城市再生視野下高密度城區(qū)生態(tài)空間規(guī)劃方法
——以廈門本島立體綠化專項(xiàng)規(guī)劃為例

董 菁,左 進(jìn),*,李 晨,范大林,吳元君

1 天津大學(xué)建筑學(xué)院, 天津 300072 2 天津市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 天津 300201 3 廈門市城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院, 廈門 361012

據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局最新報(bào)告,中國(guó)城鎮(zhèn)化率從1978年的17.92%增加到2016年的57.35%,用不到40年時(shí)間完成超過50%的城市化率,這是一個(gè)高度“壓縮型”的城市化進(jìn)程[1]?？焖俪鞘谢M(jìn)程引發(fā)的空間結(jié)構(gòu)失衡對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)具有顯著影響,使其建設(shè)遠(yuǎn)滯后于城市發(fā)展,生態(tài)空間匱乏、布局支離破碎(本文生態(tài)空間主要指公園綠地、水體、綠化空間等具有生態(tài)效益、公共服務(wù)、防災(zāi)避難功能的生態(tài)資源),生態(tài)環(huán)境受損嚴(yán)重,災(zāi)害脆弱。尤其是作為高密度城區(qū)生態(tài)空間中不可或缺的綠地系統(tǒng),因無視或回避現(xiàn)實(shí)矛盾(土地匱乏、成本高昂等)往往實(shí)施較為困難。以天津河?xùn)|區(qū)為例,區(qū)域面積約42 km2,人口密度2.3萬人/km2,人均公共綠地僅2.4 m2,遠(yuǎn)落后于天津總體規(guī)劃中設(shè)定的12 m2。因此,基于高密度城區(qū)高密度、高強(qiáng)度、高復(fù)雜度的特殊性,進(jìn)行生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)化建構(gòu)對(duì)改善城市生態(tài)空間破碎化、促進(jìn)生態(tài)功能發(fā)揮、增強(qiáng)城市空間與生態(tài)空間耦合關(guān)系具有重要作用。

國(guó)內(nèi)外關(guān)于生態(tài)空間布局的研究主要集中在3個(gè)方面:1)從生態(tài)空間用地比例、布局、功能和管理4個(gè)層面建立生態(tài)網(wǎng)絡(luò)評(píng)價(jià)體系,提出宏觀優(yōu)化對(duì)策[2];2)基于生態(tài)效益等單一視角的定量景觀格局評(píng)價(jià)優(yōu)化[3-6];3)對(duì)城市生態(tài)空間社會(huì)服務(wù)能力、影響要素及綜合效益的定性評(píng)價(jià)[7]。然而,由于缺乏對(duì)現(xiàn)狀空間的坐標(biāo)定位以及對(duì)行政空間、行動(dòng)主體的具體落實(shí)等實(shí)施路徑的研究,使這些方法大多停留于學(xué)術(shù)研究層面,較少運(yùn)用于實(shí)踐。關(guān)于多維生態(tài)空間(屋頂綠化)的研究主要從屋頂綠化應(yīng)用、技術(shù)、效益、設(shè)計(jì)、政策等層面展開[8-12],其中關(guān)于屋頂綠化實(shí)施潛力評(píng)估方法的基礎(chǔ)研究,多從單體建筑屬性層面進(jìn)行分析。如WILKINSON、REED[13]選取屋頂方向、高度、坡度、承載力等8個(gè)指標(biāo),邵天然、李超骕、曾輝[14]選取建筑年代、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、功能等8個(gè)因子,王新軍等[15]提取屋頂歸屬、建筑坐落位置等9個(gè)指標(biāo)作為屋頂綠化潛力評(píng)估指標(biāo);董靚、黃瑞[16]以適應(yīng)氣候?yàn)樵u(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)成都市區(qū)屋頂綠化進(jìn)行研究。鮮有從城市規(guī)劃層面進(jìn)行自上而下宏觀分區(qū)引導(dǎo)的規(guī)劃方法研究[17],難以解決當(dāng)前屋頂綠化缺乏整體性和系統(tǒng)性,與城市功能片區(qū)及綠地系統(tǒng)規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃銜接不足,規(guī)劃統(tǒng)籌缺失、實(shí)施困難的問題[18]。因此,本文積極探索適用于高密度城區(qū)生態(tài)空間構(gòu)建的規(guī)劃方法,以利實(shí)現(xiàn)以相對(duì)較低成本達(dá)到生態(tài)空間建設(shè)和管理的科學(xué)性、規(guī)范性、可實(shí)施性,將有利于進(jìn)一步指導(dǎo)高密度城區(qū)復(fù)合功能生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化的實(shí)踐。

本文以廈門本島為研究區(qū),彌補(bǔ)當(dāng)前生態(tài)空間研究多基于現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù)、未與規(guī)劃空間結(jié)合,對(duì)規(guī)劃數(shù)據(jù)缺乏獲取途徑;多側(cè)重于自下而上的單體建筑研究,缺乏宏觀規(guī)劃,即“重單體研究、輕整體分析”;與其他空間規(guī)劃在編制與實(shí)施上的協(xié)同性較弱等方面的不足之處。針對(duì)高密度城區(qū)土地緊缺、生態(tài)空間匱乏、空間布局不均衡等現(xiàn)狀問題,從規(guī)劃角度剖析其癥結(jié);并結(jié)合廈門本島立體綠化(屋頂綠化專題)專項(xiàng)規(guī)劃,基于城市再生理念,運(yùn)用GIS、遙感技術(shù),建立高密度城區(qū)實(shí)施屋頂綠化潛力評(píng)估方法,以城市綠地系統(tǒng)為基礎(chǔ),建立適用于高密度城區(qū)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)化建構(gòu)的規(guī)劃方法;研究結(jié)果將為后續(xù)進(jìn)一步結(jié)合生態(tài)效益、防災(zāi)避難、公共服務(wù)等綜合服務(wù)功能的生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化實(shí)踐提供基礎(chǔ)與依據(jù)。

1 研究區(qū)概況

廈門本島位于中國(guó)東南海域廈門灣內(nèi),占地面積142 km2,常住人口238.18萬人(2017年廈門金磚會(huì)議期間公安部門入戶調(diào)查數(shù)據(jù))。廈門本島行政區(qū)以仙岳路劃分為思明區(qū)、湖里區(qū)南北2個(gè)區(qū),下轄14個(gè)街道(不包含鼓浪嶼)。在廈門本島將屋頂綠化作為生態(tài)基礎(chǔ)設(shè)施展開系列研究具有良好的基礎(chǔ)。一方面,廈門本島現(xiàn)狀綠化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化缺失,熱島效應(yīng)顯著、內(nèi)澇問題嚴(yán)峻;另一方面,廈門作為第四批國(guó)家園林城市、第一批海綿城市建設(shè)試點(diǎn)、第二批生態(tài)修復(fù)城市修補(bǔ)試點(diǎn)對(duì)生態(tài)環(huán)境具有較高要求,亟待提升的生態(tài)環(huán)境、政府及相關(guān)部門的推動(dòng)等成為廈門生態(tài)空間進(jìn)一步發(fā)展的良好契機(jī)。

1.1 生態(tài)空間匱乏,空間分布破碎

2016年廈門本島綠地面積約4589.8 hm2(不含鼓浪嶼),其中公園綠地面積約2158.4 hm2。根據(jù)各街道人均公園綠地面積統(tǒng)計(jì),思明區(qū)、湖里區(qū)分別為13.11、4.92 m2,除濱海街道(45.69 m2,部分萬石山風(fēng)景區(qū)被劃入公園綠地)、筼筜街道(15.48 m2)外,其余街道距離《福建省“十三五”城鄉(xiāng)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)專項(xiàng)規(guī)劃》確定的13 m2以上標(biāo)準(zhǔn)相差較多(圖1)。從規(guī)劃角度分析其原因,目前傳統(tǒng)綠地系統(tǒng)規(guī)劃致力于理想化空間形態(tài)布局,缺乏具體的坐標(biāo)定位,在通過控制性詳細(xì)規(guī)劃編制過程中,受到現(xiàn)實(shí)利益沖突和總規(guī)對(duì)劃定綠地空間的模糊性等方面影響,難以實(shí)現(xiàn)從“目標(biāo)”到“指標(biāo)”的轉(zhuǎn)化[19]。此外,對(duì)于具體生態(tài)空間的落實(shí)缺乏行動(dòng)指導(dǎo),導(dǎo)致規(guī)劃的生態(tài)空間在變通實(shí)施中節(jié)節(jié)后退。除了空間匱乏,廈門本島現(xiàn)狀生態(tài)空間還呈現(xiàn)出布局高度破碎的特征,人類活動(dòng)干擾強(qiáng)度是其生態(tài)空間破碎化的關(guān)鍵因素[20]。一方面,人口集中的地區(qū)對(duì)交通設(shè)施需求增加,交通干道的廊道效應(yīng)直接影響周邊土地利用,使其向城市高價(jià)值用地轉(zhuǎn)化,自然廊道受到擠壓甚至消失;另一方面,人類活動(dòng)對(duì)城市造成的高強(qiáng)度干擾導(dǎo)致土地利用呈現(xiàn)出高度復(fù)合趨勢(shì),加劇生態(tài)空間破碎化程度[21]。

1.2 用地征收困難,交易成本巨大

廈門本島用地緊缺、土地交易成本高造成生態(tài)網(wǎng)絡(luò)化布局實(shí)現(xiàn)的困難。從城市經(jīng)營(yíng)角度看,綠地等生態(tài)空間不能為利益主體產(chǎn)生直接收益,而是間接提升周邊經(jīng)營(yíng)性用地的“溢價(jià)”。換言之,生態(tài)空間的建設(shè)費(fèi)用與用地“機(jī)會(huì)成本”要以經(jīng)營(yíng)性用地的增值進(jìn)行覆蓋,孤立考慮生態(tài)空間實(shí)施會(huì)面臨“只投入、無產(chǎn)出”的財(cái)務(wù)悖論[22]。財(cái)務(wù)上的困境削弱實(shí)施主體對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)注,從根本上限制了生態(tài)空間的供給。傳統(tǒng)城市規(guī)劃基于工程學(xué)的增量規(guī)劃進(jìn)行生態(tài)空間格局制定,其中暗含一個(gè)假設(shè):城市產(chǎn)權(quán)是單一的,通過技術(shù)合理性構(gòu)造理想化生態(tài)空間布局。當(dāng)前城市化2.0時(shí)期,在高密度老城區(qū),面對(duì)已經(jīng)建成的現(xiàn)狀,通過簡(jiǎn)單的征地實(shí)施生態(tài)建設(shè),往往因大量真實(shí)存在的復(fù)雜矛盾導(dǎo)致交易成本巨大、困難重重[23]。因此,在高密度城區(qū),生態(tài)空間的規(guī)劃與實(shí)施需要充分了解并尊重城市已建成區(qū)現(xiàn)狀,以較低成本的方式重新挖掘低效的存量空間資源。而屋頂綠化避免了高昂的拆遷費(fèi)用,可以經(jīng)濟(jì)快速地增加多維生態(tài)空間,對(duì)綠地系統(tǒng)形成有益補(bǔ)充,是在生態(tài)空間稀缺、土地資源緊缺約束條件下,建構(gòu)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)的有效途徑。

2 數(shù)據(jù)與研究方法

2.1 數(shù)據(jù)提取

本研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取途徑分為兩個(gè)層面。其一,采用高清電子地圖的遙感影像為底圖,結(jié)合現(xiàn)狀地形圖,運(yùn)用地理信息技術(shù)對(duì)研究區(qū)的屋頂存量及屋頂綠化數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì),并通過實(shí)地調(diào)研、問卷調(diào)查(以街道為單位)、部門資料對(duì)接等方法更正完善數(shù)據(jù),基于GIS平臺(tái)建立現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù)庫,包括現(xiàn)狀屋頂綠化空間數(shù)據(jù)、現(xiàn)狀存量屋頂資源數(shù)據(jù)。其二,通過《廈門市城市總體規(guī)劃(2011—2020年)》、《思明區(qū)、湖里區(qū)空間發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及全域空間規(guī)劃一張藍(lán)圖》、《廈門市綠地系統(tǒng)規(guī)劃修編及綠線劃定》、《廈門市市政、園林、林業(yè)“十三五”規(guī)劃》、《廈門綠道優(yōu)化提升規(guī)劃》等規(guī)劃文本對(duì)接規(guī)劃空間數(shù)據(jù)。

2.2 研究方法

針對(duì)建設(shè)用地趨于飽和、地面標(biāo)高生態(tài)空間難以拓展的現(xiàn)狀,高密度城區(qū)生態(tài)空間規(guī)劃研究方法,即基于城市再生理念,以統(tǒng)計(jì)年鑒、遙感數(shù)據(jù)、地形圖等為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),運(yùn)用遙感、GIS技術(shù)構(gòu)建現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù)庫;以城市總體規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃為基礎(chǔ),匯整規(guī)劃空間數(shù)據(jù);在以往研究成果、綜合效益影響及城市發(fā)展訴求分析基礎(chǔ)上,選取屋頂綠化實(shí)施影響因子,綜合規(guī)劃分區(qū)和建筑分類兩個(gè)層面建立屋頂綠化實(shí)施潛力評(píng)估方法,對(duì)研究區(qū)進(jìn)行實(shí)施潛力評(píng)估;并以此評(píng)估結(jié)果為依據(jù),結(jié)合規(guī)劃空間數(shù)據(jù),以“全域空間、重點(diǎn)片區(qū)、多維網(wǎng)絡(luò)”為方法實(shí)現(xiàn)屋頂綠化規(guī)劃,與綠地系統(tǒng)共同構(gòu)成高密度城區(qū)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ),為后續(xù)進(jìn)行復(fù)合功能的生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化提供基礎(chǔ)空間支撐。

2.2.1 空間資源梳理

(1)現(xiàn)狀屋頂綠化空間提取:鑒于半自動(dòng)、全自動(dòng)識(shí)別提取仍是計(jì)算機(jī)視覺和圖像理解領(lǐng)域的難題[24],本研究采用人機(jī)交互、目視解譯的方法獲取屋頂綠化的矢量化數(shù)據(jù)。以最新高清電子地圖的遙感影像為底圖作為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源,借助地理信息技術(shù),對(duì)高清影像的屋頂綠化數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化分析,作為現(xiàn)狀屋頂綠化空間提取的初步成果;結(jié)合街道問卷調(diào)查、部門對(duì)接、實(shí)地調(diào)研等更正完善數(shù)據(jù)成果。

(2)現(xiàn)狀屋頂存量資源梳理:以土地利用、現(xiàn)狀地形圖等為數(shù)據(jù)基礎(chǔ),運(yùn)用GIS技術(shù)梳理屋頂存量空間;通過人工判別去除具有玻璃、太陽能板等特殊材質(zhì)及坡屋頂、異形屋頂?shù)炔贿m宜做屋頂綠化的屋頂空間;在此基礎(chǔ)上,刪除已有屋頂綠化的空間,分類、分層構(gòu)建屋頂存量資源數(shù)據(jù)庫。

(3)規(guī)劃空間資源系統(tǒng)對(duì)接:梳理研究區(qū)城市總體規(guī)劃、城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃,結(jié)合城市更新項(xiàng)目、近遠(yuǎn)期新建項(xiàng)目等未來新增建設(shè)及城市重點(diǎn)發(fā)展區(qū)域,明確屋頂綠化規(guī)劃的綱領(lǐng)性內(nèi)容,與綠地系統(tǒng)、重點(diǎn)發(fā)展空間等要素構(gòu)建互補(bǔ)聯(lián)動(dòng)關(guān)系,完善規(guī)劃空間結(jié)構(gòu)。

2.2.2 屋頂綠化實(shí)施潛力評(píng)估方法

(1)影響要素分析

影響城市發(fā)展的功能、生態(tài)結(jié)構(gòu)及屋頂資源的建筑屬性等要素都會(huì)直接導(dǎo)致屋頂綠化建設(shè)成本的高低,進(jìn)而影響到實(shí)施。因此,建立一套科學(xué)、合理、適用于高密度城區(qū)的屋頂綠化實(shí)施影響因子體系的重要性是毋庸置疑的。本研究從既有研究梳理、綜合效益影響、城市發(fā)展訴求分析3個(gè)層面進(jìn)行影響要素分析:在既有研究梳理層面,隨著屋頂綠化技術(shù)的進(jìn)步,現(xiàn)在的屋頂綠化產(chǎn)品打破了傳統(tǒng)屋頂綠化的模式,可以一次性解決傳統(tǒng)屋頂綠化在承重、防排水、保溫隔熱等多方面的難題[25],因此既有研究成果中建筑結(jié)構(gòu)、質(zhì)量情況等因素已經(jīng)不作為影響實(shí)施的必要因素加以考慮。在綜合效益影響層面,有屋頂綠化處的空氣中會(huì)減少37%的二氧化硫和21%的亞硝酸物質(zhì)[26];不同屋頂綠化類型可減少60%—100%屋面雨水徑流[27];曼徹斯特大學(xué)ASCCUE項(xiàng)目研究表明,在商業(yè)區(qū)綠化覆蓋率達(dá)到23%時(shí),夏季峰值溫度為32℃,增加10%綠化覆蓋率,峰值減少為29℃[28]。在城市發(fā)展訴求層面,屋頂綠化在優(yōu)化城市功能、滿足公共服務(wù)需求等方面發(fā)揮積極作用。綜合3個(gè)層面的分析、參考已頒布的城市立體綠化技術(shù)規(guī)范,結(jié)合規(guī)劃分區(qū)與建筑分類建立屋頂綠化實(shí)施潛力綜合評(píng)估體系(表1)。

表1 屋頂綠化實(shí)施潛力評(píng)估體系

(2)實(shí)施潛力評(píng)估

依據(jù)影響因子權(quán)重建立評(píng)估方法,對(duì)研究區(qū)進(jìn)行權(quán)衡分析。首先劃分規(guī)劃分區(qū):結(jié)合規(guī)劃與現(xiàn)狀空間數(shù)據(jù),劃分構(gòu)筑城市基本生態(tài)框架的區(qū)域?yàn)橹攸c(diǎn)區(qū),優(yōu)化城市功能、滿足公共服務(wù)、具有環(huán)境改善需求的區(qū)域?yàn)橹匾獏^(qū),其他為一般區(qū);其次明確建筑分類:根據(jù)建筑物屬性特征、產(chǎn)權(quán)歸屬情況將1—6層公共、商業(yè)、產(chǎn)業(yè)建筑劃分為高適類,將1—6層居住、交通、其他建筑和7—12層公共、商業(yè)、產(chǎn)業(yè)、居住建筑劃分為中適類,其他可綠化建筑劃分為低適類;最后確定分級(jí)權(quán)衡值:考慮到原則全面實(shí)施屋頂綠化策略,建筑類型權(quán)重略大于規(guī)劃分區(qū)權(quán)重,將分區(qū)從一般、重要到重點(diǎn)分別取1、3、5的權(quán)重,將分類從低適、中適到高適分別取2、4、6的權(quán)重,將兩類權(quán)重進(jìn)行疊加分析,由于權(quán)衡分總體呈梯度等級(jí),將相近值歸為一類,最后確定分為一級(jí)(30)、二級(jí)(18、20)、三級(jí)(10、12)和四級(jí)(2、4、6)(表2)。

2.2.3 高密度城區(qū)屋頂綠化規(guī)劃布局

在綜合潛力評(píng)估的基礎(chǔ)上,將研究區(qū)劃分為不同等級(jí)區(qū)域,提出差異性分區(qū)、分類的發(fā)展目標(biāo),并制定對(duì)應(yīng)的指引策略;以上位規(guī)劃確定的控制目標(biāo)以及發(fā)揮良好生態(tài)效益的指標(biāo)為數(shù)據(jù)依據(jù),結(jié)合人均綠化面積達(dá)標(biāo)、節(jié)能環(huán)保達(dá)標(biāo)、綠化現(xiàn)狀平衡等原則,分解落實(shí)到街道(行政實(shí)施主體)[29];從建設(shè)技術(shù)、植物選取層面對(duì)不同類型建筑制定差異化屋頂綠化導(dǎo)則。

表2 屋頂綠化實(shí)施潛力分級(jí)權(quán)衡值

2.3 技術(shù)路線(圖2)

圖2 技術(shù)路線圖Fig.2 Technology roadmap

3 結(jié)果分析

3.1 研究區(qū)空間資源分析

3.1.1 屋頂存量資源現(xiàn)狀梳理

借助GIS技術(shù)對(duì)屋頂存量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),結(jié)果表明廈門本島屋頂存量資源總量為2546.95萬m2(思明區(qū)1208.51萬m2、湖里區(qū)1338.44萬m2),約占本島面積的17.9%。從建筑功能來看,居住建筑總量最高,約為1204.73萬m2,其次是產(chǎn)業(yè)、商業(yè)、公共建筑,三類總量為1100.15萬m2,占屋頂存量總量的43.2%;從建筑高度來看,1—6層建筑總量最高,約為1754.21萬m2,占屋頂存量總量的68.9%(圖3),由此說明本島屋頂綠化具有較大空間潛力。在進(jìn)行數(shù)字化之前,通過人工辨別去除不適宜進(jìn)行屋頂綠化的屋頂存量資源,經(jīng)過處理后統(tǒng)計(jì)出適宜屋頂綠化的存量資源總量有2070.94萬m2(思明區(qū)1031.30萬m2、湖里區(qū)1039.64萬m2),約占總屋頂面積的81.3%,約占本島總面積的14.6%。

圖3 2016年廈門本島屋頂存量資源統(tǒng)計(jì)Fig.3 Roof stock resource statistics of Xiamen Island in 2016

3.1.2 屋頂綠化空間現(xiàn)狀梳理

利用遙感技術(shù)、問卷調(diào)查、部門數(shù)據(jù)、實(shí)地調(diào)研等方法獲取研究區(qū)現(xiàn)狀屋頂綠化數(shù)據(jù),統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明廈門本島2016年屋頂綠化面積共54萬m2,占總建筑屋頂面積的2%,未進(jìn)行屋頂綠化的面積高達(dá)2492.95萬m2,有較大的空間潛力可進(jìn)行挖掘。從總體空間分布來看,屋頂綠化分布并不均勻,主要集中在本島中部水系周邊以及殿前街道城中村、鐘宅城中村、會(huì)展商務(wù)區(qū)、東渡區(qū)等區(qū)域,南北兩端屋頂綠化最少;從行政空間分布來看,思明區(qū)的屋頂綠化量高于湖里區(qū),面積約30萬m2,其中屋頂綠化量最高的是蓮前街道,為10.06萬m2,占本島屋頂綠化總量的18.6%。屋頂綠化量最低的是廈港街道,為0.69萬m2。湖里區(qū)的屋頂綠化面積約24萬m2,其中殿前街道屋頂綠化量最高,為6.57萬m2,金山街道屋頂綠化量相對(duì)較低,為3.49萬m2(圖4);從屋頂綠化類型來看,附屬于一、二類居住建筑和城中村的屋頂綠化量最大,超過總屋頂綠化面積的一半,其余少量屋頂綠化項(xiàng)目附屬于商業(yè)和產(chǎn)業(yè)建筑,而在用地緊缺的高密度城區(qū),商業(yè)、公共、產(chǎn)業(yè)建筑具有單體屋頂面積大、建筑權(quán)屬單一、節(jié)能節(jié)地作用明顯、城市展示度高等特征,其作為空間載體進(jìn)行屋頂綠化有較大發(fā)展空間以及可行性。

圖4 2016年廈門本島現(xiàn)狀屋頂綠化Fig.4 Roof greening status of Xiamen Island in 2016

3.2 研究區(qū)生態(tài)空間規(guī)劃

3.2.1 總體布局

(1)潛力評(píng)估,劃定重點(diǎn)實(shí)施片區(qū)

根據(jù)上一節(jié)基于規(guī)劃分區(qū)與建筑分類兩層面影響因子建立的綜合評(píng)估體系,廈門本島屋頂綠化規(guī)劃分區(qū)將構(gòu)筑本島基本生態(tài)框架的區(qū)域劃分為重點(diǎn)區(qū),將具有環(huán)境改善需求(熱島現(xiàn)象嚴(yán)重區(qū)、內(nèi)澇影響區(qū)、高密度高層密集區(qū)等)、景觀提升需求(機(jī)場(chǎng)航線下降通道、BRT高架沿線等重要景觀視廊)、以及城市功能優(yōu)化(城市商業(yè)中心等重要功能片區(qū)及重要門戶節(jié)點(diǎn))的區(qū)域劃分為重要區(qū),其他城市區(qū)域?yàn)橐话銋^(qū)(圖5);根據(jù)建筑物的屬性特征等情況進(jìn)行建筑分類,結(jié)果表明廈門本島屋頂綠化高適類、中適類、低適類、不適類分別為665.55、1116.6、288.79、476.01萬m2,其中面積最高的中適類占比43.8%(圖6);基于建筑分類與規(guī)劃分區(qū)的疊加分級(jí),本島一、二、三、四級(jí)綠化屋頂面積分別為105.91、367.84、387.08、1210.11萬m2,占比分別為5.1%、17.8%、18.7%、58.4%。其中湖里區(qū)一級(jí)綠化屋頂面積明顯多于思明區(qū),為80.26萬m2,占一級(jí)綠化屋頂總面積的75.8%。通過街道層面統(tǒng)計(jì)表明湖里區(qū)殿前街道一、二級(jí)綠化屋頂面積均最高,其中一級(jí)屋頂綠化面積為37.44萬m2,占一級(jí)綠化屋頂總面積的35.4%,二級(jí)屋頂綠化面積為98.37萬m2,占二級(jí)綠化屋頂總面積的26.7%(圖7)。

圖5 廈門本島屋頂綠化規(guī)劃分區(qū)Fig.5 Planning division of roof greening in Xiamen Island

圖6 廈門本島屋頂綠化建筑分類Fig.6 Building classification of roof greening in Xiamen Island

圖7 廈門本島屋頂綠化總體分級(jí)統(tǒng)計(jì)Fig.7 General gradation statistics of roof greening in Xiamen Island

(2)銜接綠地,構(gòu)建多維生態(tài)網(wǎng)絡(luò)

銜接本島綠地系統(tǒng),在規(guī)劃的綠地系統(tǒng)格局下,依托屋頂綠化布局梳理形成格局性的立體生態(tài)廊道,主要強(qiáng)化和構(gòu)建仙岳山——五緣灣、五緣灣——湖邊水庫——東坪山、狐尾山——筼筜湖——中山公園——萬石山等三條主要生態(tài)廊道,從三維的空間角度串聯(lián)地面二維綠地斑塊,補(bǔ)充完善形成立體生態(tài)格局;同時(shí)結(jié)合本島綠道系統(tǒng),通過屋頂綠化從三維的角度強(qiáng)化綠道沿線的生態(tài)環(huán)境,形成線性立體生態(tài)通道,并與屋頂綠化重點(diǎn)片區(qū)等三維生態(tài)斑塊進(jìn)行銜接,形成本島“一心雙環(huán)八廊、多線多片多點(diǎn)”的立體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)(圖8)。

3.2.2 建設(shè)指引

借鑒國(guó)外研究數(shù)據(jù),當(dāng)城市屋頂綠化率達(dá)6%,可產(chǎn)生明顯生態(tài)效益[30]。以此為依據(jù)確定屋頂綠化規(guī)劃的總指標(biāo),針對(duì)結(jié)合規(guī)劃分區(qū)與建筑分類的潛力評(píng)估結(jié)果,將總指標(biāo)差異化分解落實(shí)到具體實(shí)施的街道,從實(shí)施主體、屋頂綠化率賦值、政策制度等方面提出不同建設(shè)指引要求。重點(diǎn)片區(qū)、重要片區(qū)進(jìn)行強(qiáng)制性實(shí)施建設(shè)指引,一般區(qū)域進(jìn)行鼓勵(lì)政策、補(bǔ)貼引導(dǎo)。在分區(qū)指引的基礎(chǔ)上,制定屋頂綠化建設(shè)的分類導(dǎo)則,選取具有容器式、荷載輕、成本低、易養(yǎng)護(hù)等特點(diǎn)的新型裝配式輕型屋頂綠化產(chǎn)品。根據(jù)產(chǎn)權(quán)屬性、建筑功能、開放需求、植物類型等因素,在建筑層面進(jìn)行分類建設(shè)引導(dǎo),如對(duì)于商業(yè)裙房、公共建筑、對(duì)外開放居住建筑屋頂采用花園式、組合式屋頂綠化,不對(duì)外開放居住建筑、公共建筑屋頂采用草坪式屋頂綠化。

圖8 廈門本島立體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)Fig.8 Three-dimensional ecological network structure of Xiamen Island

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

面對(duì)城市高密度地區(qū)生態(tài)環(huán)境受損嚴(yán)重、災(zāi)害極端脆弱的困境以及建設(shè)用地趨于飽和、地面標(biāo)高生態(tài)空間難以拓展的現(xiàn)狀,基于城市再生理念,充分挖掘存量空間資源,以綠地系統(tǒng)為基礎(chǔ)進(jìn)行生態(tài)空間規(guī)劃;從規(guī)劃分區(qū)(包括生態(tài)結(jié)構(gòu)完善、城市功能優(yōu)化、公共服務(wù)需求、環(huán)境改善需求)與建筑分類(包括建筑屬性特征、建筑產(chǎn)權(quán)歸屬)兩個(gè)層面總結(jié)高密度城區(qū)屋頂綠化實(shí)施潛力評(píng)估體系,其包含的城市生態(tài)框架、城市功能結(jié)構(gòu)、景觀提升需求、建筑改造需求、城市內(nèi)澇程度、城市熱島強(qiáng)度、微氣候環(huán)境、建筑高度、建筑年代、建筑類型、建筑產(chǎn)權(quán)屬性是屋頂綠化實(shí)施的關(guān)鍵性評(píng)估因子,并依據(jù)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估因子建立高密度城區(qū)屋頂綠化實(shí)施潛力評(píng)估方法。在廈門本島的規(guī)劃實(shí)踐中,統(tǒng)計(jì)得出2016年廈門本島屋頂綠化率僅有2%,且附屬于居住建筑和城中村的屋頂綠化量超過總量的一半,商業(yè)、公共、產(chǎn)業(yè)建筑作為空間載體進(jìn)行屋頂綠化有較大發(fā)展空間;并對(duì)剩余屋頂存量進(jìn)行綠化實(shí)施潛力評(píng)估,有81.3%適宜進(jìn)行屋頂綠化,其中一級(jí)、二級(jí)綠化屋頂分別占比5.1%、17.8%;結(jié)合城市總體規(guī)劃、綠地系統(tǒng)規(guī)劃等相關(guān)規(guī)劃,以“全域空間、重點(diǎn)片區(qū)、多維網(wǎng)絡(luò)”為布局方法,大量存量空間“變廢為寶”,以低沖擊、可持續(xù)的方式和較低的成本增加本島生態(tài)空間數(shù)量,結(jié)合自上而下與自下而上的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)空間的規(guī)劃,與綠地系統(tǒng)共同構(gòu)成本島“一心雙環(huán)八廊、多線多片多點(diǎn)”的立體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),為后續(xù)展開高密度城區(qū)滿足生態(tài)效益、防災(zāi)避難、公共服務(wù)等綜合服務(wù)功能的生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化提供空間規(guī)劃基礎(chǔ)。

4.2 討論

4.2.1 研究啟示

(1)數(shù)據(jù)問題:本次研究區(qū)屋頂綠化提取前期進(jìn)行過自動(dòng)提取與人工提取實(shí)驗(yàn)對(duì)比,發(fā)現(xiàn)純粹計(jì)算機(jī)自動(dòng)識(shí)別影像提取綠地圖斑精度完全不能達(dá)到數(shù)據(jù)生產(chǎn)要求。相對(duì)于機(jī)械化提取,最后決定采用人機(jī)交互、目視解譯的方法對(duì)屋頂綠化進(jìn)行提取,經(jīng)過外業(yè)核實(shí)提取圖斑范圍精度可達(dá)到成果生產(chǎn)要求。但是目視解譯涉及影像精度、時(shí)像以及作業(yè)人員的主觀判斷的影響,導(dǎo)致屋頂綠化提取不全、誤提、漏提的情況,因此本次屋頂綠化僅作為宏觀數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)參考。

(2)研究啟示:面對(duì)城市高密度高強(qiáng)度、生態(tài)環(huán)境問題嚴(yán)峻的發(fā)展趨勢(shì),將屋頂綠化規(guī)劃整合到城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃以及城市總體規(guī)劃,納入城市生態(tài)和功能結(jié)構(gòu)體系中,并通過實(shí)施強(qiáng)制性、鼓勵(lì)性政策措施保障規(guī)劃實(shí)施,強(qiáng)調(diào)源頭控制(自上而下的宏觀分區(qū))和實(shí)施落地(自下而上的建筑分類)相結(jié)合,在總體發(fā)展目標(biāo)基礎(chǔ)上分解到實(shí)施的行政空間,是推進(jìn)高密度城區(qū)生態(tài)空間發(fā)展的有效路徑。而基于屋頂綠化產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展以及利益權(quán)衡下的城市發(fā)展需求,結(jié)合規(guī)劃分區(qū)與建筑分類展開適用于高密度城區(qū)屋頂綠化實(shí)施潛力評(píng)估,是保障規(guī)劃布局合理、易于實(shí)施落地的基本前提。

4.2.2 后續(xù)研究

為了實(shí)現(xiàn)高密度城區(qū)生態(tài)空間綜合效益的充分發(fā)揮,以當(dāng)前研究成果(高密度城區(qū)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃)為空間基礎(chǔ),在總結(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果的基礎(chǔ)上,基于服務(wù)半徑、面積、類型等不同要求對(duì)滿足防災(zāi)避難、公共服務(wù)功能的生態(tài)空間進(jìn)行分類,并篩選適宜的生態(tài)空間防災(zāi)避難、公共服務(wù)功能的約束影響因子,運(yùn)用AI技術(shù),以篩選的影響因子為控制要素,對(duì)廈門本島生態(tài)空間(地面維度)進(jìn)行初步布局優(yōu)化;結(jié)合現(xiàn)有規(guī)劃的生態(tài)空間基礎(chǔ)(屋頂維度),運(yùn)用GIS技術(shù)對(duì)生態(tài)空間(立體維度)布局初步方案進(jìn)行生態(tài)效益評(píng)估,選取最優(yōu)布局方案。并在規(guī)劃實(shí)踐中對(duì)此研究方法進(jìn)行論證,逐步更新適用于高密度城區(qū)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)布局優(yōu)化的影響因子、評(píng)價(jià)指標(biāo)。

(1)高密度城區(qū)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)初步優(yōu)化(地面維度)

參考《城市抗震防災(zāi)規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)(GB50413—2007)》、《北京中心城地震應(yīng)急避難場(chǎng)所(室外)規(guī)劃綱要》、日本《防災(zāi)避險(xiǎn)型城市綠地規(guī)劃設(shè)計(jì)》等對(duì)公共空間避難場(chǎng)所面積、服務(wù)半徑要求,以及生態(tài)空間的公共服務(wù)功能對(duì)其服務(wù)半徑、類型等不同要求,并結(jié)合《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T85—2002)對(duì)生態(tài)空間(地面維度)進(jìn)行分類,按照服務(wù)能力的大小,對(duì)現(xiàn)有規(guī)范進(jìn)行修正,建立生態(tài)空間分類體系[31]。以高密度城區(qū)綠地系統(tǒng)規(guī)劃、基于GIS實(shí)現(xiàn)的人口統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的空間分布為空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ),運(yùn)用AI技術(shù),整合不同類型生態(tài)空間的防災(zāi)避難(布局合理性、網(wǎng)絡(luò)有效性、空間御災(zāi)性)、公共服務(wù)功能(可達(dá)性、公平性)的影響要素,對(duì)影響要素進(jìn)行分析,生成生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)(地面維度)布局優(yōu)化初步方案。

(2)高密度城區(qū)生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)最優(yōu)布局(立體維度)

結(jié)合目前的研究成果,選取生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)(反映整體生態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間連接度)以及生態(tài)元素(生態(tài)空間的組成部分)作為高密度城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)效益影響因子,建立生態(tài)效益評(píng)估方法體系。結(jié)合生態(tài)網(wǎng)絡(luò)布局初步方案(地面維度)以及屋頂生態(tài)空間網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃形成生態(tài)網(wǎng)絡(luò)(立體維度)空間布局初步方案,基于景觀生態(tài)學(xué)“斑塊-廊道-基質(zhì)”理論,運(yùn)用GIS技術(shù),以選取的影響因子為評(píng)估要素,分析高密度城區(qū)生態(tài)網(wǎng)絡(luò)空間布局初步方案的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)連接度強(qiáng)弱情況,對(duì)高密度城區(qū)生態(tài)廊道-生態(tài)節(jié)點(diǎn)-生態(tài)斑塊構(gòu)成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)量和空間格局進(jìn)行評(píng)估,選取最優(yōu)布局方案。

(3)技術(shù)路線(圖9)。

圖9 技術(shù)路線圖Fig.9 Technology roadmap