城市群生態網絡協同構建場景要素與路徑分析
——以粵港澳大灣區為例

馮 舒,唐正宇,俞 露,*,郭 晨,湯沫熙,楊志鵬

1 深圳市城市規劃設計研究院有限公司,深圳 518052 2 廣東省數字城市規劃和空間配置工程技術研究中心,深圳 518052 3 深圳市智慧城市科技發展集團有限公司,深圳 518046

21 世紀以來,場景一詞被廣泛應用于社會學、傳播學、教育學、互聯網等各個領域[1—2],經歷了由面對面的物理空間維度發展為多維度的信息空間,并且隨著科技的不斷進步,逐漸演變成時空一體化的場景特點[3—4]。本質上,場景是對時間、地點、對象等場景要素所形成的特定事件的描述。近年來,場景被認為是連接問題需求與技術應用的關鍵橋梁,許多城市開始著眼于通過探索城市應用場景推動城市健康可持續發展[5]。隨著城市化進程不斷推進,城市群逐漸成為我國未來經濟社會發展的重要載體和空間形態,城市群協同發展被視為提升城市化質量、提高區域核心競爭力、實現城市間互利共贏的重要手段[6]。研究表明我國城市間各類資源的配置及社會治理水平存在差異,城市間的區域協同與行政分治矛盾仍普遍存在,制約了區域協調發展[7]。探索城市群協同發展路徑,已成為城市群治理與區域協同發展的核心內容之一。在這一背景下,識別城市群協同發展中的重要場景,并以場景為驅動展開城市群協同發展的需求與過程分析顯得尤為重要。

城市群協同發展涉及的場景眾多,涵蓋產業、交通、環境、生態、服務等領域,大氣污染協同治理[8]、自然岸線協同保護[9—10]、跨界水環境污染綜合整治[11]、生態安全格局構建[12]等均是城市與區域生態協同發展面臨的重要場景,眾多學者圍繞這些場景在不同區域及時空尺度上開展了大量的理論與實踐探索,為加快生態一體化建設、推動城市與區域協同發展提供了重要支撐。生態網絡構建場景是圍繞生態空間開展一系列生態源地、廊道、節點識別與網絡構建過程,是生態安全格局構建的重要組成部分。合理的生態網絡能夠加強生態源地間的連通性,提高生態系統的生態功能,有效緩解生態環境問題,對保障城市與區域生態安全,提升居民福祉具有重要意義[13—14]。相關學者圍繞生態網絡構建場景開展了大量研究,研究內容、理論和方法日益豐富,研究范圍廣泛涉及城市尺度[15—16]、區域尺度[17—18]乃至城市群尺[19]。“源地識別-阻力面設置-廊道提取-節點判定”[20—21]是較為常用的研究范式,借助地理空間分析技術(Geographical Information System,GIS)構建生態網絡,并通過增加踏腳石、提升連通性等方法探討生態網絡的優化[22]。目前多數研究停留于對生態網絡及生態安全格局的現狀識別層面,鮮有學者從跨區域角度開展生態網絡構建過程中協同問題的探討。生態網絡構建場景中究竟存在哪些協同需求,協同對象的任務和角色分工如何,以及不同城市、區域間應該采取怎樣的協同策略等,這些仍是城市群協同發展過程中普遍面臨和亟需思考與解決的問題。

粵港澳大灣區作為重要的城市群之一,是國家區域協調發展的重要組成部分。然而,隨著城鎮空間不斷擴張,灣區面臨著社會經濟發展與生態環境保護之間的突出矛盾[23],在生態安全協同發展方面仍存在區域間發展不平衡、市際間發展不充分的問題。因此,明晰城市間生態安全協同需求與協同路徑,有效調控具體生態空間布局,保障生態功能的充分發揮,是推進城市群生態綠色一體化發展、建設綠色可持續大灣區的重要途徑。為探索粵港澳大灣區城市群在打造生態防護屏障方面的協同發展路徑,本研究引入場景概念,開展生態網絡協同構建場景要素與協同路徑分析。結合景觀連通性和形態學空間格局分析方法(Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA)獲得生態源地,并基于最小累積阻力模型識別生態廊道與生態節點,構建大灣區生態網絡總體格局,最后通過識別跨區域生態廊道,從跨區域協作角度探討城市群生態網絡構建在城市間的協同需求與潛在協同路徑,旨在為進一步建設與完善粵港澳大灣區城市群生態網絡提供參考。

1 研究區域

粵港澳大灣區陸地總面積5.6萬km2,包括廣東省的廣州、深圳、珠海、佛山、惠州、東莞、中山、江門、肇慶9市和香港、澳門兩個特別行政區(圖1),具有“一個國家、兩種制度、三個關稅區、四個核心城市”的區域特點,是中國開放程度最高、經濟活力最強的區域之一,在國家發展大局中具有重要戰略地位。粵港澳大灣區位于珠江入海口,外圍三面環山,具有“山、水、城、田、海”并存的自然稟賦,具有極其重要的生態和經濟價值。

作為中國改革開放的前沿陣地,粵港澳大灣區在過去40多年里取得了飛速發展,隨著城市群建設規模急劇增長,生態類土地資源大幅縮減、退化,引發了一系列生態環境問題[24—25]。為了恢復珠三角地區的生態系統,協調城市發展與環境保護之間的關系,廣東省政府相繼出臺了《珠江三角洲綠道網總體規劃綱要》、《廣東萬里碧道總體規劃(2020—2035年)》等多部規劃指引,旨在構建較完備的生態網絡,實現生態環境保護和恢復,提升城市與區域的生態安全格局。2019年2月,《粵港澳大灣區發展規劃綱要》正式發布,提出打造生態防護屏障的一系列措施,包括實施重要生態系統保護和修復重大工程、構建生態廊道和生物多樣性保護網絡、建設沿海生態帶、開展濱海濕地跨境聯合保護等,為粵港澳大灣區的綠色可持續發展規劃出新的藍圖。

2 研究方法

引入場景與場景規劃概念[26]用以指導城市群生態網絡構建的場景要素特征分析,并運用評估模型與GIS空間分析技術按照生態源地識別-阻力面構建-生態廊道提取-生態節點判別的場景研究路徑,構建灣區生態網絡格局,并探討跨區域生態廊道協同構建與優化模式。

2.1 場景規劃與城市群協同發展

結合各領域提出的場景概念及已開展的研究工作,課題組對場景內涵進行了重新界定,用于指導在不同領域開展場景實踐工作[26]。認為場景是在特定的時空條件下,圍繞事件的關鍵問題和目標,以技術、資源等作為媒介,通過一系列行動形成的特定交互關系,場景的構建能夠滿足利益相關者的需求,創造和實現價值。場景包含時間、空間、對象、問題(場景主題)、路徑和價值等六個場景要素(圖2)。其中,主題是對場景進行簡要的整體性描述,體現場景需要解決的問題或完成的目標、采用的方法技術以及場景實現的價值；時空范圍能夠在一定程度上體現時代背景,蘊含技術發展變化、宏觀經濟趨勢、社會關系等時代特征；場景對象有助于辨明相關責任權利及利害關系；路徑是解決場景問題、實現場景目標的方法和途徑；價值是場景實施后對社會、經濟以及生態帶來的效益。

以具體場景為依托,通過整合現有資源與技術開展場景構建與設計,實現特定社會、經濟或生態功能和價值的系統性過程即為場景規劃。場景規劃有助于將各類技術、資源連接到實際應用,拓展到城市群協同發展的方方面面,圍繞不同的規劃單元、區域以及實際發展水平展開城市群協同場景構建及分析,識別協同需求、明確協同對象并制定差異化的協同路徑,促進城市內、城市間和城市群間跨部門、跨層級、跨區域或跨制度的統籌協作,實現區域協同創新和多層次治理,為城市和城市群在不同領域的協同發展過程與機制提供理論基礎,并通過在合適的區域進行應用示范,為協同建設宜居宜業宜游的城市群提供實踐指導。

2.2 生態網絡構建場景分析方法

2.2.1數據來源及處理

研究涉及到的數據包括地表覆蓋數據、DEM數據、道路網、人口密度、自然保護區等數據。(1)地表覆蓋數據：2020年全球30 m精細地表覆蓋產品(GLC_FCS30- 2020),來源于地球大數據科學工程數據共享服務系統(http://data.casearth.cn/)；(2)DEM數據：采用GDEMV2數字高程數據,空間分辨率為30m,來源于地理空間數據云平臺(http://www.gscloud.cn/)；(3)道路網數據：來源于Open Street Map(OSM)共享數據(http:www.openstreetmap.org/),主要包括國道、省道、高速與鐵路；(4)人口數據：采用WorldPop人口密度數據集(https://www.worldpop.org/),空間分辨率為100m,為保障數據精度,以第七次全國人口普查的區縣統計人口數據(香港特別行政區、澳門特別行政區為全市人口數據)進行修正；(5)自然保護區數據：來源于廣東省政務數據統一開放平臺(https://gddata.gd.gov.cn/),通過地理編碼獲取研究區內國家級、省級自然保護區的地理位置。考慮粵港澳大灣區邊界區域景觀要素的完整性,并結合各阻力因子的最大影響范圍,將研究區范圍向外緩沖5km開展數據分析。選擇30m×30m作為柵格數據文件的像元大小,投影方式為WGS_1984_UTM_Zone_50N。

2.2.2生態源地識別

生態源地作為物種生存和擴散的起點,與周圍環境進行復雜的物質、能量和信息交換,對維持生態系統功能起到重要作用[27]。識別生態源地是構建生態廊道的基礎,也是生態網絡重要的組成部分。基于形態學空間格局分析(MSPA)方法[28—29],將土地覆被類型中的林地和水體設置為前景,其余類型作為背景,對兩種類型柵格數據進行二值化處理。為滿足區域所有物種的需求,將邊緣寬度設置為1[30],運用Guidos Toolbox軟件的八鄰域圖像細化分析方法將前景數據分割為 7 種景觀類型[31—33],分別為核心區(Core)、橋接區(Bridge)、島狀斑塊(Islet)、支線(Branch)、邊緣區(Edge)、環道區(Loop)和孔隙(Perforation)。考慮到面積大小影響生物擴散與遷移能力[15,22],篩選面積大于10km2的核心區為生態源地備選斑塊。

景觀連通性能夠有效表征物種在生態源地之間擴散和遷移的難易程度,具有重要的生態學意義[34]。選取可能連通性指數(Probability of connectivity,PC)衡量景觀連通性[35—36],基于Conefor 2.6軟件,參考學者在佛山市開展的網絡構建研究[16],將斑塊連通距離閾值設置為2400m,連通概率設為0.5,對核心區進行連接度評價。

式中,PC為可能連通性指數,n表示斑塊總數,ai、bj分別表示斑塊i、j的面積,AL表示整個景觀的面積,Pij*表示斑塊i和斑塊j之間連接的最大概率；dPC為可能連通性指數的變化量,值越大表明要素重要性越高,PCremo是去除某斑塊后剩余斑塊的整體指數。

2.2.3景觀阻力面構建

物種遷移擴散過程中需要穿越一定的阻力,通過設定由生態源地向其他景觀單元擴散的阻力值,可判斷生態源地的可達性和連通性[37—38]。結合研究區實際并參照相關研究[39—40],選取土地利用類型、海拔、坡度、距道路的距離、距生態源地的距離和人口密度作為阻力因子,基于層次分析法賦予各類阻力因子權重[41],通過疊加生成景觀阻力面(表1)。

2.2.4生態廊道提取

最小累積阻力模型(Minimum Cumulative Resistance,MCR)能夠確定起始生態源地和目標生態源地之間的最短路徑,表征生態要素從一個生態源地遷移到另一個生態源地需要克服的生態阻力[44],被廣泛用于生態連接度、功能分區、景觀格局和生態安全格局等方面的研究[27,45]。利用ArcGIS 10.2成本路徑分析工具,計算生態源地間要素遷移所需克服的最小累積阻力并識別最小成本路徑作為潛在生態廊道[20,41]。具體公式如下：

式中,MCR是最小累積阻力值；m和n表示任意兩個生態源地；Dij是生態源地j到生態源地i的空間距離；Ri是生態源地i的生態阻力系數；f為最小累積阻力與生態過程之間的正相關關系。

基于重力模型計算生態源地之間的相互作用矩陣,定量評價生態源地之間相互作用強度[17],判定潛在生態廊道的相對重要程度,識別重要生態廊道。重力模型公式如下：

式中,Gij為生態源地i和j之間的相互影響作用強度；Ni和Nj分別表示源地i和j的對應權重值；Dij為源地i和j之間廊道阻力的標準值；Pi和Pj分別為源地i和j的平均阻力值；Si和Sj為源地i和j的面積；Lij為源地i到源地j的最小累積阻力；Lmax為區域內最小累積阻力的最大值。G值越大,斑塊間的相對重要性程度越明顯、空間關聯性越強,廊道的作用就越大。

2.2.5生態節點判別

生態節點指物種遷移的最大耗費路徑和最小成本路徑的交匯處,是景觀格局中生態功能相對薄弱的區域,需要加以識別和保護[46—47]。利用水文分析的相關工具提取景觀格局阻力面的“山脊線”,將其與生態廊道相交得到最低與最高阻力路徑的交匯點,即為生態節點[48]。

3 結果分析

3.1 生態網絡構建場景要素

根據場景要素分析可知(表2),粵港澳大灣區城市群生態網絡構建場景旨在灣區范圍內開展生態網絡構建的中長期規劃,基于灣區的生態本底條件,運用評估模型與空間分析技術,實現關鍵生態源地、生態廊道及生態節點的識別與優化,并從跨區域協同角度為下一階段生態廊道的布局規劃、建設管理提供更為科學、全面、客觀的決策依據,使生態網絡發揮其應有的社會、環境、經濟和文化效益,為區域性生態廊道的規劃調整、生態空間資源的優化利用提供輔助決策。

結合各自的相關責任權利及利害關系,場景對象將作用于場景中的不同環節。城市群生態網絡構建場景的直接利益相關者為住房和城鄉建設廳、自然資源部門、生態環境部門、規劃部門等,間接利益相關者為交通、林業、園林、文旅、消防等管理部門,這些場景對象將以資源整合、利益協調、多元共治、調控管理、制度保障、監督懲罰等方式直接或間接參與生態網絡的規劃、治理、保護和建設過程；潛在利益相關者為使用綠道的公眾、自行車運動協會、登山協會等民間組織,也是生態網絡潛在的使用者與受益方；主要資源提供者為住房和城鄉建設廳、自然資源部門、生態環境部門、規劃部門等,間接資源提供者為交通、林業、園林、文旅、消防、運營商等部門(表2),為場景的建設提供必要的數據資源、技術支撐和政策創新。

基于土地利用格局現狀及未來區域發展規劃進行場景主題、時空特征、場景對象與路徑等要素的識別,有助于明晰粵港澳大灣區城市群生態網絡構建在不同發展階段的建設目標,厘清生態源地、生態廊道、生態節點保護、治理與提升等各個環節的具體任務與作用對象,尤其是不同利益相關者的協同需求與參與方式,通過制定差異化的管理措施與實施途徑,進一步指導粵港澳大灣區范圍內生態空間的中長期規劃。

表2 粵港澳大灣區城市群生態網絡構建場景要素分析

3.2 生態網絡構建場景路徑

3.2.1生態源地

粵港澳大灣區前景(林地、水域)面積較大,約占研究區總面積(含緩沖區)的65.7%。核心區在前景景觀類型中的占比最大,高達83.9%(表3),主要分布于粵港澳大灣區西北部、南部和東北部。邊緣區和孔隙區是核心區和非綠色景觀區之間的過渡區域,是核心區的保護屏障[49],面積相對較小,占前景數據不足10%,表明核心區斑塊在整體上穩定性不高。橋接區和環道區均具有連接作用,是斑塊內部與外部能量流動的途徑,分別占前景總面積的1.4%和1.3%,說明研究區原有的生態廊道較少,核心斑塊的獨立性較強。島狀斑塊屬于核心區的一部分,面積較小且獨立,反映區域核心斑塊的破碎程度,其面積占前景的2.0%,斑塊的破碎程度較低、整體性強。

基于景觀要素識別結果,排除距離陸地較遠海島的生態“孤島”斑塊,結合核心區面積與連通性指數,最終確定40個生態源地。灣區范圍內生態源地總面積1.88萬km2,約占灣區總面積的33%(表4),主要分布于肇慶(44.9%)、惠州市(25.3%)及南部沿海地區,研究區中部尤其是東莞市與澳門特別行政區分布相對較少(圖3)。肇慶、惠州和廣州北部等區域以山地、丘陵及森林生態系統為主,構成北部連綿山體生態屏障,涵蓋了封開國家地質公園、燕都國家濕地公園四會綏江國家濕地公園、花都湖國家濕地公園、東江國家濕地公園、云開山國家級自然風景區、象頭山國家級自然保護區以及若干省級自然保護區等重要生態保護區域,具有良好的水源涵養、水土保持和生物多樣性保護作用。沿海生態帶主要包括近岸海域和以環珠江口、環大亞灣、大廣海灣區以及海岸山地屏障構成的近海生態防護林組成。

表3 基于MSPA的各景觀類型及面積比例

圖3 粵港澳大灣區生態源地分布Fig.3 Ecological sources of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

表4 各城市面積及生態網絡要素特征

3.2.2生態廊道

景觀阻力影響物種遷徙,阻力較小有利于物種的遷移和擴散,反之則阻礙物種之間的聯系。通過構建粵港澳大灣區生態阻力面分析阻力值的空間分布情況(圖4),東莞的平均阻力值最高,其次是佛山、深圳和中山市,形成了阻力屏障,生態流遷移阻力較大；阻力值最小的是肇慶市,其次是澳門特別行政區。從都市圈尺度來看,深莞惠都市圈的平均阻力值最大,珠中江和廣佛肇都市圈的平均阻力值相近。

圖4 各地區生態阻力值Fig.4 Resistance value of each city

源地之間的相互作用強度表明潛在生態廊道的重要程度。基于生態阻力面共識別出780條潛在生態廊道,為生態網絡體系構建奠定了基礎,其中,肇慶市的生態廊道最長(2695.73km)(表4),珠三角九市中擁有生態廊道最短的是東莞市,澳門特別行政區的生態廊道最短。通過重力模型計算,選取G值(相互作用強度)大于1的潛在生態廊道作為一級生態廊道[41],共287條,其余分別劃分為二、三、四級生態廊道(表5,圖5)。一級生態廊道主要密集分布于肇慶市、惠州市、江門市和廣州市東部,這些源地之間的連通性較強,空間關聯最強,物種在兩個斑塊之間進行遷移和擴散時遇到的阻力小,有助于物質流和能量流的遷移,在生態保護規劃中應列為重點對象。二、三級生態廊道散布于研究區,包含南部沿海區域的陸海生態廊道,四級生態廊道主要是距離較遠生態源地間形成的廊道,景觀阻力相對較大,物質流和能量流遷移困難,在未來的規劃中應適當增加生態源地,改善廊道的生境質量,提高源地間生態要素的遷移能力。

總體看來,一、二級生態廊道構成了粵港澳大灣區生態網絡的主體架構,涵蓋了研究區陸域以及陸海相接的大部分區域,是生態源地與其他源地相互連接的重要保障。其他級別廊道是灣區范圍內斑塊較小源地的連接通道,一定程度上完善了灣區的生態安全格局。東莞、深圳和澳門特別行政區生態廊道較少,需要在今后的生態相關專項規劃中增補生態源地,完善生態網絡,促進生態資源的合理利用。

3.2.3生態節點

生態網絡中的生態節點數量、質量以及分布狀況均影響物種遷徙的時間和成功概率[40]。灣區范圍生態節點共892處,位于肇慶與惠州市的節點數最多,其次是廣州與江門市(表4)。結合構建的區域生態廊道,將研究區生態節點劃分為四個等級(表5),每一級生態節點為相應級別生態廊道與“山脊線”的交點。其中,一級生態節點357個,二級生態節點89個,三四級生態節點占據總節點數的近一半,這些節點的生態功能相對薄弱,是生態網絡構建過程亟需保護與提升的重要區域。

表5 生態廊道與生態節點級別

圖5 粵港澳大灣區生態網絡Fig.5 Ecological network of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.2.4生態網絡跨區域特征

生態廊道建設是區域生態網絡構建的重要組成部分之一,有助于促進區域總體環境向良性發展[50]。研究區跨區域生態廊道共552條,約占生態廊道總數的71%,一半以上(56.3%)的廊道跨越三個及以上城市(圖6)；46%的生態廊道跨越廣州與佛山境內,跨越東莞的廊道數相對較少,占8.2%(表4)；跨陸海區域的生態廊道連接了灣區南部的主要沿海城市。值得注意的是,約8.3%的生態廊道跨越了8個城市,基本構成了橫跨粵港澳大灣區的廊道結構,連通灣區西北部、東部及沿海的大部分生態源地,對整個區域的生態網絡形成及生態安全格局構建具有極期重要的意義。

圖6 生態廊道跨區域情況Fig.6 Distribution of cross-regional ecological corridors

總體上,粵港澳大灣區生態網絡呈“兩橫三縱”分布的整體態勢(圖7),北部為連綿山體生態屏障,南部為近岸海域海陸生態流交換的重要廊道和抵御海洋災害的重要生態防護帶,東部和西部主要由江門市和惠州市東部的山地丘陵帶構成,包括恩平地熱國家地質公園、臺山上川島省級自然保護區和惠東古田省級自然保護區等重要生態保護區域,并分別連接北部生態屏障和南部的近岸海域重要廊道。中部以珠江流域的水系和珠三角城市群重要的自然保護區、濕地和森林公園等重要區域為主體,形成多點支撐、結構相對穩定的生態網絡格局。

圖7 粵港澳大灣區生態網絡總體格局Fig.7 Ecological network pattern of the Guangdong-Hong Kong-Macao Greater Bay Area

3.3 生態網絡協同規劃與治理模式

基于粵港澳大灣區的生態網絡特征,從生態源地、生態廊道、生態節點等構建主體探討城市內、城市間生態網絡協同規劃與治理模式(圖8)。

圖8 城市群生態網絡協同構建Fig.8 Collaborative construction of ecological networks in urban agglomerations

(1)針對不同的構建主體與跨區域類型,分別從保護、治理、優化、新增等角度開展協同目標與需求分析。如生態源地與廊道集中分布的肇慶、惠州及廣州與惠州市的交界地帶,應結合資源環境承載力、土地適應性評價等,對生境質量良好、生態服務價值較高的重點區域進行分級保護與進一步優化；在生態要素分布較少的東莞、深圳及佛山與廣州的交界區域,建議通過國土空間規劃及相關生態功能區規劃,嚴格用途管制,通過增大生態斑塊面積,加強生態源地的保護與建設；生態節點受干擾的程度遠大于生態空間內部,在節點密集分布的肇慶市、廣州與惠州北部、以及江門市的中西部,可采取劃定生態緩沖區、增設防護措施等方式提升不同等級節點的生態環境建設,減弱對生態廊道的負面影響。

(2)明確每種需求所涉及的協同類型、特征與具體協同對象。單個城市內的生態網絡主體構建相對簡單,主要涉及本地區跨部門、跨層級的協作,如分布于灣區11個城市內的生態源地、重要生態節點、未跨區域的生態廊道等,需要當地住房和城鄉建設、生態環境、規劃、交通、林業等多方部門配合開展(表4)；由于不同地區經濟制度、法律和行政體系存在差異,城市間的協同構建更為復雜,針對跨越灣區多個行政區劃邊界的生態源地與廊道(圖6),需要破除行政和制度壁壘,開展跨區域、跨陸海甚至跨制度(涉及港澳地區)的統籌協作,通過不同部門的權屬和職能劃分相應的政策與責任區,推進跨境聯合保護與治理工作。

(3)依據當地的區域特點與協同發展水平制定差異化的協同路徑。各協同對象結合自身職責、管理和使用權限,通過提供場景構建過程所需的多元數據和各類資源,探索數據匯聚、分析集成、決策模型部署等關鍵技術支持,法律法規、激勵機制、改革舉措、標準規范等政策創新途徑,以及公眾或社會組織廣泛參與等,明晰其在場景構建各階段的參與方式及任務流程,開展精細化統籌協作,促進城市群生態網絡協同構建。

3.4 陸海統籌生態網絡協同構建

粵港澳大灣區生態網絡構建場景中,依據連接的生態斑塊類型,生態廊道可分為陸地生態廊道(連接陸域生態斑塊)、海洋生態廊道(連接近岸海域生態斑塊)及陸-海生態廊道(連接陸海生態斑塊)。陸地廊道結構較為簡單,主要分布在自然資源相對豐富的區域,可結合區域特征采取相應的協同規劃與治理模式。本研究將邊界向海一側區域全部識別為近岸海域生態斑塊,未進行海洋功能區劃分,因此海洋生態廊道數量較少。灣區南部尤其是江門、珠海、深圳、惠州以及香港特別行政區的海岸帶區域,分布有較密集的陸-海生態廊道(圖5),為近岸海域生物的擴散、遷移和棲息活動提供良好的生態環境,是構成陸海生態網絡的關鍵組成部分,也是海岸帶地區進行陸海交互的主要途徑[51—52]。由于跨越陸地、海洋兩種生態系統,陸-海生態廊道結構更為復雜,跨協同構建需求與協同對象更加多樣,涉及更多部門間的溝通與協調。

海岸帶城市群的生態可持續發展需要著重考慮陸地和海洋的生態連接,將其作為整體進行陸海統籌的生態規劃,是粵港澳大灣區生態網絡構建場景的重要環節。進一步識別與細分近岸海域生態斑塊,尤其位于海洋保護區、保留區及特殊利用區等人類開發利用較低的海洋功能區,將有助于在陸海聯結的關鍵區域實現陸海統籌的生態系統管理。如深圳的福田-內伶仃島自然保護區、珠江口中華白海豚自然保護區和大亞灣水產資源自然保護區,位于東莞的虎門海洋自然保護區,惠州的大亞灣海洋自然保護區、港口海洋自然保護區、針頭巖海洋特別保護區,珠海與江門的淇澳島海洋自然保護區、珠江口海洋自然保護區、大襟島海洋自然保護區等,各沿海城市的海洋保留區(表6)以及香港特別行政區的海岸公園與海岸保護區等。在粵港澳大灣區城市群發展中,建議以近岸海域生態斑塊為依托,以入海河流為骨架,統籌和權衡多種發展目標,構建陸域和近岸海域的一體化生態網絡,針對重要生態斑塊與關鍵生態節點,明確各類利益相關者權責,嚴格規范海域使用行為,保障陸海生態廊道的流通性以及生態網絡的完整性,推動跨區域陸海生態系統協調發展。

表6 粵港澳大灣區沿海城市海洋功能區劃

4 討論

本研究引入場景概念,結合生態源地識別-阻力面構建-生態廊道提取-生態節點判別的研究范式,開展粵港澳大灣區生態網絡協同構建場景分析,初步識別了“兩橫三縱”的生態網絡總體格局,并從生態源地、生態廊道、生態節點等構建主體探討城市內、城市間生態網絡協同規劃與治理模式,以期為粵港澳大灣區城市群生態保護相關專項規劃、政策制定和生態安全保障提供參考。近年來,跨行政區域協同治理與發展受到越來越多的重視,以協同理念為指導建設生態廊道,對加強跨省區生態建設和環境保護,推進城市群生態網絡建設具有重大意義。已有研究多是對生態網絡的現狀識別與格局優化[20,46],尚未從跨區域協同構建的角度開展深入探討與分析[49,53],與同類型研究相比,本研究具有以下改進與創新：(1)從跨區域角度分析灣區生態網絡空間特征。識別跨區域生態廊道552條,明確跨越多個城市的廊道數量與格局特征,有助于指導地方開展針對性的生態網絡保護與治理工作。(2)從陸海統籌視角探索生態網絡協同構建。考慮粵港澳大灣區陸海連接的地域特點,初步探討了陸地生態廊道、海洋生態廊道和陸-海生態廊道連接之間的區別。(3)以場景為依托開展城市群生態廊道協同構建與治理模式分析。本研究在場景規劃的基礎上,根據城市群生態網絡協同構建應用場景的業務特征,進一步探討了生態網絡構建過程中的協同需求、協同對象、協同路徑等,有助于厘清不同生態要素在不同區域應采取差異化的管理措施,更精準地指導城市群生態廊道協同建設,為灣區國土空間規劃中生態空間的全局調控和局部優化策略提供參考。

研究仍存在需要完善的地方,首先,形態學空間格局分析(MSPA)雖然能夠基于空間形態指導生態源地識別,但無法定量體現斑塊生境質量等功能屬性,對生態源地的識別具有局限性[40—41],應探索更合適的理論模型,結合實地調查完善生態源地的判別標準；其次,生態廊道與生態節點的識別僅停留在空間位置確定上,缺少對其面積及內部景觀建設的分析,有研究表明廊道的寬度對物種移動具有非常重要的意義[54—55],未來可通過設置生態廊道寬度或增加緩沖區空間分析,探討廊道的屬性特征對生態過程的影響；由于受到用海區域數據獲取的限制,本研究未剔除確權用海和規劃開發用海區域,將邊界向海一側區域全部識別為生態源地,未來可結合近岸海域環境功能區劃和海洋功能區劃進一步劃分用海類型；最后,場景規劃是課題組基于場景理念提出的理論體系,本研究是場景規劃理論的初步實踐探索,通過識別生態網絡構建的場景要素,探討了不同生態網絡構建主體的協同規劃與治理模式,但場景要素如何為開展以生態源地-阻力面-生態廊道-生態節點為范式的生態網絡協同構建過程提供具體指導,仍有待進一步研究與闡明。該理論是否能夠在城市群協同領域得到良好應用,還需深入開展理論驗證與廣泛討論。

粵港澳大灣區城市群具有地理位置、經濟與政策制度的多重特殊性,其生態網絡格局構建不僅是跨區域、跨層級、跨部門、跨制度的綜合性問題,也具有跨陸地與海洋的灣區典型特色,與一般的城市群具有顯著差異。灣區生態空間布局優化是一個動態過程,也是一個不斷探索的過程。在今后的研究中,需要進一步完善生態網絡格局構建的協同范式,圍繞生態廊道的類型如陸地生態廊道、水生態廊道、海洋生態廊道、陸海生態廊道等,更深入地開展城市內、城市間及城市群生態網絡協同構建場景的實踐探索,使得各市更好地發揮自身優勢,為灣區生態網絡布局優化與區域生態安全格局提升提供指導。

5 結論

本研究以粵港澳大灣區城市群為例,開展生態網絡協同構建場景要素與協同路徑分析,結合景觀連通性和形態學空間格局分析方法(MSPA)獲得生態源地,并基于最小累積阻力模型識別生態廊道與生態節點,構建大灣區生態網絡總體格局,最后通過識別跨區域生態廊道,從跨區域協作角度探討城市群生態網絡協同構建的潛在路徑。主要結論如下：

(1)粵港澳大灣區城市群生態網絡構建場景的主題是以協同構建灣區城市群的生態網絡為目標,基于灣區的生態本底條件,運用評估模型與空間分析技術,實現關鍵生態節點、跨區域生態廊道的識別,構建完善的生態網絡格局,為生態空間資源優化利用提供輔助決策；場景涉及眾多跨部門、跨層級、跨區域、跨制度的利益相關者。

(2)粵港澳大灣區生態網絡由40個生態源地、780條潛在生態廊道與892個生態節點構成,呈現“兩橫三縱”的整體分布態勢,形成多點支撐、結構相對穩定的生態網絡空間格局,識別的生態網絡與廣東省萬里碧道、珠江三角洲綠道網重合程度較高。

(3)粵港澳大灣區近一半的生態廊道跨越佛山與廣州市,一半以上的廊道跨越三個及以上城市,有部分生態廊道橫跨整個灣區范圍；南部海岸帶區域分布有較密集的陸-海生態廊道,連接了灣區的主要沿海城市,是構成陸海生態網絡的關鍵組成部分,為后續跨區域生態安全格局優化打下基礎。

(4)以場景為依托,從生態源地、生態廊道、生態節點等構建主體分析跨區域生態廊道協同構建過程涉及的協同需求、協同對象,探索差異化協同路徑,探討了城市內、城市間、城市群生態網絡協同構建場景的潛在模式,可為進一步開展生態網絡協同構建與應用示范過程提供指導。