城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估框架與實(shí)踐
——以北京天壇地區(qū)為例

胡云鋒, 高 戈

1 中國科學(xué)院地理科學(xué)與資源研究所,資源環(huán)境信息系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 北京 100101 2 中國人民大學(xué),環(huán)境學(xué)院, 北京 100872 3 中國科學(xué)院大學(xué),資源與環(huán)境學(xué)院, 北京 100049

生態(tài)風(fēng)險評估是指對自然變化或人類活動等外界脅迫導(dǎo)致的生態(tài)損失進(jìn)行評價和量測[1- 3]。傳統(tǒng)的生態(tài)風(fēng)險評估對象是大尺度的自然生態(tài)系統(tǒng)或半自然-半人工的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng),針對中等尺度的城市生態(tài)風(fēng)險評估研究相對較少。一方面,城鎮(zhèn)化進(jìn)程使得自然生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘猩鷳B(tài)系統(tǒng),原生生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生了結(jié)構(gòu)性的、幾乎不可逆的重大變化;另一方面,城市內(nèi)部人-地關(guān)系的不斷演化,特別是城市內(nèi)部生活、生產(chǎn)和生態(tài)土地的改造和升級建設(shè),也持續(xù)地對城市生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)成、質(zhì)量和功能造成重大影響[4]。因此,在快速城鎮(zhèn)化的城市周邊地區(qū)以及不斷演化的城市內(nèi)部地區(qū)開展城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估,這是景觀生態(tài)學(xué)的重要應(yīng)用領(lǐng)域,同時也是城市可持續(xù)發(fā)展、美麗城市建設(shè)的現(xiàn)實(shí)需求。

過去40年來,中國出現(xiàn)了持續(xù)、高速的城鎮(zhèn)化進(jìn)程和大規(guī)模、高強(qiáng)度的城市提質(zhì)升級進(jìn)程。中國的城鎮(zhèn)化水平從1978年的17.9%上升至2017年的58.5%,年均增長速率達(dá)到1.04%。中國的城市也大量存在城市功能定位調(diào)整、街區(qū)功能改造升級、城市面貌重塑的過程。例如：2004年后,北京放棄了過去50年來長期追求的全國工業(yè)中心、經(jīng)濟(jì)中心的城市定位,轉(zhuǎn)而以全國政治中心、文化中心、國際交往中心和科技創(chuàng)新中心為新的城市發(fā)展目標(biāo)。城市規(guī)劃定位的改變,導(dǎo)致區(qū)域產(chǎn)業(yè)構(gòu)成、城市功能布局、城市景觀面貌發(fā)生重大而深刻的變化。城鎮(zhèn)化、市政建設(shè)進(jìn)程在改變城市面貌、提升城市實(shí)力、改善人民生活的同時,也可能引發(fā)潛在的生態(tài)風(fēng)險、導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)問題和生態(tài)災(zāi)難,如：城市熱島[5]、城市內(nèi)澇[6]、大氣灰霾[7]、地面塌陷[8]、生物多樣性喪失[9]等。

開展城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估首先需要建立一個科學(xué)合理的評估框架。既有的城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估大致有2種技術(shù)路線：一種路線是在“損失與概率疊加”范式指引下,構(gòu)建一套基于景觀生態(tài)學(xué)指數(shù)的分析方法。例如：王敏等提出了一套包括景觀破碎度、景觀分離度、分維指數(shù)以及景觀生態(tài)服務(wù)價值系數(shù)在內(nèi)生態(tài)風(fēng)險評價模型[10];陳鵬等則構(gòu)建了一套包括景觀破碎度、景觀分離度、優(yōu)勢度以及脆弱度在內(nèi)的景觀生態(tài)風(fēng)險評價方法[11]。另一種路線則是基于景觀生態(tài)服務(wù)“源-匯”理論,構(gòu)建一套能夠綜合描述城市景觀生態(tài)損失機(jī)制和風(fēng)險分布格局的方法。例如：孫洪波等在統(tǒng)籌分析風(fēng)險源、風(fēng)險受體和風(fēng)險效應(yīng)后,構(gòu)建了風(fēng)險三要素評價模型,并對江蘇昆山地區(qū)的生態(tài)風(fēng)險進(jìn)行分析[12]。張小飛等將生態(tài)風(fēng)險分為自然災(zāi)害、環(huán)境污染及生態(tài)退化等3種類型,繼而以土地利用單元作為風(fēng)險受體,整合自然、人文、景觀及環(huán)境因子,構(gòu)建了城市綜合生態(tài)風(fēng)險評價的空間分析框架[13]。總的來看,景觀指數(shù)方法的優(yōu)點(diǎn)在于不依賴太多的實(shí)測數(shù)據(jù),但存在評價指向性不明、受損概率表征簡單化的問題。生態(tài)服務(wù)“源-匯”方法適合分析具有明確脅迫機(jī)制的生態(tài)風(fēng)險,但其綜合分析的能力薄弱,難以全面表征多源脅迫下的生態(tài)風(fēng)險及其時空分異。針對研究中存在的問題,一些學(xué)者試圖構(gòu)建理論基礎(chǔ)更扎實(shí)、操作性更強(qiáng)的城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估框架。例如：劉焱序等以城市社會-生態(tài)系統(tǒng)為風(fēng)險評價對象,引入生態(tài)適應(yīng)性循環(huán)三維框架,將景觀生態(tài)風(fēng)險評價指標(biāo)從單一的景觀指數(shù)擴(kuò)展至“潛力-連通度-恢復(fù)力”的三維測度模型[14]。曹祺文等則建立了一個覆蓋生態(tài)服務(wù)損失與生態(tài)脅迫概率的景觀生態(tài)風(fēng)險評估理論框架[15]。

總的來看,國內(nèi)外學(xué)者做了不少城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估案例研究,在評估的理論和方法論方面取得了一些進(jìn)展。但研究總體上存在理論基礎(chǔ)不嚴(yán)密、評價指標(biāo)不全面,評估定量化程度不高,指標(biāo)計(jì)算過程過于復(fù)雜,評估結(jié)果空間化表達(dá)能力較弱,最終導(dǎo)致城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估框架實(shí)用程度不高的問題。Suter和Cormier曾指出：風(fēng)險評價科學(xué)工作者與利益方之間存在交流障礙。風(fēng)險評價者沒有對科學(xué)管理環(huán)境的最終目標(biāo)進(jìn)行明確闡述,利益方和決策者也不知道要“保護(hù)什么”[16-17]。因此,準(zhǔn)確分析城市景觀生態(tài)風(fēng)險的關(guān)鍵要素,選擇便利可靠的基礎(chǔ)指標(biāo)數(shù)據(jù),構(gòu)建一套面向管理者的城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估框架,形成與之匹配的參數(shù)化方法和圖示方法,這不僅有利于研究者準(zhǔn)確把握城市景觀生態(tài)演變規(guī)律,也有利于管理者快速開展城市建設(shè)評價、科學(xué)規(guī)劃城市景觀生態(tài)的未來布局。

為此,在深入分析城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估原理基礎(chǔ)上,集成生態(tài)價值評估和生態(tài)受損概率測量方法,嘗試構(gòu)建一個城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估的應(yīng)用框架。基于該框架,以北京市天壇地區(qū)為案例區(qū),定量分析案例區(qū)景觀生態(tài)價值、受損概率及生態(tài)風(fēng)險的空間分布格局和數(shù)量特征,提出防范城市生態(tài)風(fēng)險的具體建議。本文將回答以下3個問題：城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估的基本框架是怎樣的？案例區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險的空間分異規(guī)律是怎樣的？城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估中存在哪些不確定性？

1 評估框架

1.1 城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估

城市景觀生態(tài)風(fēng)險是對城市生態(tài)系統(tǒng)價值以及城市生態(tài)系統(tǒng)受損可能性的綜合評估。城市景觀生態(tài)風(fēng)險在數(shù)值上可以表為城市景觀生態(tài)價值與城市景觀生態(tài)受損概率的乘積[15]：

RISK=VALUE×RPROB

(1)

式中,RISK為景觀生態(tài)風(fēng)險,VALUE是景觀生態(tài)價值,RPROB為景觀生態(tài)受損概率。

城市景觀生態(tài)價值可以根據(jù)景觀生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值來測度。根據(jù)聯(lián)合國千年生態(tài)系統(tǒng)評估(The Millennium Ecosystem Assessment, MA)方案,生態(tài)系統(tǒng)主要提供4類服務(wù)：供給服務(wù)、調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)和文化服務(wù)。上述4類服務(wù)還可以進(jìn)一步細(xì)分為食物生產(chǎn)、原材料生產(chǎn)、氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、廢物處理、土壤保持、維持生物多樣性和提供美學(xué)景觀等生態(tài)功能[18- 19]。城市生態(tài)系統(tǒng)一般不具備有意義的食物生產(chǎn)和原材料生產(chǎn)功能。因此,城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估中通常只考慮生態(tài)調(diào)節(jié)、生態(tài)支持和文化服務(wù)等三類生態(tài)服務(wù)以及氣體調(diào)節(jié)、氣候調(diào)節(jié)、水文調(diào)節(jié)、廢物處理、保持土壤等13項(xiàng)具體功能(表 1)。

城市景觀生態(tài)系統(tǒng)的受損概率受外界脅迫強(qiáng)度和系統(tǒng)自身脆弱性兩方面因素影響。外界脅迫包括自然脅迫(如地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、生物災(zāi)害等)和人類活動脅迫。在短時間尺度上,自然脅迫對于城市生態(tài)系統(tǒng)的影響幾乎可以忽略不計(jì),人類活動才是城市生態(tài)系統(tǒng)最重要的外來脅迫。景觀生態(tài)自身的脆弱性,需要重點(diǎn)考慮景觀生態(tài)系統(tǒng)的性質(zhì)、質(zhì)量、空間構(gòu)成特點(diǎn)。因此,綜合以上兩方面的考慮,可以使用8個陸表生態(tài)參數(shù)或景觀生態(tài)參數(shù)來評估城市景觀生態(tài)受損概率(表 1)。

1.2 景觀生態(tài)價值測量方法

景觀生態(tài)價值可以表為單位面積景觀生態(tài)價值與面積的乘積。具體如下所示：

(2)

式中,VALUE是研究區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)價值(元);fi,j是第j種生態(tài)類型、第i項(xiàng)生態(tài)服務(wù)的單位面積價值量(元/hm2);Aj為第j種生態(tài)類型的面積(hm2);在研究區(qū)內(nèi),共有n種生態(tài)系統(tǒng)類型。在上計(jì)算公式中,準(zhǔn)確厘定不同生態(tài)類型土地的單位面積生態(tài)服務(wù)價值量(即fi,j)是研究的關(guān)鍵和難點(diǎn)。

一般地,單位面積的生態(tài)服務(wù)價值可以通過問卷調(diào)查法、生態(tài)足跡法、旅行成本法、回避成本法、條件價值法、享樂價值法等方法給出估計(jì)值[20- 27]。根據(jù)中國自然生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量以及城市特定景觀要素生態(tài)服務(wù)價值基準(zhǔn)研究,作者提出以糧食生產(chǎn)服務(wù)價值為基準(zhǔn)(設(shè)為1),對比分析其他生態(tài)服務(wù)相對于糧食生產(chǎn)服務(wù)的重要性,從而確定該項(xiàng)景觀生態(tài)服務(wù)相對于糧食生產(chǎn)服務(wù)的比值(也就是“價值當(dāng)量”)。在確定生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量的基礎(chǔ)上,基于糧食生產(chǎn)服務(wù)的實(shí)際市場化價格,得到其他生態(tài)服務(wù)的貨幣化價值量。基于上述方法,可以得到城市景觀生態(tài)價值當(dāng)量如表2所示。

表1 城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估的指標(biāo)體系

上表中：行道樹及小區(qū)綠化樹、公園林地、草地、護(hù)城河、公園景觀湖的調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)價值當(dāng)量,參考了謝高地等人提出的中國生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值當(dāng)量表[24];行道樹和社區(qū)綠地的文化服務(wù)價值當(dāng)量,參考了李想等人運(yùn)用了條件價值評估法和旅行成本法確定的北京市綠地文化服務(wù)價值結(jié)果[25];現(xiàn)代高層建筑和低層建筑的調(diào)節(jié)服務(wù)、支持服務(wù)的價值當(dāng)量,參考了胡喜生等運(yùn)用替代成本法、防治成本法等方法估算得到的城市建設(shè)用地景觀生態(tài)價值結(jié)果[26];公園林地、草地、各種景觀水體以及古代文物建筑的文化服務(wù)價值當(dāng)量,參考了彭婉婷等采用旅游成本法測算得到的結(jié)果[27]。根據(jù)2010—2017年的《北京市統(tǒng)計(jì)年鑒》提供的糧食播種面積以及糧食作物總產(chǎn)值數(shù)據(jù),可以計(jì)算得到北京地區(qū)多年平均的糧食生產(chǎn)服務(wù)貨幣化價值為1472元/hm2。由此結(jié)合表2的生態(tài)價值當(dāng)量成果,可以計(jì)算得到北京各種城市景觀生態(tài)服務(wù)價值的貨幣化數(shù)值表。

1.3 景觀生態(tài)受損概率測量方法

景觀生態(tài)受損概率是在空間像元尺度上綜合分析表征人類活動脅迫強(qiáng)度和景觀生態(tài)脆弱性程度的8個指標(biāo)所得到的指數(shù)。計(jì)算公式可表為：

PROBn=PLI+PIM+PC+PLV-(PR+PV+PE+PLC)

(3)

(4)

式中,RPROB是生態(tài)受損概率,PLI、PIM、PC和PLV分別為夜間燈光指數(shù)、不透水面積比例、建設(shè)用地連通性和生態(tài)易損度,PR、PV、PE和PLC分別為距城市主干道的距離、植被覆蓋度、生態(tài)用地連通性和景觀豐富度。各個指標(biāo)因子的含義及其測算方法如表3所示。

表3 景觀生態(tài)脆弱性評價指標(biāo)和測量方法

2 案例分析

2.1 案例區(qū)

天壇地區(qū)位于北京市中心,占據(jù)北京市東二環(huán)、南二環(huán)拐角位置,總面積約12.31km2(圖1)。研究區(qū)內(nèi)的天壇公園是中國明清兩代皇帝祭天的場所,今天已被列為聯(lián)合國世界文化遺產(chǎn)、全國重點(diǎn)文物保護(hù)單位、國家5A級旅游景區(qū)。龍?zhí)豆珗@內(nèi)有袁崇煥祠、時傳祥紀(jì)念館等,是國家4A級旅游公園。龍?zhí)段骱珗@、永定門公園則是2個普通的市民公園,是包括人工草地、林地、水體、市民健身設(shè)施的開放式公園。除上述公園之外,研究區(qū)其他地區(qū)則主要為各種商務(wù)辦公樓、民用住宅樓以及各種交通道路設(shè)施,間或有零散分布的林地、草地和水體。總體上看,研究區(qū)景觀同時呈現(xiàn)古典化與現(xiàn)代化、集聚化與破碎化特征,是一處包含古建筑文化群、現(xiàn)代商務(wù)區(qū)和一般市民生活區(qū)等的典型城市區(qū)域。

圖1 天壇地區(qū)城市景觀生態(tài)類型的空間分布 Fig.1 The map of urban landscape ecology in Tiantan region

2.2 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)

城市土地利用數(shù)據(jù)是基于衛(wèi)星遙感影像解譯得到。從美國地質(zhì)勘探局(United States Geological Survey,USGS)網(wǎng)站(https://earthexplorer.usgs.gov/)下載得到2017年7月10日Landsat OLI數(shù)據(jù),分辨率為30m。首先采用最大似然法將研究區(qū)粗略分成林地、草地、水域和建筑用地4種類型;而后對照Google Earth高分辨率影像,將研究區(qū)細(xì)分出行道樹及小區(qū)綠化樹、公園林地、草地、護(hù)城河、公園景觀湖、現(xiàn)代高層建筑、低層建筑和古代文物建筑等9種景觀類型。實(shí)地精度檢驗(yàn)表明,上述成果數(shù)據(jù)總體精度達(dá)到93.3%。

珞珈一號衛(wèi)星夜間燈光數(shù)據(jù)可以表征人類活動的范圍和強(qiáng)度。該數(shù)據(jù)可以從高分對地觀測系統(tǒng)湖北數(shù)據(jù)與應(yīng)用網(wǎng)(http://www.hbeos.org.cn/)下載得到。珞珈一號衛(wèi)星攜帶大視場、高靈敏度的夜光遙感相機(jī),分辨率為130 m。研究還使用了城市交通道路數(shù)據(jù)。研究使用了融合了基礎(chǔ)測繪和眾包測繪優(yōu)勢的互聯(lián)網(wǎng)交通導(dǎo)航地圖數(shù)據(jù)(http://maps.baidu.com/)。道路數(shù)據(jù)主要用于計(jì)算研究區(qū)內(nèi)不同空間位置與最近道路的距離,從而測算路網(wǎng)分布對于生態(tài)環(huán)境的影響。

2.3 城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估結(jié)果

2.3.1景觀生態(tài)價值

計(jì)算表明(表4)：2017年,北京天壇地區(qū)景觀生態(tài)價值總量約為2.41億元。其中,文化服務(wù)價值(2.26億元)遠(yuǎn)高于調(diào)節(jié)服務(wù)價值(971.62萬元)和支持服務(wù)價值(491.22萬元),文化服務(wù)價值占全部景觀生態(tài)服務(wù)價值的93.9%。在文化服務(wù)價值中,歷史文化價值最大(1.77億元),占全部景觀生態(tài)服務(wù)價值的73.5%;其次為教育和美學(xué)景觀價值(分別為1242.11萬元、872.40萬元),分別占總價值的5.2%和3.6%。在調(diào)節(jié)服務(wù)中,水文調(diào)節(jié)價值最高(342.57萬元),占總價值的1.4%。保持土壤和維持生物多樣性的生態(tài)價值大致相同(分別為228.60萬元和267.59萬元),占總價值的0.95%和1.11%。

表4 天壇地區(qū)景觀生態(tài)的價值

從空間分布上看(圖2)：研究區(qū)南部的景觀生態(tài)價值高于北部。高價值區(qū)主要分布在天壇公園、龍?zhí)豆珗@、龍?zhí)段骱珗@、永定門公園以及護(hù)城河區(qū)域。天壇公園內(nèi)部文物建筑的景觀生態(tài)價值最高,龍?zhí)豆珗@和龍?zhí)段骱珗@內(nèi)部的景觀湖生態(tài)價值也比較高。研究區(qū)北部地區(qū)的景觀生態(tài)價值普遍較低,高層建筑和道路等建設(shè)用地的景觀生態(tài)價值最低。

圖2 天壇地區(qū)城市景觀生態(tài)價值的空間分布 Fig.2 The map of urban landscape ecological service value in Tiantan region

2.3.2景觀生態(tài)受損概率

從單項(xiàng)因子來看(圖3)：植被覆蓋度的以4個公園為中心,向外圍逐漸降低;人類活動主要分布于北部地區(qū);除4個公園有大面積的透水地表外,大部分地區(qū)都呈現(xiàn)為不透水表面;研究區(qū)南部地區(qū)的道路密度更小;天壇公園、龍?zhí)段骱珗@等公園區(qū)域內(nèi)具有較高的生態(tài)用地連通性;但建設(shè)用地連通性的空間分布規(guī)律則與之相反;公園以及護(hù)城河兩側(cè)地區(qū)的景觀易損度高于周邊區(qū)域;研究區(qū)南部地區(qū)的景觀豐富度高于北部地區(qū)。

圖3 城市景觀生態(tài)受損驅(qū)動要素的空間分布Fig.3 Maps of single factor evaluation of landscape ecological damage probability

綜合上述8個單項(xiàng)因子評估成果,可以得到生態(tài)綜合受損概率的空間分布(圖4)。總體來看：研究區(qū)北部景觀生態(tài)受損概率高于南部。其中：高受損概率(0.8—1.0)區(qū)占研究區(qū)總面積的22.23%,主要分布在城市主干道附近(崇文門內(nèi)大街、崇文門外大街和天橋南大街);較高受損概率(0.6—0.8)區(qū)域占33.27%,主要分布在研究區(qū)東北部及西北部的建筑密集區(qū);中等受損概率(0.4—0.6)區(qū)域占13.70%,其分布與城市行道樹、綠化樹大致重合;較低受損概率(0.2—0.4)區(qū)域占20.43%,主要分布在龍?zhí)豆珗@、龍?zhí)段骱珗@、永定門公園及護(hù)城河附近;受損概率最低(0—0.2)的區(qū)域占10.37%,分布在天壇公園。

圖4 天壇地區(qū)城市景觀生態(tài)受損概率的空間分布 Fig.4 Map of urban landscape ecological damage probability in Tiantan region

2.3.3景觀生態(tài)風(fēng)險

綜合天壇地區(qū)城市景觀生態(tài)價值、城市景觀生態(tài)受損概率測算成果,依據(jù)公式(4),可以在柵格尺度上計(jì)算得到研究區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)。具體如圖5所示。研究表明：極高風(fēng)險區(qū)(≥500000元/hm2)與天壇公園內(nèi)的文物建筑大致重合,其面積占研究區(qū)總面積的0.95%;高風(fēng)險區(qū)(1500—500000元/hm2)分布在各個公園及護(hù)城河區(qū)域,占研究區(qū)總面積的34.57%;中等風(fēng)險區(qū)(500—1500元/hm2)散布于全區(qū),面積較小,占研究區(qū)總面積的3.55%;較低風(fēng)險區(qū)(150—500元/hm2)主要分布在崇文門外大街兩側(cè)的胡同和市民住宅區(qū)域,占研究區(qū)總面積的8.91%。低風(fēng)險區(qū)(<150元/hm2)廣泛分布于研究區(qū)的北部、中部,在研究區(qū)東南角、西南角也有少量集聚分布,其面積占研究區(qū)總面積的52.01%。

從景觀類型統(tǒng)計(jì)上看：高等建筑及道路、低層建筑的風(fēng)險基本屬于低、較低等級,這是由于這兩類景觀的生態(tài)服務(wù)價值低。與之相反,公園林地、草地、護(hù)城河和景觀湖的風(fēng)險均處于高、較高等級,其原因是因?yàn)檫@些自然景觀類型同時具有較高的生態(tài)服務(wù)價值量和景觀生態(tài)受損概率。其中,天壇公園的景觀生態(tài)風(fēng)險最高,具有較高和高等級區(qū)域分別占據(jù)該公園總面積的59.52%和39.49%。

3 討論

3.1 生態(tài)風(fēng)險的影響因素

天壇地區(qū)景觀生態(tài)受損概率呈現(xiàn)“北高南低”的格局,景觀生態(tài)風(fēng)險則呈現(xiàn)“北低南高”的分布。就其原因是：研究區(qū)東南部的行道樹和住宅小區(qū)景觀綠地較西北地區(qū)更多,這提高了單位面積的景觀生態(tài)價值、降低了生態(tài)受損概率。這一結(jié)論與其他研究者的結(jié)果是相符的。如：李耀明等研究北京地區(qū)生態(tài)風(fēng)險時便指出,植被覆蓋的減少使得生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)功能下降,生態(tài)風(fēng)險增大[28]。岳喜元[29]等也指出植被覆蓋指數(shù)的增加有利于降低沙漠化風(fēng)險。

圖5 天壇地區(qū)城市景觀生態(tài)風(fēng)險指數(shù)的空間分布 Fig.5 The map of urban landscape ecological risk index in Tiantan region

研究區(qū)西北部的景觀生態(tài)受損風(fēng)險明顯呈現(xiàn)以道路為中心、向兩側(cè)迅速降低的空間分布格局。這是因?yàn)樵摰貐^(qū)靠近首都北京的政務(wù)和商務(wù)中心,人類活動頻繁,城市建設(shè)強(qiáng)度較大,因此形成了距離道路遠(yuǎn)近、景觀生態(tài)受損風(fēng)險相應(yīng)變化的特點(diǎn)。王美娥等曾指出,城市經(jīng)濟(jì)社會活動類型與程度是城市生態(tài)風(fēng)險產(chǎn)生的主要驅(qū)動力[30]。這與本文結(jié)論相符。

在相同的植被覆蓋度下,南部地區(qū)的景觀生態(tài)風(fēng)險概率值低于北部地區(qū)。這是由于南部地區(qū)植被相對聚集,生態(tài)土地連通度更高,因此能夠?qū)垢鼜?qiáng)的外來脅迫。王鵬[31]等在對寧夏紅寺堡生態(tài)風(fēng)險的研究中也持類似觀點(diǎn),即隨著景觀破碎化程度不斷加深,生態(tài)風(fēng)險隨之增大。王敏對上海青浦區(qū)的研究也指出：提高林草地等小斑塊生態(tài)土地的聯(lián)通程度,可以有效提升景觀生態(tài)功能[10]。

3.2 防范生態(tài)風(fēng)險的建議

根據(jù)天壇地區(qū)景觀生態(tài)風(fēng)險評估結(jié)果,針對不同風(fēng)險等級地區(qū)特點(diǎn),可以提出針對性的管理舉措建議。

(1)北部地區(qū)以商業(yè)用地、居民住宅為主,人口密度大,人類活動脅迫強(qiáng)。未來應(yīng)從重點(diǎn)從緩解城市熱島、減少城市內(nèi)澇、提升城市景觀生態(tài)質(zhì)量等角度出發(fā),構(gòu)建以行道樹為主的生態(tài)廊道、透水地表和城市行洪系統(tǒng),開展高質(zhì)量的城市三維立體景觀生態(tài)設(shè)計(jì),擴(kuò)大城市“藍(lán)綠”生態(tài)空間(即植被和水體生態(tài)空間)的面積和功能水平。

(2)在天壇、龍?zhí)丁⒂蓝ㄩT和龍?zhí)段骱珗@等地區(qū),植被覆蓋程度較高、水域廣布,人類活動干擾較少;其中的古建筑群更是具有不容損毀的歷史文化傳承價值。對于這這些區(qū)域,應(yīng)繼續(xù)加強(qiáng)對重要古代建筑及其周邊景觀生態(tài)鑲嵌體的保護(hù)力度,在公園外圍適當(dāng)規(guī)劃景觀生態(tài)保護(hù)的緩沖管控區(qū),提高公園內(nèi)各種景觀生態(tài)土地和建筑物的服務(wù)能力。

(3)除上述地區(qū)之外的其他地區(qū),通常具有一定的植被覆蓋度,人類活動干擾不強(qiáng),景觀生態(tài)系統(tǒng)具有一定的自我修復(fù)能力。在這些區(qū)域,重點(diǎn)是要保護(hù)好現(xiàn)有的植被和水體,通過適當(dāng)?shù)囊?guī)劃和建設(shè),提高生態(tài)土地的連通性,降低潛在的生態(tài)風(fēng)險。

3.3 風(fēng)險評估的不確定性

城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估是一項(xiàng)需要兼顧科學(xué)合理性和實(shí)踐可行性的難點(diǎn)工作。在當(dāng)前的城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估中,在評估框架、評估指標(biāo)、評估參數(shù)以及基本數(shù)據(jù)等方面上存在框架指標(biāo)不統(tǒng)一、評估參數(shù)難確定、支撐數(shù)據(jù)難獲取等問題,相應(yīng)研究也會相應(yīng)存在結(jié)果不確定、時空不可比等問題。

在評估框架方面,本研究充分考慮景觀生態(tài)服務(wù)價值和潛在的損害概率,構(gòu)建了一個全新的評估框架。雖然案例區(qū)的實(shí)驗(yàn)表明該框架具有理論基礎(chǔ)可靠、實(shí)操性強(qiáng)、空間展示效果好的優(yōu)點(diǎn),但是該框架與其他評估框架、方法的結(jié)果一致性還有待更多的對比分析。

在景觀生態(tài)受損概率測量方面,考慮到數(shù)據(jù)的可獲得性以及案例區(qū)實(shí)際情況,目前的測度主要是從短時間尺度上的人為脅迫強(qiáng)度、景觀脆弱程度上考慮,尚沒有考慮長時間尺度上各種自然脅迫(如地質(zhì)災(zāi)害、氣象災(zāi)害、生物災(zāi)害等)的影響。但在地震帶、滑坡泥石流地區(qū)及山地、沿海等各種災(zāi)害敏感地區(qū)的研究來說,對上述自然脅迫的考慮將不可避免。

在景觀生態(tài)服務(wù)價值當(dāng)量的厘定方面,本文借鑒和引用了當(dāng)前已公開發(fā)表論文的價值量估算數(shù)據(jù),但這些估算結(jié)果可能有其特定的適應(yīng)地區(qū)和范圍。關(guān)于歷史文化、美學(xué)觀感的價值估算更是一個非常主觀、非常個性化、與區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展階段密切相關(guān)的指標(biāo)。景觀生態(tài)服務(wù)價值基準(zhǔn)的不統(tǒng)一和多變性,是生態(tài)風(fēng)險評估研究難以標(biāo)準(zhǔn)化的一個關(guān)鍵。

數(shù)據(jù)精度對于城市景觀生態(tài)評估結(jié)果有重要影響。城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估的研究尺度通常較小,因此對支撐數(shù)據(jù)的空間分辨率、時間分辨率以及數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性有著比傳統(tǒng)自然生態(tài)風(fēng)險評估更高的精度要求。本研究選用了珞珈一號夜光數(shù)據(jù)(空間分辨率130m)。與徐翀崎[32]等運(yùn)用DMSP/OLS數(shù)據(jù)(空間分辨率為30弧秒)對廣州市增城的研究結(jié)果相比,本研究結(jié)果顯然具有更高的精度,其空間不確定性也可大幅減小。

4 結(jié)論和展望

本研究在梳理城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估研究成果基礎(chǔ)上,依據(jù)生態(tài)風(fēng)險評估基本范式,確定了城市景觀生態(tài)價值的測算方法,明確了影響城市景觀生態(tài)格局和質(zhì)量的脅迫因子,構(gòu)建了城市景觀生態(tài)風(fēng)險評估的技術(shù)框架和參數(shù)體系。基于該評估框架和參數(shù)體系,作者以北京天壇地區(qū)為例,開展了柵格尺度的城市景觀生態(tài)風(fēng)險定量評估。結(jié)果表明：天壇地區(qū)景觀生態(tài)的文化服務(wù)價值遠(yuǎn)高于調(diào)節(jié)服務(wù)價值和支持服務(wù)價值,景觀生態(tài)受損概率呈現(xiàn)“北高南低”的空間格局,城市景觀生態(tài)風(fēng)險則呈現(xiàn)“北低南高”的空間格局。

該應(yīng)用框架仍然是一個探索性的方案,依然存在評估指標(biāo)、評估參數(shù)以及基本數(shù)據(jù)等多個層次上的不統(tǒng)一、不確定、不精確的問題。在未來的研究中,需要綜合考慮城市研究區(qū)特定的自然地理和人文地理特點(diǎn),考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段和社會共同需求,進(jìn)一步完善現(xiàn)有的評估框架和參數(shù)體系,實(shí)現(xiàn)更大空間尺度、更長時間序列上的城市景觀生態(tài)風(fēng)險定量評估。