浅谈剑桥亚区域绿色基础设施规划及启示

  1 绿色基础设施

  绿色基础设施概念起源于 20 世纪 80 年代的欧美,绿色基础设施以一种与自然环境发展相一致的方式寻求土地保护与发展并重的模式,绿色基础设施提供了一个用来引导未来增长、未来土地开发及土地保护决策的框架。其定义在 1999 年 8 月由美国保护基金会和农业部森林管理局提出: 绿色基础设施是国家的自然生命支持系统---一个由水道、湿地、森林、野生动物栖息地和其他自然区域; 绿道、公园和其他保护区域; 农场、牧场和森林; 荒野和其他维持原生物种、自然生态过程和保护空气与水资源以及提高社区和人民生活质量的荒野和开敞空间所组成的一个相互连接的网络。在空间上,绿色基础设施是由网络中心( hubs) 与连接廊道( links) 组成的天然与人工化绿色空间网络系统。

  从此,绿色基础设施概念在全世界兴起[1],并进行了大量的实践[2]: 1995 年,佛罗里达州把现有农村与城市保护土地、游憩步道连接形成城乡一体绿色基础设施; 2001 年美国马里兰州推行了“绿图计划”识别州内绿色基础设施,通过收购乡村地役权保护绿色基础设施,发展了功能健全庞大的基于全州绿色基础设施系统,并形成了相应的评价体系[3],英国西北绿色基础设施规划等。

  虽然美国和欧洲进行了大量的绿色基础设施规划实践,但没有标准的规划方法与步骤,在分析代表性绿色基础设施规划基础上,总结绿色基础设施规划的原则、方法与步骤等,并以剑桥亚区域绿色基础设施规划为例说明。剑桥亚区域绿色基础设施战略是剑桥地区提高生活质量的重要计划之一,由剑桥半岛和剑桥郡议会成立绿色基础设施组织( 政府基金资助) ,由来自于地方当局、相关机构以及生物多样性组织等组成[4].

  2 规划原则

  绿色基础设施规划遵循六大原则: ( 1) 保护优先,保护与发展和谐共进: 绿色基础设施规划对于未开发土地以保护为基本原则,对于已开发地区要恢复与提高自然系统功能,通过保护现有林地和创造新的林地和森林形成绿色基础设施系统; ( 2) 保障连通性是关键: 在功能性自然系统的资源及过程之间的连接; 将公园、自然遗留地、湿地、岸线进行策略性衔接; 以及实现不同机构、组织与个体之间的连接; 认识并形成自然、社会和经济网络; ( 3) 为未来发展提供框架: 绿色基础设施以与自然土地相一致模式指导土地发展,对于现有和未来新的自然和人工建成环境都有一定约束与可持续指导作用; ( 4) 绿色基础设施规划一定要在土地开发之前进行: 在土地开发前,评估土地现状,确定和保护主要网络中心和连接廊道,在已开发地区规定恢复优先顺序; ( 5) 多学科多层次合作: 景观生态学、保护生物学、城市与区域规划、地理学等都是构建绿色基础设施的理论基础,联合专家、不同层次政府和私人业主间合作; ( 6) 绿色基础设施是一项长期的国家公共政策投资: 绿色基础设施的公共利益是全民化与社会化的,有益于人类健康、野生物种保护和经济发展,且可减少社区对洪水、火灾等自然灾害的敏感性,应以与国家灰色基础设施相同的方式资助[5 -8].

  3 规划方法

  总结美国和欧洲绿色基础设施规划方法主要有三种: ( 1) 绿色基础设施结合垂直数据叠加法: 景观生态规划垂直数据叠加法源于麦克哈格,基于垂直生态过程的适宜性分析方法,分析同一区域内土地利用之间的垂直过程和联系,选择最适宜连接廊道与网络中心。例如马里兰州绿色基础设施规划应用土地覆盖等数据叠加研究网络中心,根据最少消耗路径选择连接廊道[9 -11]; ( 2) 形态学空间格局分析 方 法 ( Morphological Spatial Pattern Analysis,MSPA) : 采用土地覆盖变化数据,将土地分类后提取林地和湿地作为网络中心主要内容,其他类型土地作为背景,通过一系列图像处理技术[12],将林地和湿地分成互不重叠的七类: 中心、桥、环、分支、边缘、孔、岛,其中“中心”为绿色基础设施的网络中心,“桥”为绿色基础设施的连接廊道,将“中心”与“桥”连接构建绿色基础设施网络[13]; ( 3) 基于水平生态过程的空间分析方法: 注重水平生态格局的景观生态学理论结合 GIS 的“最小消耗路径”模型方法确定绿色基础设施的连接廊道,同时考虑了绿色基础设施的地理学和生物安全格局特征[14],具体方法如下: 首先确定绿色基础设施的网络中心,根据土地覆盖情况、水体长度宽度、滨水区宽度等,是否有道路、坡度阻隔等因素确定对动植物水平迁徙运动“阻力”,建立阻力面,再运用 GIS“最少消耗模型”计算从网络中心到新的“枢纽”间的最少消耗路径,之后根据土地覆盖和地形确定廊道宽度,构建适宜于动物迁徙的景观安全格局[15].

  4 规划步骤

  总结代表性国家的绿色基础设施规划一般有以下六个步骤: 准备与规划目标确定---景观资源特征识别( 数据查证) ---识别与评估网络中心和连接廊道---确定绿色基础设施格局与规划---综合评估---规划实施与管理[16 -17].
  
  4. 1 准备与规划目标确定

  识别绿色基础设施建设利益相关者,建立长期合作机制,组建一个由生态学家、景观设计师、规划师、保护生物学家等多学科专家组成的小组。之后,解读区域特点,确定绿色基础设施战略目标,作为绿色基础设施规划的目标体系。

  剑桥亚区域绿色基础设施规划旨在创建一个综合可持续的绿色廊道和网络,加强景观特色多样性,连接、丰富生物多样性栖息地,扩展人们参与娱乐机会。剑桥亚区域绿色基础设施战略目标体系见表 1[4].

  4. 2 景观资源特征识别( 数据查证)

  收集整理相关基础信息数据进行归类分析,辨识现有绿色基础设施的特征及其与周边用地关系、人口分布状况等,建立基础数据库,为后期规划提供数据支撑。

  英国 剑 桥 亚 区 域 位 于 英 国 东 部,面 积 约1600km2,人口约 62 万人。《剑桥风景导则》确定九种景观特色,其中五种位于剑桥亚区域: 东南粘土,白垩土地,西部黏土地,谷地,沼泽地,见图 1.将界内绿色基础设施分为以下几类土地利用方式: 城市公园和公共花园、郊野公园、自然和半自然绿地( 包括湿地、绿色走廊( 包括河道) ) 、美化的绿地( 公共开放) 、教堂用地和墓地。【1】

  
  4. 3 识别与评估网络中心和连接廊道

  4. 3. 1 设定评估标准

  综合解析土地覆盖、人文景观、生态因子等,建立评估标准,评估区域内绿色基础设施的网络中心与连接廊道,剖析现有绿色基础设施功能及潜在发展需要及规划适宜性分析。

  分析评估绿色基础设施数据前建立标准,剑桥亚区域分为三种测量类型: ( 1) 网络中心规模: 基于绿色基础设施场地形成四个层次的尺度: A. 亚区域规模的网络中心: 500ha 以上场地或生境; B. 城市规模的网络中心: 100ha 以上场地或生境; C. 区级规模的网络中心: 20ha 以上场地或生境; D. 邻里规模的网络中心: 2ha 以上场地或生境。虽然很多规模较小的场地对绿色基础设施网络的整体格局做出重要贡献,但由于可用数据的局限性和研究主要目的战略性,忽略 2ha 以下场地; ( 2) 水域: 场地或生境500ha 内的 10km 流域,场地或生境 100ha 内的 5km流域,场地或生境 20ha 内 1. 2 - 2km 的水域,场地或生境 2ha 内 300m 的水域; ( 3) 人口: 为现有和未来的人口衡量绿色基础设施,采用每千 ha 的土地面积上人口数量。

  4. 3. 2 利用 GIS 绘制出绿色基础设施现状图

  从各级规模对绿色基础设施进行空间分析,并绘制出现状图。此外,绘制出现有的战略性廊道,见图 2,绘制出基于人口分析的现状可进入网络中心,见图 3.4. 4 确定绿色基础设施格局与规划通过前面三个步骤资料收集、分析与评估,深入区域、市、镇及其他详细规划地方政策与规划的制定和磋商中,利用 GIS 结合垂直数据叠加法,通过“生成”或“选取”网络中心和连接廊道构建绿色基础设施网络,制定可执行的绿色基础设施规划方案[18].        

  4. 4. 1 绿色基础设施战略空间结构

  绿色基础设施战略空间结构包括三个方面: 廊道、网络中心和更广大区域延伸。

  1. 廊道---绿色网络发展绿色基础设施战略旨在优化现有廊道和新增一系列绿色走廊相结合的网络结构。确定新廊道路线,在城市里提供生物多样性或公众使用,乡村新走廊越过相对开放的农地连接不同的栖息地和定居点。廊道宽度取决于当地环境特点以及与当地政府合作情况。剑桥亚区域由 40 个廊道共同组成一个健全的绿色网络,同时可供游览,见图 4.

  2. 网络中心---主要的绿色基础设施场地网络中心作为多种自然过程中的“锚”,为野生生物与植物提供起源地或目的地。网络中心包括:( 1) 保留地: 保护重要的生态场,尤其是处于原生状态的土地; ( 2) 本土风景: 公众开放土地,如国家森林等,具自然和娱乐价值; ( 3) 生产场地: 私人生产土地,包括农场、森林、林场等; ( 4) 公园和公共空间: 在国家、州、区域、县市和私人层面可能保护的自然资源或提供娱乐机会的地方,包括公共公园、自然区域、运动场和高尔夫球场地等; ( 5) 循环土地: 公众或私人过度使用和损害的土地重新修复或开垦,例如矿地、垃圾掩埋场或棕地,图 5 为剑桥亚区域绿色基础设施网络中心。

  3. 更广大区域延伸规划一些项目将延伸到更广区域,主要涉及农业景观,提出与周边绿色基础设施衔接指导规划,旨在提高当地景观特色、连续性和生物多样性。图 6 为剑桥亚区域绿色基础设施规划与周边区域的衔接示意。

  4. 4. 2 建立绿色基础设施系统
  
  绿色基础设施适用于不同层次或不同规模区域,在国家级、省级、市级、镇级以及乡村级别提出绿色基础设施系统。

  剑桥亚区域战略背景在亚区域规模、剑桥市和集镇规模、详细规模三个层面上提出策略。( 1) 亚区域规模宏观总体战略: 主要找出目前缺乏的连接廊道,采取一系列新的举措连接到邻县,为未来 20年绿色基础设施形成更富有创造力的计划; ( 2) 剑桥市规模: 从居民聚居点进入绿色基础设施场地是战略的关键部分,可显着提升当地居民无障碍进入邻近乡村及景观,加强河流廊道、优化绿色走廊、连接郊野公园等; ( 3) 集镇规模: 改进廊道连接半自然林地、现有开放的耕地景观,开发郊野公园,增强绿色走廊与河道,见图 7.

  4. 5 综合评估

  评估绿色基础设施生态、经济和社会效益,判断检验绿色基础设施是否达到初设目标,是否符合相关主体利益,对区域发展的支持情况、是否可行等。同时,通过风险评估等方法确定优先保护区,确定绿色基础设施战略重点,对每个项目设置优先度排序,为随后的实施确定方向和重点。剑桥亚区域绿色基础设施规划根据 20 年战略远景进行评估划定优先级: 最高优先级( 1 -3 年) ,中等优先级( 4- 10 年) ,长期优先( 11 - 20 年) .

  4. 6 规划实施与管理

  绿色基础设施规划综合结果实施,并与当地法规、规划整合,与政府等决策支持系统协调,形成推动绿色基础设施战略实施的机制。

  政府机构根据项目优先级别采取一系列措施推动绿色基础设施战略[19 -20]: 政府提供充足资金推动重点以及最高优先级项目,实现战略目标; 地方政府审视现有相关政策,制定新的政策,鼓励绿色基础设施实施; 通过战略性举措就该地区拟建项目与法定咨询者和公众进行沟通与讨论; 审查评估开放空间,确保符合现有标准等[21 -22].

  5 结论与启示

  5. 1 绿色基础设施规划的不确定性

  虽然绿色基础设施规划在全世界范围内大量推广,但其存不确定性: ( 1) 在生态廊道宽度与生态效益的相关性与相关度方面的实证研究、网络中心面积规模与边界效应关系; ( 2) 不同方法形成的不同的绿色基础设施格局缺乏系统评价等方面还面临一定挑战; ( 3) 与规划体系的有效衔接与过渡[23].

  5. 2 对我国的启示

  我国目前面临生态环境恶化、生物多样性缺失等问题,更应把绿色基础设施作为土地利用与规划的指导性工具[24],根据绿色基础设施规划方法,对我国的土地进行绿色基础设施适宜性分析,提出实际可操作性措施。

  我国绿色基础设施构建应向政策化、制度化、先行化、标准化、综合评估与验证化的方向发展: ( 1) 政府主导绿色基础设施规划: 国外经验表明,政府进行绿色基础设施规划等同于灰色基础设施一样重要,由政府主导,由州长、市长、县长或其他长官授权的委员会及由法律部门授权的协作理事会组织领导,建立结构合理、配置科学、程序严密、制约有效的决策机制,保证团体的决策和领导符合多组分和多尺度特征。

  采取政府公共投资渠道,鼓励社会融资等多渠道资金筹集,建立和完善政府引导、企业推进的多元化投入机制; ( 2) 制度化: 建立与法定规划之间协同规划衔接,制定并颁布绿色基础设施资源保护管理制度以及规划管理条例,利用健全的法律法规体系有效规范绿色基础设施建设与发展,为推动区域生态长效保护提供保障,划定永久基本保护区域,划定生态控制线,确立不开发、不干扰导向,确保绿色基础设施基底; ( 3)绿色基础设施规划先行---土地开发前进行绿色基础设施规划,采取战略视野进行统筹安排,从全国、全省角度统一布局,根据特定生态区域实行跨区规划管理,建立结构合理且能为未来环境保护提供整体构架的绿色基础设施系统,形成自然、多样、高效、有一定自我维持能力并对整体生态系统有支撑能力的自然生命支撑系统; ( 4) 标准化: 研究不同网络中心规模与连接廊道宽度长度与生态、社会、经济效益的相关性,形成不同类型区域特征下的不同的规划标准,以指导与推广我国绿色基础设施建设; ( 5) 绿色基础设施评估与验证: 长期监测评估生态指标与环境状况,建立各个不同类型区域的绿色基础设施生态指标体系,建构绿色基础设施评价体系与模型,形成系统性的多尺度评价网络体系,通过对结果的监控验证规划成果,制定相应的规划和政策,作为土地利用规划决策前及实施后评估的重要依据。

  【参考文献】

  [1]吴伟,付喜娥。 绿色基础设施概念及其研究进展综述[J]. 国际城市规划,2009( 5) : 67 -71.
  [2]Kevin M Flynna,Robert G Traverb. Green infrastructure life cycleassessment: A bio-infiltration case study [J ]. EcologicalEngineering,2013( 55) : 9 - 22.
  [3]付喜娥,吴人韦。 绿色基础设施评价( GIA) 方法介述---以美国马里兰州为例[J]. 中国园林,2009( 9) : 41 -45.
  [4]Cambridgeshire Horizons. Green Infrastructure Strategy. Quality ofLife Programme- Green Infrastructure report[R]. CambridgeshireHorizons,2004: 1 - 16.
  [5]Mark A Benedict, Will Allen, Ed T McMahon. AdvancingStrategic Conservation in the Commonwealth of Virginia. TheConservation Fund,Virginia Green Infrastructure Scoping StudyReport[R],2004: 3 - 26.

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