基于主導生態系統服務功能識別的北京市鄉村景觀提升策略研究

葛韻宇

李方正*

鄉村景觀是鄉村地域綜合體的基本構成單元，兼具經濟、文化、社會、生態和美學等多重價值，反映了不同地域的文化內涵和精神實質。對鄉村景觀生態系統功能進行科學分類，進而提出景觀提升策略是鄉村景觀研究的重要內容。鄉村景觀因角度不同，分類方法也不盡相同。人文地理學科認為鄉村景觀劃分的核心要素是鄉村聚落和土地利用類型[1]；景觀生態學科則多采用功能形態分類方法[2]，主要將鄉村景觀劃分為結構導向型和功能導向型[3]，也有學者依據人類對于景觀的干擾程度大小，將鄉村景觀分為自然、經營和人工等類型[4]。

生態系統服務(Ecosystem Services，ES)指人類從生態系統獲得的所有惠益，鄉村景觀作為生態系統服務的重要組成部分，正因快速的城市化進程而有所減弱。本研究在探討北京市鄉村景觀分布特征及問題的基礎上，順應首都“大城市小農業”“大京郊小城區”的市情，通過識別主導生態系統服務功能類型，構建北京鄉村景觀資源分類體系，提出鄉村景觀提升策略，強化生態系統服務功能，并為實現首都鄉村振興和美麗鄉村建設提供重要參考。

1 數據來源及研究方法

1.1 研究數據

城市設施興趣點(Point of Interest，POI)作為描述真實地理實體的點狀地理空間數據廣泛應用于城市及區域尺度的研究當中[5]。本研究所用基礎數據為利用API系統獲取的2018年北京市域范圍內高德電子地圖軟件中的POI空間分布數據。通過EXCEL軟件篩選出類別為“村莊級地名”的POI數據，結合人工篩選，去除重復及無效信息，最終得到北京市村莊分布POI數據4 242條。為探究北京市村莊周邊的風景游憩資源分布狀況，同時篩選出POI數據中類型為“風景名勝”的數據共計5 603條以及15 015條北京市公交站點分布數據。道路交通基礎數據還包括通過“open street map”平臺(https://www.openstreetmap.org.)獲取的北京市路網矢量數據。

為探究北京市村莊周邊用地情況，本研究利用從中國科學院地理空間數據云平臺(http://www.gscloud.cn)獲取的精度為30m×30m的北京市2018年4月的Landsat衛星遙感影像數據，結合ENVI 5.3(The Environment for Visualizing Images)軟件作為遙感影像數據處理平臺，完成遙感影像的預處理、融合、鑲嵌、裁剪監督分類，以及精度校驗工作，最終得到分類為耕地、林地、草地、濕地及水域、建設用地和其他用地的北京市2018年土地利用分類解譯圖作為研究基礎。

1.2 研究方法

以ArcGIS10.2為平臺，本研究利用核密度分析(Kernel Density Estimation，KDE)及鄰域分析的研究方法，探討數據的空間分布規律，進而完成北京市鄉村資源分布特征研究，以及后續的主導生態系統服務功能類型識別等工作。核密度分析是以每個取樣點的位置為中心，通過核密度函數計算并疊加各個取樣點在指定范圍內各個網格單元的密度貢獻值，得到要素在整個研究區域的分布密度[6]。

對于主導生態系統服務功能類型識別，本文結合謝高地等人基于專家知識修正的中國不同類型土地利用類型的生態系統服務價值當量表，計算不同用地類型產生的各類生態系統服務價值所占比例，作為北京市鄉村景觀資源分類的基礎(表1)。由于文化服務功能占比除森林生態系統外無明確的修正結論，需綜合利用景點POI數據和道路數據研究[7]。

2 北京市鄉村景觀資源分布特征

通過將北京市村莊分布POI數據、北京市公交站點數據、北京市風景名勝區POI數據和北京市2018年土地利用分類解譯圖，導入ArcGIS10.2平臺疊加進行核密度分析，探究北京市鄉村景觀資源的分布特征，得到以下結論。

圖1 北京市鄉村景觀資源分布圖

2.1 鄉村景觀資源數量眾多，景觀資源基礎差異較大

通過統計北京市各個行政區村莊POI數據，北京市村莊數量多達4 242個。根據與土地利用分類解譯數據與村莊POI數據疊加生成的北京市鄉村景觀資源分布圖可知(圖1)，不同行政區的鄉村景觀資源基礎差異較大。例如，大興區除北部局部鄉村周邊用地類型主要為建設用地外，絕大部分區域鄉村周邊用地類型均為耕地；房山區西部鄉村周邊為山林地，鄉村周邊零星分布有建設用地和耕地；通州區除南部少部分區域外，周邊用地類型均以耕地為主，其中穿插少量以大運河為主的濕地及水域用地；順義區潮白河西側村莊周邊以建設用地為主，東側則以耕地為主要用地類型；延慶區村落主要分布于西部至中部的媯河沿岸，村落周邊用地類型以耕地穿插少量的建設用地斑塊為主，其他山林地中有少量村莊呈散點狀分布；門頭溝區大部分村落周邊用地均為山林地，其中穿插有少量建設用地以及耕地斑塊；昌平區村莊主要集中在東部及南部，周邊用地類型以耕地和建設用地為主，有少量村莊呈散點狀分布在西部及北部的山林地中；懷柔區除東南角村莊分布較為密集，周邊以耕地和建設用地為主，其他絕大部分村莊周圍均為山林地中穿插少量耕地斑塊；平谷區大部分村莊周邊用地以耕地為主，少量分布于林地中；密云西北部村莊分布較為集中，周邊以耕地和建設用地為主，密云水庫北部村莊周邊以耕地為主，其他山林地中也有村莊呈散點狀分布；朝陽、海淀、豐臺和石景山四區村莊資源相對較少，周邊用地類型以建設用地為主。

表1 不同用地類型產生的生態系統服務功能占比

鄉村景觀提升需充分考慮區域內鄉村的現狀區位、規模、周邊用地情況等因素。針對不同景觀資源基礎條件需采取不同的提升策略，制定相應的發展方向，分類推進鄉村發展，實現北京城鄉發展格局優化。

2.2 鄉村景觀資源分布不均，部分區域可達性較差

圖2 北京市村莊POI數據核密度分析圖

圖3 北京市鄉村景觀道路交通資源分布圖

核密度分析是通過計算研究要素的樣本點在指定范圍內各個網格單元內的密度貢獻值，并疊加相同位置處的密度探究研究要素的空間分布特征[8]。北京市村莊POI核密度分析結果表明(圖2)，北京市鄉村資源分布不均，整體呈西北低東南高的分布趨勢，尤以通州區西部、大興區東部和延慶的中部分布密度最高。

通過疊加北京市道路交通數據和公交站點POI數據，得到北京市鄉村景觀道路交通資源分布圖(圖3)，顯示北京市道路交通體系發達，公交站點及路網密度分布與村莊分布趨勢大致相同。但在房山區東部、門頭溝北部、延慶西北部和密云西部仍有少量村莊未被道路系統覆蓋，交通可達性較差。鄉村景觀資源分布不均、部分區域可達性較差將在很大程度上制約鄉村景觀的發展。依據鄉村景觀資源分布趨勢以及不同的交通基礎條件制定合理的鄉村景觀提升策略，對于實現北京鄉村景觀整體發展至關重要。

2.3 鄉村景觀建設發展失衡，未來發展方向不明確

北京市自2014年開始推進美麗鄉村建設，已取得初步成效[9]。截至2018年，共有1 107個鄉村納入美麗鄉村建設名單[10]，目前看來，北京美麗鄉村建設重點為污水治理和飲用水水質提升、廁所改造、垃圾治理和清潔取暖等針對農村基礎設施和公共服務提升，但缺乏對于鄉村景觀資源的深入挖掘。目前，僅有門頭溝的靈水村和馬欄村、懷柔北溝村、密云古北口村和延慶姚官嶺村等少數村莊具有相對明確的發展方向，建設情況較好，絕大部分鄉村景觀主導功能類型不明確。發展重點失衡、未來發展方向不清晰等問題將在很大程度上制約北京鄉村振興戰略的實現。

3 基于主導生態系統服務功能類型識別的北京市鄉村景觀分類

本研究將鄉村景觀視為生態系統的重要組成部分，基于識別主導生態系統服務功能進行北京鄉村景觀分類。

3.1 分類標準

目前，聯合國《千年生態系統評估報告》(Millennium Ecosystem Assessment，MA)中所采用的分類體系因詳細闡述了自然生態系統與人類社會福祉之間關系而得到普遍認可。該分類體系不僅涵蓋了我國鄉村發展特征，也與我國現行的鄉村發展政策相契合。鄉村景觀為人類提供糧食、林木和水源等產品，即為MA分類系統中滿足人類生存及社會經濟發展需求的供給服務功能，也是大力發展鄉村綠色生態產業的需求。鄉村振興戰略中強調增加鄉村生態綠量是對于鄉村景觀發揮調節氣候、改善環境從而保障人類生態安全的政策支持，對應MA分類系統中的調節服務功能。鄉村綠化美化、美麗鄉村建設等一系列改善鄉村景觀風貌相關政策的大力推行，是提升MA分類系統中滿足人類休閑游憩等精神需求的文化服務功能的重要保障。支持服務則主要支持其他3類服務，從而維持生態系統的穩定和健康發展[11-13]。鄉村景觀不僅是生態系統的重要組成部分，更是重要的生態系統服務功能承載空間，因此，本研究以MA分類體系為研究框架，整合鄉村景觀分類與生態系統服務功能分類體系[14-15]。鑒于支持服務的主要作用是支持其他3類功能的正常運行，本研究以供給服務、調節服務和文化服務功能為主要鄉村景觀主導生態系統服務功能類型，按照組合規律，將鄉村景觀生態系統服務功能主導類型分成25種組合模式(圖4)。

根據相關學者對于各土地利用類型的單位價值測算，以及各類用地類型的主導生態服務功能分類研究，結合表1可知[16]，耕地以提供調節服務為主、供給服務為副；林地以提供調節服務為主、供給服務為副、文化服務為次；草地以提供調節服務功能為主導；濕地及水域以提供調節服務功能為主、供給服務為副；其他用地以調節服務功能為主導；建設用地以提供文化服務功能為主導。本研究依據鄉村景觀主導空間功能分類，通過計算各類用地類型提供的生態系統服務功能類型占比，從而識別北京市鄉村景觀主導生態系統服務功能(表2)。

3.2 分類統計過程

3.2.1 建立緩沖區

本研究首先參考相關學者對于人類游憩行為以及景觀服務半徑的相關研究，綜合考慮步行、騎行、公交等多種出行方式，以步行30min、騎行15min、公交5min可達的2 000m作為鄉村景觀鄰域分析的分析距離，構建各個數據點的緩沖區，作為基于主導生態系統服務功能識別的鄉村景觀分類研究基礎，以供后續鄉村景觀生態系統服務功能空間統計分析。

3.2.2 鄉村景觀的供給服務功能識別

鄉村景觀供給服務功能識別首先需提取2018年北京市土地利用類型中的耕地、林地、濕地和水域數據，并建立其與鄉村景觀鄰域分析緩沖區的空間連接。其次，通過計算幾何工具統計各個村莊緩沖區內3類用地類型所占面積，分別乘以3類用地類型可提供的供給服務功能比例系數，從而計算不同用地類型產生的供給服務功能之和。其中耕地系數48.26%，林地系數19.62%，濕地及水域系數1.71%。最后采用自然斷點法對計算結果進行分級，將各個緩沖區可提供的鄉村景觀供給服務分無供給服務功能、低供給服務功能、中供給服務功能和高供給服務功能4類(圖5)。

3.2.3 鄉村景觀的調節服務功能識別

鄉村景觀調節服務功能通過提取北京市土地利用類型解譯數據中的耕地、林地、草地、濕地、水域和其他用地進行識別。在統計各個村莊緩沖區內5類用地類型所占面積的基礎上，分別乘以各類用地類型可提供的調節服務功能比例系數，其中耕地51.74%，林地66.69%，濕地及水域98.29%，草地以及其他用地系數為100%。通過對于計算結果采用自然斷點法進行分級，將各個緩沖區可提供的鄉村景觀供給服務分為無調節服務功能、低調節服務功能、中調節服務功能和高調節服務功能4類(圖6)。3.2.4 鄉村景觀的文化服務功能識別

鑒于解譯數據精度有限，鄉村景觀文化服務功能識別需綜合提取北京市道路交通用地矢量數據和風景名勝POI數據，并以風景名勝POI數據為主，輔助參考建設用地和路網密度完成北京市鄉村景觀文化服務功能識別工作。

圖4 鄉村景觀供給-調節-文化空間功能組合模式

表2 鄉村景觀供給-調節-文化空間功能分類

圖5 北京市鄉村景觀供給服務功能分布特征

圖6 北京市鄉村景觀調節服務功能分布特征

圖7 北京市鄉村景觀文化服務功能分布特征

圖8 基于主導生態系統服務功能識別的北京市鄉村景觀分類結果

首先，建立路網數據與鄉村景觀鄰域緩沖區數據的空間連接關系，統計每個村莊點緩沖區內的路網長度，并根據路網總長度采用自然斷點法分級，將各個緩沖區內路網分布劃分無路網分布、低路網密度、中路網密度和高路網密度4類。其次，統計各個村莊緩沖區內林地和建設用地可提供的文化服務功能占比。第三，建立風景名勝POI數據與鄉村景觀鄰域分析緩沖區的空間連接，統計各個村莊緩沖區內風景名勝資源分布規律，依據緩沖區內風景名勝資源數量劃分為無風景名勝資源分布、低密度風景名勝資源分布、中密度風景名勝資源分布以及高密度風景名勝資源分布。最后，將以上結果進行歸一化處理并完成加權疊加，得到各緩沖區可提供的鄉村景觀文化服務功能，分為低文化服務功能、中文化服務功能和高文化服務功能3類。其中，風景名勝資源分布為主要識別指標，權重設定為0.6，路網密度、建設用地和林地提供文化服務功能綜合分布數據為輔助參考指標，權重分別設定為0.2(圖7)。

3.3 分類結果

本研究通過將北京市鄉村景觀供給服務功能、調節服務功能和文化服務功能相關識別指標與緩沖區建立空間連接，利用Excel統計各個村莊點緩沖區3個指標——貢獻度，完成基于主導生態系統服務功能識別的北京市鄉村景觀分類(圖8)。

根據統計結果，北京市鄉村景觀共可分為11類，其中單一主導功能為調節服務功能主空間村莊共計28個，主要集中在延慶；雙重功能包括3類，由57個供給服務主-調節服務功能副空間、6個調節服務主-文化服務功能副空間和6個文化服務主-調節服務功能副空間組成；三重功能7類，包括174個供給主-調節副-文化服務功能次空間、138個供給主-文化副-調節服務功能次空間、15個供給-調節均衡-文化服務功能副空間、3 134個調節主-供給副-文化服務功能次空間、259個調節主-文化副-供給服務功能次空間、150個文化主-供給副-調節服務功能次空間，以及267個文化主-調節副-供給服務功能次空間(圖9)。

4 基于主導生態系統服務功能類型識別的北京市鄉村景觀提升策略

4.1 基于分布特征，優化鄉村景觀格局

根據不同鄉村景觀主導生態系統服務功能類型的分布差異，準確識別北京市鄉村景觀格局優化方向是實現北京鄉村景觀提升的基礎。為進一步優化鄉村景觀格局，需在實地深入調研各類鄉村景觀土地資源、文化資源和產業資源的基礎上，綜合利用多源數據，結合探究歷史遺跡、名勝古跡、生態防控線和生態規劃線的分布特征，借助GIS等數據處理平臺，整合多學科的研究成果，統籌構建鄉村景觀保護格局，從而確定鄉村景觀保護區和發展區的分布。

4.2 突出主導功能，營造鄉村特色景觀

針對不同主導生態系統服務功能應明確不同的發展方向。以供給服務功能為主導的鄉村景觀提升應著力發展鄉村景觀的生產功能，推進農業現代化發展，明確規?；嘤⒖萍蓟a、產業化經營并優化產業結構，從而整體提升農產品質量、效益和核心競爭力，適應現代農業發展需求。以調節服務功能為主導的鄉村景觀提升需以保護鄉村景觀良好的生態環境為前提，在尊重自然、順應自然、保護自然的基礎上謀求發展，應積極采用養護農業資源和強化農業生物資源保護的綠色農業發展技術措施。以文化服務功能為主導的鄉村景觀提升不僅要考慮自然環境的保護，同時應深入挖掘地域歷史文化、民俗文化、生活習慣和宗教信仰等，并與經濟發展相結合，在鄉村綠化美化行動的帶領下，兼顧旅游發展從而提高經濟水平。

根據前文基于主導生態系統服務功能類型識別的北京市鄉村景觀分類結果，對于調節服務功能主空間這類單一生態系統服務功能類型的鄉村景觀，如延慶的海溝村和懷柔的五青松村，應著重發展其生態調節功能，以保護為主，除必要的基礎設施建設完善外，應著力進行植物群落優化配置，助力鄉村景觀調節功能的發揮；對于雙重生態系統服務功能類型的鄉村景觀，應以主導功能為主，兼顧副功能空間的發揮，例如供給服務主-調節服務功能副空間的通州安辛莊村和大興區的賈家屯村，應進一步提升耕地和林地的種植模式和種植規模，從而提升生產效率，同時，還需兼顧保護資源，保障其調節服務功能的正常發揮；針對三重生態系統服務功能類型的鄉村景觀提升則應分清主-副-次功能的關系，如數量最多的調節主-供給副-文化服務功能次空間的提升，首先應著重于生態調節功能的發揮，在保護的基礎上，通過改良種植方式的同時，兼顧提升供給服務功能，輔以開發森林康養、采摘休閑等與提升鄉村景觀調節服務和供給服務高度相關的文化活動。

4.3 配合政策引導，建立配套保障體系

圖9 北京市各行政區鄉村景觀功能分類

實施完善的相關政策措施、建立鄉村景觀管理體系不僅是實現鄉村景觀生態系統服務功能的重要保障，對于引導鄉村景觀規范化、法制化建設也至關重要。參考國外經驗，結合北京鄉村景觀提升現實需求，建立配套政策保障體系。首先要完善鄉村景觀建設的相關法律法規，明確鄉村景觀保護管理條例細則，建立健全的監管制度，有效保障鄉村景觀具體實施建設。其次，鑒于諸多鄉村景觀資源存在跨行政區的現象，加強各個行政區協同合作，共同保障基于主導生態系統服務功能識別的鄉村景觀提升。最后，建立完善公眾參與機制，充分重視公眾需求，形成鄉村景觀村民聯動發展模式，可以充分調動公眾積極性，也有利于進一步發掘鄉村景觀特色，實現以人為本的鄉村振興。

注：文中圖片均由作者繪制。