基于景观生态分析的城市绿色天际线规划研究

【摘要】随着产业化进程的推进,人地相互作用增强,城市已成为全球主导人口聚落形式。城市聚落的形成与发展改变了人地生态系统的运行方式。在人口集中与城市化地域进程快速推进形势下,城市环境承载人为干扰的压力增大,加剧了城市生态环境的压力,在局部地区引起人地生态系统的退化并引发环境危机,城市地表破坏和土壤污染、水气环境质量下降、生态多样性降低等现实问题直接威胁人类的生存和发展。城市人地生态系统演化趋势下,环境与生态问题已成为环境科学、城市规划和管理共同关注的焦点问题。城市环境变化的另一表现是景观生态结构和组分的演化,在频繁的人类活动干扰形势下,自然景观的存续空间被挤占而趋于破碎化,景观多样性下降,景观功能弱化。而景观质量是城市人居环境质量的构成内容,景观质量的下降制约人居环境质量提高。因此,迫切要求环境科学、生态学、景观规划与设计等学科更多关注城市景观生态的保护与规划,以其学科的理论和实践引导城市景观生态规划和建设。天际线规划与设计是当前城市规划的前沿方向,是多学科交叉融合形成的研究领域。天际线是城市形体轮廓的重要形式,是城市环境的空间形态景观。天际线景观的形成与演变植根于城市环境,是城市环境发展的产物,其景观的演变以城市环境为基底,反映城市景观生态因素的变动,并因在景观建设中叠加了人工建设要素而对城市环境产生影响。传统的天际线规划多以心理学分析、景观视觉分析为主,对天际线空间形态进行孤立研究,割裂天际线与城市环境的天然联系,难以体现天际线与景观生态环境的互动关系,且在研究过程中多采用定性方法分析天际线景观特征、定位天际线规划,规划成果中对天际线建设的用地区划方案、形态控制指标方面明显缺失,制约天际线规划的实际作用。本研究综合利用景观生态规划理论、分形理论、城市管理理论等应用学科理论,采用ARCGIS、FRAGSTATS、FRACTALYSE等空间分析与统计的技术工具,以南安市滨江城市绿色天际线规划为实证,通过定量化的景观生态格局指数分析,研究城市景观生态格局特征及其变动趋势,评估景观生态格局对天际线规划的影响；通过用地的景观生态适宜性评价,评估天际线用地建设的景观生态适宜性；通过天际线分形特征的量化和评估,评价城市天际线的分形特征。之后,依据用地的景观生态适宜性评价结果,建立天际线高度控制区划方案；依据天际线分形评估结果,提出天际线线形控制目标和策略；依据景观格局特征、变动及其对天际线规划的影响评估结果,完善景观生态保护与建设的天际线规划引导策略。论文主要研究内容及结论：(1)绿色城市天际线规划的概念及天际线要素、结构城市绿色天际线规划的抽象特征概念类似于城市绿色建筑,是在更大尺度的城市垂直空间形态规划中以环境持续发展为目标,协调城市人工环境与自然环境关系,确定天际线高度与线形控制方案的环境设计与城市管理过程。天际线要素是天际线景观的组分,天际线要素之间联系形成不同的空间组合形式,构成天际线结构。本研究通过要素识别分析,将天际线要素划分为自然要素、人工要素、视觉要素三类,各要素因空间分异,或因不同的组合形式形成差异化的天际线景观。从视觉纵深方向上的层次分析,将城市天际线景观结构分为前景、中景和背景三个层次。通过对天际线的要素、结构层次分析,提出天际线规划需遵循层次原则、动态与静态相结合原则、协调原则及个性原则。通过城市与环境关系分析,识别天际线的主要环境影响因子,分析地形坡度、地形风、地震断裂带、离岸距离、植被覆盖质量等环境影响因子对城市天际线景观的影响。(2)城市景观生态格局分析从景观生态分析相关概念阐述出发,梳理景观生态分析的主要理论模式及方法,选取景观格局指数数分析方法,并利用FRAGSTATS4.2集成的系统景观格局计算工具,从景观(Landscapelevel)水平、斑块类型(Classleve1)水平两个分析层次,量化景观、景观类型的格局特征及变化趋势,结果显示：南安市城市景观生态受人为干扰程度加大,景观总体趋于破碎；斑块受城市建设的控制,形状由不规则向规则变化,景观破碎化后的总体形状趋于复杂；城市建设扩展,景观之间的联系得到加强,但扩张建设较为分散,呈现多处协同式拓展；景观多样性出现下降。结合量化结果,评价城市景观格局特征及变动对滨江区域天际线规划的影响：①多样性的景观生态类型为城市天际线规划提供良好的要素基础；西溪干流水体保护严格,在景观类型中的面积比重得到提高,是滨江区域天际线的核心视域。②城市山体绿地和植被景观面积下降,景观趋于破碎,景观的中心斑块减弱,山体天际线背景局部遭到破坏。③建构筑物景观的中心斑块得到加强,利于天际线垂直空间形体的规划。④建构筑物景观的扩展形势下,景观多样性出现下降,山体植被、河塘支流景观规模的下降影响景观多样性保护,间接影响天际线景观多样性。(3)天际线用地的景观生态适宜性评价用地的景观生态适宜性评价是进行天际线高度控制区划的基本依据。评价以因子识别出发,确定评价指标并对评价指标进行初始等级赋值,分别对视廊和视域、地形坡度、离岸距离、地形风区、距地震断裂带距离、植被覆盖质量等6项指标进行单因素评价,完成单因素指标评价后,结合指标得分和权重赋值,基于ARCGIS网格用地单元划分,开展用地的景观生态适宜性综合评价,评估天际线建设用地的整体适宜性,将研究区的用地景观生态适宜性划分为适宜、较适宜、基本不适宜和不适宜四类,建立基于网格的用地景观生态适宜性综合区划方案,评价天际线建设用地的景观生态适宜性及分布特征：①不适宜用地与基本不适宜用地占格网总面积的49.98%,表明滨江景观生态敏感区域较大,对天际线用地建设限制显著。②适宜用地和较适宜用地占可用地总面积的50.02%,表明滨江区域作为城市景观生态系统的核心区域,用地的建设与天际线景观生态的保护不存在根本矛盾。③不适宜用地与基本不适宜用地存在显著的空间集聚,大体呈带状连续分布,主要集中于沿江离岸l00m范围内、景观视廊区、区域内山体和高质量植被覆盖区等区域。④适宜用地和较适宜用地被以西溪为中心的其它两类用地所分隔,呈现组团式分布特征,分布于离岸距离>100m、景观视廊两侧、山体和高等级植被覆盖区周围,适宜进行组团用地开发。⑤适宜用地、较适宜用地沿西溪存在显著空间分布不均衡,在研究区内西段和东段分布较集中。(4)天际线的分形特征量化与评价将分形理论与分形维数量化方法引入天际线线型分析,分析城市天际线的分形特征,定量天际线空间形体的分形特征。运用计盒维数法及FRACTALYSE2.4分形统计软件,计算国内外部分城市认知度较高的城市天际线分形维数,结果反映天际线的分形维数与城市规模、影响力存在显著正相关关系,据此聚类得到城市天际线分形维数类型：国际大都市维数≥1.165、国内超大型城市维数1.155-1.164、国内大中型城市维数1.135-1.154、国内中小城市维数≤1.135。之后,分别计算研究区的建构筑物天际线、自然形体(山体)天际线的分形维数。结合城市天际线分形维数总体规律、研究区现状天际线的分形维数,评价研究区城市天际线的分形特征：①南安市滨江城市天际线的分形维数分别为1.114(西溪北岸)和1.116(西溪南岸),与城市聚类分维数值范围相符,但与计算选取的同类城市差距明显,天际线分形特征与同类型城市的协调性低,偏小的现状天际线维数制约天际线景观作用的发挥。②滨江区域南、北岸山体天际线分形维数数值接近,平均值为1.0965,山体天际线总体维数值较低,天际线线形的连续性好,垂直变化和缓,且沿西溪两岸滨江区域有较为均质的山体天际线线形。建构筑物天际线与山体天际线的分维数值协调性较好,但两者的协调关系是分形维数均处于较低水平的协调,城市现状的建构筑物天际线景观作用不显著。(5)绿色天际线高度与线形控制。天际线是城市的空间形态景观,高度和线形控制是天际线规划的基本目标。城市绿色天际线规划以景观格局分析、用地景观生态适宜性评价、分形特征量化与评价为依据,确定天际线的高度、线形控制指标和策略：①依据景观生态用地适宜性评价,建立天际线高度控制区划方案,将研究区划分为天际线高度重点建设区、适建区、限建区和禁建区,确定各分区项目准入控制及建构筑物规划指标：重点建设区高度≥55m,建筑密度25-35%,容积率≥5.4；适建区高度24-55m,建筑密度20-30%,容积率2.0-4.7；限建区高度<24m,建筑密度<15%,容积率<1.2；禁建区确需建设项目高度<10m,建筑密度<10%,容积率<0.3。②依据天际线分形维数量化评估,确定天际线分形维数控制目标为1.130,并应加强山脊线形的保护,建立天际线动态规划与分形监测机制。③依据景观格局分析,确定天际线规划引导策略。为保护城市景观多样性,建构筑物天际线规划应减小对山体、植被、河塘和支流等自然景观的破坏；为增强要素的景观功能,应充分发挥集聚度水平较高的西溪河流干流、河塘及支流景观功能；为增强建构筑物天际线功能,应引导提高建构筑物景观的集聚度,引导规划用地延展式开发,提高天际线线形连续性；引导集约用地发展,强化建构筑物核心斑块的天际线景观功能。论文的创新点：(1)理论创新首次提出城市绿色天际线规划理念,建立基于景观生态分析的绿色天际线规划模式。城市天际线作为景观资源纳入城市规划范畴在国外兴起不久,理论体系及实践方法尚处于建立过程,国内相关系统研究较少,从景观生态分析角度进行天际线规划研究的文献更为匮乏。本研究梳理天际线规划的理论和研究基础,拓展天际线规划研究的理论视野,尝试建立包含规划目标、规划原则、研究模式的理论框架,初步构建城市绿色天际线规划理论,成为环境科学、地球信息科学与城市规划理论的新结合点。(2)方法创新将新应用技术、方法引入城市天际线规划,建立城市绿色天际线规划的方法体系。在城市景观格局分析、天际线用地适宜性评价、天际线分形量化与评价中,结合ARCGIS空间处理和分析工具、FRAGSTATS景观格局统计工具、FRACTALYSE分形维数计算工具,运用计盒维数法、景观格局指数及GIS空间统计和分析等方法,为绿色天际线规划实践引入高效、可行的应用方法和技术。(3)实践创新以定量规划方法进行实证区研究,提出绿色天际线规划的空间区划方案和线形控制指标,解决传统城市规划设计理论在环境、生态控制与设计中普遍存在的目标难以准确量化、规划指标针对性不足等问题。建立滨江城市绿色天际线规划实证范式,确定南安市滨江绿色天际线用地建设规划指标和规划策略,为政府实施城市管理提供规划方案依据。
【作者】戴德艺；
【导师】程胜高；
【作者基本信息】中国地质大学，环境科学与工程，2014，博士
【关键词】城市绿色天际线；景观生态规划；用地适宜性评价；分形；

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