快速城镇化地区城郊结合部生态保护红线划定研究

摘要：以常州市新北区为研究区，采用最小累积阻力模型进行生态保护红线划定，并采取分级管控的政策，以期为快速城镇化地区城郊结合部的生态环境保护工作提供参考。结果显示：（1）区内土地可划分为3个等级，其中Ⅰ等区划为一类红线区，Ⅱ等区划为二类红线区，Ⅲ等区划为非红线区，分别提供了具有针对性的保护方案。（2）生态保护红线的划定，确立了新北区“一个生态保育区、五片生态林、六条生态廊道”的生态空间保护格局。（3）最小累积阻力模型较好地模拟了生态景观单元的水平动态过程。相比于其他方法，此方法划定的生态红线保护区破碎性降低，连片性增强，更有利于生态用地的集中保护。

关键词：生态保护红线；最小累积阻力模型；城郊结合部；常州市

中图分类号：F323.22 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）09-2444-05

城郊结合部是指城市由于现有的各项功能已经不能满足不断增长的人口及城市功能的需求，在原有的行政区域基础上将周边的郊区划入城市区域，是兼有城乡二重特色的特殊空间。这些划入的郊区往往拥有较大规模的生态用地，且具有十分突出的生态服务功能，是城市复合生态系统的重要组成部分。但近年来，随着城镇化进程的加快。中心城区逐步扩张，各项建设活动对域内郊区生态用地的占用情况愈发严重，生态环境保护的压力不断增大。而生态保护红线是围绕生态敏感区、脆弱区和重要生态功能区等关键生态保护区域划定的边界线，对推进生态文明建设、维护地区生态安全具有关键作用，因此划定生态红线成为城郊结合部保护生态环境的一种有效途径。

长期以来，国内空间规划一直将重点放在建设用地的发展与管理上，近年来才对生态空间逐渐重视。生态红线的划定已有不少城市进行了有益的探索，如广州、苏州、深圳等已在城市规划的编制过程中陆续划定生态红线，但研究方法比较单一，多是通过加权叠加将单因素值整合为综合值，并进行等级划分的方法，即地图叠加法。这种方法简单易懂，但是只反映了景观单元的垂直过程，忽略了景观的水平动态过程。生态系统的作用不仅仅体现在景观单元的垂直过程中，还受该单元在水平方向运动过程的影响。在强调景观水平动态过程的趋势下，有必要研究出一种新的城市生态红线划定的方法。

本研究以常州市新北区为例，以构建景观水平动态过程的评价方法为基本出发点，采用了最小累积阻力模型进行了区内土地的分等定级，并在此基础上进行生态保护红线的划定，为进一步深入开展城郊结合部的生态保护红线划定工作提供新的思路和方法。

1 研究区概况

常州市新北区地处常州市北部，位于北纬31°48′～32°03′，东经119°46′～120°01′之间。在2002年常州市调整行政区划的过程中由原来的郊区更名而来。现辖三街道六镇，总面积约45260hm2，境内地势平坦，水网遍布。近年来，随着新北区城镇化进程的加速，建设用地的不断扩张，各类用地矛盾增加，域内郊区（包括春江镇、罗溪镇、西夏墅镇和孟河镇4个乡镇）生态用地不断遭到侵占，土地生态服务系统功能逐步衰退，生态用地保护形势日益严峻。严格划定生态红线，保护近郊区域的生态用地，协调区域发展与生态环境之间的关系，促进区域稳定可持续发展，已成为新北区亟待解决的问题，因此。本研究选择新北区作为生态保护红线划定的研究区。

2 研究方法 2.1 数据源

本研究数据包括常州市新北区2013年土地利用矢量数据（比例尺1：10000）：不同时相的Land-sat8OLI_TIRS遥感影像数据：自然保护区、风景名胜区、森林公园、基本农田、饮用水源保护区、人口密度、人均GDP等空间分布矢量数据（比例尺1：10000）。

2.2 最小累积阻力模型概述

最小累积阻力模型是指从源出发经过不同类型的景观单元克服阻力所作的功或者耗费的最小代价，最早于1992年由knaapen提出，后经国内俞孔坚等修改后用下式表示：

式中，MCR被称为最小累积阻力值，厂是表示最小累积阻力与生态过程的正相关关系的一个未知函数，min表示被评价的斑块相对不同的源取累积阻力的最小值，Dij是指从景观单元i到源j的空间距离，Ri表示景观单元i对某种运动的阻力，∑是从单元i到源j经过的所有单元空间距离和阻力的和。

2.3 参数选择

“源”是事物向外扩散的起点，具有内部同质性以及向四周吸引或扩张的能力。在研究生态用地扩张过程中，“源”定义为大型生态用地。包括生态林保护区、自然保护区、风景名胜区、森林公园、郊野公园、饮用水源保护区和重要湿地（图1a）。

“斑块”指具有一定的内部均质性并与周围环境外貌或性质上不同的景观单元，本研究使用区内的基本农田图斑作为生态扩张过程的斑块（图1b）。

“廊道”指与相邻两侧环境不同的线状或带状结构的景观单元，本研究选择了6条代表性的廊道，包括3条主干道路和3条主干河流（含其两侧50m宽度的防护林带缓冲区）（图1c）。

“基质”是景观中分布最广、连续性最大的背景结构，在本研究中指源、廊道、斑块等景观类型之外的其他土地。基质分级采用生态适宜性评价的结果，共分为5个等级。随着基质等级的增大，生态扩张受到的阻力随之增大。生态适宜性评价利用层次分析法，通过自然因子与社会经济因子加权求和确定基质的适宜度。根据所选的评价标准，对各单因子统计数据进行定量化处理得到其适宜度评分值，而因子权重决定于各个单因子对适宜性的贡献程度，根据专家打分法确定，具体的评分与权重结果见表1。

2.4 阻力系数设定

生态用地的扩张被看作是对空间控制与覆盖的过程，而这种过程必须通过克服阻力来实现。土地的空间异质性导致了不同类型的土地单元会产生不同大小的阻力，应被赋予不同的阻力系数。参考金妍等、刘孝富等阻力系数设定的方法。本研究将“源”、“廊道”和“斑块”的阻力系数均设为1；而基质共分为5级，分别赋予10～90的阻力系数（表2）。

3 研究结果

3.1 最小累积阻力表面的计算

不同阻力系数在空间上的分布形成了区域的阻力面，阻力面反映了区内的土地对生态用地扩张所起的阻力大小的分布情况。结合表2阻力因子系数的设定结果，获取生态用地扩张的阻力面（图2）。接着在阻力面的基础上，运用最小累积阻力模型计算图1中选取的源在扩张过程中克服阻力所耗费代价大小的分布。生成最小累积阻力表面（图3）。图2和图3中均以绿色的深浅分别代表阻力系数和累积阻力值的大小，深色表示阻力系数和累积阻力值小，浅色代表阻力系数和累积阻力值大。

3.2 分区阈值的确定

分区阈值一般通过寻找曲线的突变点确定，本研究利用最小累积阻力值与栅格数目的关系曲线（图4），最终将新北区划分为Ⅰ等区、Ⅱ等区、Ⅲ等区3个等级的区域。由图4可以看出，曲线分别在A点和B点处发生突变。当生态保护用地扩张经过突变点时，突变点所在土地单元的促进或者阻碍作用发生骤然变化，因此A点和B点前后的土地应划分为不同的类别。常州市新北区的土地分区区间如表3所示，

3.3 生态红线划定结果

根据表3中的分区阈值区间，对最小累积阻力表面进行重分类，得到土地分区结果，将Ⅰ等区和Ⅱ等区划入生态红线保护区范围，生成常州市新北区生态红线保护体系分区图（图5），并采取分级管控政策。其中Ⅰ等区作为一类红线区，主要包含小黄山生态林、新龙生态林、长江重要湿地、小河水厂饮用水源保护区、长江魏村饮用水源保护区等的核心区域，其面积为2913hm2，占全区总面积的6.44%。区内实施最严格的生态保护措施，禁止一切开发建设活动。逐渐降低区内自然生境的破碎程度：Ⅱ等区作为二类红线区，主要包含沿河沿路绿带、基本农田以及森林公园等核心区以外的区域，其面积为22610hm2，占全区总面积的49.96%，区内实行有限准入的资源开发利用活动，严格限制有损主导生态功能的资源开发利用活动，尽量保留自然和半自然组合的生态系统现状（表4）。

综合图5和表4可以看出，生态红线划定同样也确立了新北区的生态空间保护格局。全域形成“一个生态保育区、五片生态林、六条生态廊道”的生态保护格局。“一个生态保育区”为滨江生态保育区。重点保护长江湿地：“五片生态林”分别为新龙生态林、小黄山生态林、栖凤山生态林、长江湿地生态林、录安州生态林：“六条生态廊道”包括京沪高速铁路防护生态廊道、沪蓉高速公路防护生态廊道、江宜高速公路防护生态廊道等3条防护型生态廊道以及新孟河滨水生态廊道、德胜河滨水生态廊道、藻港河滨水生态廊道等3条滨水型生态廊道。生态红线保护区应严格执行国家有关规定，加强自然生态群落建设，对生态格局影响重大的斑块或廊道进行生态的重点建设或修复，走城郊结合部开发建设与生态建设相统一的道路，使新北区向物种多样化、景观复合化的方向发展。

4 结论与讨论

1）近年来常州市新北区在快速城镇化的过程中，域内郊区生态用地保护的压力不断增大，通过划定生态保护红线是进行生态保护用地空间管控的有效途径。本研究采用最小累积阻力模型得到新北区土地分区结果。Ⅰ等区划为一类红线区，Ⅱ等区划为二类红线区，Ⅲ等区划为非红线区，生成常州市新北区生态红线保护体系分区图，并采取分级管控的政策，分别提供了具有针对性的保护方案。

2）最小累积阻力模型利用GIS技术与RS技术，将城市生态保护用地扩张过程中的阻力量化，较好地模拟了生态景观单元的水平动态过程。相比于其他方法，此方法划定的生态红线保护区破碎性降低，连片性增强，这样更有利于生态用地的集中保护。生态保护红线的划定，同时确立了新北区“一个生态保育区、五片生态林、六条生态廊道”的生态空间保护格局。

3）本研究在阻力系数设置方面，主要参考了国内外相关的研究成果，人为主观因素较大，有待后期研究中进一步深入探讨，研究出更为精确的赋值体系。