基于生态安全格局的健康城市实现途径
任君为 陆慕秋
摘要：在我国经济发展取得初效的同时，生态环境正日益恶化，一系列城市健康问题凸显。由WHO倡导的健康城市运动，正是寻求此类问题整体解决的一种思路。研究提出构建生态安全格局是将其落实的一种有效途径。它是以保护重要的生态过程为理论出发点，充分运用3S技术，对土地利用、DEM等数据展开科学分析，判别出具有战略意义的空间。通过揭示内在生态阈值，研究划分出具有不同生态价值的区域。本研究以江阴市为例，通过系统的生态分析，构建单一、综合生态安全格局，并将结果与城市总体规划中的四区划定进行辨析；结合现状数据与研究成果，建立多层次的预景模型，判别在特定发展规则下城市的未来景象，为预判现行规划的得失、优化城市发展策略提供科学依据，证明生态安全格局对于构建健康城市的重要意义。
关键词：健康城市，生态安全格局，GIS，城市预景
1 引言
1.1 健康城市
1.1.1 健康城市的含义
健康城市（Healthy City）的概念起源于医学，但随着理论发展，其内涵已涉及包括城市规划在内的多个领域。世界卫生组织（World Health Organization，简称WHO）定义健康城市为一种持续创造与改善自然社会环境、不断拓展社会资源以使人们能在享受生命与充分发挥潜能方面互相支持的城市1。
此外，它的界定是依据过程而非结果的，即：健康城市必须对健康有清醒认识并努力对其进行改善，而不必达到某种健康水平。
1.1.2 研究健康城市的意义
改革开放以来，中国城镇化历史成就了波澜壮阔的史诗。与此同时，在以经济发展为中心目标、外向型工业化为中心动力、地方政府为主导、土地为主要内容、规模扩张为发展方式、物质资本大量投入为驱动要素的城镇化模式发展下，出现了土地过度城镇化、城市发展时序颠倒、人口分布失衡等现象，带来了资源大量消耗、空间过度集中、环境严重污染等一
系列的城市健康问题。由WHO倡导的健康城市运动，正是旨在寻求这些问题的整体化解决2。
协调城镇化与健康城市运动的关键，是整体规划人口、资源与环境，促进两个系统达到各自功能和整体功能最优3。因此，研究健康城市理论在城市规划中的实现途径，保证城市的发展始终在安全阈值范围内4，实现城乡资源共享，是构建健康城市的题中之义。
1.2 生态安全格局
生态安全格局（Security Patterns，SPs）的概念最早见于1995年，指生态过程中存在着某种至关重要的景观要素、空间位置及其联系，借助GIS的空间分析技术，可以对生态过程的动态和趋势进行模拟分析，从生态安全格局进行判别和设计5。
自2012年党的十八大提出“大力推进生态文明建设”后，2013年十八届三中全会《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》及2014年《国家新型城镇化规划（2014－2020年）》都明确并提高了社会主义生态文明对城镇化进程的重要意义。在“五位一体”总布局中，健全国土空间开发、资源节约利用和生态环境保护的机制，是支撑生态文明建设的重要部分。对生态安全格局而言，研究生态过程、划出生态底线，一直是其理论的核心。
综上，生态安全格局作为生态基础设施（Ecological Infrastructure，EI）的上位思路，能够为建设健康城市、减缓城市恶性蔓延做出有力的限制，为城市的良性发展提供框架。
1.3 生态安全格局对于健康城市的指导意义
1.3.1 实现健康城市的要义
健康城市强调城市系统的健康，须做好危机规划6。其理念是把城市看作生命有机体，通过诊断、医治病症，获得健康。目前，我国城市最大的危机出现在生态环境方面，而稳定、可持续的生态系统又是健康城市的主要特征之一7。
从这个意义上说，基于精明保护理论的生态规划，是实现健康城市关键而有效的途径。
1.3.2 生态安全格局对于解决问题的优化
从类型上看，已有多类型的规划，旨在保障部分生态服务功能以实现健康城市。然而，它们的内容既不统一又有重叠，难以界定彼此的定位。在集约用地的背景下，现行规划体系中缺少一种全新的理论对其进行统筹。
从效应上看，因为不同规划的空间划分不尽相同，指导意见常产生分歧。并且，这些规划的生态红线多是被动基于用地开发的，偏离了生态保护的初衷，当外界条件变化时，极易被突破。
新型城镇化背景下，生态保护和经济发展的双重压力愈发沉重。利用生态安全格局理论，从生态原理出发，科学地、前瞻性地划定生态用地，对于改变笼统的生态保护方式、缓解人
地矛盾、促进可持续发展有着关键意义，对实现健康城市有着积极的意义。
2 研究区域、目标与方法
2.1 研究区域
江阴市位于东经119°59′至120°34′30″、北纬31°40′34″至31°57′36″之间，地处长江三角洲太湖平原北端、苏锡常“金三角”的几何中心。北枕长江，与靖江市隔江相望；南近太湖与无锡市区相接；西邻常州市；东接张家港市、常熟市。
全市东西长58.5km，南北宽31km，沿江深水岸线35km。市域总面积987.5km2，其中：陆地面积811.7km，水域面积175.8km2。 ２
根据“六普”统计数据，全市常住人口约为159.5万。2012年人均GDP 达2.5万美元，处于国内领先水平。
2.2 研究目标
构建江阴市满足多种生态服务功能、城乡连续的生态安全格局，充分发挥自然生态系统价值，保障区域生态安全，提升城市人居环境质量，实现健康城市理念。
2.3 研究方法
2.3.1 生态过程分析
在众多的生态系统服务功能中，必须选择其中基本而关键的，进行保护与恢复。不可替代而至关重要的城乡生态过程，一般分为以下3类：
（1）自然过程：与生态系统的调节、供给服务有关的过程；
（2）生物过程：与生态系统的生命支持服务相关的过程；
（3）文化过程：与生态系统的文化服务相关的过程8。
基于上述原则，结合研究区域的问题紧迫性、数据可获取性等实际，研究选取内涝、地质灾害、生物保护、文化遗产体验、游憩等5个单一生态过程进行分析。
2.3.2 识别和构建生态安全格局
生态安全格局可以通过控制景观格局，以保护关键生态功能或过程。选取关键格局，通过GIS技术进行系统分析，模拟关键性生态过程。
生态安全格局识别、构建的方法多样，应依据具体的生态过程特征而决定。其中一种典型的步骤包括：
（1）识别源：根据研究对象的发生原理，“源”可通过土地利用、土地覆被、现状资源、相关适宜性等确定；
（2）拟定阻力面：根据地表空间属性的差异，通过专家打分法，拟定相对阻力系数，构建某种生态过程的阻力面；
（3）建立最小累积阻力模型：在ArcGIS中，利用Spatial Analyst模块，建立最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance，MCR）模型，划分等值面。
（i=1,2,3,…,n；j=1,2,3,…,m）
式中，MCR指某点由源运动到空间某处的最小累积阻力；Dij指某点离开源j后经过景观基面i中的空间距离；Ri指景观基面i对该点的运动阻力系数。
（4）叠加过程与判别空间联系：根据各单一生态格局的阈值和作用，划分安全水平，并通过权重叠加或析取运算，获取综合生态安全格局。据此，判定对生态过程的健康与安全具有关键意义的格局（包括源、缓冲区、源间连结、辐射道和战略点的空间位置），提出空间格局和土地利用的优化策略9。
3 江阴市生态安全格局的构建
3.1 单一生态过程安全格局的构建
3.1.1 内涝安全格局
水问题是快速城市化后水文过程与功能改变的必然结果，涉及最基本的生态系统服务。江阴市的降雨充沛、河网密布，研究其内涝问题有着较强现实意义。
本研究以ASTER GDEM V1为基础数据，通过ArcGIS的Spatial Analyst模块进行处理，分析出洼地区域——强降雨后最易发生内涝的空间位置。考虑河网为城市排水的主要依托，利用Data Management模块，建立洼地与水网的空间拓扑关系，筛除与水网相连的洼地，并进行内涝风险评价，获得内涝安全格局（详见图1）。
需指出，复杂的内涝分析内容包括但不限于降雨强度、降雨历时、人工排水系统、外江水位、地表覆被、土壤性质等。而本研究的重点是探索新型城镇化背景下的生态规划途径，紧扣内涝问题中朴素而本质的原理，兼顾科学性与可操作性，具有较强现实意义。
图 1 内涝安全格局
3.1.2 地质灾害安全格局
由于特定的自然地质环境和人为开发，江阴市现状地质灾害主要有：地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、溶地面塌陷等。这不仅制约了经济发展，也作为重要因子影响自然生态系统安全。
本研究通过对各地质灾害类型的现状、推演灾害发展趋势等的分析，确定以地质灾害发育点为核心、对地质灾害防护起关键作用的区域和空间联系。
针对不同地质灾害的类型、分布、发育强度、发展趋势、危害对象、发生频率、地形地质条件、气候降水条件及人类活动强度等，在参考相关研究成果的基础上，确定了地质灾害缓冲区的等级和范围。通过专家打分法，量化各地质灾害的权重，利用ArcGIS的Raster Calculator工具，叠加、绘制，获取江阴市地质灾害安全格局（详见图2）。 ①
图 2 地质灾害安全格局
3.1.3 生物保护安全格局
本研究中的生物保护是指通过保护既存或潜在的生物栖息地，维持和提高生物多样性。 从原理上讲，生物保护有2种途径：以物种保护为出发点的途径；以景观元素保护为出发点的途径10。本研究采取焦点物种法进行分析，是上述2种保护途径的折中方法，即以目标物种指代生物群体，分析它与各类景观元素的关系，寻找最优保护策略。
通过文献综述、专家访谈等，最终确立雉类为本研究的焦点物种。为提高结果可靠度，研究中采取了垂直分析和水平分析结合的交叉模拟。其中，垂直分析（也称栖息地适宜性分析）是指：探索空间上不同竖向因子对生物栖息的影响，包括坡度、与建成区距离、土地覆被等，叠加这些影响获取结果。水平分析是指：通过RS、GIS技术，提取一定面积、特定土地覆被的生态斑块，作为种源地，再拟定不同土地覆被对物种运动的相对阻力系数，构建阻力面。最后以ArcGIS中的Cost Distance工具模拟物种运动的趋势面。将垂直分析与水平分析叠加，获取江阴市生物保护安全格局（详见图3）。 ②
图 3 生物保护安全格局
3.1.4 文化遗产体验安全格局
文化遗产是孕育于自然、呈现地域特色的重要景观系统。城乡统筹、全民共享文化遗产，可以弘扬地方文化、加强爱国主义教育、促进资源保护。同时，重视文化遗产的保护与开发，亦能为地方旅游发展提供新思路。
江阴见诸文字记载之历史超过2500年，自古是吴文化的重要组成部分。根据相关资料，市域内现存1处国家级、13处省级、83处市级重点文物保护单位，大致可分为墓葬、碑刻、遗址故居、古树名木、建筑构筑物等五类。本研究将其位置、年代、保护等级、历史价值等相关信息录入GIS数据库，表征于空间，作为文化遗产体验的源。根据不同土地覆被对体验过程的不同影响，拟定相对阻力面。运用MCR模型，获取江阴市文化遗产体验安全格局（详见图4）。
图 4 文化遗产体验安全格局
3.1.5 游憩安全格局
江阴市自然风光旖旎，人文景观荟萃。游憩资源类型多、分布广。
根据相关统计及国家标准，江阴市游憩资源主要包括建筑与设施、生物景观、地文景观等3大类型，其中建筑与设施居主体地位。本研究共选取52处主要游憩资源点，将其名称、类型、空间位置等信息录入GIS数据库，并作为游憩过程的源。
本研究认为在区域尺度上，游憩活动不仅是对于游憩资源本身的体验，更应进一步理解为游览者沿一定的路径和场所的游憩体验过程。这种过程的本质是在空间上的一种水平运动——可以用不同景观要素对游憩休闲活动构成的阻力进行模拟。
所以，游憩安全格局是指，对人在景观中的游憩体验过程的质量具有关键性意义的景观元素和空间联系。本研究采用最小累积阻力模型，模拟游憩体验的时空动态的趋势面，即江阴市游憩安全格局（详见图5）。 ③
图 5 游憩安全格局
3.2 综合生态安全综合格局与四区划定
综合内涝、地质灾害、生物保护、文化遗产体验和游憩等5个单一方面的安全格局，建立综合生态安全格局。以上5种广义的生态过程，被认为在生态安全格局的构建中具有关键的重要性，但因为不同单一过程分析的复杂程度、对构建连续的生态网络的空间战略意义不同，通过专家打分法，确立具有一定差异化的权重。运用ArcGIS进行地图叠加并采取最优化的重分类策略。由此，确立了江阴市综合生态安全格局（详见图6）。它形成了连续而完整的区域生态基础设施的骨架，为区域生态系统服务的健康和安全提供了保障，是实现健康城市的空间格局。
④
图 6 综合生态安全格局与城市总体规划的四区划定
本研究界定的3级安全格局有着具体内涵。“底线安全格局”是指：低安全水平的格局，是保障生态安全的最基本范围，需要最严格的保护，应纳入城市的禁建区。“满意安全格局”是指：中安全水平的格局，实行针对性的保护措施、开发限制，维护与恢复生态系统。“理想安全格局”是指：高安全水平的格局，是维护区域生态服务的理想景观格局，在这个范围内，可以结合当地实际进行有条件的开发建设活动。
需要强调的是，江阴市的3级生态安全格局的意义不仅体现在面积上，更为重要的是，它在大地上形成了一个提供多种生态系统服务的功能性网络。这个生态功能网络的总体格局为：以市域西部、中部、东部、东南等多块林地、湿地、农田，以及文化遗产、游憩资源等，作为重要的生态源及其缓冲区；通过水系、林带、道路等线性元素，建立迁徙廊道、遗产廊道和游憩廊道等生态廊道；适建区域被化整为零，有机分布在市域各廊道、斑块之间；空间上呈现出斑块-廊道-基质的镶嵌形式。
与此类似的规划概念是城市总体规划中的四区划定，但彼此又存在较大不同。本研究试对这两个概念进行了辨析（详见表1）。
表 1 四区划定与生态安全格局的辨析
价值生态安全格局 保障生态系统服务，实现城市可持续发四区划定 快速和安全地发展经济。
既定的开发地块先行，生态斑块随后填
空。
边界几何化，以便于开发。 导向 展。 思维基于保护关键性生态过程，划定生态底逻辑 线，开发建设须以此为基础。 城市
边界
规划
结果 边界有机，具有自然形态。 强调重要生态本底的不可侵入性的同时，与城市建设有机融合，促进可持续发展，
落实新型城镇化的战略精神。 满足了经济发展诉求，但一些重要的生态斑块、廊道在城市扩张过程中消失。
4 基于生态安全格局的城市预景分析
根据《江阴市总体城市规划（2011-2030）》，远期（2030年）江阴市的建设用地将达到385.4 km2。同时，本研究对总规中四区划定的规划图进行配准与解译，现状（2010年）的已建设用地约为202.6 km2，为达到远期目标，需要182.8 km2的新增建设用地。
城市发展所受的影响因素众多，尤其我国正处于高速城镇化阶段，政策、市场对城市变迁亦发挥着举足轻重的影响，20年后的城市景象多与当下的愿景有着较大出入。尽管如此，依照不同的价值导向、限制条件，进行方向鲜明、层次多样的城市预景分析，仍然有着很强的指导意义：它指明了在特定规则下城市将要呈现的景象，预判眼下规划的得失，并最终反馈、优化现行的决策。
基于方向鲜明、层次多样的城市预景原则，模型分为2个方向：无生态约束的预景、基于生态安全格局的预景。后者又分为3个层次：基于底线格局的预景、基于满意格局的预景、基于理想格局的预景。由此，本研究对江阴市未来的城市边界做出了共4种预景（详见图7）。
图 7 不同约束条件下的城市扩张预景
无生态约束的条件下，城市扩张主要受2个外在因素影响：与现有公路的距离——距离越近，越早被开发建设；坡度——坡度越平坦，工程建设越容易进行。此外，由于受资源、政策、观念等因素的影响，中心城区较乡镇的扩张要更迅速，这是城市扩张所受的内在因素影响。利用ArcGIS将街道与乡镇分为2组源；以与现有公路的距离、坡度为基础，差异化构建针对两组源的阻力面；建立最小阻力模型；通过条件函数，析取两组模型中空间各点的最小值；最终，形成无生态约束的城市扩张趋势面。以城市扩张中不改变现有的水系、已建区为假设，截取累积阻力最小的182.8 km2的新增建设用地，即无生态约束的城市预景。不难看出，缺乏生态约束，城市将呈现“摊大饼”的局面。
基于底线格局的条件下，与无生态约束的预景类似，但外在影响因素增加了生态安全格局，并重新拟定3者之间的权重关系。通过ArcGIS构建两组独立分析并进行析取运算。与前者分析的不同在于，底线格局将被认为是新增城市建设用地无法侵入的区域，以此作为另一条假设，截取获得基于底线格局的城市预景。这样，城市蔓延因受到一些“阻碍”而绕道进行。
基于满意格局的条件下，模拟过程与上述类似，这种情况下不可侵占的区域为底线格局及满意格局。城市扩张进一步受限，主体发展方向转为向南。
11
⑤
基于理想格局的条件下，不可侵占的区域扩大为底线格局、满意格局与理想格局。但这种预景下，可用于新增建设用地的面积仅有150.5 km2，略小于远期规划目标。如严格按照理想格局进行开发控制，则预测的城市规模须适度收紧。这正体现了对生态高度、主动的保护，即切实做到用保护生态过程去反馈城市扩张，杜绝生态用地被蚕食。在保障可持续发展的前提下，从生态安全的角度，研究提出了城市的极限边界。
综上，四种城市预景结果定量地反映了建设与非建设用地之间的博弈。决策者对于短期经济效益与长期生态安全的取舍，将很大程度上影响健康城市的实现。
5 结论与讨论
5.1 结论
改革开放以来，在我国经济发展取得初效的同时，生态环境正日益恶化，一系列城市健康问题凸显。旨在寻求问题整体化解决的健康城市运动，亟待实现。
构建生态安全格局，是实现健康城市宏观规划的一种有效途径。它是以保护重要的生态过程为理论出发点，充分运用3S技术，对多样、详实的数据展开科学分析，指出具有核心战略价值的空间。通过揭示内在生态阈值，研究划分出具有不同生态价值的区域。
以生态安全格局为重要依据、方向鲜明、层次多样的预景模型，展现了在特定规则下城市的未来景象，为预判现行规划的得失、优化城市发展策略提供科学依据，证明生态安全格局对于构建健康城市的关键意义。
5.2 讨论
长期以来，受国民经济发展阶段的制约，传统城市规划多是以扩大建设用地、聚集人口、提高GDP为主要目标，生态环境方面往往“口号多、落实少”，生态底线不断被突破，城市边界持续高速外扩。在新的形势下，城市规划需要将健康城市理念真正纳入考虑之中。
虽然在研究得出的理想格局下，可建设用地供应量与预测相比略显紧张，但指出了不同的城市发展方向。与四区划定相比较，生态安全格局指导下的可建设用地分布更为集中。江阴市南部区域显示出更大的发展潜力。
当然，以上城市发展预景是未经经济可行性测算的结果。但是从生态角度出发，研究提出了城市新的空间发展之可能性。在进一步综合多方规划思路之后，可以进行一些深层次的研究与讨论，这对城市转型发展、实现健康城市是有所裨益的。
注释
① 参考《江阴市地质灾害防治规划》及《江阴市抗震防灾规划》相关内容。
12
②此处“与建成区距离”是指与街道、乡镇等主要聚居点的空间远近，对象不包括零散的建设用地。 ③依据《旅游资源分类、调查与评价》（GB/T 18972-2003）进行分类。
④运用自然间断点分级法（Jenks）：基于数据中固有的自然分组，对分类间隔加以识别；通过对相似值最恰当地分组，使各个类之间的差异最大化。
⑤本研究中对满意格局的表征，不包含底线格局。理想格局同理。
参考文献
[1] 世界卫生组织官方网站,http://www.who.int/healthy_settings/types/cities/en/
[2] 许从宝,仲德崑,李娜.当代国际健康城市运动基本理论研究纲要[J].城市规划,2005,29(10):52-59.
[3] 王俊霞,王晓峰.基于生态城市的城市化与生态文明建设协调发展评价研究——以西安市为例[J].资源开发与市场,2011,27(8):709-712.
[4] 沈清基.论基于生态文明的新型城镇化[J].城市规划学刊,2013(1):29-36.
[5] Yu K J. Security patterns in landscape planning: with a case study in South China [D]. Doctoral Thesis, Graduate School of Design, Harvard University, MA. USA, 1995.
[6] 李丽萍.国外的健康城市规划[J].规划师,2003,19(S1):40-43.
[7] 国际健康城市基金会(International Healthy Cities Foundation)官方网站,
http://www.healthycities.org/tutorial/docs/eleven.htm.
[8] 俞孔坚,王思思等.区域生态安全格局:北京案例[M].中国建筑工业出版社,2012:39.
[9] Yu K J. Ecological security patterns and surface model in landscape planning [J]. Landscape and Urban Plan, 1996,36(5):1-17.
[10] 俞孔坚.生物多样性保护的景观规划途径[J].生物多样性,1998,6(3):205-212.
作者简介：任君为，城市规划师、景观设计师；助理城市规划师，江苏省城市规划设计研究院； 陆慕秋，城市设计师；助理城市规划师，艾奕康环境规划设计（上海）有限公司重庆分公司。
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基于生态安全格局的健康城市实现途径
任君为 陆慕秋
摘要：在我国经济发展取得初效的同时，生态环境正日益恶化，一系列城市健康问题凸显。由WHO倡导的健康城市运动，正是寻求此类问题整体解决的一种思路。研究提出构建生态安全格局是将其落实的一种有效途径。它是以保护重要的生态过程为理论出发点，充分运用3S技术，对土地利用、DEM等数据展开科学分析，判别出具有战略意义的空间。通过揭示内在生态阈值，研究划分出具有不同生态价值的区域。本研究以江阴市为例，通过系统的生态分析，构建单一、综合生态安全格局，并将结果与城市总体规划中的四区划定进行辨析；结合现状数据与研究成果，建立多层次的预景模型，判别在特定发展规则下城市的未来景象，为预判现行规划的得失、优化城市发展策略提供科学依据，证明生态安全格局对于构建健康城市的重要意义。
关键词：健康城市，生态安全格局，GIS，城市预景
1 引言
1.1 健康城市
1.1.1 健康城市的含义
健康城市（Healthy City）的概念起源于医学，但随着理论发展，其内涵已涉及包括城市规划在内的多个领域。世界卫生组织（World Health Organization，简称WHO）定义健康城市为一种持续创造与改善自然社会环境、不断拓展社会资源以使人们能在享受生命与充分发挥潜能方面互相支持的城市1。
此外，它的界定是依据过程而非结果的，即：健康城市必须对健康有清醒认识并努力对其进行改善，而不必达到某种健康水平。
1.1.2 研究健康城市的意义
改革开放以来，中国城镇化历史成就了波澜壮阔的史诗。与此同时，在以经济发展为中心目标、外向型工业化为中心动力、地方政府为主导、土地为主要内容、规模扩张为发展方式、物质资本大量投入为驱动要素的城镇化模式发展下，出现了土地过度城镇化、城市发展时序颠倒、人口分布失衡等现象，带来了资源大量消耗、空间过度集中、环境严重污染等一
系列的城市健康问题。由WHO倡导的健康城市运动，正是旨在寻求这些问题的整体化解决2。
协调城镇化与健康城市运动的关键，是整体规划人口、资源与环境，促进两个系统达到各自功能和整体功能最优3。因此，研究健康城市理论在城市规划中的实现途径，保证城市的发展始终在安全阈值范围内4，实现城乡资源共享，是构建健康城市的题中之义。
1.2 生态安全格局
生态安全格局（Security Patterns，SPs）的概念最早见于1995年，指生态过程中存在着某种至关重要的景观要素、空间位置及其联系，借助GIS的空间分析技术，可以对生态过程的动态和趋势进行模拟分析，从生态安全格局进行判别和设计5。
自2012年党的十八大提出“大力推进生态文明建设”后，2013年十八届三中全会《中共中央关于全面深化改革若干重大问题的决定》及2014年《国家新型城镇化规划（2014－2020年）》都明确并提高了社会主义生态文明对城镇化进程的重要意义。在“五位一体”总布局中，健全国土空间开发、资源节约利用和生态环境保护的机制，是支撑生态文明建设的重要部分。对生态安全格局而言，研究生态过程、划出生态底线，一直是其理论的核心。
综上，生态安全格局作为生态基础设施（Ecological Infrastructure，EI）的上位思路，能够为建设健康城市、减缓城市恶性蔓延做出有力的限制，为城市的良性发展提供框架。
1.3 生态安全格局对于健康城市的指导意义
1.3.1 实现健康城市的要义
健康城市强调城市系统的健康，须做好危机规划6。其理念是把城市看作生命有机体，通过诊断、医治病症，获得健康。目前，我国城市最大的危机出现在生态环境方面，而稳定、可持续的生态系统又是健康城市的主要特征之一7。
从这个意义上说，基于精明保护理论的生态规划，是实现健康城市关键而有效的途径。
1.3.2 生态安全格局对于解决问题的优化
从类型上看，已有多类型的规划，旨在保障部分生态服务功能以实现健康城市。然而，它们的内容既不统一又有重叠，难以界定彼此的定位。在集约用地的背景下，现行规划体系中缺少一种全新的理论对其进行统筹。
从效应上看，因为不同规划的空间划分不尽相同，指导意见常产生分歧。并且，这些规划的生态红线多是被动基于用地开发的，偏离了生态保护的初衷，当外界条件变化时，极易被突破。
新型城镇化背景下，生态保护和经济发展的双重压力愈发沉重。利用生态安全格局理论，从生态原理出发，科学地、前瞻性地划定生态用地，对于改变笼统的生态保护方式、缓解人
地矛盾、促进可持续发展有着关键意义，对实现健康城市有着积极的意义。
2 研究区域、目标与方法
2.1 研究区域
江阴市位于东经119°59′至120°34′30″、北纬31°40′34″至31°57′36″之间，地处长江三角洲太湖平原北端、苏锡常“金三角”的几何中心。北枕长江，与靖江市隔江相望；南近太湖与无锡市区相接；西邻常州市；东接张家港市、常熟市。
全市东西长58.5km，南北宽31km，沿江深水岸线35km。市域总面积987.5km2，其中：陆地面积811.7km，水域面积175.8km2。 ２
根据“六普”统计数据，全市常住人口约为159.5万。2012年人均GDP 达2.5万美元，处于国内领先水平。
2.2 研究目标
构建江阴市满足多种生态服务功能、城乡连续的生态安全格局，充分发挥自然生态系统价值，保障区域生态安全，提升城市人居环境质量，实现健康城市理念。
2.3 研究方法
2.3.1 生态过程分析
在众多的生态系统服务功能中，必须选择其中基本而关键的，进行保护与恢复。不可替代而至关重要的城乡生态过程，一般分为以下3类：
（1）自然过程：与生态系统的调节、供给服务有关的过程；
（2）生物过程：与生态系统的生命支持服务相关的过程；
（3）文化过程：与生态系统的文化服务相关的过程8。
基于上述原则，结合研究区域的问题紧迫性、数据可获取性等实际，研究选取内涝、地质灾害、生物保护、文化遗产体验、游憩等5个单一生态过程进行分析。
2.3.2 识别和构建生态安全格局
生态安全格局可以通过控制景观格局，以保护关键生态功能或过程。选取关键格局，通过GIS技术进行系统分析，模拟关键性生态过程。
生态安全格局识别、构建的方法多样，应依据具体的生态过程特征而决定。其中一种典型的步骤包括：
（1）识别源：根据研究对象的发生原理，“源”可通过土地利用、土地覆被、现状资源、相关适宜性等确定；
（2）拟定阻力面：根据地表空间属性的差异，通过专家打分法，拟定相对阻力系数，构建某种生态过程的阻力面；
（3）建立最小累积阻力模型：在ArcGIS中，利用Spatial Analyst模块，建立最小累积阻力（Minimum Cumulative Resistance，MCR）模型，划分等值面。
（i=1,2,3,…,n；j=1,2,3,…,m）
式中，MCR指某点由源运动到空间某处的最小累积阻力；Dij指某点离开源j后经过景观基面i中的空间距离；Ri指景观基面i对该点的运动阻力系数。
（4）叠加过程与判别空间联系：根据各单一生态格局的阈值和作用，划分安全水平，并通过权重叠加或析取运算，获取综合生态安全格局。据此，判定对生态过程的健康与安全具有关键意义的格局（包括源、缓冲区、源间连结、辐射道和战略点的空间位置），提出空间格局和土地利用的优化策略9。
3 江阴市生态安全格局的构建
3.1 单一生态过程安全格局的构建
3.1.1 内涝安全格局
水问题是快速城市化后水文过程与功能改变的必然结果，涉及最基本的生态系统服务。江阴市的降雨充沛、河网密布，研究其内涝问题有着较强现实意义。
本研究以ASTER GDEM V1为基础数据，通过ArcGIS的Spatial Analyst模块进行处理，分析出洼地区域——强降雨后最易发生内涝的空间位置。考虑河网为城市排水的主要依托，利用Data Management模块，建立洼地与水网的空间拓扑关系，筛除与水网相连的洼地，并进行内涝风险评价，获得内涝安全格局（详见图1）。
需指出，复杂的内涝分析内容包括但不限于降雨强度、降雨历时、人工排水系统、外江水位、地表覆被、土壤性质等。而本研究的重点是探索新型城镇化背景下的生态规划途径，紧扣内涝问题中朴素而本质的原理，兼顾科学性与可操作性，具有较强现实意义。
图 1 内涝安全格局
3.1.2 地质灾害安全格局
由于特定的自然地质环境和人为开发，江阴市现状地质灾害主要有：地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、溶地面塌陷等。这不仅制约了经济发展，也作为重要因子影响自然生态系统安全。
本研究通过对各地质灾害类型的现状、推演灾害发展趋势等的分析，确定以地质灾害发育点为核心、对地质灾害防护起关键作用的区域和空间联系。
针对不同地质灾害的类型、分布、发育强度、发展趋势、危害对象、发生频率、地形地质条件、气候降水条件及人类活动强度等，在参考相关研究成果的基础上，确定了地质灾害缓冲区的等级和范围。通过专家打分法，量化各地质灾害的权重，利用ArcGIS的Raster Calculator工具，叠加、绘制，获取江阴市地质灾害安全格局（详见图2）。 ①
图 2 地质灾害安全格局
3.1.3 生物保护安全格局
本研究中的生物保护是指通过保护既存或潜在的生物栖息地，维持和提高生物多样性。 从原理上讲，生物保护有2种途径：以物种保护为出发点的途径；以景观元素保护为出发点的途径10。本研究采取焦点物种法进行分析，是上述2种保护途径的折中方法，即以目标物种指代生物群体，分析它与各类景观元素的关系，寻找最优保护策略。
通过文献综述、专家访谈等，最终确立雉类为本研究的焦点物种。为提高结果可靠度，研究中采取了垂直分析和水平分析结合的交叉模拟。其中，垂直分析（也称栖息地适宜性分析）是指：探索空间上不同竖向因子对生物栖息的影响，包括坡度、与建成区距离、土地覆被等，叠加这些影响获取结果。水平分析是指：通过RS、GIS技术，提取一定面积、特定土地覆被的生态斑块，作为种源地，再拟定不同土地覆被对物种运动的相对阻力系数，构建阻力面。最后以ArcGIS中的Cost Distance工具模拟物种运动的趋势面。将垂直分析与水平分析叠加，获取江阴市生物保护安全格局（详见图3）。 ②
图 3 生物保护安全格局
3.1.4 文化遗产体验安全格局
文化遗产是孕育于自然、呈现地域特色的重要景观系统。城乡统筹、全民共享文化遗产，可以弘扬地方文化、加强爱国主义教育、促进资源保护。同时，重视文化遗产的保护与开发，亦能为地方旅游发展提供新思路。
江阴见诸文字记载之历史超过2500年，自古是吴文化的重要组成部分。根据相关资料，市域内现存1处国家级、13处省级、83处市级重点文物保护单位，大致可分为墓葬、碑刻、遗址故居、古树名木、建筑构筑物等五类。本研究将其位置、年代、保护等级、历史价值等相关信息录入GIS数据库，表征于空间，作为文化遗产体验的源。根据不同土地覆被对体验过程的不同影响，拟定相对阻力面。运用MCR模型，获取江阴市文化遗产体验安全格局（详见图4）。
图 4 文化遗产体验安全格局
3.1.5 游憩安全格局
江阴市自然风光旖旎，人文景观荟萃。游憩资源类型多、分布广。
根据相关统计及国家标准，江阴市游憩资源主要包括建筑与设施、生物景观、地文景观等3大类型，其中建筑与设施居主体地位。本研究共选取52处主要游憩资源点，将其名称、类型、空间位置等信息录入GIS数据库，并作为游憩过程的源。
本研究认为在区域尺度上，游憩活动不仅是对于游憩资源本身的体验，更应进一步理解为游览者沿一定的路径和场所的游憩体验过程。这种过程的本质是在空间上的一种水平运动——可以用不同景观要素对游憩休闲活动构成的阻力进行模拟。
所以，游憩安全格局是指，对人在景观中的游憩体验过程的质量具有关键性意义的景观元素和空间联系。本研究采用最小累积阻力模型，模拟游憩体验的时空动态的趋势面，即江阴市游憩安全格局（详见图5）。 ③
图 5 游憩安全格局
3.2 综合生态安全综合格局与四区划定
综合内涝、地质灾害、生物保护、文化遗产体验和游憩等5个单一方面的安全格局，建立综合生态安全格局。以上5种广义的生态过程，被认为在生态安全格局的构建中具有关键的重要性，但因为不同单一过程分析的复杂程度、对构建连续的生态网络的空间战略意义不同，通过专家打分法，确立具有一定差异化的权重。运用ArcGIS进行地图叠加并采取最优化的重分类策略。由此，确立了江阴市综合生态安全格局（详见图6）。它形成了连续而完整的区域生态基础设施的骨架，为区域生态系统服务的健康和安全提供了保障，是实现健康城市的空间格局。
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图 6 综合生态安全格局与城市总体规划的四区划定
本研究界定的3级安全格局有着具体内涵。“底线安全格局”是指：低安全水平的格局，是保障生态安全的最基本范围，需要最严格的保护，应纳入城市的禁建区。“满意安全格局”是指：中安全水平的格局，实行针对性的保护措施、开发限制，维护与恢复生态系统。“理想安全格局”是指：高安全水平的格局，是维护区域生态服务的理想景观格局，在这个范围内，可以结合当地实际进行有条件的开发建设活动。
需要强调的是，江阴市的3级生态安全格局的意义不仅体现在面积上，更为重要的是，它在大地上形成了一个提供多种生态系统服务的功能性网络。这个生态功能网络的总体格局为：以市域西部、中部、东部、东南等多块林地、湿地、农田，以及文化遗产、游憩资源等，作为重要的生态源及其缓冲区；通过水系、林带、道路等线性元素，建立迁徙廊道、遗产廊道和游憩廊道等生态廊道；适建区域被化整为零，有机分布在市域各廊道、斑块之间；空间上呈现出斑块-廊道-基质的镶嵌形式。
与此类似的规划概念是城市总体规划中的四区划定，但彼此又存在较大不同。本研究试对这两个概念进行了辨析（详见表1）。
表 1 四区划定与生态安全格局的辨析
价值生态安全格局 保障生态系统服务，实现城市可持续发四区划定 快速和安全地发展经济。
既定的开发地块先行，生态斑块随后填
空。
边界几何化，以便于开发。 导向 展。 思维基于保护关键性生态过程，划定生态底逻辑 线，开发建设须以此为基础。 城市
边界
规划
结果 边界有机，具有自然形态。 强调重要生态本底的不可侵入性的同时，与城市建设有机融合，促进可持续发展，
落实新型城镇化的战略精神。 满足了经济发展诉求，但一些重要的生态斑块、廊道在城市扩张过程中消失。
4 基于生态安全格局的城市预景分析
根据《江阴市总体城市规划（2011-2030）》，远期（2030年）江阴市的建设用地将达到385.4 km2。同时，本研究对总规中四区划定的规划图进行配准与解译，现状（2010年）的已建设用地约为202.6 km2，为达到远期目标，需要182.8 km2的新增建设用地。
城市发展所受的影响因素众多，尤其我国正处于高速城镇化阶段，政策、市场对城市变迁亦发挥着举足轻重的影响，20年后的城市景象多与当下的愿景有着较大出入。尽管如此，依照不同的价值导向、限制条件，进行方向鲜明、层次多样的城市预景分析，仍然有着很强的指导意义：它指明了在特定规则下城市将要呈现的景象，预判眼下规划的得失，并最终反馈、优化现行的决策。
基于方向鲜明、层次多样的城市预景原则，模型分为2个方向：无生态约束的预景、基于生态安全格局的预景。后者又分为3个层次：基于底线格局的预景、基于满意格局的预景、基于理想格局的预景。由此，本研究对江阴市未来的城市边界做出了共4种预景（详见图7）。
图 7 不同约束条件下的城市扩张预景
无生态约束的条件下，城市扩张主要受2个外在因素影响：与现有公路的距离——距离越近，越早被开发建设；坡度——坡度越平坦，工程建设越容易进行。此外，由于受资源、政策、观念等因素的影响，中心城区较乡镇的扩张要更迅速，这是城市扩张所受的内在因素影响。利用ArcGIS将街道与乡镇分为2组源；以与现有公路的距离、坡度为基础，差异化构建针对两组源的阻力面；建立最小阻力模型；通过条件函数，析取两组模型中空间各点的最小值；最终，形成无生态约束的城市扩张趋势面。以城市扩张中不改变现有的水系、已建区为假设，截取累积阻力最小的182.8 km2的新增建设用地，即无生态约束的城市预景。不难看出，缺乏生态约束，城市将呈现“摊大饼”的局面。
基于底线格局的条件下，与无生态约束的预景类似，但外在影响因素增加了生态安全格局，并重新拟定3者之间的权重关系。通过ArcGIS构建两组独立分析并进行析取运算。与前者分析的不同在于，底线格局将被认为是新增城市建设用地无法侵入的区域，以此作为另一条假设，截取获得基于底线格局的城市预景。这样，城市蔓延因受到一些“阻碍”而绕道进行。
基于满意格局的条件下，模拟过程与上述类似，这种情况下不可侵占的区域为底线格局及满意格局。城市扩张进一步受限，主体发展方向转为向南。
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基于理想格局的条件下，不可侵占的区域扩大为底线格局、满意格局与理想格局。但这种预景下，可用于新增建设用地的面积仅有150.5 km2，略小于远期规划目标。如严格按照理想格局进行开发控制，则预测的城市规模须适度收紧。这正体现了对生态高度、主动的保护，即切实做到用保护生态过程去反馈城市扩张，杜绝生态用地被蚕食。在保障可持续发展的前提下，从生态安全的角度，研究提出了城市的极限边界。
综上，四种城市预景结果定量地反映了建设与非建设用地之间的博弈。决策者对于短期经济效益与长期生态安全的取舍，将很大程度上影响健康城市的实现。
5 结论与讨论
5.1 结论
改革开放以来，在我国经济发展取得初效的同时，生态环境正日益恶化，一系列城市健康问题凸显。旨在寻求问题整体化解决的健康城市运动，亟待实现。
构建生态安全格局，是实现健康城市宏观规划的一种有效途径。它是以保护重要的生态过程为理论出发点，充分运用3S技术，对多样、详实的数据展开科学分析，指出具有核心战略价值的空间。通过揭示内在生态阈值，研究划分出具有不同生态价值的区域。
以生态安全格局为重要依据、方向鲜明、层次多样的预景模型，展现了在特定规则下城市的未来景象，为预判现行规划的得失、优化城市发展策略提供科学依据，证明生态安全格局对于构建健康城市的关键意义。
5.2 讨论
长期以来，受国民经济发展阶段的制约，传统城市规划多是以扩大建设用地、聚集人口、提高GDP为主要目标，生态环境方面往往“口号多、落实少”，生态底线不断被突破，城市边界持续高速外扩。在新的形势下，城市规划需要将健康城市理念真正纳入考虑之中。
虽然在研究得出的理想格局下，可建设用地供应量与预测相比略显紧张，但指出了不同的城市发展方向。与四区划定相比较，生态安全格局指导下的可建设用地分布更为集中。江阴市南部区域显示出更大的发展潜力。
当然，以上城市发展预景是未经经济可行性测算的结果。但是从生态角度出发，研究提出了城市新的空间发展之可能性。在进一步综合多方规划思路之后，可以进行一些深层次的研究与讨论，这对城市转型发展、实现健康城市是有所裨益的。
注释
① 参考《江阴市地质灾害防治规划》及《江阴市抗震防灾规划》相关内容。
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②此处“与建成区距离”是指与街道、乡镇等主要聚居点的空间远近，对象不包括零散的建设用地。 ③依据《旅游资源分类、调查与评价》（GB/T 18972-2003）进行分类。
④运用自然间断点分级法（Jenks）：基于数据中固有的自然分组，对分类间隔加以识别；通过对相似值最恰当地分组，使各个类之间的差异最大化。
⑤本研究中对满意格局的表征，不包含底线格局。理想格局同理。
参考文献
[1] 世界卫生组织官方网站,http://www.who.int/healthy_settings/types/cities/en/
[2] 许从宝,仲德崑,李娜.当代国际健康城市运动基本理论研究纲要[J].城市规划,2005,29(10):52-59.
[3] 王俊霞,王晓峰.基于生态城市的城市化与生态文明建设协调发展评价研究——以西安市为例[J].资源开发与市场,2011,27(8):709-712.
[4] 沈清基.论基于生态文明的新型城镇化[J].城市规划学刊,2013(1):29-36.
[5] Yu K J. Security patterns in landscape planning: with a case study in South China [D]. Doctoral Thesis, Graduate School of Design, Harvard University, MA. USA, 1995.
[6] 李丽萍.国外的健康城市规划[J].规划师,2003,19(S1):40-43.
[7] 国际健康城市基金会(International Healthy Cities Foundation)官方网站,
http://www.healthycities.org/tutorial/docs/eleven.htm.
[8] 俞孔坚,王思思等.区域生态安全格局:北京案例[M].中国建筑工业出版社,2012:39.
[9] Yu K J. Ecological security patterns and surface model in landscape planning [J]. Landscape and Urban Plan, 1996,36(5):1-17.
[10] 俞孔坚.生物多样性保护的景观规划途径[J].生物多样性,1998,6(3):205-212.
作者简介：任君为，城市规划师、景观设计师；助理城市规划师，江苏省城市规划设计研究院； 陆慕秋，城市设计师；助理城市规划师，艾奕康环境规划设计（上海）有限公司重庆分公司。
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