城市綠地及其空間格局研究綜述

楊 杰

（甘肅省農業科學院農業經濟與信息研究所，甘肅 蘭州 730070）

當城鎮化處于起步階段時，城市綠地景觀格局的研究就已出現。隨著全球城鎮化進程的加快，城鎮化正在對城市生態系統及環境造成破壞或潛在的威脅，城鎮化進程中的城市綠地景觀格局成為城市生態學的研究熱點。目前城鎮化背景下城市綠地空間格局的研究主要集中在兩個方面，一是區域綠地格局分析，二是多時相格局動態變化及驅動機制研究。在城市綠地空間格局研究中，被廣泛推廣的遙感影像（RS）、地理信息系統技術（GIS）等新技術，以及現代景觀生態學分析新方法，也被應用到城鎮化與綠地空間格局的相關性研究中來，為快速城鎮化背景下綠地空間格局的定量化研究提供了良好的條件［1］。城市綠地是由城市中不同結構、形狀和類型的各種綠地共同構成的一個穩定持久的城市綠色環境體系，城市綠地空間格局合理與否將直接影響城市的景觀外貌、生態環境以及城市的可持續發展。因此，城市綠地空間格局與功能間相互關系研究，有助于城市綠地更好地發揮其功效，是城市建設的重要依據［2］。

1 城市綠地

《辭海》中將“綠地”注釋為“配合環境，創造自然條件，使之適合于種植喬木、灌木和草本植物而形成的一定范圍的綠化地面或區域，供公共使用的有公園、街道綠地、林蔭道等公共綠地；供集體使用的有附設于工廠、學校、醫院、幼兒園等內部的專用綠地和住宅綠地”。《城市綠地分類標準》（CJJ/T85-2002）指出，城市綠地是指以主要覆蓋自然植被或人工植被的城市用地，包括公園綠地、防護綠地、生產綠地、附屬綠地和其他綠地五個大類（室內綠化、屋頂綠化和垂直綠化等，以生產為主的果園、耕地、竹園、林地和牧草地等不納入城市規劃“綠地”的范圍）。《園林基本術語標準》（CJJ/T91-2002）從園林學角度出發定義城市綠地，指以植物為主要存在形態，用于改善城市生態，保護環境，為居民提供游憩場地和美化城市環境，處于城市規劃區范圍內的各種綠地［1］。從城市綠地的不同功能屬性將綠地定義為開敞空間，以各類生態綠地和自然保護區等為主要體現形態，強調其用地空間的自然生態屬性。而以公共綠地為主要形態的開放空間，強調用地空間的人為功能屬性。一般說來，開敞空間的概念要更為廣泛些，基本包括開放空間所指的各類用地空間［3］。

2 城市綠地空間格局

城市綠地空間格局是指綠地單元的大小、類型、數目以及空間分布與配置。通過研究綠地空間格局的尺度特征和比較不同類型綠地的格局分布及其生態效應，以此判定主導其演變發展的因子和機制。城市綠地空間格局對城市綠地生態效益的作用發揮、城市系統的支撐作用以及對滿足居民需求等方面至關重要［4］。綠地空間格局是自然、社會和生物等要素共同作用的結果，綠地的大小、類型、數量和空間分布配置，在很大程度上控制著城市綠地的功能及其生態作用的發揮，對城市物質流、能量流和信息流的正常運轉具有極大的影響。在基于景觀生態學的基礎上，將綠地景觀區分為斑塊、廊道、基質和邊緣4種空間類型，反映了城市綠地單元細胞的空間特性。

3 城市綠地的功能

3.1 社會價值

游憩休閑功能在城市綠地中的動態和靜態兩種功能均可得到體現，這兩種活動功能的滿足是早期的城市公園規劃中制定公園綠地及活動設施的指定依據，同時也是城市綠地規劃設計考慮的必要內容，如文娛體育活動、安靜休息等。城市文化特色的塑造依托于城市綠地的建設，同時也是生命環境科學教育的室外課堂。在缺乏與大自然真正接觸的現代城市中，綠地環境中的生物演變可以開展有效的生態教育，如舉辦書畫攝影展、科普宣傳等。城市綠地具有直接和間接的經濟效益。直接經濟效益是指生產苗圃等綠地的直接經濟產出，間接經濟效益一般是指綠地對遮陽防風等帶來的節能功效、蓄水保土等防止污染功效、安全防護等減少城市損失而產生的經濟效益。城市綠地在各種活動中加強了社會交往的機會，對增進理解溝通、消除心理煩憂起到了潛在的作用。

3.2 生態功能

城市綠地在吸收太陽輻射、調節溫度和濕度上起到很大的作用，具有改善工作居住環境的作用。在氣流穿過綠地時，樹木通過阻截、摩擦和過篩作用消耗了氣流的能量。城市綠地能很好的減弱冬季的寒風，而帶狀、楔形綠地通過形成的線性廊道，將郊區的新鮮空氣快速引入城市中心，以改善城市中心空氣質量。大面積的城市綠地可在突發性事件發生時起到應急避災、疏散人群的作用，以減少人員傷亡和防控災害。城市綠地還起到隔離災害、防止火災或氣體災害蔓延的作用。在災難發生時，也可作為緊急救援和儲運生活支持物質集散點。植物根系吸收大量有害物質凈化土壤，水生植物通過代謝過濾凈化水質，樹葉吸收二氧化碳和有害氣體，過濾煙塵和粉塵，同時通過樹冠、樹葉的作用以及一定寬度的綠化帶減弱噪音。完整的城市綠地不僅保護了大量的動植物種類和基因，并且形成一個有利于動植物生產、繁衍的場所，為野生動物提供了必要的生存條件。

3.3 景觀效益

城市中的廣場、公園可以為居民提供休憩休閑場所，綠色地被植物和低灌木修飾了裸露的土地，高大喬灌木可以起到適當的遮擋作用，這樣既增加了城市中的變化空間，同時又起到美化環境的作用。通過地被、灌木、喬木等不同樹種以及植物不同色彩、形態的組合，形成不同的圍合或開敞空間，增加了城市空間的輪廓線；同時城市公園中的亭臺雕塑、山石水體又形成不同的空間風貌，令人心曠神怡。從城市意象來說，路徑、節點、邊界、標志、區域這五個要素分別在城市綠地景觀中有所體現。如景觀園林路等道路景觀、為路人提供休息場所的景觀節點、河流水系的濱水空間以及多功能的規模公園等等。所以城市綠地景觀同樣是表現城市地域特色的重要載體。

4 城市綠地空間格局研究方法

快速城鎮化進程中的城市綠地格局變化，影響到城市生態系統內部的物質循環與能量流動，與區域內的綠地生態過程息息相關。綠地空間格局的相關研究，對于揭示區域生態過程的機制與內在規律，探尋人類活動與生態體系之間的關系具有重要的意義。目前常用的分析方法主要有景觀格局指數分析法、分類檢測法、空間分析法和綠地格局模擬等。景觀指數分析法是伴隨著景觀生態學在全世界的蓬勃發展，逐漸被應用到綠地格局分析中來的。 王永潔［5］、 唐碧云［6］、 安靜等［7］、玉蘇普江·艾買提等［8］通過在不同時間維度上分析景觀指數的轉變，以此對綠地景觀格局的發展趨勢進行預測。研究利用遙感和GIS方法，選取斑塊面積、斑塊數量、斑塊密度以及斑塊形狀指數反映景觀結構基本特征；選取多樣性指數、均勻度和連通度等指標，對研究區域內不同時段景觀指數進行對比，評價區域綠地景觀格局，對其演變動力機制進行分析，提出綠地景觀格局優化設計理論與技術。除景觀指數分析法外，Xu X G等［9］、Byomkesh T 等［10］、 Dewan M A 等［11］對城鎮化地區綠地空間的動態研究常運用分類檢測法，以分析綠化用地向城市用地的轉變過程。此外，綠色空間格局的時空變化還可利用空間分析法進行變化檢測。 Williams N S G 等［12］、 Monteiro A T 等［13］通過對城市化山區草甸空間環境變量的檢測，利用邏輯斯蒂回歸模型模擬了草甸消逝區域分異格局和轉變機制，為其保護規劃提供了依據。Clarke K.C等［14］、 White R等［15］運用細胞自動機模型模擬城市的發展過程。對綠地景觀格局的模擬有利于及時把握城鎮化發展進程中綠地格局的演變動態，并且進行定量預測分析，為城市生態規劃、綠地格局調控等提供科學指導，其中包括了很多具有啟發性的嘗試。

5 城市綠地空間格局研究

關于城市綠地景觀格局，針對區域內的綠地景觀格局評價與特征分析的研究也在不斷開展。袁藝等［16］對深圳市城鎮化進程中的綠地景觀分布格局的詳細結構特征及動力學機制進行了研究。這些研究多數立足于城鎮化對區域綠地景觀格局的影響，且側重于城鎮化于綠地系統等人工景觀之間關系的研究。吳麗娟［17］應用 GIS技術對北京市五環內城市綠地景觀格局進行系統分析，提出北京市內生物多樣性保護與規劃方案。李團勝等［18］、周志翔等［19］對比分析了城市綠地空間格局指標與綜合環境效應之間的關系，在此基礎上提出城市綠地系統合理布局指標，為城市綠地結構優化提供了科學依據。李曉波［20］利用TM遙感影像、精度衛星影像，研究了城市公園綠地的可達性，并結合景觀指數對區域內城鎮化進程中的綠地景觀格局進行評價。隨著研究的深入，城市綠地空間格局的定量研究也逐步與規劃政策相結合。城市綠地系統規劃的一項重要依據就是對其空間結構和功能的量化分析［21］。 Gul A 等［22］、 Uy P D 等［23］、Mahmoud等［24］研究表明，綠地空間的土地適用性評價被廣泛運用于城市森林布局規劃，乃至城市土地利學的對其生態、經濟、社會效益進行實施評價。 Beardsley K 等［25］、 Xi F M 等［26］研究認為，綠色空間的壓縮多由城市的緊湊集約發展導致，但是城市空間擴張范圍和綠地景觀破碎度都相對較低，在一定程度上肯定了城鎮化區域的集約發展模式。也有研究對此觀點并不認同，Yang W R等［27］發現雖然土地結構的剛性管理方式能夠減少城鎮化過程中城市對綠色空間的侵占，但是卻很大程度上限制了城市社會經濟福利的發展，相對柔和的土地管理模式則使得綜合生態效應最大化。Zhang LQ等［28］在對廈門和濟南市區綠色空間格局的演變比對中發現，早期規劃的廣場和道路綠地雖然在一定程度上提高了城市綠化總量，但并不能對優化綠化網絡結構起到重要作用，而綠地空間規劃在滿足網絡情景分析的條件后，可降低綠地斑塊的破碎度，使得整體綠地網絡格局的連通性大大提高。

6 城市綠地空間格局與功能的關系

6.1 城市綠地功能與其空間格局息息相關

城市綠地系統功能強大，它是城市的有機組成部分，反映了城市的自然屬性，是體現促進城市自然特色的主要成分。人類利用城市綠地改善城市環境，塑造城市特色，城市綠地具有界定城市空間、生態、使用、美學價值等綜合功能。

6.2 城市綠地空間格局直接反映城市綠地功能

城市綠地空間格局能有效組織城市空間，創建城市特色。這項功能主要通過城市中的綠色廊道和綠色斑塊的空間布局來實現。綠色廊道的整體結構對塑造城市整體形態至關重要，自然廊道可限制城市無節制的攤大餅式發展［29］。

6.3 城市綠地的生態功能依賴于不同尺度上的空間合理性

城市綠地的生態功能依賴于植物個體、群落、生態系統和景觀等不同尺度上的空間合理性。在植物個體尺度上，不同樹種的滯塵、分泌殺菌素、吸收有害氣體的能力不同。在群落尺度上，相同種植結構的片狀綠地的生態效益大于帶狀綠地，無論是片狀綠地或帶狀綠地，復層結構的生態效益大于單層結構［30］。在生態系統尺度上，城市綠地的空間格局對城市中動物、微生物的生存、保護至關重要。在景觀尺度上，綠地景觀格局不同其氣溫、相對濕度、環境噪聲、和大氣中SO2、NOx、TSP具有明顯差異；植被豐富度與城市地溫有著顯著的負相關關系，城市中植被分布越多樣復雜其降低地溫的效果越明顯［19］。

6.4 城市綠地功能與其空間格局相互影響

城市綠地對維護居民的身心健康有著至關重要的作用。綠地能提高居民的舒適度，消除疲勞。研究發現，綠化好的環境，人耐力持久度為1.05～1.42，綠化差的為1.00，平均提高11%［31］。綠地在空間上的分布和格局也極大影響其使用功能，分布合理，居民可方便平等的享受自然資源。綠地與居民生活息息相關，格局分布合理的綠地能給人們帶來身心放松。綠色植物本身具有色彩、質感和形態美，利用植物美的特性進行配置，從城市總體水平上合理布置綠地空間格局，能提高城市景觀質量，美化城市，給當地城市居民和外地游客帶來美的享受。

7 結束語

隨著科技的發展，城市綠地的相關研究日益完善，對綠地信息的獲取及分析手段隨之更加智能化。遙感技術、光譜信息處理、相關數據分析軟件基本可以完成對綠地信息的提取與分析能力，但目前仍需要集合人工目視解譯來完善綠地信息的精度，并提取相關信息，針對不同目標使用不同軟件進行分析。隨著科學技術發展與三維激光技術的延伸，對城市綠地的量化信息提取可以由目前大部分的水平層面擴展到立體層面，從而更加全面的衡量城市里綠地數量與質量。目前常用的層次分析法等通過權重法進行數學計算的評價方法具有主觀性、模糊性等難以克服的缺陷。逐步優化綠地相關評價方法，建立更為嚴謹科學的大數據綠地評估模型，是未來科研進一步探索研究的內容。城市綠地空間格局尚處于起步階段，研究中采用高分辨率的衛星影像提取綠地信息，將是今后綠地信息獲取的主要途徑。多學科多角度篩選指標，建立綜合反映城市綠地景觀質量的數量化評價指標體系，和研究城市綠地空間格局動態變化與功能的關系，將是今后研究的主要方向。

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