綠色空間與城市空間結構耦合研究進展*

曾昭君 葉 強

1 西南民族大學建筑學院 成都 610041 2 湖南大學建筑與規劃學院 長沙 410082

具有現代意義的城市綠色空間(Urban green space) 概念源于西方國家的城市開敞空間(Urban open space)， 在我國和“城市綠地” 一詞相對應， 普遍認可其植被覆蓋的屬性[1]， 其結構既包括植被、 動物、 微生物形成的生態系統， 也包括空間布局、 景觀結構等表現出的外部形態[2]。城市空間結構多指城市內部空間結構， 包括城市形態、 城市功能要素的空間分布模式， 以及城市各要素(物質及非物質) 的相互作用及內在機制[3]。 綠色空間和城市空間結構不僅在空間形態上相互依存， 反映到社會、 經濟的空間結構上也相互影響相互調控。 目前全球的城市地區面臨人口增長、 環境污染、 資源緊缺和氣候變化等壓力，而綠色空間的保護與建設一直被認為是緩解城市環境壓力的有效途徑。 但是， 越來越多的現象表明， 綠色空間的建設管理如果與城市空間結構存在沖突， 則會降低綠色空間的效益， 甚至會產生如城市“看海”、 社會不公正等消極效應， 可見綠色空間與城市空間結構的協調發展至關重要。因此， 必須加強綠色空間與城市空間結構的耦合研究， 探索二者耦合關系及作用機制， 促進城市健康可持續發展。

綠色空間與城市空間結構的耦合研究隨著近現代城市規劃及風景園林學科的發展而一直存在[4]。 近20 年來， 自然與城市矛盾的加劇促進了國內外學者對二者關系的研究， 研究成果已在風景園林學、 城鄉規劃學、 地理學、 景觀生態學等學科領域中廣泛出現。

本文在梳理國內外綠色空間與城市空間結構的耦合研究現狀和存在問題的基礎上， 提出二者耦合研究的未來發展趨勢， 以期對我國相關領域的研究提供參考。

1 研究現狀

1.1 綠色空間與城市空間結構在物質屬性的耦合研究

綠色空間與城市空間結構在物質屬性上的耦合關系是自然與城市相互作用的直觀反映， 研究主要體現在兩個重要方向: 一是工業革命以后，面對城市日益惡劣的環境衛生問題， 綠色空間作為城市中的自然空間如何有效改善居民生活環境；二是綠色空間與城市內部要素的相互作用如何通過空間形態、 功能布局等反映出來。

1.1.1 綠色空間的生態效益與城市環境問題

改善城市生態環境是綠色空間的基本功能，學者長期關注綠色空間的結構形態特征與城市生態環境特征的關系。 20 世紀60 年代， 學者開始定量研究綠色空間與城市環境污染的關系， 研究內容主要停留在綠色空間的面積大小、 數量、 占城市總用地的比例等相關指標上[5]； 隨著遙感影像技術的出現[6]， 研究更關注綠色空間的內部結構， 如植被類型、 面積高度、 覆蓋率等與居民、城市功能的關系[7]。 20 世紀90 年代， 隨著雨洪管理理念的提出， 學者開始研究綠色空間和雨水管網、 道路之間的協同關系[8-9]， 以期用更加生態化、 低成本的措施應對城市雨洪災害； 也包括宏觀尺度上的綠色空間規劃如何與專項規劃、 總體規劃等銜接。 研究結果不斷證明綠色空間對城市應對氣候變化等問題具有重要作用[10]。

1.1.2 綠色空間功能結構與城市蔓延的關系

20 世紀90 年代， 城市蔓延成為全球廣泛存在的現象， 綠色空間與城市蔓延的耦合研究逐漸成為熱點， 研究多運用土地變更模型(LCM)[11]從宏觀尺度認識綠色空間與城市形態的耦合過程。研究觀點呈現對立的特點， 許多學者認為是城市的快速增長導致綠色空間的破碎化[12-13]以及綠色空間面積的變化[14-15]， 也有不少學者認為綠色空間的演變促進了城市蔓延， 影響了城市的物質結構形態[16]。 盡管結論和觀點不同， 但學者幾乎都認可政府管理在其中起到決定性的作用。

1.2 綠色空間與城市空間結構在社會屬性的耦合研究

20 世紀70 年代起， 社會文化論在西方城市規劃思想中占據主導地位， 空間被視為社會的產物[17]， 綠色空間與城市社會空間結構的耦合研究逐漸興起。 學者關注綠色空間的數量與人口、 鄰里單位的關系， 研究成果直接影響后來綠色空間規劃指標體系的形成。 在芝加哥學派的影響下，學者將綠色空間視作社會資本， 將其與土地價值耦合研究； 二戰以后， 在全球政治格局重組、 社會階層矛盾銳化等背景下， 綠色空間與社會公平、社會正義等的關系研究逐漸成為熱點； 此外， 綠色空間與居民需求的耦合研究也一直被學者關注。

1.2.1 綠色空間供給與人口數量的關系

為尋找綠色空間供給水平的衡量標準， 多數學者將綠色空間的面積與城市人口進行耦合分析，涉及的耦合要素主要有綠色空間覆蓋面積、 城市建設面積、 人口數量等[18-20]， 其中人均擁有公園面積、 公園面積占城市建成區面積比等成為各國比較綠色空間發展水平的重要指標。 盡管研究成果數量較多， 但多數學者對簡單的總量研究持懷疑態度， 原因主要是這類研究僅計算總量， 難以反映綠色空間的結構和功能， 也未考慮城市內部不同居民對于綠色空間的不同需求。

1.2.2 綠色空間與土地價值的關系

該領域研究源于20 世紀80 年代出現的新古典城市土地利用理論， 綠色空間被視為舒適資源或當地公共產品[21]， 主要運用距離-價格等相關模型進行定量研究。 中西方學者普遍認為高水平的綠色空間能夠刺激商業活動， 對商業、居住地產的價值提升有一定幫助[22-24]， 由于影響地產價格的因素眾多， 并沒有直接結論證明綠色空間是影響價格的主導因素， 但該領域的研究用數據論證了綠色空間對城市經濟發展具有積極作用。

1.2.3 綠色空間與社會公平、 正義的關系

20 世紀90 年代， 在馬克思主義思潮影響下，學者開始研究綠色空間與社會公平問題的耦合。綠色空間可達性指標、 綠色空間均勻度指數等被認為是體現社會公平的重要指標[25-26]， 其中可達性指標多選取交通網絡、 人口密度等因子， 通過統計指標法、 簡單緩沖區法、 網絡分析法等多種模型進行評價。 隨后， 戴維·哈維[27]提出的空間正義思想將該領域研究引入更深層次， 即綠色空間與社會正義的耦合: 一是對耦合要素的細化研究， 主要通過提取綠色空間的類型等級、 人群收入、 國籍、 種族、 年齡等耦合要素進行差異化分析， 研究結果在一定程度上反映了綠色空間的數量、 面積與社會貧富、 階層、 種族等分異現象的耦合特征[28-29]， 證實了綠色空間是社會正義問題在空間上的客觀映射， 且二者存在相互影響的關系； 二是研究方法更加多元化， 主要是在可達性分析的基礎上， 還運用社會調查、 居民訪談等方法， 研究成果推動了許多城市如紐約、 北京等綠色空間規劃政策的改進。

1.2.4 居民認知、 偏好對綠色空間的影響

這一領域研究對建設滿足居民需求的綠色空間具有重要意義[30]。 學者一方面研究居民對綠色空間的感受， 包括審美偏好[31]、 使用滿意度[32]、支付意愿[33]等， 并通過評價打分的方法進行調查； 另一方面研究評價結果對決策的影響[34]， 但由于調查的覆蓋面難以擴大， 研究對決策的影響多停留在微觀層面。 近些年運用新的手段如熱力地圖[35]、 社交網絡數據[36]能夠將調查范圍擴大到城市尺度， 這使綠色空間與居民認知的耦合研究將對宏觀決策起到重要參考作用。

1.3 綠色空間與城市空間結構的耦合研究模式

綠色空間與城市空間結構的耦合模式是二者耦合關系的外在表現， 總體來看， 國外對二者耦合模式的研究比較早， 我國起步較晚， 主要是以借鑒和發展國外模式為主， 并形成具有我國特色的多種模式。 耦合模式的研究與實踐經歷了從關注單一的物質屬性向物質-社會多屬性耦合過程的轉變， 耦合的目標呈多樣化特點。 模式的實現技術由定性分析向定量分析轉變， 模式的選擇由唯一性方案向多情景模擬發展。 結合國內外文獻及實踐， 可以歸納為8 種代表性的耦合模式， 如表1 所示。

綠色基礎設施(Green Infrastructure， GI) 成為當前最為認可的耦合模式， 類似的耦合模式還有生態基礎設施[37]。 綠色基礎設施可以包含不同的尺度， 其框架可以塑造城市形態[38]、 保護生態環境[39]、 提高城市的生態彈性[40]。 此外， 隨著現代雨洪管理理念的發展， 學者們將綠色基礎設施的內涵再度擴展， 將其和水系統一起視作城市中的藍綠基礎設施， 認為運用這種模式可以改變城市功能和相互依賴關系[41]， 能夠使城市適應多種氣候災害[42-43]。 從研究內容來看， 學者普遍認為在大尺度的規劃如區域規劃、 城市總體規劃中，適合通過綠色空間引導城市空間形態發展， 在研究中綠色空間起主導作用， 但是僅考慮綠色空間的生態效益而忽視社會經濟綜合效益又會使耦合措施處于架空的尷尬局面。

2 研究存在的問題

根據國內外近年來對綠色空間與城市空間結構耦合關系、 耦合模式的研究成果， 歸納目前研究存在如下問題: 1) 綠色空間與城市空間結構耦合的綜合性研究剛起步， 盡管選取的耦合要素多樣化， 但易重疊或遺漏， 且對各類要素之間的關系未厘清， 對不同情景下耦合要素的重要程度未區分。 因而， 研究結論容易一刀切， 或者片面化， 研究尚不能全面反映出耦合特征。 2) 已有的耦合研究多為靜態的和唯一性的， 研究目標在于追求耦合的絕對協調， 忽略了外部環境和耦合本身的動態變化和不確定性。 因此， 即使已有較多研究運用模擬軟件實現了對發展趨勢的預測，但研究結論只能是滯后且難以實現的。 3) 目前的耦合研究以單一現象描述為主， 缺少對現象背后作用機理的剖析， 耦合研究無法深入。 因此需要構建不確定環境與耦合過程、 綠色空間與城市空間結構的相互作用關系鏈， 這對綠色空間的管理十分重要。 4) 城市內部的地域分化已經越來越明顯， 但多數研究在分析二者耦合的影響因素時仍然缺少地方視角， 忽略了城市內部社區街道尺度下不同區域經濟、 社會的特殊性， 容易造成耦合模式的選擇與地方相沖突的問題。

3 研究發展趨勢

從研究內容看， 近20 年是國內外研究綠色空間與城市空間結構耦合的重要時期， 一是由于1998 年美國自然基金組織提出城市生態系統的形態和進程研究需要綜合自然科學和社會科學兩種理論[44]； 二是2005 年聯合國在千年生態系統服務評估工作后， 提出自然生態系統的研究需要吸收社會科學研究的內容和方法， 并將生態系統服務的概念運用到城市背景之中， 這就促進了綠色空間與城市空間結構耦合的跨學科研究。 在此背景下， 國內外學者開始思考耦合研究的未來發展方向， 如多維度的研究[45]、 耦合文脈的研究[46]等。 基于學者們的建議， 提出綠色空間與城市空間結構耦合研究的趨勢。

3.1 由靜態確定性單一屬性向動態不確定性多屬性的耦合研究轉型

從研究內容的發展演變看， 綠色空間與城市空間結構的耦合研究逐漸開始由靜態確定下單一屬性向動態不確定性多屬性的內涵轉變， 主要包括以下方面: 1) 綠色空間與城市空間結構耦合要素的綜合性研究。 包括從多種屬性來綜合考慮二者耦合的規律， 將生態物質要素和社會要素有效結合起來并進行量化評估測算， 能夠更全面地認識二者耦合的特征。 2) 綠色空間與城市空間結構耦合機理的多尺度模擬研究。既包括長期歷史演變下的耦合過程研究， 也包括短期事件影響下的相互作用關系研究； 動態模擬出二者在不同時空尺度下的耦合規律， 可以辯證地判斷耦合狀態是否協調。 3) 耦合過程機制的不確定性多因素研究。 如何建立確定的研究框架分析多種不確定因素對耦合的影響過程， 對決策者認知和分析不確定性因素有重要意義， 它既有自上而下的宏觀政策分析， 也有自下而上的各個空間單元的耦合機理分析。 4)綠色空間與城市空間結構耦合模式情景式決策研究。 在耦合機理和機制分析的支撐下， 用情景分析方式選擇適合地方的長-短期發展的耦合模式， 多學科多行業參與決策， 更有利于城市生態-社會系統的可持續發展。

3.2 耦合研究成果的應用范圍將進一步擴大

從現有需求來看， 綠色空間的重要性越來越明顯， 它和城市空間結構的協調發展是城市健康運行的基礎， 對二者的耦合關系研究可以為政府及企業決策、 居民生活提供重要的參考， 尤其是對城鎮化水平較低的城市來說可以更高效地管理城市等。 隨著研究更加綜合性， 研究成果的應用范圍也將涉及人居環境的方方面面。