張東旭 程潔心 鄒濤 程璽悅

城市綠色空間的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能眾多，其中生物多樣性保護(hù)是一項(xiàng)容易受到忽視的重要基本功能。尤其在中國(guó)華東沿海地區(qū)，城市往往與重要候鳥(niǎo)遷徙通道相重疊，現(xiàn)代化的都市生活與瀕危物種的活動(dòng)之間的沖突比人們普遍理解的狀況更為嚴(yán)重。生態(tài)文明建設(shè)導(dǎo)向下，城鎮(zhèn)發(fā)展建設(shè)需要切實(shí)平衡人與自然的空間發(fā)展矛盾。因而，建設(shè)一個(gè)體系更健康、結(jié)構(gòu)更合理、功能更完善的城市綠色空間體系，通過(guò)生境網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃和建設(shè)，構(gòu)建更為良好的城市生物多樣性保護(hù)格局是一個(gè)重要課題。然而，既有的方法存在諸如調(diào)查研究不便、數(shù)據(jù)覆蓋不全、難以得到有效空間結(jié)論等問(wèn)題，而應(yīng)用多源數(shù)據(jù)分析和判斷物種潛在棲息地條件，科學(xué)支撐生境網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃，確有其顯著優(yōu)勢(shì)。

1 生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的發(fā)展

生境網(wǎng)絡(luò)的概念起源于20世紀(jì)80年代。隨著景觀生態(tài)學(xué)蓬勃發(fā)展，島嶼生物地理學(xué)和復(fù)合種群理論被廣泛引入景觀生態(tài)學(xué)的研究[1]。一些學(xué)者意識(shí)到，需要從景觀尺度上考慮種群動(dòng)態(tài)變化，并開(kāi)展了大量研究工作。研究表明，生境網(wǎng)絡(luò)在保障不同生境間物種交流和能量交換、降低生境破碎化影響、支持物種長(zhǎng)期存活等方面具有重要意義[2]?；诖耍陨尘W(wǎng)絡(luò)建設(shè)和優(yōu)化為主要內(nèi)容的生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃應(yīng)運(yùn)而生。

生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃在國(guó)外發(fā)展較早，經(jīng)過(guò)多年研究與實(shí)踐，基本形成4種方法，包括物種導(dǎo)向的生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、多功能型生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃、以生態(tài)保護(hù)要求約束土地使用以及構(gòu)建人工廊道支持物種運(yùn)動(dòng)遷移[1]。

中國(guó)生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的研究起步較晚，相關(guān)研究尚不多見(jiàn)，目前大致分為3個(gè)方向。1）基于生境網(wǎng)絡(luò)思想進(jìn)行城市綠色空間和生態(tài)格局規(guī)劃。相關(guān)研究有，呂曉芳等基于生境網(wǎng)絡(luò)思想構(gòu)建大連旅順口西部臨港新城綠色空間體系[3]、譚瑛基于生境網(wǎng)絡(luò)打造蚌埠市山水城市生態(tài)格局模式[4]。2）基于特定物種類群，進(jìn)行生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和生境營(yíng)造。相關(guān)研究有，趙振斌通過(guò)多尺度結(jié)合，進(jìn)行西安浐 河濕地水鳥(niǎo)生境保護(hù)規(guī)劃[5]、黃越以北京市為例進(jìn)行城市綠地鳥(niǎo)類生境規(guī)劃與營(yíng)造的研究[6]。3）分析生境網(wǎng)絡(luò)時(shí)空變化成因以及保護(hù)、優(yōu)化策略。相關(guān)研究有，吳未等在2015—2018年間以白鷺為例，分析了土地利用變化、建設(shè)用地?cái)U(kuò)張對(duì)蘇錫常地區(qū)白鷺生境網(wǎng)絡(luò)的影響，并從廊道構(gòu)建方法比較、新增生境節(jié)點(diǎn)成本——收益分析等角度提出了生境網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化方法[7-10]。

上述研究在生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃研究方法和技術(shù)手段上有重要指導(dǎo)意義，但學(xué)科背景主要分布在風(fēng)景園林、景觀規(guī)劃、自然地理、土地管理等方向。以生物生態(tài)行為構(gòu)建參數(shù)模型，進(jìn)行生境識(shí)別，進(jìn)而構(gòu)建生境網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃研究并不常見(jiàn)。該類研究較為典型的是吳未在進(jìn)行白鷺生境識(shí)別時(shí)，提出構(gòu)建生境斑塊約束條件模型[10]。模型中考慮了自然地理因素、生物因素和人為干擾因素等對(duì)濕地鳥(niǎo)類生境形成的影響。該模型在理論層面較為完整，但受數(shù)據(jù)影響，實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中有所簡(jiǎn)化。

本研究認(rèn)為，多源數(shù)據(jù)的運(yùn)用，可以部分地彌補(bǔ)數(shù)據(jù)問(wèn)題帶來(lái)的不足，從而可以提出一種基于多源數(shù)據(jù)的城市生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法。

2 研究方法與數(shù)據(jù)采集

2.1 研究方法

基于多源數(shù)據(jù)的城市生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法，是對(duì)傳統(tǒng)基于目標(biāo)物種研究進(jìn)行生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法的改進(jìn)與提升。該方法具體包括4個(gè)方面工作任務(wù)。1）選取對(duì)特定生態(tài)類群生境選擇具有代表性的目標(biāo)物種，根據(jù)目標(biāo)物種生態(tài)行為研究，構(gòu)建目標(biāo)物種潛在生境分析指標(biāo)體系。2）運(yùn)用多源數(shù)據(jù)進(jìn)行目標(biāo)物種生境選擇。3）構(gòu)建生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的構(gòu)成要素包括生境源地體系、生境廊道體系、踏腳石體系（圖1）。4）結(jié)果校驗(yàn)。

2.2 數(shù)據(jù)采集

本研究采用的數(shù)據(jù)為多源數(shù)據(jù)。多源數(shù)據(jù)包括國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)、林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)、遙感影像數(shù)據(jù)、POI和手機(jī)信令數(shù)據(jù)、公眾觀鳥(niǎo)大數(shù)據(jù)等。國(guó)土調(diào)查數(shù)據(jù)和林業(yè)數(shù)據(jù)由研究區(qū)域所屬管轄區(qū)的國(guó)土部門和林業(yè)部門提供；遙感數(shù)據(jù)可由專業(yè)數(shù)據(jù)公司購(gòu)得；POI、手機(jī)信令數(shù)據(jù)、觀鳥(niǎo)大數(shù)據(jù)可從互聯(lián)網(wǎng)獲取或從專業(yè)機(jī)構(gòu)購(gòu)買。

3 研究?jī)?nèi)容

研究?jī)?nèi)容分為4個(gè)部分。1）目標(biāo)物種選擇與生境選擇指標(biāo)體系構(gòu)建，具體分為目標(biāo)物種選擇和潛在生境分析指標(biāo)體系構(gòu)建；2）生境斑塊識(shí)別，包括自然條件下潛在生境斑塊的選擇，和自然與人類活動(dòng)雙重干擾下潛在生境選擇；3）生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，具體包括生境源地體系構(gòu)建、生境廊道體系構(gòu)建、踏腳石體系構(gòu)建；4）分析結(jié)果的校驗(yàn)。

3.1 目標(biāo)物種選擇與潛在棲息地分析指標(biāo)體系構(gòu)建

3.1.1 目標(biāo)物種選擇

隨著城市化進(jìn)程加快，城市中建設(shè)用地逐漸蠶食山體、濕地等自然生境，其中濕地與城市發(fā)展的矛盾最為突出。本研究選擇了濕地生物多樣性的顯性指標(biāo)——水禽作為研究對(duì)象，進(jìn)行城市濕地生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。

目標(biāo)物種選擇需遵循兩項(xiàng)原則：1）目標(biāo)物種對(duì)人類活動(dòng)保有中高敏感度（圖2），2）目標(biāo)物種對(duì)于特定生態(tài)類群的物種生境選擇具有一定代表性。

基于高度敏感物種進(jìn)行研究，如丹頂鶴（Grus japonensis）、東方白鸛（Ciconia boyciana），可以指導(dǎo)規(guī)劃保留物種核心保護(hù)區(qū)域 ；基于中度敏感物種進(jìn)行研究，如白鷺（Egretta garzetta）、蒼鷺（Ardea cinerea），有助于指導(dǎo)規(guī)劃保護(hù)和利用人類與野生動(dòng)物的共享空間；基于低敏感物種進(jìn)行研究，如麻雀（Passer domesticus）、白頭鵯（Pycnonotus sinensis），可以指導(dǎo)規(guī)劃改善城市人居環(huán)境，但對(duì)于物種保護(hù)層面意義有限。另外，可參考文化價(jià)值、景觀美學(xué)價(jià)值等進(jìn)行選擇。

綜合考慮以上因素，本研究確定以白鷺為目標(biāo)物種，進(jìn)行生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。白鷺常與蒼鷺、夜鷺（Nycticorax nycticorax）、大白鷺（Egretta alba）、中白鷺（E. intermedia）、白琵鷺（Platalea leucorodia）等涉禽混居，其生境選擇對(duì)于濕地生境具有一定代表性。白鷺屬于中高敏感度物種，既常出現(xiàn)于人類活動(dòng)的空間，又與人類保持一定距離。而且，學(xué)術(shù)界關(guān)于白鷺生態(tài)行為的研究較多，有利于篩選生境選擇指標(biāo)。

3.1.2 潛在生境分析指標(biāo)體系構(gòu)建

1 技術(shù)路線圖Technical roadmap

2 不同敏感程度物種空間分布示意圖Schematic diagram of spatial distribution of species with different sensitivity

對(duì)選定的目標(biāo)物種進(jìn)行生態(tài)行為研究，通過(guò)文獻(xiàn)查閱，總結(jié)出影響目標(biāo)物種生境選擇的主要因素。研究表明，距離因子、植被因子是研究白鷺生境選擇的主要因素[11]。以此為基礎(chǔ)，建立包括距離影響因子、植被影響因子兩大項(xiàng)，距水面距離、距覓食地距離、距人工干擾距離、植被覆蓋度、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種、巢樹(shù)高度、巢樹(shù)胸徑等15小項(xiàng)在內(nèi)的潛在生境分析指標(biāo)體系（表1）。

3.2 潛在生境斑塊識(shí)別

3.2.1 自然條件下潛在生境識(shí)別

首先，在ArcGIS平臺(tái)上，對(duì)收集到的林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行整理。將所有屬性完全一致的小斑融合成一個(gè)要素后，利用拆分工具將該要素拆分成單獨(dú)的要素，該過(guò)程可使相互連接的同類小斑聚集在一起。然后，依據(jù)指標(biāo)體系（表1）中列出的植被指標(biāo)和林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)中的具體屬性，分別篩選出符合棲息地和覓食地植被因子要求的林地斑塊。之后，依據(jù)除人工干擾以外的距離因子和土地利用數(shù)據(jù)，對(duì)白鷺潛在生境進(jìn)行二次篩選，得出自然條件下白鷺潛在生境分布。

3.2.2 自然與人類活動(dòng)雙重影響下的潛在生境識(shí)別

首先，根據(jù)POI數(shù)據(jù)或手機(jī)信令數(shù)據(jù)，分析出城市中人類活動(dòng)情況，與土地利用數(shù)據(jù)中的人工干擾要素，如道路、建設(shè)用地、村莊、設(shè)施農(nóng)用地等進(jìn)行疊加分析，結(jié)合指標(biāo)體系（表1）中的人工干擾因素形成人工干擾地圖。然后，再與3.2.1中得出的自然條件下的潛在生境進(jìn)行疊加分析。則在人工干擾范圍外的區(qū)域?yàn)樽匀粭l件與人類活動(dòng)雙重影響下的白鷺潛在棲息地分布。

3.3 生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

被廣泛認(rèn)可的生境網(wǎng)絡(luò)一般包括核心保護(hù)區(qū)、自然和半自然的生境斑塊、具有連接作用的廊道以及跳板結(jié)構(gòu)[1]。也有學(xué)者認(rèn)為，生境網(wǎng)絡(luò)是生境斑塊與遷移廊道的結(jié)合[10]。本研究認(rèn)為，生境網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)包括生境源地體系、生境廊道體系和踏腳石體系，將這3個(gè)體系的結(jié)構(gòu)和功能相互連通，從而形成生境網(wǎng)絡(luò)。

生境保護(hù)網(wǎng)絡(luò)與研究的尺度密切相關(guān)，本研究主要針對(duì)宏、中觀尺度，而涉及踏腳石層面的生境設(shè)計(jì)為微觀層面的具體內(nèi)容。

3.3.1 生境源地體系

生境源地體系包括3部分。除了通過(guò)前文所述方法識(shí)別出的潛在生境外，還包括已確定為濕地生物多樣性保護(hù)功能的區(qū)域，如濕地保護(hù)區(qū)、珍稀物種保護(hù)區(qū)以及大型河流湖泊等。

表1 目標(biāo)物種潛在生境分析指標(biāo)Tab. 1 Index of potential habitat of target species

3.3.2 生境廊道體系

仍以選定的目標(biāo)物種為研究對(duì)象，根據(jù)土地利用情況和人為干擾程度對(duì)白鷺在研究區(qū)域遷移難易程度，建立遷移阻力系數(shù)表[12]（表2）?；贏rcGIS平臺(tái)以及最小阻力模型，計(jì)算各生境源地間的生態(tài)廊道。參考計(jì)算結(jié)果，在與實(shí)際用地及各類現(xiàn)有規(guī)劃充分對(duì)接、調(diào)整后，形成可實(shí)際建設(shè)的廊道體系。

3.3.3 踏腳石體系

以各生境源地為中心，依據(jù)白鷺飛行半徑框選出可達(dá)區(qū)，與城市生態(tài)空間進(jìn)行疊加分析，識(shí)別出生境斷裂點(diǎn)，增設(shè)踏腳石，形成研究區(qū)域內(nèi)的踏腳石體系。

基于生境斷裂點(diǎn)布設(shè)的踏腳石，實(shí)際用地情況并不能立即確定，如現(xiàn)狀用地可能為農(nóng)田、建設(shè)用地等。應(yīng)結(jié)合城市用地的規(guī)劃意向或騰退、更新計(jì)劃，提出踏腳石建設(shè)設(shè)想。踏腳石的建設(shè)，需要滿足目標(biāo)物種停歇或筑巢需求，

也可增加人類游憩空間的功能（圖3）。

3.3.4 結(jié)果校驗(yàn)

通過(guò)專家咨詢、觀鳥(niǎo)大數(shù)據(jù)比對(duì)以及實(shí)地考察進(jìn)行潛在棲息地位置的校驗(yàn)。以普通單筒觀鳥(niǎo)鏡觀測(cè)距離為參考，在潛在生境2km范圍內(nèi)劃定為鳥(niǎo)類可見(jiàn)區(qū)。在此區(qū)域出現(xiàn)白鷺觀測(cè)記錄，則視該斑塊確為白鷺的潛在生境。若在此范圍無(wú)白鷺觀察記錄，則應(yīng)通過(guò)專家咨詢和現(xiàn)場(chǎng)考察，再次驗(yàn)證。若可以確定該區(qū)域有白鷺出現(xiàn)，則亦可視為白鷺棲息地，反之視為非潛在棲息地。

表2 目標(biāo)物種遷移阻力系數(shù)表Tab. 2 Migration resistance coefficient of target species

3 生境營(yíng)造概念圖Habitat creation concept map

4 方法應(yīng)用

4 蚌埠市生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃Habitat betwork planning of Bengbu City

本研究通過(guò)蚌埠市生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃案例，詳細(xì)介紹基于多源數(shù)據(jù)的城市生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃方法在實(shí)際工作中的應(yīng)用過(guò)程。

4.1 項(xiàng)目背景

蚌埠市位于安徽省北部，總面積5 952km2，淮河主流穿城而過(guò)，地理氣候獨(dú)特，生態(tài)資源良好。隨著長(zhǎng)三角城市群加速發(fā)展，蚌埠市的人與自然矛盾日益凸顯。生境的破壞和消失，極大地威脅著當(dāng)?shù)氐纳飾⒌丨h(huán)境。在蚌埠市的發(fā)展過(guò)程中，城市中的濕地生境受損尤為嚴(yán)重，本項(xiàng)目以白鷺為目標(biāo)物種，規(guī)劃構(gòu)建具有濕地生境保護(hù)功能的生境網(wǎng)絡(luò)（圖4）。

4.2 生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃

4.2.1 生境源地體系

通過(guò)文獻(xiàn)研究，得出蚌埠市白鷺潛在生境分析指標(biāo)體系[11,13]（表3）。根據(jù)林業(yè)調(diào)查數(shù)據(jù)篩選出優(yōu)勢(shì)樹(shù)種為楓楊（Pterocarga Stenopter)、檜樹(shù)（Sabina Chinensis）等高大喬木、平均胸徑≥13.5cm、高度在7～10m間、植被覆蓋度≥0.5、郁閉度在0.6～0.9間、林帶坡度≤0.2、林帶長(zhǎng)寬≥20m×100m或30m×50m、距明水面距離S1≤40m、距覓食地距離S2≤5 000m、距高干擾距離S3≥500m、距低干擾距離S4≥60m的林地斑塊作為自然條件下白鷺潛在棲息生境（圖5）；篩選出距河流、湖泊、水塘距離S5≤300m、距離棲息地S6≤2 000m、距離人工干擾S7≤60m的水田、河漫灘作為自然條件下白鷺潛在覓食地。

基于POI數(shù)據(jù)密度進(jìn)行人類活動(dòng)強(qiáng)度研究，結(jié)合指標(biāo)體系（表3）中距離人工干擾指標(biāo)，繪制人類活動(dòng)干擾的空間分布圖（圖6）。將自然條件下的潛在生境與人類活動(dòng)干擾進(jìn)行疊加分析，最終得出蚌埠市白鷺潛在生境分布（圖7）。

4.2.2 生境廊道體系

根據(jù)土地利用和人為干擾對(duì)白鷺空間遷移的阻力建立阻力系數(shù)表（表2），以此為基礎(chǔ)，構(gòu)建最小阻力計(jì)算模型的的阻力面，以生境源地為核心斑塊，計(jì)算生態(tài)廊道（圖8）。與《蚌埠市城市總體規(guī)劃》《蚌埠市控制性詳細(xì)規(guī)劃》《蚌埠市綠地系統(tǒng)規(guī)劃》以及蚌埠市生態(tài)建設(shè)工程等對(duì)接后，調(diào)整廊道走向，構(gòu)建生境廊道體系（圖9）。

4.2.3 踏腳石體系

依據(jù)白鷺飛行距離分析白鷺可達(dá)區(qū)域。盡管白鷺飛行距離較遠(yuǎn)，但研究表明白鷺傾向于在距離巢穴2 000m左右的區(qū)域內(nèi)覓食[12]。以分析出的生境源地為中心，建立2 000m緩沖區(qū)，緩沖區(qū)范圍內(nèi)為白鷺可到達(dá)區(qū)域，緩沖區(qū)范圍外則需增設(shè)踏腳石。踏腳石可沿生態(tài)廊道布設(shè)（圖10）。

蚌埠市生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃是《蚌埠市城市生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃》重要組成部分之一。將生境網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃納入生態(tài)網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃的編制，既有利于完善蚌埠城市生態(tài)系統(tǒng)，也可以提高生態(tài)空間的生態(tài)服務(wù)功能，同時(shí)還可以按規(guī)劃界定的思路，對(duì)生境景觀設(shè)計(jì)有所指導(dǎo)，從而也將有助于提升公眾對(duì)城市中自然生境的保護(hù)意識(shí)。

5 結(jié)論與討論

本文基于多源數(shù)據(jù)進(jìn)行生境網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建，一方面比傳統(tǒng)生物多樣性保護(hù)更節(jié)約時(shí)間成本，對(duì)于規(guī)劃行業(yè)從業(yè)者也更具實(shí)操性，另一方面，也可進(jìn)一步促進(jìn)城市綠色空間形成全面網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，提升整體生態(tài)效益。

表3 蚌埠市白鷺潛在生境分析指標(biāo)體系Tab. 3 Indicators for potential habitat for egrets in Bengbu City

但就本文中論述的方法而言，仍存在一定改進(jìn)空間。1）濕地僅是城市中高生態(tài)價(jià)值的空間之一，僅規(guī)劃濕地生境網(wǎng)絡(luò)還不足以滿足城市整體生境保育需求，應(yīng)同時(shí)考慮其他類型生境保護(hù)；2）根據(jù)規(guī)劃場(chǎng)地實(shí)際情況選擇有地方特色的目標(biāo)物種存在一定難度，且目標(biāo)物種在生物學(xué)界是否被廣泛研究也將直接影響棲息地分析指標(biāo)體系的制定；3）目前的公眾觀鳥(niǎo)數(shù)據(jù)以主觀填報(bào)為主，存在一定空間局限性和顯著誤差的可能，在進(jìn)行校驗(yàn)結(jié)果校驗(yàn)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)誤差。但隨著多源數(shù)據(jù)獲取成本的逐步降低和物種類群生境參數(shù)的逐步深化發(fā)展，本方法在研究城市生境格局和綠色空間布局方面的價(jià)值還將進(jìn)一步提升。

構(gòu)建生境網(wǎng)絡(luò)是防范因生境破碎化導(dǎo)致城市生物多樣性降低的重要途徑之一。然而，城市的生物多樣性本就不同于純粹自然生態(tài)條件下的生物多樣性，僅做到棲息地保護(hù)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，仍需要對(duì)城市內(nèi)生物多樣性的構(gòu)成和保護(hù)機(jī)制進(jìn)行更深入的研究。

5 自然因素影響下的白鷺潛在生境分布Distribution of potential habitats of egrets under the influence of natural factors

6 基于POI的人類干擾空間分布Spatial distribution of POI-based human interference

7 自然條件與人類干擾雙重因素影響下的白鷺潛在生境分布Distribution of potential habitats of egrets under the influence of natural conditions and human interference

8 基于最小阻力模型的城市生境廊道體系Urban habitat corridor system based on minimum resistance model

9 對(duì)接規(guī)劃后的城市生境廊道體系調(diào)整Urban habitat corridor system adjusted aftr actual landuse

10 踏腳石空間分布Spatial distribution of tread stones

致謝：

感謝清華大學(xué)生態(tài)規(guī)劃與綠色建筑教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室支持。

注釋：

表1根據(jù)熊豪關(guān)于四川濕地公園白鷺生境研究制定； 表2根據(jù)林永紅等關(guān)于水鳥(niǎo)飛行阻力格局研究制定；表3根據(jù)熊豪關(guān)于四川濕地公園白鷺生境研究、李永民等鷺鳥(niǎo)巢址特征研究等制定； 文中所有圖紙均為作者自繪。