生態城市與人地關系

范育鵬,方創琳

1 中國科學院地理科學與資源研究所, 北京 100101

2 中國科學院區域可持續發展分析與模擬重點實驗室, 北京 100101

生態城市是按照生態學原理構建的社會經濟自然各維度各因素協調發展的城市生態系統,主要研究系統各種要素之間的關聯關系。人地關系內涵是人類活動和地理環境相互關系,是地理學的研究核心領域。隨著人類社會發展發生變化,城市作為人地關系反應劇烈的地區成為人地關系典型研究區域；人地關系中心目標是協調人地關系, 重點研究人地系統的優化, 并落實到區域可持續發展上。那么生態城市規劃與建設與人地關系研究就不可避免地產生了重合和交疊。若能將兩者融合,相互借鑒和滲透,會推進地理學以及可持續生態學理論和方法的創新和突破,協調人與自然關系,推進可持續發展。

1 相關文獻計量分析

以“ecocity OR eco-city”或“urban ecology OR ecosystem”為關鍵詞和主題詞在Web of Science(所有數據庫)中進行檢索,發現2000年以前的文獻較少,2000年以后呈逐年增長趨勢(圖1),相關論文主要分布在環境科學生態學、生物多樣性保護、動物學、地理學、城市研究、植物科學、林業等研究領域(圖1)。我國關于生態城市的研究很多,其論文數量占到全球總量的37.93%。2000年以來的高被引論文的研究主題主要集中在全球變化、城市綠色基礎設施以及城市地區的生態系統服務方面。

圖1 生態城市文獻按時間和研究方向的分布Fig.1 The literature distribution on eco-city according to time and research field

以“(human OR man) & (land OR nature OR environment) & (relation* OR interaction)”為關鍵詞和主題詞在Web of Science(所有數據庫)中進行文獻檢索, 發現2000年以前的文獻較少,每年發表數目基本上為個位數,2000年以后呈逐年增長趨勢(圖2),在環境科學生態學、地理學、生物多樣性保護、經濟學、地質學、人類學等研究方向均有分布。我國關于人地關系研究的論文數量占全球論文總量的比例較多,占比32.09%。2000年以來的高被引論文的研究主題主要集中在模擬土地利用和土地覆蓋變化的多主體系統、生態系統服務以及氣候變化的社會經濟影響方面。

圖2 人地關系文獻按時間和研究方向的分布Fig.2 The literature distribution on man-land relations according to time and research field

本文搜索了人地關系和生態城市共同為主題詞和關鍵詞的文獻,共有34篇。說明將兩者進行融合的研究還比較少,且大多是進行了概念的簡單匹配。

人地關系的研究對象是人地系統,社會-經濟-自然復合系統則是生態城市的研究對象,從本質上,社會-經濟-自然復合系統和人地系統都是復雜系統；從內涵上,社會-經濟-自然復合生態系統與人地系統極其相似。本文在總結生態城市和人地關系研究的基礎上,介紹和評述在研究過程、格局、機制等方面的國內外研究進展,以期對地理學及人地系統研究有所啟示,對生態城市建設研究有所拓展。從內涵、演變特征、理論與方法等對人地關系與生態城市兩者的研究進展進行對比,梳理研究演化進程和潛在的融合點,以提供一個創新的解決當下復雜問題的視角和方法,促進可持續發展。

2 生態城市

生態城市建設的本質是要將單向線性發展模式轉變為閉合循環發展模式。目前全球超過一半的人口聚集在不到陸地表面3%的城市[1—2],到2050年將有大約70%的人口居住在城市[3]。過去,城市在發展理念、建設規劃和驅動力量以及政策制定方面對應該采取的相互協調關系的舉措和思路是不夠重視的。

城市面臨的關鍵挑戰包括提供滿足人類需求的基礎設施和公共服務(電力、交通、教育、醫療等),提供保障人體健康的生態環境(清潔的大氣、水等),具備抵御一定風險和災害(洪澇等)的能力[4]。面對城鎮化、人口增長、資源緊缺與環境污染的壓力以及氣候變化的脅迫,生態城市建設通過空間產業規劃、基礎設施布局、環境治理、城市管理來提高資源利用效率,提升公共服務水平,改善人居環境質量,成為人類實現可持續發展的有力舉措[4—5]。國外許多城市都相繼進行了生態城市建設的摸索與實踐,如丹麥的哥本哈根市,澳大利亞的懷阿拉市,美國的伯克利、克利夫蘭和波特蘭都市區等[6]。國內已有海南、黑龍江、吉林、山東、浙江等8省的百余城市編制了生態城市建設規劃,而中西部眾多城市也漸漸將生態城市建設納入城市發展議程之中[7—8]。

2.1 內涵及演變

生態城市是按照生態學原理建造的人居環境。一般認為霍華德的田園城市理論是生態城市的現代啟蒙[9]。建筑師保羅·弗朗西斯·道頓等首先提出這類城市理念,并創立“生態建筑”公司[10]。1971年聯合國教科文組織在“人與生物圈計劃”中將生態學引入城市研究,提出“生態城市”的概念[11—12]。隨著社會的發展和技術的進步,生態城市的內涵不斷豐富和拓展。城市生態化是通往生態城市之路,就是城市社會—經濟—自然復合生態系統實現全面協同有序發展的演化途徑[8]。“生態化”已不再是單純的生物學含義,而是相對綜合整體的概念,包含社會—經濟—自然復合生態的內容,即強調社會、經濟、自然協調發展,實現人與自然和諧共生。上世紀末針對城市“膨脹”、交通擁堵、基礎設施短缺等問題,歐美國家實施了生態城市項目,倡議創建緊湊城市,進行線性多中心開發。歐盟為應對氣候變化于2003年提出建設低碳城市,以交通節能和建筑節能為主要措施。2007年研究人員針對高溫、暴雨、洪水、海平面上升等極端事件,倡導建設“彈性城市”[13]。

隨著各國經濟增長,各種問題日益凸顯,生態城市從原初生態界和城市規劃界的理論探討與項目示范,向城市建設實踐和推廣轉變。2015年聯合國人居署理事會議通過《城市與區域規劃國際準則》,為城市與區域規劃制定了一個廣泛適用的框架[14]。2016年10月第三屆聯合國住房和可持續城市發展大會頒布《新城市議程》,指出要建設“公正、安全、健康、方便、可負擔、有抵御能力和可持續的”城市,其中包含4個重要的價值導向：關注生態本底、創建網絡結構、建造包容社會、完善政策制度[15],指明了生態城市的發展方向。生態城市已跨越了單純保護城市環境的層面,融合了經濟、社會、歷史、文化等因素,向更加整體協同的方向邁進,展示出廣義的系統生態觀。另外生態城市建設從社會、經濟、自然等方面大目標的規劃向微觀過程的生態設計和小尺度精細化管控方向發展。

2.2 理念及機制

生態城市建設必須依靠系統思維。就生態城市建設背景而言,國內外有明顯差別,不應照搬國外的實踐措施和經驗模式,應探索與本地自然條件、環境特征、社會經濟發展、區位條件、風俗習慣相匹配的發展模式。從整體上辨識城市生態系統中各個組織之間的關系,調控時、空、量、構、序[16]；把城市道路、交通、給排水系統以及各種污染物排放口等灰色基礎設施與濕地、綠地、生態廊道等綠色設施相關聯,構建有機網絡,增加城市系統的彈性[17]。

生態城市發展的目標是實現人與自然的和諧統一,蘊涵著人與人和諧、人與自然和諧、自然系統和諧三個層面,生態城市不僅能“維持調節”自然,也可滿足人類發展的需求,達到“人和”[3,5,8]。從哲學視角看,生態城市的價值認同只有人的意識理念、文化感知和社會關系達到一定程度才會達到[8,18]。從生態經濟學方面審視,生態城市的經濟增長模式是集約式循環增長,使用生態技術既有利于保護生態價值,又有利于構建社會文化價值,創造生態化產業體系,促進生產和生活的生態化,加大資源能源節約和循環利用[5]。從城市生態學方面講,生態城市的結構穩定、功能合理、運轉有序,保持動態平衡。其中物質流、能量流、信息流暢通有序,支撐著自然與社會的交互作用和演進過程[3]；從城市規劃學方面講,生態城市的空間結構布局合理,基礎設施功能完善,生態建筑廣泛應用,景觀充分體現出城市之美[19,20]。從地理空間方面講,生態城市是城鄉有機融合的城市化區域,與傳統的城市和鄉村對立的二元經濟模式有本質區別[21]。

2.3 規劃原理與方法

城市系統的結構與環境共同決定著其功能與狀態,這是理解城市發展過程,闡明城市內外關聯機制,編制城市發展規劃應當依照的基本道理[22]。生態城市規劃既需評估現狀,確定單一目標的統計學方法和時序因果預測模型,更需應用可以反映多要素間相互關聯結構、依存機制及其動態演變模擬的模型,以便能協同城市系統結構、功能和狀態的內在關聯優化[20, 23]。近年來在我國運用著名生態學家H. T. Odum[24]創立的系統生態學建模原理和模擬方法以及馬世駿等提出的社會-經濟-自然復合生態系統理論與方法[25],進行了一些生態市、縣的建設規劃。這些工作主要揭示開放復雜系統的結構和狀態的關聯機制,按照多要素間關系整合多種模型方法,對城市社會、經濟和生態的協同發展和策略進行解析。因此正好符合城市或區域發展的現實情況與決策要求,并使得研究范式和規劃原理得以科學實踐和完備。除此外,生態城市研究中常用的成熟的方法和工具包括生態位理念、系統生態指標體系、生態承載力評價、產業代謝分析、景觀格局理論[26—30]。

生態城市建設規劃要立足于區位條件,依靠城市轄區內城鎮規模調整,商貿、居住功能調節,產業結構升級和合理布局,以及建城區土地配置結構的優化與生態用地的建設,旨在能持續主導社會、經濟的有序發展,且使得各建城區、工商業部門和村鎮居住點經濟發展、環境改善、人居舒適協同發展。

生態城市建設既需要政府自上而下的宏觀調整,又需要公眾自下而上的廣泛參與。要遵循城市的自然、經濟、社會和文化特征,制定合理的中長期目標和發展路線,制定應對未來變化和挑戰的長期規劃[31]。要完善相關規劃體制,制定評價準則和技術標準,將生態城市規劃的細節落實到合同和設計圖紙上。生態城市建設涵蓋城市規劃與設計、綠色建筑設計、生態產業與綠色交通規劃與管理、環境保護規劃、能源結構調整優化、水資源高效利用、廢物管理等方面,需要大力引進先進的設計手段,提高對信息化技術的采用[20]。現今對技術體系的實踐應用大部分限于單項技術,亟待整合多種技術,建立集成的生態城市技術體系。生態城市建設不但應研究土地利用、綠色產業、綠色交通、綠色建筑、生態環境、資源能源循環利用、廢物處置處理和信息化等規劃技術,還應推廣生態適宜性建設技術[23]。

3 地理學中的人地關系

3.1 經典理論

人地關系的經典解釋是人類與自然環境之間的關系[32]。自古及今人地關系矛盾的協調過程都是地理學和相關學科重點關注的命題[33],從“天人合一”傳統思想到人地關系協調理論,再遞進到現代的“可持續發展”理念。人地關系研究一直以來都是地理學的研究核心,是地理學的傳統命題之一。美國地理學發展報告《了解正在變化的星球：地理科學的戰略方向》中寫道“地理學家必須重視人與自然的相互關系……關注生物地球物理學和人類環境的演變特征”[34]。吳傳鈞先生認為‘人′和‘地′兩方面按照一定的規律發生關聯,從而構成復雜巨系統, 即人地關系地域系統[35]。隨著對全球變化和全球性問題的研究日益深入, 導致對人地關系的認識也逐步加深, 并站在事關人類社會可持續發展的高度研究人地關系,成為當下國際的研究熱點和前沿。

3.2 演變過程

近代以來“human/man-land relation/relationship/interaction”是我國最常見的英文表達,2000年以前西方國家以此為關鍵詞的文章屢見不鮮。2000年以后,以“環境”一詞取代“土地”的現象不斷出現,普遍以人與環境的關系(human-environment interaction)表達人地關系概念,表明了在地理學中環境研究的興起。鑒于本土化傾向,本研究仍以“人地關系”表述西方“人與環境關系”的概念。地理學家關于人地相互作用的研究范式,已隨著時間推移而發生演變[36]。哈登指出以前人地關系研究方法存在的局限性,強調應重新定義問題尋求新機會[37]。人地關系作為關系類型的結果或傳統觀點的研究片面性逐漸凸顯。探索人類系統與自然生物物理系統的動態交互作用,將會給傳統的人與地二分法帶來新的認識角度。

隨著地理學空間概念的“社會轉向”和社會學中的“空間轉向”,社會空間問題正成為學術研究的一個新的理論視角[38—39]。“地”是地理或空間的概括,人類行為不可能離開特定的地理空間而存在。非經濟要素如學習,知識,創新,信任伴隨著地理學的關系轉向、文化轉向、制度轉向,正成為影響區域發展的關鍵因素[40]。人的主觀能動性對于建立物質形態起著重要作用,也導致自然空間逐漸喪失[41]。相應地,“地”的概念延展為人工環境,即“社會的產物”[42]。人類與其活動的空間無論是生活空間還是生產空間都有密切關聯,這是人地關系研究的矛盾點。

吳傳鈞先生強調人地關系一直是地理學研究的核心；地理學要“關注人地系統中人與自然的交互作用與機制”[43]。按照人地關系地域系統研究的基本范式,城市發展研究聚焦在經濟社會發展及其與資源環境的相互關聯方面,包含三方面內容:不同空間內部的發展問題;相同尺度空間的交互影響及其差異；以及不同空間的格局與尺度轉變中的問題。研究城市發展問題既要看重經濟社會與資源環境的系統綜合,又要關注不同系統內部各種因素的整合,包括傳統的和新興的因素。城市密集的人口、集聚的產業、劇烈的人類活動使得人地關系錯綜復雜,城市就成為人地關系地域系統研究的一個重要載體,城市研究的理論和方法也就成為人地關系地域系統理論和方法有機且重要的組成部分。

3.3 研究方法

3.3.1傳統方法

線性疊加：對于線性系統而言,整體可通過各個組件的線性疊加來分析；對于復雜的非線性體系,就不能通過線性疊加來分析,因為非線性關系會導致虧損或增益不按照線性的邏輯來發展,將復雜地理系統各要素直接線性疊加不可行。黃秉維先生提出復雜系統存在不同于“線性疊加”的虧損或增益,需加強研究地理系統各個要素之間相互關系。

統計學：各種統計分析主要是反映系統多要素作用關系的相關性分析。如嘗試追蹤系統的特定狀態是比較復雜困難的,但統計物理網羅所有狀態的集合相對容易,還可以提供相關信息的模型。那么相應來講,統計分析是研究人地系統狀態變化的有效方法。

承載邊界：人類活動所消耗的自然資源是否在自然承載力允許的邊界內。依據這一人地關系協調內涵,誕生出了一系列資源環境足跡反映人類活動程度的方法,包括資源環境承載力評價,生態足跡,水足跡,物質足跡核算等等[44—46]。資源環境承載力評價是自然環境在不受損并保持良好狀態的條件下,研究區域的環境容量和資源稟賦所能承載的人類活動規模；其關注人類活動與資源環境協調發展,是牽涉人與自然關系、關乎人類命運的問題。生態足跡把人的活動產生的影響轉化為其所占用的生物生產性面積,匯總之后與六種類型土地的綜合生態承載力對比,判斷一個地區是否超過了生態承載的上限,或者超出了多大程度。

綜合評價指標體系：是一個分解對象的研究過程。綜合評價的對象一般都很難以用單指標測量,比如人地關系等,這就需要從不同方面解構事物,再利用特定方法把研究對象的各個方面統一起來作為一個整體來看待；技術層面而言,多指標綜合評價相當于一個數學映射變化的過程,實質是把高維空間中的樣本點投影到一維直線上再進行比較和分析。

系統動力學(SD)[47]：用p表示人類系統的一個緯度(例如人口),e表示環境的一個子緯度,人與環境隨時間t的變化就可以簡單描述為

r1為人類緯度的獨立變化率,r2為環境的單獨變化率,C1是人類系統的最大承載力,C2表示環境的最大容量,σ1表示環境對人的作用系數,σ2表示人對環境的作用系數。當σ1> 0時,環境對人口增長的作用是正向的,當σ1<0時,環境對人口增長的作用是阻礙性的；當σ1=0時,環境對人口增長無任何作用。顯然,環境對人口增長的作用要么是促進,要么是阻礙,絕不會毫無作用。當σ2>0時,人類對環境承載力的增長是有益的；當σ2<0 時,人類對環境承載力的增長是有害的；當σ2= 0時,人類對環境承載力的增減不起作用。系統動力學關注復雜系統的非均衡動態,本質上屬于復雜系統科學,但傳統研究中多進行了一些簡單的假設和反饋循環的線性推理,本文中把它歸為傳統方法。

3.3.2復雜系統科學與綜合集成技術

人地系統中很多地理現象普遍帶有非線性、多尺度性、多層次性、不確定性、交互性和非穩定性等復雜性現象的特征,復雜系統科學(complex systems theory/complexity science)由于其創新的視角已引起相關學科的廣泛關注。復雜系統科學重點調查生物物理系統、資源環境系統、社會經濟系統、認知思維系統等不同系統之間及內部各組分間的交互作用,因此基于網絡分析和信息技術的綜合集成方法將大力支撐其方法論。地理學家以及區域規劃師已將該理論運用于城市健康、經濟增長、交通運輸和洪水災害等領域[48]。班尼特等以美國黃石公園為例探索了人地關系耦合與復雜性,指出復雜理論為解決系統恢復力、預測事件、評判可持續發展等提供了方法[49]。

洞察人地關系的關鍵是把注意力從要素向要素間關聯的轉移。生態學中的“恢復力”(resilience)概念已經拓展到人地關系分析框架中[50—51]。然而由于對“社會恢復力”的研究缺乏關注和規范性,這一概念在研究社會變化中的應用比較少見。關注復合生態系統中的滋擾因子和不確定性應通過生態管理、災害防范等方法使得系統從干擾和訝異中恢復穩定,而人地關系研究則更看重目標導向和關聯結果,達到人地之間關系更加協調[52—56]。綜合集成方法是分析解決人地關系系統復雜問題的有效工具。運用系統科學理論思考人類社會與自然構成的開放復雜的巨系統,要以綜合集成方法從定性到定量研究人地關系巨系統的結構與功能(圖3)。理解人地關系地域系統的復雜性應發揮地理學的特長, 又要合理借助系統控制論、耗散結構理論、協同論、信息論以及社會學、環境學、生態學、經濟學等多學科交叉方法,引進“3s”手段和人工智能技術, 進而發展成為定性與定量相結合、科學與技術相融合的綜合集成方法和技術體系,有望進一步揭示生態城市的復雜性。

圖3 復雜系統科學圖解Fig.3 Diagram of complex systems science

4 生態城市與人地關系研究的融合發展

4.1 區別與聯系

生態城市注重其系統的結構合理、功能高效和關系協調。面向“人與自然”二元均衡發展,自然環境要和城市融入一體；雖然具有相對寬泛的內涵(涵蓋自然生態化、社會生態化、經濟生態化),但把握住城市系統各組分的有機聯系就抓住了生態城市建設的“靈魂”。以往生態城市的內涵對空間的概念并不十分突出。在人地關系地域系統理論體系中,人地關系思維作為統領,系統思維起支撐作用,空間思維則是本底,這些思維排列有序相互依存于一個整體之中。

生態城市是社會、經濟、自然高度協調的復合生態系統,其物質能量流動和信息傳播構成錯綜復雜的網絡,具備實現物質充分利用、信息交流暢通、經濟環境協同、人與自然協調發展的能力。廣義上,生態城市是構建在對人與自然關系深入理解上的新文化觀,是依照生態學原理建立的社會、經濟、自然協同聯動的社會關系,是高效利用資源實現可持續發展的新的生產、生活方式。狹義上,就是利用生態學思維建設高效、健全、融洽、可持續發展的人居環境。人地關系倡導人與自然和諧發展,促進人地關系地域系統可持續發展。從人地關系宏觀背景入手進行生態城市研究更具系統性和整體性,借助生態城市的技術手段和工具可以彌補人地關系研究的寬泛性,使其更加具體,更具有解決實際問題的操作性。因此兩者相互融合,可以促進城市發展研究從廣度和深度上進一步深化和創新,提出解決城市復雜問題的新方法論。

因此地理學人地關系研究難點和生態城市研究關鍵點的融合十分必要且迫切。人地關系研究范圍更加宏闊,涵蓋人文和自然要素,要素相互關聯,以及時空變化規律等,而生態城市則重點研究要素之間的關聯而對于空間方面的闡述較為薄弱。對于各個要素的描述和分析已取得階段性的成果,但由于這些要素間關聯多為動態的非線性的,較為復雜,對此研究卻是地理學研究面臨的難點和挑戰,同時也是生態城市的研究重點。

4.2 共同目的和理念

隨著日益復雜的經濟、社會、環境問題不斷涌現,生態城市和人地關系的融合成為必要。生態城市從生態系統角度來審視城市,如果將其研究統一到一個大的人地關系框架之中將會更好地更全面地理解系統長期的動態演進過程。復雜問題的涌現本質是資源代謝在不同時空尺度上的停滯,結構功能在關系上斷裂破碎,經濟和生態在社會管理中的矛盾沖突。人地關系注重研究陸地表層人與自然的相互影響與反饋作用,探索人類和地理環境的關系演變特征規律。因此兩者研究皆為達到人與自然關系和諧協同的狀態。

生態城市理念趨向盡可能降低對資源的需求、對周圍地域的依賴,也盡可能減少污染排放及人類活動對環境的影響,提高土地利用效率,減緩全球變暖,其中使用的手段和工具可更具體地反映和測量人地關系。因此生態城市對于促進人地關系和諧提供了更為具體的理論和方法。全球變化、環境污染和資源短缺、社會與政治矛盾、經濟與文化沖突、疾病疫情的傳播等問題都可歸咎于人地關系的嚴重失調。而生態城市與人地關系的研究均旨在促進人與自然的和諧統一,解決矛盾激化導致的社會、資源環境等問題,達到一個協同發展狀態。

4.3 解決復雜問題的需求——融合

傳統的地理學人地關系研究方法和技術已然不能完善地闡明人地系統中發生的復雜問題,這些方法大體基于靜態的線性理論,看重的是靜態的空間平衡現象,不能有效解釋動態的非線性復雜現象。另外傳統的研究方法大多從宏觀入手,著重地域性與綜合性,缺乏從系統內部微觀層次進行的探索；而用動態進化的觀點來認識人地系統復雜的演化規律,微觀組分行為和關聯也許正好是導致系統復雜性的本源。相對而言生態城市研究的系統性和整體性較弱,而其具體方法和工具則比較成熟。生態城市是基于生態學理論創建的社會-經濟-自然復合生態系統,是以一定區域為依托的綜合體,不能脫離了區域背景而發展。城市系統微觀層面的理論和方法難以處理系統與外部之間甚或系統內部的復雜問題,因此亟待以宏觀和區域的視角來探討生態城市研究理論和方法,促進區域結構生態化及城鄉生態完整性。

隨著社會和學科發展,城市系統的研究不再只是限于簡單和靜態的描述,更需關注現象發生的根源及演化機制。現代地理學由分析性向系統性思維轉換,站在人地系統的高度研究人地關系,借鑒生態系統的思想審視人地關系。于是以“流”的形態(如物質流、能量流、信息流、資本流等)來探索人地關系中各要素之間及其與周圍環境之間的關聯逐漸興起。人地系統研究運用了一些生態系統的思維,如系統與要素、局部與整體、結構與功能、格局和過程、信息與反饋、調節與協同、漸變與突變、動態平衡等概念,促進傳統地理學的類比、歸納思維上升到邏輯思維層次,逐步與生態學思維融合(圖4)。復合生態系統理論要求綜合考慮社會、經濟、環境等方面效益去構建一個合理的區域結構,其中自然和人工維度之間均達到生態平衡。建立協調的人地關系,必須摒棄人是自然主宰的觀念,既要建立地理組分的協調關系,又要構建地域結構的協調關系。

生態城市和人地關系兩者融合需要在模型方法、數據獲取及實踐運用上努力開拓,包含頂層設計方法,物質代謝調控技術,清潔生產技術、循環經濟核心技術、全生命周期流域協同水管理技術、智慧城市技術、產業調整布局決策支持技術、綠色制造技術、區域協同管理等。把握總體的城市人地關系現狀,通過調控具體的城市人地關系,來促進支撐生態城市的建設,把物質能量代謝過程與人地系統耦合機制進行相互映射,為多部門協同政策制定提供科學依據。最終要站在系統和全局角度進行合理規劃和決策,一是精準施策到關聯要素,二是落實到空間布局；不斷歸納典型樣本與案例,采取綜合集成技術演繹城市系統的發展規律,促進城市人與自然關系的實時監控,繼而調控優化生態化發展路徑(圖4)。

圖4 生態城市與人地關系融合的主要研究方面Fig.4 Main research on integration of ecocity and man-land relations

從應用角度來講,人地關系始終面向陸地表層主要特征的演進和人類與環境間關系的演變。依托人地關系的地理學在主體功能區規劃、污染防控及區域協同發展戰略、生態文明建設等方面均發揮出了特色優勢,為調節人類與自然環境相互關系提供了科學依據和實踐指導。在區域規劃編制、生態建設與環境保護、國土資源合理利用,區域可持續發展等方面人地關系研究都正在體現出其理論價值。生態學、環境科學、社會學和復雜科學等學科對于人地關系問題的思索也相繼延伸到地理學的運用領域。城市中人地關系作用復雜劇烈,地理環境變遷顯著,人地關系研究主要是通過探索人類活動的過程、強度以及其與典型地區相互作用的格局演變關系,著重分析城市系統物質與能量流動的特征、人地關系作用格局轉化的驅動機制,提出修繕和改觀人地關系促進城市可持續發展的原理及調控路徑。劇烈活動區域的人地關系在短期內發生著顯著變化,生態城市作為典型研究對象,十分有助于研究人地關系的地域空間特征和結構分異狀況,并為歸納人地關系地域系統演變的基本規律提供基礎。

5 結論和展望

本研究論述了生態學和地理學領域兩個存在融合性的著力點—生態城市與人地關系的概念內涵,理論機制以及研究方法的動態進展,以及進一步融合的潛力,并提出了研究建議和展望。生態城市具有合理的社會—經濟—自然復合生態系統結構和穩定的功能,達到了動態的平衡,人地關系研究人地系統各要素間的作用關系及其空間模式。從系統論來看,兩者具有相似性,人地關系和城市是巨系統,都由諸多要素組成,不同要素的變化,不僅會引起子系統的變化,也會引起巨系統的變化,進而引起其它子系統及其要素的變化。生態城市自身帶有具象特征,人地關系通常具備宏觀的理念背景；生態城市研究中注重工具的適用性和精確性,試圖通過“計算”為城市生態規劃提供科學依據,以解決城市中人與自然的矛盾。技術推動了城市生態規劃的發展,但某種程度上忽略了生態規劃的初衷和意義,忽視了人地關系。人地關系提供了生態城市的本質奧義,是一個構建系統的總體靈魂,指導了具體技術的集成和應用,但存在理念“高高在上”、過于空泛宏觀、落地性不夠等問題。

生態城市規劃基于生態學,開展城市生態化建設對生態本質的認知和遵循十分重要。首先,生態的界定主要依據物質流、能量流、信息流產生的功能；其次,人地關系的界定及優化,也是“生態”的一個重要的基本內涵。那么在生態城市建設過程中對以上兩個角度的秉承也就非常重要。

生態城市因具有生態韌性等特征,不同城市的適應性和環境也有差異,更需要實行彈性管制,不能采取剛性的約束管控。需要對一刀切的剛性管控進行反思,納入城市經濟效益、民眾訴求和生態補償機制等彈性思維和彈性管制方法,探索經濟發展與保護共贏之路,構建和諧的人地關系。

生態城市和人地關系研究離不開多學科的融合,融合需要納入新鮮知識,集成新技術的應用。目前主要從3S技術、大數據、人工智能等新技術對生態城市進行研究。未來生態城市和人地關系研究將會繼續在跨學科研究的基礎上進行,城市生態韌性、智慧城市建設、城市系統安全與風險等將成為研究的重點方向,復雜系統科學和綜合集成技術將會是兩者融合發展的主要開拓方向和解決問題的重要途徑。

需要開創性地運用生態城市與人地關系的理論,在創新中求發展,既要理念的科學融合,又要注重實踐的應用融合。要將其理論應用到區別于傳統研究地區的新的特殊地區。例如如何在青藏高原推動綠色高質量發展,青藏高原是人地關系特殊的地區,就需要厘清這一地區的時代背景、利益主體、矛盾沖突和人居空間的演變特征及互動機制,通過分析人地關系的各要素關聯機制,從而提出青藏高原地區人地關系調控的重點和生態化發展路徑。