxing District in 2000, 2010 and 2020

3.3 景觀格局指數分析

景觀指數能夠通過簡單的定量指標反映出景觀格局構成和空間配置特征[39],可用來評估和比較不同景觀之間的結構特征差異,或定量描述同一景觀空間結構在不同時期的變化,或是比較同一類景觀在不同的規劃設計下呈現出的不同結果[40—43]。這些指標主要分為3個層級:斑塊層級、類別層級和景觀層級。將大興區2000至2020年3期土地景觀類型數據重采樣為柵格數據,利用發展較為成熟的國際景觀軟件Fragstats 4.2計算14個景觀指數(表1),定量表征區域、鎮域尺度的景觀層級和斑塊類型層級的演變特征。

4 結果分析

4.1 總體分析——區域景觀格局演變特征

4.1.1景觀層級指數分析

通過分析區域尺度下的10個景觀層級特征值變化(圖2)可以看出,建設用地擴張初期導致景觀類型混合程度增加,在此基礎上持續發展進而吞并其它用地類型,內部異質性從而逐漸減弱,各類景觀面積比例差距逐漸縮小,整體呈均衡化、破碎化分布趨勢,優勢景觀類型越來越不明顯,城郊型農業特征逐漸減弱。斑塊形狀和結構的復雜性高又缺乏聚集度,在一定程度上反映了人類活動對景觀類型的干擾程度逐年加劇,缺乏系統性規劃,是“拼貼城市”的典型結構特征。

4.1.2類型層級指數分析

通過分析區域尺度下的7個類型層級特征值變化(圖3)得出,2020年大興區最主要的景觀類型是農業用地、公園綠地和住宅用地。

曾經成片的農田被其它景觀類型嚴重割裂,破碎度極高。公園與綠地面積大幅增加,由區域面積的5.35%升至23.76%,并逐漸形成綠地系統,各斑塊之間連通性和聚合性增強。林地、草地和水域總面積占比小,逐年縮小并呈散點分布。部分林地和草地轉入公園綠地系統中,但還有部分未聯通的公園綠地零散分布于區域南部。住宅用地面積的飆升與政府轉移市區人口的政策主導和用地開發模式密切相關,前10年呈散布式開發,于初期形成一定規模后逐漸融合成片區,現代化城鎮格局已基本定型。商業服務用地面積逐年增加但增加速度放緩,結合大興區發展目標和三次產業構成為比(1.3∶30.6∶68.1)可知,大興以發展科技產業和新興工業為重點,第三產業已經進入穩定發展狀態。因承接首都功能,搬遷工廠,工礦倉儲用地顯著增加,近10年內通過政府的大力疏解騰退、資源整合、優化產業結構,斑塊數量、密度及整體破碎度逐漸降低。交通體系基本框架已成型,內部的次級道路有待繼續聯通完善。公共管理與公共服務用地面積指數值基本維持平穩,整體發展較為緩慢。未利用地面積比例維持在0.02%—0.1%,對總體格局影響不大,說明大興區土地資源利用率較高,但缺乏后備土地資源。

4.2 場地切片——鎮域景觀格局演變特征

城市原型是城市發展變化的最基本結構單元?？紤]到我國的行政區域是基于歷史演變、民族民俗、宗教信仰、地形地貌、人口密度等綜合因素而進行劃分的,本研究選擇行政劃分作為場地切片方法,既保留了基于我國歷史與國情的基礎劃分,又便于未來進行有的放矢的行政管理。

表1 選用景觀格局指數及其生態學意義

圖2 大興區區域2000、2010、2020年總體特征值變化Fig.2 hanges of the overall characteristic values in 2000, 2010 and 2020

圖3 大興區區域 2000、2010、2020年斑塊類型特征值變化Fig.3 Changes of patch type eigenvalues in 2000, 2010 and 2020 in Daxing District

分別計算大興區22個鎮域級地塊(高米店街道、榮華街道和博興街道面積較小故納入所屬轄區)的7個景觀層級特征值(圖4)和4個類型層級特征值變化。農業用地、林地主要分布在榆垡鎮。公園與綠地顯著增長的有榆垡鎮、青云店鎮、龐各莊鎮、魏善莊鎮、開發區、長子營鎮、黃村地區等。黃村地區、龐各莊鎮、北臧村鎮、舊宮地區和魏善莊鎮的住宅用地顯著發展。商服用地主要分布在開發區、黃村地區和西紅門地區,并且仍具有良好的商業發展態勢。工礦倉儲用地的集中發展地區是黃村地區和開發區。交通用地發展較為迅速的是黃村地區、開發區、西紅門地區和舊宮地區,路網體系較為密集的地區是林校路街道、觀音寺街道和清源街道等主要居住地,以及示范區和開發區等主要產業區。公共用地分布較零散,主要分布于黃村地區、魏善莊鎮和北臧村鎮,黃村地區漲勢最明顯,黃村地區未利用地面積最大直至消失。

圖4 大興區鎮域2000、2010、2020年總體特征值變化Fig.4 Change of overall characteristic values of Daxing district in 2000, 2010 and 2020

4.3 原型篩選

灰色關聯分析方法是根據因素之間發展趨勢的相似或相異程度作為衡量因素間關聯程度的一種方法,它可以度量和分析一個系統的動態歷程[44]。利用SPSS統計軟件進行基于前兩步驟的各地塊景觀格局指數與景觀類型的灰色關聯度測定,篩選出對于各景觀類型發展最具有對應代表性的場地單元作為大興區景觀空間原型進行后續分析。關聯度ri計算公式如下:

根據關聯度結果(表2)與相關社會經濟數據對比驗證,綜合提煉出榆垡鎮、黃村地區、青云店鎮、北京經濟開發區、西紅門地區、舊宮地區6個地塊作為空間原型,分別代表大興區近20年來景觀格局發展較為凸出的6種導向。

4.3.1榆垡鎮: 生態優化導向

總面積133.78 km2,位于北京市東南部,是京南地區歷史悠久的村落之一[45],明萬歷20年(1592年)為宛平縣“八大重鎮”之一?！佰摇弊种父练氐幕顒?代表傳統的農耕文明。其景觀類型大部分為生態用地(圖5),以田園城市風貌為主導。農業用地在快速城市化過程中得以大面積保留,原有林地維護良好并逐漸與公園綠地融合發展。近年來以永定河沿岸綠化帶和北京野生動物園為依托,在修復生態環境的基礎上,打造生態休閑空間,逐步形成綠色生態網絡,為發展生態旅游提供基礎。隨著2019年北京大興國際機場正式投運和大興機場高速、京雄城際鐵路、軌道交通大興機場線的同步開通,帶動榆垡鎮交通體系和航空服務逐步發展,目前交通網絡集中分布于鎮政府所在的中心區域,周邊輻射性弱,仍不成系統。

表2 各鎮域單元與各景觀類型間的關聯度系數

圖5 榆垡鎮2000、2010、2020年總體特征值變化Fig.5 Changes of overall characteristic values in Yufa town in 2000, 2010 and 2020

圖6 黃村地區2000、2010、2020年總體特征值變化Fig.6 Changes of overall characteristic values in Huangcun region in 2000, 2010 and 2020

4.3.2黃村地區: 衛星城鎮導向

總面積95.17 km2,位于區境北部,現大興新城所在地。歷史上的黃村地處山東入京大道,明清時期逐漸發展成為京南重鎮,至清末逐漸衰敗,風貌環境每況愈下。經過建國后數十年的建設和發展,核心區基本道路系統都已形成,市政基礎設施和商業服務業也逐步發展起來。2002年起,黃村地區在“吸納市區人口”、“企業疏散”、“建設綠色宜居、宜業的綜合性新城”的政策指導下進行大面積的開發建設,農業用地逐漸被吞并(圖6),發展重點以高新技術產業和商貿為主。商服用地規模適當擴展,整體趨于穩定。地區南部分布大面積的綜合產業區,以物流業為先導,完善商業服務,利用工業帶動科技園區開發。為疏解市區人口,住宅用地迅速擴張,主要位于中部的生活區,并逐步向北向西發展。生態用地維護良好,穿插于組團之間,工業區與生活區以綠化用地隔離,逐漸形成人居環境與生態環境相互滲透,產城融合的格局。在現有公共用地基礎上承接北京市區醫療、教育和大型基礎設施的疏解,推動市政基礎設施、公共服務設施配套逐步完善。黃村地區總體呈現全面發展的態勢,但其作為預留用地以接納中心城區未來的疏解職能或新增職能,缺乏后備資源和機動土地,有待進行疏通和置換。

4.3.3青云店鎮: 觀光農業導向

總面積70.3 km2,位于大興區東部。因地處今永定河東,水源充沛,境內有鳳河、旱河流經。土地肥沃,有優良的農業生產傳統和歷史文化資源。青云店鎮近10年內景觀格局變化顯著(圖7),近年內其路網結構逐步調整,為發展現代農業奠定良好基礎,東南部則有待進一步優化。綠化用地面積顯著增加并連接成片,發展特色農業和設施農業近萬畝,依托豐富的農副產品資源和農產品加工企業資源優勢形成以現代都市型農業為基礎的多元化產業格局,推進全鎮農業實現產業化經營。同時,伴隨移動互聯網、5G 通信、半導體等新一代信息技術產業的興起,具有發展文旅小鎮及田園綜合體的潛力。

圖7 青云店鎮2000、2010、2020年總體特征值變化Fig.7 Changes of the overall characteristic values of Qingyundian town in 2000, 2010 and 2020

4.3.4北京經濟開發區: 科技研發導向

總面積58.71 km2,位于亦莊地區過渡地帶,屬明清時期北京城皇家園林南苑境內,至清末帝國主義入侵后淪為駐兵重地,建國后發展為北京近郊重要的農業區和工業區。由于開發區建設發展由政府主導,人為干預力度極強,景觀格局變化顯著(圖8)。建設初期交通發展迅猛,農業用地和水域大面積消失,部分轉為公園綠地。居住功能為次要,住區相對集中于東北部。近10年以存量優化和產業升級為重點進行用地疏解和合理布局,實現網絡化銜接,形成商業配套完善,公共設施均衡分布,高精尖產業聚集的綠色高新技術園區。

圖8 北京經濟開發區2000、2010、2020年總體特征值變化Fig.8 Changes of the overall characteristic values of Beijing Economic Development Zone in 2000, 2010 and 2020

4.3.5西紅門地區: 商貿金融導向

總面積29.33 km2,位于區境北部,大興新城和亦莊新城之間。始建于明代初年,因“西紅門”是明清皇家苑囿南苑的西門而得名。京開高速、四環路、五環路、地鐵4號線、新機場高速等過境,交通條件優越,以經濟適用住房需求及大型商業綜合體為基礎,改善交通和公共設施配套條件,復合配置優質綠色空間,完善生活居住和商貿職能,形成多功能的商業復合小城鎮(圖9)。第三產業呈穩定發展趨勢,近年在金融谷、創業大街等地重點發展新型金融、數字創意、“互聯網+”產業。另外,在政策利好、商圈輻射和交通帶動的基礎下,形成了包含商業綜合體、社區商街、產業園區等多種類型的現代商業社區和高端居住氛圍。

圖9 西紅門地區2000、2010、2020年總體特征值變化Fig.9 Changes of overall characteristic values in Xihongmen region in 2000, 2010 and 2020

4.3.6舊宮地區: 居住休閑導向

總面積29.21 km2,位于區域北部,于明代修建,清乾隆間又重修為射獵避暑臨憩的行宮。地區內住宅用地面積占比大(圖10),生態空間和綠色基礎設施散布于組團間。主要河道有小龍河、涼水河、新鳳河,灌渠引官廳、密云水庫水源入境。依托豐富的水資源,2010年建設北京南海子郊野公園。境內道路等級低,交通優勢不明顯,商服配套和公共設施欠缺,社區環境相對單調,目前呈內向的、較為封閉的發展,政策導向不明顯。整體上形成了低密度的、休閑的良好居住環境。

5結論5.1意義

城市格局的演變是由人類活動與生態環境相互作用的共同結果,而城市規劃等發展戰略是對這一過程進行主動和有目的性的干預。因此,對于不同發展導向下的空間原型進演變的特征、原因、利弊和影響進行針對性的分析,既可在不可避免的人為干涉過程中為宏觀城市發展提供一定的自由度,又可為局部的城市功能轉型、用地結構優化提供方向性的指導,避免一概而論的區域規劃。

首先,一些符合城市發展規律的演化類型應該加以推廣和建設。如本研究篩選出的生態原型榆垡鎮和農業原型青云店,是歷史悠久的京南重鎮,生態資源豐富,土壤肥沃,有深厚的農耕文明,地勢平坦便于交通,而近20年內政策導向和控制性強,建設用地成片侵占農業用地,僅南部邊緣區域暫時得以保留,若未來的規劃仍以城市化發展、產業開發為主導,則城市空間的內在二元性[29]必定會逐漸失衡,削弱場地自我修復能力,一旦脫離人為控制則難以維持自身運轉。對于這類原型,應在尊重地域本質生長規律的基礎上適當結合現代手段進行輔助和提升,使其在與歷史秩序包含一定聯系的同時又可以形成新的時代意義,將人為干預控制在局部,增強場地自運營能力。

其次,在現代“拼貼城市”中,由復雜人工因素構成的“異型”,則需加以限制和規范。如大興區北部作為首都功能承接重地,受強烈的人為干預而出現多處工業區,對于承接用地的發展定位趨同,缺乏因地制宜的意識而忽略其原有的空間內涵,有悖于其原有的空間秩序和意義,屬于歷史的、蘊含傳統的原型逐漸被迫轉型,地域風貌和空間特色愈發消失和隱沒,導致空間形式的單一性,即失去了傳統又缺乏創新,大多呈現“斷層式發展”,基于大興區“三區一門戶”功能定位的體現僅局限在各別“圈地建設”的地區,并沒有與原本的城市結構產生互動,反而將各種功能相互疊加,增加城市承載壓力,影響城市脈絡的繼承和延續。對于此類異型,可借鑒和保留其快速開發對城市發展產生的積極影響如經濟激活、交通質量提升、公共設施完善等,對于其它的消極空間應進行疏解置換,甚至重新開發,從中預留機動土地以應對不可預知的城市變化。

5.2 展望

通過剖析城市空間原型及其景觀格局演變,可以對過去一定時期內區域資源環境狀況的變化有深入了解,對于未來合理規劃以及政策措施的制定提供新的視角和思路,有利于城市可持續發展。本文旨在提供一種場地分析的研究思路,因歷史資料的限制及研究時間跨度較大,在遙感解譯過程中必定會存在一些偏差,希望在以后的研究中能夠結合更前沿的分析方法進一步提高解譯精度,以便進行更準確的分析。不同的研究地區也可采取其它因地制宜的場地切片和原型篩選方法。后續可在原型識別的基礎上對影響其演變的驅動機制進行深入研究,為城市規劃提供更加科學的理論指導。