蘇州城市生態(tài)資源空間特征分析

陳德超，徐華連，王 躍

（1.蘇州科技大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州215009；2.江蘇省環(huán)境科學(xué)與工程重點實驗室，江蘇 蘇州 215009）

生態(tài)資源是指具有一定結(jié)構(gòu)和功能的各類資源的總和，包括土地資源、水資源、森林資源、氣候資源、生物資源和空間資源等[1]。城市物理環(huán)境以建筑物和硬化地面為主，缺少植被和水體，因而在這一人工生態(tài)系統(tǒng)中空氣、濕度、溫度等環(huán)境要素質(zhì)量遠遜于郊區(qū)和鄉(xiāng)村。盡管如今市民的室內(nèi)環(huán)境質(zhì)量越來越好，但基本都是以犧牲室外環(huán)境（包括城市所在區(qū)域物質(zhì)和生態(tài)資源）為代價的，城市整體的生態(tài)資源是短缺的。對于包括人類在內(nèi)的各種生物而言，車水馬龍、人口密集的城市并不是一個十分理想的生存環(huán)境[2]。

20 世紀80 年代來，隨蘇州城市化進程加速，主建成區(qū)面積由14.2 km2擴張至948 km2，擴大了65.8 倍，人口與機動車也隨之大增[3－4]。為了改善城市環(huán)境，實現(xiàn)宜居城市目標，蘇州市陸續(xù)開展了園林城市、生態(tài)城市以及目前正在進行的海綿城市建設(shè)，在綠化和水污染防治等方面取得了一定成效。

然而，結(jié)合相關(guān)研究[5－6]，通過對蘇州市生態(tài)資源現(xiàn)狀、特點與分布的分析，發(fā)現(xiàn)這一快速發(fā)展的城市其生態(tài)資源還存在一定欠缺，尤其是在植被和水體資源的質(zhì)量和分布方面。高質(zhì)量城市生態(tài)資源供給是蘇州市民共享城市發(fā)展成果、地方政府打造市民對城市發(fā)展合格滿意度與高水平獲得感的主要衡量指標。為建設(shè)更加生態(tài)宜居的城市，蘇州正在進行國土空間規(guī)劃、城市開發(fā)邊界劃定以及海綿城市試點工作，這些規(guī)劃的科學(xué)制定和實施均要以對這一城市生態(tài)資源現(xiàn)狀深入了解為基礎(chǔ)。否則，城市發(fā)展建設(shè)中的生態(tài)文明建設(shè)就會因缺少實際資料支撐而淪為空談。

為此，筆者利用近期衛(wèi)星遙感影像和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，針對蘇州市生態(tài)資源的類型、質(zhì)量以及空間分布特征進行了研究，針對研究中所發(fā)現(xiàn)的生態(tài)資源問題提出保護和改善建議。

1 研究范圍的確定

該研究所關(guān)注的是蘇州市人口最集中的主城區(qū)，即圍繞蘇州古城擴張而成的主建成區(qū)，不包含其他城鎮(zhèn)及農(nóng)業(yè)區(qū)，也不包括城市周邊靈巖山、七子山等生態(tài)林區(qū)及太湖、陽澄湖等大型水面。當(dāng)然，建成區(qū)邊界是一條隨時間變化的動態(tài)界線，隨城市發(fā)展每年都在向外擴張。研究利用2017 年5 月27 日的Landsat 8 遙感衛(wèi)星影像，通過遙感圖像處理方法，提取蘇州市主建成區(qū)邊界[6]作為研究范圍（如圖1 所示）。

2 城市生態(tài)資源評價指標的選取和數(shù)據(jù)處理方法

2.1 評價指標

人類健康生存離不開潔凈的空氣和水，植物可以凈化空氣、產(chǎn)生氧氣、降低噪音，繁茂的植被和清潔的水體可以使人精神愉悅，供人寄托鄉(xiāng)愁，也有利于其間的陸生、水生動物生存。所以植被和水體是城市中主要的生態(tài)資源。蘇州以園林城市和水城著稱，這兩者是蘇州市民引以為豪的地方生態(tài)環(huán)境特色。因此，文中選取易于觀察、能夠量化、能反映整個建成區(qū)的植被與水體作為城市環(huán)境資源的主要因子。只要城市中植物生長茂盛、 水質(zhì)清澈且面積比例較高，分布均勻，與之相關(guān)的土壤、動物、空氣等其他生態(tài)資源一般也會處于良好狀態(tài)。

溫室效應(yīng)如今已成為蘇州等許多城市突出的生態(tài)環(huán)境問題，它對市民的宜居條件及城市動植物的健康環(huán)境有重要影響，也是全球變暖及節(jié)能減排效果的直接反映。在蘇州城區(qū)，地表溫度高的區(qū)域主要是工廠、商貿(mào)中心等高耗能區(qū)及硬化地面覆蓋區(qū)，也往往是缺少植物且空氣干燥、易于起塵的區(qū)域，生態(tài)功能最差。地表溫度低的區(qū)域則主要是水體和植被分布區(qū)，這類區(qū)域空氣濕度高，顆粒物含量低，生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能好。因此，除植被、水體因子外，該研究將地表溫度也納入評估蘇州建成區(qū)生態(tài)資源的基本因子[7－8]。

圖1 蘇州市主建成區(qū)

衛(wèi)星遙感影像包含植被、水體以及地表溫度信息，利用遙感圖像處理軟件對不同波段影像進行組合處理，就可將這三類生態(tài)資源要素分別提取出來并制作成圖，以進行生態(tài)資源分布分析。確定并提取了三種基本生態(tài)資源要素后，在GIS 中將三種要素柵格圖疊加便可獲得蘇州建成區(qū)生態(tài)資源綜合要素質(zhì)量分布圖。疊加時三種柵格值分別按如下分級賦予權(quán)重（見表1），生態(tài)資源綜合因子質(zhì)量分10 個等級。

表1 蘇州市主建成區(qū)生態(tài)資源要素權(quán)重表

2.2 處理方法

利用2017 年遙感影像，提取蘇州市主建成區(qū)邊界以及邊界內(nèi)的水體、植被與溫度信息，按植被指數(shù)、亮溫值進行分級，結(jié)合水體形成建成區(qū)地表生態(tài)資源質(zhì)量等級。水體以及植被指數(shù)高、植物生長茂盛、地表溫度低的區(qū)域生態(tài)資源質(zhì)量高，隨著植被指數(shù)的降低和地面溫度的升高，生態(tài)資源質(zhì)量等級隨之降低。將生態(tài)質(zhì)量等級中等以上的區(qū)域按形態(tài)和面積劃分出生態(tài)源、斑塊和廊道。利用GIS 制圖和空間分析，對蘇州市主建成區(qū)內(nèi)的生態(tài)資源分布特征、生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)特點以及存在問題進行評價分析，在此基礎(chǔ)上對建成區(qū)今后生態(tài)資源的保護與改善提出建議。

3 城市生態(tài)資源分布

按照生態(tài)學(xué)分類方法[9]，將蘇州市生態(tài)資源按空間規(guī)模與形態(tài)劃分為生態(tài)源、斑塊、廊道、跳板、節(jié)點以及基質(zhì)六種類型，各類型的特點見表2，空間分布如圖2 所示。

表2 蘇州市生態(tài)資源分類與分區(qū)

蘇州主建成區(qū)并不是以均衡的放射狀向外擴展，而是在周邊山水地形條件制約下，以分叉形式向外伸展。陽澄湖、東太湖灣、靈巖山等六個面積較大水體、濕地與低山伸入建成區(qū)，成為建成區(qū)周邊主要的生態(tài)資源。在蘇州城市擴張過程中，城市建設(shè)規(guī)劃有意保留了這些特殊生態(tài)區(qū)，沒有再進行深度開發(fā)建設(shè)。這些楔型生態(tài)保護區(qū)向建成區(qū)的嵌入，增強了建成區(qū)與周邊生態(tài)資源良好的濕地、林地及農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的接觸，無論是對建成區(qū)內(nèi)空氣質(zhì)量提高，還是生物多樣性保護以及生態(tài)景觀資源利用，都起到了積極的作用，使蘇州市民有較大機會享受到這些豐富生態(tài)源的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。

建成區(qū)內(nèi)部生態(tài)資源按形態(tài)可分為斑塊、 廊道和跳板。斑塊是團塊狀的植被區(qū)或水域，并與其他斑塊存在聯(lián)系通道，廊道是斑塊與斑塊之間的帶狀植被或水體，不同廊道的交匯處又稱為節(jié)點，不與廊道相連的孤立斑塊稱為跳板[10]。源、斑塊、廊道、節(jié)點及跳板共同形成服務(wù)于城市的生態(tài)資源體系。

圖2 蘇州市主建成區(qū)生態(tài)資源特征分類圖

建成區(qū)中的主要生態(tài)斑塊有橫山、獅山、何山、尹山湖、東沙湖等，拙政園等園林則是一些面積規(guī)模更小的生態(tài)斑塊。金雞湖、獨墅湖及虎丘濕地則是介于源與斑塊之間的大型生態(tài)體。河流與沿河綠化帶以及道路綠化帶組成生態(tài)廊道。缺乏生態(tài)廊道的斑塊如橫山則屬于生態(tài)跳板。它們在蘇州建成區(qū)基質(zhì)之上，構(gòu)成服務(wù)于這一城市的主要生態(tài)資源。各生態(tài)資源的空間分布特點如下。

3.1 生態(tài)源

生態(tài)源是生態(tài)資源體系中面積最大的區(qū)域，空間形態(tài)成片狀，在蘇州它們可分為以陸生動植物特別是林灌木為主的源、以水生與濕生動植物為主的源、以農(nóng)作物為主的源。生態(tài)源是蘇州建成區(qū)邊緣動植物主要分布區(qū)，生物多樣性主要基地，生物量豐富，也是市郊景觀優(yōu)美的休閑旅游區(qū)。生態(tài)源面積合計65.9 km2，占建成區(qū)面積的6.95%。生態(tài)源基本信息見表3。

表3 蘇州市生態(tài)源基本信息表

3.2 生態(tài)斑塊

生態(tài)斑塊是建成區(qū)中塊狀的植被分布區(qū)和水體分布區(qū)，由城市中的獅山、何山及眾多公園綠地和湖泊形成。植被中鳥類和水體中魚類較多，景觀較優(yōu)美，基本上均是人工生態(tài)景觀建設(shè)與保護的成果。這些區(qū)域是城市生態(tài)資源利用的重點區(qū)域，節(jié)假日經(jīng)常是游人如織。整個建成區(qū)生態(tài)斑塊面積合計47.2 km2，占建成區(qū)面積的4.98%。

3.3 生態(tài)廊道

生態(tài)廊道是連接生態(tài)源的帶狀通道，在蘇州市它們主要是由條帶狀分布的河流與綠化帶形成。林灌木廊道是鳥類、昆蟲和爬行類的棲息與遷移通道，水網(wǎng)構(gòu)成的廊道是水生動植物生長與遷移通道，水面空間也是鳥的主要覓食與遷徙帶。蘇州市的生態(tài)廊道可分為三種類型（見表4）。建成區(qū)生態(tài)廊道總長度為2 049 km，廊道密度為 2.3 km·km-2。

表4 蘇州市生態(tài)廊道基本類型

由于蘇州地區(qū)河網(wǎng)密布，再加之近年來城市建設(shè)重視道路綠化，蘇州建成區(qū)由植被和水體組成的復(fù)合生態(tài)廊道具有較好的連通性，密度較高且較全面地覆蓋了整個建成區(qū)。生態(tài)廊道較廣的延伸性，將生態(tài)資源送到市民身邊。為更好地發(fā)揮廊道的生態(tài)效益，蘇州市已開辟多條沿植被廊道的步行和自行車游憩道，市民深得其利。

3.4 生態(tài)節(jié)點及跳板

蘇州市生態(tài)資源系統(tǒng)中不同走向廊道的連接處或廊道拐點稱為生態(tài)節(jié)點，如人體骨骼關(guān)節(jié)，廊道在節(jié)點處寬度一般會增加，生物量與生物多樣性亦會有所增加，景觀也呈現(xiàn)出較為復(fù)雜多樣，因此，節(jié)點處也往往成為旅游景觀地，其生態(tài)功能類似于小型生態(tài)斑塊。蘇州古城護城河的西南拐點是著名的盤門景區(qū)，東南角是桂花公園，外城河與京杭運河的交匯處是著名的寶帶橋和澹臺湖公園，這些都顯示出生態(tài)節(jié)點的特殊服務(wù)價值?？梢娚鷳B(tài)節(jié)點也是今后城市生態(tài)保護與建設(shè)需要重視的方面。

生態(tài)跳板由建成區(qū)相對孤立的生態(tài)斑塊形成，如城中孤立的園林或住宅區(qū)綠地，它們由于面積較小，又與其他廊道缺乏連接，所以生態(tài)系統(tǒng)較為簡單。但在缺乏植被與水體的建成區(qū)，生態(tài)跳板的生態(tài)服務(wù)功能顯得格外重要，它將生態(tài)資源以小型零售店式的服務(wù)方式散布于城市的眾多角落。這些孤立斑塊成為城市飛鳥和昆蟲的臨時棲息和覓食基地，故名生態(tài)跳板（或生態(tài)踏板）。

4 討論與建議

通過遙感和GIS 分析表明，蘇州市的生態(tài)資源比較豐富。這主要得益于城市四角山水從外圍以楔形伸向建成區(qū)，增加了建成區(qū)與大片生態(tài)資源區(qū)接觸的機會。另外，建成區(qū)以密集河網(wǎng)為骨干形成的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)以及建成區(qū)眾多城市公園構(gòu)成塊狀生態(tài)區(qū)，為城市提供了豐富生態(tài)資源。目前建成區(qū)生態(tài)資源所存在的主要問題為資源分布不均，無論是從建成區(qū)各行政區(qū)域還是不同住宅區(qū)、工業(yè)區(qū)、商業(yè)區(qū)等功能區(qū)分析，生態(tài)資源擁有量相差很大。這說明市民享受生態(tài)資源服務(wù)的質(zhì)量和機會存在較大差異，存在生態(tài)資源分配的明顯不公。另一問題是部分建成區(qū)生態(tài)廊道連通性不好，有些廊道寬度過于狹窄，缺乏沿岸綠地，節(jié)點規(guī)模較小，廊道的生態(tài)連通功能近乎喪失。還有則是生態(tài)跳板規(guī)模偏小或布局不合理，針對這些問題，該研究提出如下幾項生態(tài)資源建設(shè)的初步建議：

（1）蘇州主建成區(qū)生態(tài)廊道與斑塊較密集，但分布不太均勻；生態(tài)資源在空間形成源、塊、跳板、廊道、節(jié)點相互聯(lián)系的生態(tài)資源網(wǎng)絡(luò)，但部分地區(qū)有網(wǎng)絡(luò)不連續(xù)現(xiàn)象，導(dǎo)致生物流中斷。主建成區(qū)生態(tài)資源建設(shè)需在網(wǎng)絡(luò)體系的完整性、斑塊與廊道的健康性、空間布局的合理性方面做出改善。

（2）以七子山至陽澄湖連線為界，建成區(qū)東南部特別是金雞湖、獨墅湖以東生態(tài)斑塊和生態(tài)廊道較密集，生態(tài)資源較豐富。西北部生態(tài)斑塊和生態(tài)廊道較稀疏，生態(tài)資源較少，這一區(qū)域特別是區(qū)域內(nèi)生態(tài)資源較缺乏的住宅小區(qū)、工業(yè)園區(qū)、商貿(mào)中心區(qū)是今后生態(tài)建設(shè)的重點。

（3）建成區(qū)中部分生態(tài)斑塊的植被指數(shù)值較低，反映塊內(nèi)植被稀疏，特別缺少成片的喬灌木。這些生態(tài)資源質(zhì)量較低的斑塊區(qū)是今后城市生態(tài)建設(shè)的重點區(qū)。

（4）針對圖2 生態(tài)資源綜合等級較高的區(qū)域應(yīng)統(tǒng)一做出保護規(guī)劃，劃定明確外圍保護帶，制定明確的生態(tài)資源保護措施，避免這些區(qū)域的生態(tài)資源受到破壞，充分發(fā)揮它們在城市中的生態(tài)服務(wù)重要基地作用。

（5）結(jié)合蘇州市海綿城市建設(shè)，盡可能對現(xiàn)有河道進行連通、拓寬、疏浚、清淤，增加岸坡滲透性改造及河岸綠化帶建設(shè)，提升生態(tài)廊道的生態(tài)功能。