武漢中心城區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)額外需求量化評(píng)估——緣起綠色基礎(chǔ)設(shè)施供需錯(cuò)配

吳雪飛

譚傳東

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(Ecosystem Services，ES)是指人類從生態(tài)系統(tǒng)功能中直接或間接獲得的各種惠益[1]，包括供給、調(diào)節(jié)、支持和文化服務(wù)。ES供給是指在特定區(qū)域特定時(shí)間段內(nèi)提供特定生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)的能力[2]。而這種供給能力取決于綠色基礎(chǔ)設(shè)施(Green Infrastructure，GI)的數(shù)量、質(zhì)量和多樣性[3]，換言之，GI構(gòu)成了ES的供給體系[4]。ES需求則表示社會(huì)要求或期望得到的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)量[5]。

伴隨城市化的加速，人類正在比任何時(shí)期都更快速和廣泛地改變生態(tài)系統(tǒng)，以滿足對(duì)食品、淡水、木材、纖維和燃料，以及其他非商品ES不斷增長(zhǎng)的需求[6]。但同時(shí)，城市建設(shè)用地的不斷擴(kuò)張致使GI在規(guī)模和種類上不斷減少，破碎度不斷增加，從而導(dǎo)致城市ES供給能力持續(xù)下降[7]。因此，在快速城市化背景下，人類正在過(guò)度使用ES，從而導(dǎo)致ES的供給和需求表現(xiàn)出數(shù)量和空間上的嚴(yán)重失衡，而其本質(zhì)上是GI的供需錯(cuò)配。當(dāng)ES供給無(wú)法滿足需求時(shí)，則存在ES額外需求[8]。相比于傳統(tǒng)單純依靠ES供給潛力進(jìn)行GI規(guī)劃的方法，通過(guò)識(shí)別ES額外需求區(qū)域作為GI選址優(yōu)先級(jí)評(píng)價(jià)方法將為GI實(shí)施提供新的規(guī)劃思路。

當(dāng)前整合供給與需求的ES綜合評(píng)估相關(guān)研究正在逐漸增多，但研究尺度主要集中在區(qū)域[2,8-13]、國(guó)土[14]乃至全球[15]，聚焦于城市內(nèi)部的微觀尺度下的ES供需空間錯(cuò)配研究明顯不足。

在評(píng)估方法上，當(dāng)前大多數(shù)ES供需評(píng)估框架大都基于ES的傳輸過(guò)程而構(gòu)建，其基本思路為先分別計(jì)算總量供給和總量需求，然后對(duì)兩者疊加即可得到額外供給或額外需求?？偭抗┙o的量化評(píng)估方式通常與土地利用土地覆蓋(Land use/land cover，LULC)類型掛鉤。一般包括2類指標(biāo)：1)LULC的供給當(dāng)量，即基于LULC的單位效益值，如糧食產(chǎn)量[12]或固碳量[16]等； 2)基于LULC的專家打分值[2,17]?？偭啃枨蟮目臻g量化方法與指標(biāo)則較為多樣。1)基于LULC的單位需求值，通常通過(guò)專家打分值表示[2]。2)基于社會(huì)經(jīng)濟(jì)空間特征的單位需求量，可分為如下2種：基于人均需求量，如糧食人均消耗量[18]等；以及基于其他交通、建筑等基礎(chǔ)設(shè)施的單位需求量，如交通設(shè)施尾氣排放量[19]等。3)受影響的人口[18]或基礎(chǔ)設(shè)施[20]比例，通常用于調(diào)節(jié)服務(wù)。4)基于公眾參與的方法，如支付意愿[21]、需求偏好[10]等。

在評(píng)估ES供需空間錯(cuò)配時(shí)，這些指標(biāo)或方法通?；煊谩．?dāng)供給側(cè)和需求側(cè)具有相同量綱時(shí)，則直接相減即可得到額外需求或額外供給值；而當(dāng)兩者量綱不同時(shí)，則對(duì)兩者進(jìn)行歸一化后再疊加。然而當(dāng)研究尺度偏小時(shí)，大多數(shù)ES供需難以平衡，所以通過(guò)直接疊加歸一化后的總量供給與總量需求的方式評(píng)估ES的供需錯(cuò)配容易模糊與忽視其供給與需求的絕對(duì)范圍，造成評(píng)估結(jié)果的不準(zhǔn)確。

如果將以上基于供需疊加的思路視為一種間接的方法，那么本文的主要目的在于探索城市尺度下一種直接的ES額外需求的量化評(píng)估方法。換言之，即使用單一指標(biāo)計(jì)算ES額外需求，而非供需疊加的方式。并最終將評(píng)估結(jié)果用作于城市GI的優(yōu)化依據(jù)。本文以武漢中心城區(qū)為例，選取合適的城市ES類型，以及相應(yīng)的量化指標(biāo)和額外需求臨界閾值，對(duì)其額外需求進(jìn)行綜合的量化評(píng)估及空間制圖，以此揭示武漢市中心城區(qū)ES額外需求的空間特征，為其GI優(yōu)化策略提供相應(yīng)的決策依據(jù)。該方法的關(guān)鍵點(diǎn)在于使用環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為ES額外需求的閾值。在一定程度的生態(tài)壓力作用下，城市生態(tài)系統(tǒng)調(diào)節(jié)服務(wù)的供應(yīng)將有助于改善并維持環(huán)境質(zhì)量[22]。但當(dāng)生態(tài)壓力超出限制時(shí)，ES的供給則無(wú)法維持良好的環(huán)境質(zhì)量，此時(shí)可視為ES需求未被完全滿足，因此環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)可被作為與調(diào)節(jié)服務(wù)需求相關(guān)的期望閾值。例如，Baro等使用世界衛(wèi)生組織所提出的空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)估ES空氣凈化供需錯(cuò)配的最低閾值，即當(dāng)空氣污染水平超過(guò)世衛(wèi)組織參考值時(shí)，則意味著城市空氣凈化服務(wù)需求超過(guò)了當(dāng)前的服務(wù)供給能力[23]。同理，對(duì)于其他部分供給服務(wù)或文化服務(wù)而言，使用環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)或相應(yīng)的政策目標(biāo)，同樣可以表示額外需求的臨界閾值。

圖1 研究范圍(底圖引自武漢各中心城區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒)

1 研究區(qū)域概況

本研究的具體范圍為武漢市中心城區(qū)(圖1)，包括江岸、江漢、硚口、漢陽(yáng)、武昌、青山和洪山區(qū)，但由于數(shù)據(jù)缺失，將位于青山區(qū)的武鋼廠區(qū)排除在研究范圍之外。研究區(qū)域共包含89個(gè)街道(鄉(xiāng)鎮(zhèn))，總面積為628km2，常住總?cè)丝?72.6萬(wàn)人，平均人口密度0.911 8萬(wàn)人/km2。

2 城市ES額外需求評(píng)估方法

2.1 城市ES服務(wù)的選取

GI視角下的城市ES需求評(píng)估，應(yīng)綜合考慮城市GI的服務(wù)供給能力和ES的空間流動(dòng)特征，以確定所需評(píng)估的ES類型。例如，由于城市內(nèi)部的GI要素主要由公園、水域和林地等構(gòu)成，農(nóng)田所占比例甚小，因此城市生態(tài)系統(tǒng)的糧食供給服務(wù)能力較低，但是由于全球貿(mào)易的發(fā)展，城市商品類供給服務(wù)的需求可以依靠外部其他更廣泛的生態(tài)系統(tǒng)來(lái)滿足[24]。但對(duì)于部分調(diào)節(jié)服務(wù)(溫度、雨洪調(diào)節(jié)等)和文化服務(wù)(游憩服務(wù)、審美價(jià)值等)而言，其服務(wù)范圍更多地依賴于提供這些服務(wù)的GI所處的位置。因此，GI的實(shí)施區(qū)域?qū)Q定此類服務(wù)能否被有效使用。

ES的選取還應(yīng)契合利益相關(guān)者的關(guān)注。例如武漢的城市內(nèi)澇問(wèn)題一直備受社會(huì)各界關(guān)注。因此，將雨洪調(diào)節(jié)服務(wù)納入武漢中心城區(qū)的ES需求評(píng)估將契合城市的利益取向。另外數(shù)據(jù)可獲得性也是考慮因素之一。在ES評(píng)估研究中，數(shù)據(jù)的可獲得性在很大程度上影響指標(biāo)的選取，甚至影響某種ES類型的取舍。

綜合考慮以上因素，本文最終選取3項(xiàng)調(diào)節(jié)服務(wù)(空氣凈化、雨洪調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié))和1項(xiàng)文化服務(wù)(游憩服務(wù))作為ES額外需求評(píng)估類型。

2.2 量化指標(biāo)及環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的選取

2.2.1 空氣凈化

在當(dāng)前諸如高溫?zé)崂恕⒑樗L(fēng)暴等極端氣象和氣候事件頻發(fā)的環(huán)境下，人類面臨著前所未有的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)與挑戰(zhàn)。為了量化風(fēng)險(xiǎn)的大小與程度，事件發(fā)生頻率和嚴(yán)重程度通常只是考量因素之一，暴露在風(fēng)險(xiǎn)中的元素及其脆弱性同樣影響風(fēng)險(xiǎn)的大小與損失程度。災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究一直以來(lái)便受到相關(guān)專家學(xué)者與政府組織的廣泛關(guān)注，并由此產(chǎn)生了一系列多樣化的風(fēng)險(xiǎn)量化方法與框架。其中，最有代表性的是由政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)基于“災(zāi)害危險(xiǎn)性(或脅迫性)(Hazard，H)-暴露性(Exposure，E)-社會(huì)脆弱性(Vulnerability，V)”提出的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)(Risk，R)評(píng)估框架[25]，表達(dá)公式如下：

式中，災(zāi)害脅迫性(H)是衡量致災(zāi)因子狀態(tài)程度的指標(biāo)，也是災(zāi)害發(fā)生的首要條件，直接決定了該風(fēng)險(xiǎn)是否存在，即在當(dāng)災(zāi)害危險(xiǎn)超過(guò)臨界閾值時(shí)，則意味著存在相應(yīng)的災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)；暴露性(E)則是指暴露在該風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境中的社會(huì)人員、基礎(chǔ)設(shè)施、公眾財(cái)產(chǎn)等各種經(jīng)濟(jì)社會(huì)資產(chǎn)，是災(zāi)害的直接承受載體；脆弱性(V)反映受災(zāi)對(duì)象對(duì)災(zāi)害的承受或應(yīng)對(duì)能力，是對(duì)承災(zāi)體內(nèi)部屬性的衡量，與災(zāi)害的危險(xiǎn)性程度無(wú)關(guān)。

本文基于災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架，使用PM2.5災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)作為空氣凈化的額外需求評(píng)價(jià)指標(biāo)(表1)。相比于單純地使用濃度或暴露于超出污染限制的人口數(shù)量等指標(biāo)，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)更加全面地考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件中的脆弱性問(wèn)題，因?yàn)榇嗳跣暂^低的地方對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的依賴程度更高，即表現(xiàn)為對(duì)ES的需求更為強(qiáng)烈。本文選擇PM2.5主要是因?yàn)?015年武漢市環(huán)境空氣質(zhì)量?jī)?yōu)良天數(shù)為192d，在全年173個(gè)污染日中，首要污染物為PM2.5的有113d，占65.3%[26]。

首先根據(jù)2015年全年武漢市空氣質(zhì)量國(guó)控監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的PM2.5濃度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用ArcGIS工具，使用普通克里金插值法，繪制PM2.5年均濃度空間分布圖。本文采用國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的PM2.5年均濃度限制(35μg/m3)作為額外需求閾值。因此采用重分類工具，將年均濃度小于35μg/m3的區(qū)域分為0，表示此類區(qū)域不存在額外需求，其他區(qū)域則采用自然斷點(diǎn)法按照濃度值由低至高分類為1～5五個(gè)等級(jí)，“1”表示最低脅迫程度，“5”表示最高脅迫程度，以此作為脅迫指數(shù)。對(duì)街道尺度下的人口密度同樣進(jìn)行重分類并賦值1～5，作為暴露程度評(píng)價(jià)指標(biāo)。因?yàn)槔先恕和团愿资艿江h(huán)境災(zāi)害的影響，本文選用老年人口比重、兒童人口比重和女性人口比重衡量社會(huì)脆弱性，為了消除各指標(biāo)間數(shù)據(jù)級(jí)的差異，需對(duì)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理，使結(jié)果落到[0，1]的區(qū)間，公式如下：

表1 ES額外需求評(píng)價(jià)指標(biāo)與需求閾值

式中，x為原始值，x'為標(biāo)準(zhǔn)化后的值，xmin為最小值，xmax為最大值。

最后，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估框架公式(1)，得到研究區(qū)域的PM2.5風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)，并進(jìn)行重分類賦值為0(無(wú)額外需求)～5(最高額外需求)共6個(gè)等級(jí)。

2.2.2 雨洪調(diào)節(jié)

本文采用內(nèi)澇風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)作為評(píng)估城市雨洪調(diào)節(jié)服務(wù)額外需求的量化指標(biāo)(表1)。選擇模擬漬水深度表示致災(zāi)因子的脅迫程度，數(shù)據(jù)來(lái)源于《武漢市海綿城市專項(xiàng)規(guī)劃》。不同于空氣污染，內(nèi)澇災(zāi)害的承災(zāi)體不僅包括人，還涉及建筑和道路等基礎(chǔ)設(shè)施，因此，本文選擇道路網(wǎng)密度、建筑面積密度和人口密度作為暴露性指數(shù)評(píng)價(jià)指標(biāo)。其中道路網(wǎng)密度為街道內(nèi)的道路總長(zhǎng)度與街區(qū)面積的比值；建筑面積密度為街區(qū)內(nèi)總建筑面積與街區(qū)面積的比值。各指標(biāo)的權(quán)重根據(jù)層次分析法確定得到。社會(huì)脆弱性評(píng)估方法與空氣凈化服務(wù)相同。

根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部發(fā)布的《城市內(nèi)澇防治規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)(征求意見(jiàn)稿)》中對(duì)內(nèi)澇等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，積水深度小于15cm時(shí)，屬于輕微積水；15～40cm時(shí)，屬于輕微內(nèi)澇；大于等于40cm時(shí)，屬于嚴(yán)重內(nèi)澇。因此本文選擇積水深度15cm作為雨洪調(diào)節(jié)服務(wù)額外需求閾值，即對(duì)于積水深度小于15cm的區(qū)域，雨洪調(diào)節(jié)服務(wù)的額外需求為0。

2.2.3 溫度調(diào)節(jié)

本文采用城市高溫風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)作為評(píng)估城市溫度調(diào)節(jié)服務(wù)額外需求的量化指標(biāo)(表1)。以地表溫度表示災(zāi)害因子脅迫程度，人口密度作為暴露性指數(shù)，老年、兒童和女性人口作為脆弱性指數(shù)，構(gòu)建城市高溫風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。雖然相比于地表溫度，氣溫(近地表溫度)能更準(zhǔn)確地反映人體的熱舒適度，但氣溫?cái)?shù)據(jù)常用地面站點(diǎn)氣象觀測(cè)獲得，且站點(diǎn)數(shù)量有限、分布密度小，因此難以在高分辨率要求下準(zhǔn)確描繪城市熱環(huán)境空間分布信息[27]，而基于遙感反演的地表溫度則可以滿足本研究的尺度要求。

選取2015年夏季某一日Landsat8熱紅外遙感波段，使用ENVI遙感處理軟件，采用大氣校正法對(duì)研究區(qū)域地表溫度進(jìn)行遙感反演。然后對(duì)反演得到的地表溫度進(jìn)行重分類，得到相應(yīng)的高溫風(fēng)險(xiǎn)災(zāi)害脅迫指數(shù)。暴露性指數(shù)和脆弱性指數(shù)計(jì)算方法與空氣凈化服務(wù)相同。

我國(guó)氣象部門針對(duì)高溫天氣的防御，特別制定了三級(jí)高溫預(yù)警信號(hào)。黃色預(yù)警指連續(xù)3d最高氣溫在35℃以上，橙色指24h內(nèi)最高氣溫將升至37℃，紅色指24h內(nèi)最高氣溫將升至40℃。因此，本文選擇35℃作為溫度調(diào)節(jié)服務(wù)需求閾值。氣溫與地表溫度存在一定的相關(guān)性，且夏季地表溫度一般高于氣溫，但兩者的精確定量關(guān)系目前仍少有研究。因此本文直接使用氣溫閾值作為地表溫度閾值。

2.2.4 游憩服務(wù)可達(dá)性是解釋城市綠色空間娛樂(lè)使用的關(guān)鍵變量，其反映了居民接近并使用公園綠地的難易程度，以及區(qū)域內(nèi)城市公園綠地與潛在使用需求之間的空間與數(shù)量關(guān)系[28]。基于這一理由，本文假設(shè)研究區(qū)內(nèi)的所有居民在公園綠地游憩方面都有相同的期望，則人口密度可以在一定程度上反映對(duì)于游憩服務(wù)的需求。但不同區(qū)域的人前往公園綠地存在不同的阻力(時(shí)間、距離、交通成本等)，所以，本文最終結(jié)合人口密度與可達(dá)性，將低游憩機(jī)會(huì)人口數(shù)量作為額外需求量化指標(biāo)(表1)。

本文選擇網(wǎng)絡(luò)分析法作為公園綠地空間可達(dá)性評(píng)價(jià)方法。使用ArcGIS網(wǎng)絡(luò)分析工具構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ?，以城市公園的真實(shí)出入口作為中心(centers)，以城市道路作為連接(links)，節(jié)點(diǎn)(nodes)為道路之間的交點(diǎn)，阻力(impedance)則通過(guò)在道路上移動(dòng)所花費(fèi)的時(shí)間成本表示?？紤]到“邊界效應(yīng)”，本文將研究邊界外的鄰近公園綠地也納入分析過(guò)程。將額外需求閾值作為可達(dá)性是否良好的標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)疊加人口密度，得到各街區(qū)低可達(dá)性范圍的人口數(shù)量，最后按0～5重分類表示游憩服務(wù)額外需求。

當(dāng)前我國(guó)綠地系統(tǒng)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)常用公園服務(wù)半徑作為公園設(shè)置的硬性要求，但這種直線緩沖距離并不能準(zhǔn)確反映公園的服務(wù)范圍，因此本文使用基于城市道路交通網(wǎng)絡(luò)分析的可達(dá)性度量方法。并且相比較于使用距離作為阻力值，時(shí)間能更準(zhǔn)確地衡量居民的出現(xiàn)成本，因?yàn)榈缆方徊婵谕鶗?huì)花費(fèi)一定的等待時(shí)間。目前，對(duì)于公園綠地可達(dá)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)并未有明確規(guī)定，但武漢曾在發(fā)布的《武漢市城市建設(shè)綠色發(fā)展實(shí)施方案(2018—2020年)》提出建設(shè)15min社區(qū)生活圈的措施。因此本文最終選擇步行方式下15min作為公園綠地可達(dá)性優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)，即游憩服務(wù)額外需求閾值。

2.3 熵值法確定權(quán)重

在信息理論中，熵是系統(tǒng)無(wú)序程度的度量。熵值越大，系統(tǒng)的無(wú)序程度越小，結(jié)構(gòu)越均衡，差異越小。熵值法就是根據(jù)判斷指標(biāo)的離散程度來(lái)確定指標(biāo)對(duì)系統(tǒng)的影響，離散程度越大，熵值越小，相應(yīng)的權(quán)重就越大；反之，權(quán)重越小。因此，本文從整體公平性的角度出發(fā)，衡量各項(xiàng)需求指數(shù)的離散程度，采用客觀賦權(quán)法中的熵值法確定各項(xiàng)需求的權(quán)重。其具體計(jì)算步驟如下：

圖2 ES額外需求評(píng)估結(jié)果

指標(biāo)的歸一化處理。由于各項(xiàng)指標(biāo)在量綱、數(shù)量級(jí)、正負(fù)取向上會(huì)存在差異，需對(duì)指標(biāo)進(jìn)行歸一化處理：

計(jì)算第i個(gè)街區(qū)第j項(xiàng)ES需求的比重：

計(jì)算各項(xiàng)需求的信息熵：

計(jì)算信息熵冗余度：

計(jì)算各項(xiàng)需求所占權(quán)重：

根據(jù)權(quán)重，即可求得各個(gè)街區(qū)的綜合ES需求值:

式中，Dij為第i個(gè)街區(qū)第j項(xiàng)ES需求的值；Djmax、Djmin分別為第j項(xiàng)ES需求所在矩陣列的最大值和最小值；m為街區(qū)個(gè)數(shù)，n為評(píng)價(jià)的ES需求總數(shù)。

3 評(píng)估結(jié)果與分析

3.1 武漢中心城區(qū)ES額外需求評(píng)估結(jié)果

各項(xiàng)ES額外需求的評(píng)估結(jié)果如圖2(a，b，c，d)所示。整個(gè)研究區(qū)域都存在空氣凈化服務(wù)額外需求，額外需求值由5～0對(duì)應(yīng)的街道數(shù)量分別為34、16、13、11、15、0。其空間分布存在明顯的南北分異特征，高額外需求區(qū)域主要集中在城市北部，包括在江漢區(qū)大部分街道、硚口區(qū)和江岸區(qū)部分街道、漢陽(yáng)的建橋街、武昌區(qū)的中華路街，以及青山區(qū)的新溝橋街、冶金街、鋼化村街和鋼都花街。雨洪調(diào)節(jié)服務(wù)額外需求值由5至0對(duì)應(yīng)的街道數(shù)量分別為2、12、11、15、44、5。高需求區(qū)域分別是江漢區(qū)北湖街和新華街。較高區(qū)域主要分布在硚口、江漢和江岸區(qū)。溫度調(diào)節(jié)額外需求值由5～0對(duì)應(yīng)的街道數(shù)量分別為10、9、11、47、1。較高區(qū)域主要集中在城市中心，且形成一定的梯度分布趨勢(shì)，即需求由中心向外部遞減。游憩服務(wù)額外需求值由5～0對(duì)應(yīng)的街道數(shù)量分別為3、10、15、9、44、8。高額外需求區(qū)域主要位于中心城區(qū)邊緣，分別是江岸區(qū)后湖街、武昌區(qū)水果湖街和洪山區(qū)關(guān)山街。中心城區(qū)內(nèi)部需求較低，因?yàn)槌鞘兄行墓珗@綠地較為充足，且道路設(shè)施發(fā)達(dá)，因此具有良好可達(dá)性。

使用MATLAB軟件利用熵值法求得各項(xiàng)服務(wù)的權(quán)重，其中游憩服務(wù)所占權(quán)重最大，為0.328，雨洪調(diào)節(jié)為0.274，其次為溫度調(diào)節(jié)，占0.269，最小為空氣凈化，權(quán)重值為0.129。

根據(jù)所得權(quán)重值，利用ArcGIS軟件進(jìn)行綜合疊加，重分類后得到賦權(quán)的綜合ES額外需求值(圖2e)。結(jié)果顯示，高需求的街區(qū)共有10個(gè)(表2)。從空間結(jié)構(gòu)上看，高需求區(qū)域呈顯著聚集分布，全部集中于漢口片區(qū)，主要位于硚口區(qū)和江漢區(qū)交界處。較高需求區(qū)域主要分布于高需求區(qū)域周邊，呈一定的梯度分布趨勢(shì)。低需求區(qū)域主要分布于漢陽(yáng)區(qū)、洪山區(qū)和青山區(qū)，且主要集中于城市邊緣地區(qū)。

3.2 從“區(qū)域”到“類型”的武漢中心城區(qū)GI供給側(cè)調(diào)控

GI的多功能性已被廣泛接受和認(rèn)可，但GI經(jīng)常從單一的利益角度進(jìn)行研究和實(shí)施[29]。這一定程度上忽視了GI的整體效益，從而導(dǎo)致用于GI投資的社會(huì)資本的低效與浪費(fèi)。另一方面，GI的大多數(shù)效益具有高度本地化的特征，即GI所提供的大多數(shù)城市ES的受益區(qū)位于供給區(qū)或其附近，因此GI的選址決策對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境和社會(huì)公平具有重要意義。城市ES額外需求評(píng)估的最終目標(biāo)正是在于為GI的決策制定提供輔助信息，具體而言則是從GI的實(shí)施區(qū)域和實(shí)施類型兩方面進(jìn)行考量。

表2 綜合ES高額外需求街區(qū)

為了提升GI的單位效益，其供給調(diào)控應(yīng)建立在綜合的需求基礎(chǔ)之上，而非基于單一利益或目的。根據(jù)評(píng)估結(jié)果，表2列出了綜合ES額外需求最高的10個(gè)街區(qū)，這也將是未來(lái)武漢中心城區(qū)GI建設(shè)的應(yīng)優(yōu)先投資的區(qū)域。此舉將有助于促進(jìn)城市GI的全局公平，從而提升人類福祉的整體效益。

綜合ES額外需求只能確定GI的優(yōu)先實(shí)施區(qū)域，而具體的GI實(shí)施類型的選擇應(yīng)根據(jù)對(duì)單項(xiàng)ES需求進(jìn)行逐一分析得到。首先，根據(jù)加權(quán)疊加得到的綜合ES需求結(jié)果，將10個(gè)高綜合ES額外需求(值為5)的街區(qū)設(shè)定為GI優(yōu)先實(shí)施區(qū)域，然后對(duì)該區(qū)域?qū)?yīng)的單項(xiàng)ES需求進(jìn)行分析。如表2所示，在新村街的各種ES需求中，空氣凈化需求(5)＞游憩服務(wù)需求(4)＞雨洪調(diào)節(jié)需求(3)=溫度調(diào)節(jié)需求(3)。因此，在未來(lái)新村街的GI規(guī)劃中，應(yīng)當(dāng)將空氣凈化作為首要目標(biāo)。就整體而言，在10個(gè)高綜合ES額外需求中，空氣凈化需求都排第一位或與其他服務(wù)并列第一，這也表明今后武漢中心城區(qū)的GI建設(shè)應(yīng)優(yōu)先考慮在空氣凈化服務(wù)上的投入。同時(shí)也可考慮在滿足空氣凈化服務(wù)需求的同時(shí)，進(jìn)一步解決雨洪調(diào)節(jié)和溫度服

務(wù)需求，當(dāng)然這取決于技術(shù)層面的GI實(shí)施手段，例如選擇合適的GI類型、組分與結(jié)構(gòu)，以同時(shí)提供這3種服務(wù)。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

在當(dāng)前大多數(shù)ES供需評(píng)估集中于區(qū)域、國(guó)土等宏觀尺度的研究趨勢(shì)下，本文聚焦于城市尺度，探索基于環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的ES額外需求評(píng)估方法，通過(guò)對(duì)城市ES供需空間錯(cuò)配的定量評(píng)估與空間制圖，為城市GI實(shí)施提供相應(yīng)的優(yōu)化調(diào)控策略和決策輔助信息。通過(guò)識(shí)別高ES額外需求區(qū)域作為城市GI實(shí)施的優(yōu)先地點(diǎn)，打破了傳統(tǒng)GI規(guī)劃中側(cè)重于依靠現(xiàn)狀生態(tài)本底條件而忽視社會(huì)經(jīng)濟(jì)背景的GI選址方法，將有助于實(shí)現(xiàn)GI所提供的ES綜合效益的最大化。本文以武漢中心城區(qū)為例，以街道作為基本單元，對(duì)4項(xiàng)ES額外需求(空氣凈化、雨洪調(diào)節(jié)、溫度調(diào)節(jié)和游憩服務(wù))進(jìn)行了單一及綜合評(píng)估。結(jié)果表明，綜合疊加后的ES額外需求結(jié)果顯示高需求共有10個(gè)，且全部聚集于硚口區(qū)與江漢區(qū)交界處，這也表明該區(qū)域?qū)⒊蔀槲錆h中心城區(qū)GI建設(shè)優(yōu)先級(jí)最高的區(qū)域。就ES類型而言，武漢市中心城區(qū)應(yīng)首先考慮在空氣凈化服務(wù)上的GI供給。

4.2 討論

使用環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)作為額外需求閾值的方法對(duì)于調(diào)節(jié)服務(wù)和游憩服務(wù)極為適用，但對(duì)于諸如美學(xué)價(jià)值、文化遺產(chǎn)等其他更為主觀的文化服務(wù)，本研究所提出的方法則無(wú)法適用。因此，對(duì)于文化服務(wù)的供需評(píng)估將是未來(lái)研究的重點(diǎn)。另外，本文僅從城市尺度探討了ES額外需求評(píng)估方法，且縱觀大多數(shù)研究，都局限于從單一尺度開(kāi)展相關(guān)研究工作。并且在實(shí)踐領(lǐng)域，單一尺度的綠地規(guī)劃無(wú)法充分發(fā)揮GI的功效[30]。因此，未來(lái)可結(jié)合國(guó)土空間規(guī)劃視角，開(kāi)展全尺度多層級(jí)的ES評(píng)估與GI規(guī)劃工作，并重點(diǎn)關(guān)注尺度間的銜接與協(xié)調(diào)，將是未來(lái)相關(guān)研究的重要挑戰(zhàn)。

注：文中圖片均由作者繪制。