基于多目標導向的崇禮生態(tài)風景道規(guī)劃途徑

李夢雨 王振坤 馬超 姚朋

摘要：在新時代生態(tài)文明和美麗中國建設及城鄉(xiāng)區(qū)域一體化發(fā)展的背景下，風景道的科學規(guī)劃與建設對于生態(tài)保護、景觀提升、產業(yè)發(fā)展等具有重要意義。文章以張家口市崇禮區(qū)太子城溝為例，應用最小累積阻力模型、景觀視覺評價、生態(tài)經濟和美學綜合評價的方法對其生態(tài)風景道進行生態(tài)格局重塑、重點區(qū)域識別和農林植被優(yōu)選，結果共識別出10個生態(tài)源地作為重點保護區(qū)、模擬生態(tài)廊道45條、確定景觀提升區(qū)域9處、優(yōu)選農林植被4類。在此基礎上，提出太子城溝生態(tài)風景道的規(guī)劃途徑，以期為同類研究和實踐提供有益借鑒和參考。

關鍵詞：風景道，規(guī)劃途徑，多目標，張家口崇禮區(qū)

DOI： 10.12169/zgcsly.2021.09.08.0003

Abstract：?Under the background of the construction of ecological civilization and Beautiful China in the new era and the integrated urban-rural development， the science-based planning and construction of scenic byways are of great significance for ecological protection， landscape improvement and industrial development. Taking Taizichenggou in Chongli District of Zhangjiakou City as a case， the paper applies the methods of minimum cumulative resistance model， landscape visual evaluation and integrated eco-economic and aesthetic evaluation for ecological pattern reconstruction， key area identification and agriculture and forest vegetation selection. As the results， 10 ecological sources are identified as key protection areas， and then 45 ecological corridors are simulated， 9 landscape improvement areas are identified and 4 types of vegetation are selected. On this basis， the paper proposes the approaches to the ecological scenic byways planning in Taizichenggou， with the expectation to provide helpful references for similar research and practices.

Keywords： scenic byway， planning approach， multi-objective， Chongli district of Zhangjiakou city

風景道起源于19世紀末，奧姆斯特德在波士頓翡翠項圈中規(guī)劃了串聯(lián)城市與郊區(qū)公園的游憩路徑——公園道[1];此后百余年間，風景公路、綠道、遺產廊道等不斷擴充風景道的概念、功能與形式。生態(tài)風景道是指位于市（縣）域范圍以內、城市建設用地之外，以具備交通運輸功能的道路為主體，涵蓋沿途具備景觀功能的可視空間，具有生態(tài)保護、休閑游憩等多種功能的公路的統(tǒng)稱[2]。

美國作為風景道的搖籃，在風景道的分類體系、規(guī)劃建設和運營管理等方面進行了長期的探索和研究。而我國對于風景道的研究仍處于起步階段，當前研究多聚焦于案例分析、景觀評價和規(guī)劃設計等方面：余青等[3-5]以美國藍嶺風景道、哥倫比亞河歷史路、阿巴拉契亞國家風景游徑等為例，從發(fā)展歷史、規(guī)劃特征、運營管理等方面總結其建設經驗與啟示;吳必虎等[6]、唐曉嵐等[7]分別使用等距離專家組目視評測法（EDVAET）和地理信息系統(tǒng)（GIS）—層次分析法（AHP）對國內風景道進行視覺景觀評價;解爽等[8]通過形態(tài)學空間格局分析法識別提取烏蘭察布風景道內的生態(tài)要素，并提出廊道規(guī)劃建議。我國對于風景道的基礎理論研究也較為薄弱，研究內容較為零散，規(guī)劃設計的內容和方法尚未形成統(tǒng)一的標準，缺乏系統(tǒng)性整合[9]。風景道作為連接城鄉(xiāng)空間、串連風景資源的紐帶，在生態(tài)、社會、經濟等多方面的規(guī)劃目標和建設方法有待進一步發(fā)掘和完善。

本文以張家口市崇禮區(qū)太子城溝為例，提出其生態(tài)風景道的規(guī)劃目標、建設途徑及技術要點，為生態(tài)風景道的科學規(guī)劃與建設提供理論依據(jù)和實踐參考。

1 研究區(qū)域及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

張家口市崇禮區(qū)是北京2022年冬奧會、冬殘奧會舉辦地之一。本文以崇禮區(qū)太子城溝為研究對象，總面積約100.3 km2，包含耕地、林地等多種用地類型。太子城公路西起崇禮城區(qū)，東至冬奧會太子城核心區(qū)，全長17.2 km，采用雙向雙車道二級公路標準建設，是冬奧會賽時連接賽場與崇禮城區(qū)的重要通道。但是交通基礎設施的建設對區(qū)域生態(tài)平衡、物種分布等造成了一定威脅，區(qū)域生態(tài)、景觀格局破碎問題愈發(fā)嚴重。

1.2 研究方法

本研究提出基于生態(tài)、生活、生產的多目標導向下風景道規(guī)劃研究框架（圖1）：通過最小累積阻力（Minimum Cumulative Resistance， MCR）模型識別生態(tài)源地和潛在生態(tài)廊道，優(yōu)化生態(tài)格局;對現(xiàn)有要素進行景觀視覺資源評價，篩選出重點景觀區(qū)域，提升景觀效果;綜合考慮生態(tài)經濟產值和美學價值，篩選出適宜的農林植被進行推廣，整合農林產業(yè)。

1.2.1 生態(tài)格局重塑

1） 基于生態(tài)敏感性評價的生態(tài)源地識別。生態(tài)源地是物種擴散的起源，也是多物種的棲息地，一般選取大面積植被或水域作為生態(tài)源地[10-11]。根據(jù)生態(tài)敏感性分析結果，選取一定面積的斑塊作為生態(tài)源地，取其幾何中心作為生態(tài)源點以挖掘潛在生態(tài)廊道。結合研究區(qū)域實際情況選取高程、坡度、坡向、歸一化植被指數(shù)（Normalized Difference Vegetation Index， NDVI）和土地利用5個因子[12-13]，確立生態(tài)敏感性評價體系（表1）。

2） 基于MCR模型的生態(tài)廊道構建。最小累積阻力是指以生態(tài)源地為起點到目的地克服不同景觀單元所做的功，計算公式如式（1）：

阻力面是反映物種在不同景觀單元中遷移所受的阻力大小。選取高程、坡度、土地利用、NDVI、距道路距離5個阻力因子并確定其權重[10，14]（表2），構建阻力面，阻力值越高，表明生物遷徙過程中受到的阻力越大。以阻力面成本分布作為MCR模型成本數(shù)據(jù)，采用最小成本路徑方法，通過ArcGIS中cost distance、cost path工具計算出源地間傳遞阻力最低的路徑，即為潛在生態(tài)廊道。

3） 基于重力模型的重要生態(tài)廊道提取。重力模型用于判斷生態(tài)源地與目標地之間相互作用力大小，作用力越大即廊道的重要程度越高。根據(jù)斑塊間相互作用矩陣的計算結果，選擇作用力大的潛在生態(tài)廊道進行重點打造，其余廊道作為一般生態(tài)廊道進行建設。重力模型計算公式如式（2）：

1.2.2 景觀效果提升

1） 基于視覺吸收力評價的潛在節(jié)點選擇。視覺吸收力是指區(qū)域經過一定的環(huán)境變化而不改變其視覺特征和質量的能力，用于評估人類活動引起的視覺敏感度變化[16-17

]。本文從坡度、坡向、地勢起伏度和植被豐富度4個方面評價視覺吸收力，形成視覺吸收力評價體系（表3）[18-19]。

2） 基于視覺敏感度評價的景觀節(jié)點確定。視覺敏感度是游客注意到景觀的程度，是對景觀的可見性、易見性、清晰性和醒目性的綜合反映，其數(shù)值越高表示景觀資源引起游客的反應越強烈，常選用相對坡度、相對距離、出現(xiàn)幾率（即景觀在游客視域中出現(xiàn)的頻率）和醒目程度（即目標環(huán)境與背景環(huán)境的亮度差異）4個因子作為評價指標[20-21]。

醒目程度計算公式如式（3）：

式（3）中，L1為目標環(huán)境NDVI值，L為周圍環(huán)境NDVI均值，其中周圍環(huán)境NDVI均值可利用ArcGIS鄰域分析得到，本研究中鄰域分析采用9×9矩形窗口。

對上述因子加權并計算各單因子權重值，形成視覺敏感度評價體系（表4）[20]。

1.2.3 農林植被優(yōu)選

1） 基于產值足跡計量的生態(tài)經濟效益評價。產值足跡表示農林植被單位產值所需生產性土地的面積。產值足跡越小，生產單位產值所需的生產性土地面積越小，生態(tài)經濟效益越高。計算公式如式（4）：

式（4）中，efi為第i種農產品的生態(tài)足跡，vi為第i種農產品的產值，i為產品類型。生態(tài)足跡指一定區(qū)域內人口所消耗的資源折算為生產性土地的量[22-23]。計算公式如式（5）：

式（5）中，rj為第j類生產性土地均衡因子，Ci為第i種產品人均年消費量，Pi為第i種產品年均土地生產力，i為產品類型，j為生產性土地類型。由于各土地類型的生產能力不同，為便于研究，rj采用Mathis Wackernagel等[24]的研究結果：耕地取值2.8，林地取值1.1，將其換算為具有等效生態(tài)生產力的土地面積。

2） 基于德爾菲法的美學價值評價。從植物個體到群體的觀賞部位、特性和時長等景觀美化功能出發(fā)[25-26]，采用德爾菲法確定不同觀賞類別的分值及權重，提出針對農林植被美學價值的評價標準，確定評價體系（表5）。

2 結果與分析

2.1 生態(tài)格局優(yōu)化

在保護自然本底和增加人工干預之間尋求平衡，對于分級管控有著積極影響。研究區(qū)域內整體生態(tài)敏感性較高，其中，極高敏感區(qū)和高敏感區(qū)集中在山體之中，面積達79.1 km2，占比約78.9%。在極高敏感區(qū)中，選取面積最大的10個斑塊作為生態(tài)源地[27]，總面積48.2 km2;對于識別出的生態(tài)源地，應嚴格限制其開發(fā)建設，對已破壞區(qū)域進行生態(tài)修復。中敏感區(qū)面積達14.9 km2，占比約14.8%，需限制其開發(fā)建設強度，局部可以低干擾方式介入。低敏感區(qū)及非敏感區(qū)主要以農田、建設用地的形式沿道路分布，面積6.3 km2，占比約6.3%，可進行一定強度的開發(fā)建設。

潛在生態(tài)廊道的模擬可為廊道體系構建和重要性分級提供有力支撐。本研究模擬出潛在生態(tài)廊道45條，總長度199.34 km，其中有16條穿過太子城公路;由生態(tài)源地間相互作用矩陣（表6）確定重要生態(tài)廊道8條，總長度19.57 km（圖2）。生態(tài)廊道的建設途徑以增加生態(tài)廊道數(shù)量和建設生態(tài)廊道緩沖區(qū)為主。根據(jù)朱強等[28]對生態(tài)廊道適宜寬度的研究，本研究中重要生態(tài)廊道寬度控制在30～200 m，滿足鳥類及小型生物的遷徙與保護，以及喬木群的存活需求;一般生態(tài)廊道寬度控制在3～30 m，保證鳥類、魚類、小型哺乳動物、爬行動物和兩棲類動物的遷徙和多樣性保護，滿足草本植物的傳播。

2.2 重點區(qū)域識別

視覺吸收力和視覺敏感度評價結果（圖3、圖4）表明：高視覺吸收力區(qū)域多位于道路北側山體，在道路中段南側山體上亦有分布;高視覺敏感區(qū)域總體沿公路兩側分布，部分蔓延至南側山體。在這些區(qū)域建設景觀節(jié)點能夠有效減小內部環(huán)境變化造成的影響，保證開發(fā)建設后的視覺特征相對穩(wěn)定。

綜合生態(tài)格局重塑與景觀效果提升2方面的研究結果，考慮潛在生態(tài)廊道的空間位置，選擇在生態(tài)敏感性低、視覺吸收力強且視覺敏感度高的區(qū)域塑造景觀節(jié)點，共計3個重要景觀節(jié)點和6個一般景觀節(jié)點。識別出的景觀節(jié)點為進一步明確設計重點和提升景觀質量提供了依據(jù)，從而實現(xiàn)風景道生態(tài)價值最大化、景觀最優(yōu)化的目標。

2.3 農林植被優(yōu)選

對研究區(qū)域內主要農產品類別的產值足跡進行計算，并進行等級劃分。結果（表7、表8）表明，瓜果、蔬菜和藥材的產值足跡較低，即單位產值上述農產品所需的土地面積最小。因此，瓜果、蔬菜和藥材類農林植被生態(tài)經濟綜合效益較高，應當優(yōu)先選用。

美學評價結果顯示，藥材和花卉類具有較高的美學價值，代表種類有金蓮花、銀蓮花、向日葵和玫瑰等。由于研究區(qū)域內尚無花卉類農林植被，應考慮開拓花卉類農林植被種植;此外，豆類中的蠶豆、油料中的亞麻、藥材中的金蓮花及郁李、蔬菜中的彩椒、瓜果中的沙棘、李子和歐李同樣具有較高的美學價值，也應予以發(fā)展。

3 結論與建議

3.1 結論

基于生態(tài)敏感性分析、MCR模型、重力模型分析，在研究區(qū)域內識別10個生態(tài)源地，模擬45條潛在生態(tài)廊道。45條潛在生態(tài)廊道包括8條重要生態(tài)廊道和37條一般生態(tài)廊道，其中16條潛在生態(tài)廊道穿越太子城公路。通過視覺景觀資源評價可知，高視覺吸收力區(qū)域主體位于太子城公路北側山體的近坡頂位置，部分分布在公路中段南側山體的坡面處;高視覺敏感區(qū)位于公路兩側，南側沿坡腳分布，北側沿坡面分布。由產值足跡和美學價值評價得出藥材類、花卉類農林植被具有較高的應用價值。

3.2 建議

1） 增強生態(tài)連通性。對生態(tài)源地進行重點保護，通過增加生態(tài)廊道數(shù)量、建設生態(tài)廊道緩沖區(qū)2種途徑增加生態(tài)源地間的聯(lián)系性，重塑生態(tài)格局。在廊道建設實踐中應重點考慮生態(tài)廊道與公路相交處的生態(tài)連通性，建議采用生態(tài)橋、溝渠、河道等方式銜接生態(tài)廊道，保證生態(tài)連通度的同時避免公路的交通功能受到干擾。

2） 增加景觀節(jié)點。根據(jù)景觀視覺質量的綜合分析結果，應在高視覺吸收力區(qū)域與高視覺敏感度區(qū)域重合部分建設景觀節(jié)點，建議在太子城公路沿途建設9個景觀節(jié)點，包括3個重要節(jié)點和6個一般節(jié)點。

3） 引導農林種植。綜合經濟產值和美學價值的分析結果，建議推廣種植瓜果、花卉、蔬菜和中草藥類農林植被。根據(jù)崇禮區(qū)農業(yè)生產現(xiàn)狀，建議擴大蠶豆、亞麻、金蓮花、郁李、彩椒、李子、沙棘、玫瑰、向日葵等農林植被的種植比例。

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