李志華，于 洋，陳 利，甘靜靜

（1.湖南省農(nóng)林工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究總院，湖南 長沙 410007； 2.中國水利水電科學(xué)研究院 泥沙研究所，北京 100048）

長株潭城市群定位為現(xiàn)代化生態(tài)型城市群[1]，是“全國資源節(jié)約型和環(huán)境友好型社會建設(shè)綜合配套改革試驗(yàn)區(qū)”[2]，區(qū)域生態(tài)空間的優(yōu)化和生態(tài)建設(shè)備受關(guān)注[3]。在城市化進(jìn)程快速發(fā)展的背景下，大規(guī)模城市化建設(shè)影響著城市群的空間格局[4]，一系列開發(fā)建設(shè)加大了對生態(tài)空間的破壞，發(fā)展與保護(hù)的矛盾突出，城市生態(tài)環(huán)境日益嚴(yán)峻。如何保護(hù)好城市間和城市周邊的生態(tài)空間，對城市群生態(tài)空間進(jìn)行合理優(yōu)化，構(gòu)建良好的區(qū)域生態(tài)安全格局，服務(wù)于城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并提供居民更多的優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品，提升城市化發(fā)展質(zhì)量和城市群的環(huán)境競爭力是長株潭城市群在新時期生態(tài)文明建設(shè)思潮中所面臨的重要挑戰(zhàn)。

實(shí)踐表明，國內(nèi)外大都市都經(jīng)歷過長株潭城市群現(xiàn)階段由于快速城鎮(zhèn)化而帶來的環(huán)境問題以及經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展帶來人民日益增長的生態(tài)游憩需求[5]，諸多成功實(shí)踐對長株潭生態(tài)空間優(yōu)化具有重要的指導(dǎo)作用。中國香港一直重視對自然地、農(nóng)林地和綠地的嚴(yán)格保護(hù)，保證生態(tài)廊道的連續(xù)性，作為一座高度繁榮的國際大都市，僅開發(fā)總土地面積的23.7%，灌叢、草地、濕地預(yù)留達(dá)66%，這種“緊湊城市”的發(fā)展模式被認(rèn)為是建設(shè)與保護(hù)相協(xié)調(diào)最好的樣板[6]。倫敦綠帶政策是解決城市快速發(fā)展造成對鄉(xiāng)村和城郊生態(tài)用地的侵蝕，以及城鎮(zhèn)無序的攤大餅式發(fā)展導(dǎo)致相鄰城鎮(zhèn)的合并等問題的成功實(shí)踐[7]，東京、巴黎等大都市均采用城市綠帶的理念對區(qū)域生態(tài)格局進(jìn)行合理的構(gòu)建[8]。綠道最先起源于美國，綠道不僅為動物提供棲息廊道，也為人們提供接近自然的機(jī)會[9]。近20年來，綠道運(yùn)動在全世界各地實(shí)踐[10]。新加坡提出建設(shè)一個遍及全國的綠地和水體的串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)[11]；廣東省珠三角綠道累計(jì)建成綠道11 285 km，服務(wù)人口為5 763.4 萬人，有效串聯(lián)了200 多處主要森林公園、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、郊野公園、濱水公園和歷史文化遺跡等[12]；紐約力圖建設(shè)一個更加美麗、公正的城市，在生態(tài)福利方面提出到2030年每個紐約人居住在公園的“十分鐘步行圈”內(nèi)[13]。我國森林城市建設(shè)也把公園綠地500 m 服務(wù)半徑覆蓋度和人均公園綠地面積作為衡量森林城市建設(shè)成果的重要指標(biāo)[14]，從而讓生態(tài)建設(shè)更具普惠性和公平性。

一、研究區(qū)概況

長株潭城市群位于湖南省中東部，湘江中下游地區(qū)（圖1），是由長沙、株洲、湘潭三個主要城市及其周圍眾多職能各異的大小城鎮(zhèn)形成的地域綜合體，三市中心城區(qū)沿湘江呈“品”字形分布，兩兩相距不足20 km，結(jié)構(gòu)緊湊，區(qū)域總面積 2.8 萬km2，占全省土地總面積的13.3%。長株潭總?cè)丝诮? 500 萬，區(qū)域城鎮(zhèn)化率達(dá)70.9%，區(qū)域森林覆蓋率達(dá)56.16%，濕地保護(hù)率達(dá)72.5%[15]。相對于整個長株潭城市群行政區(qū)域范圍，以長沙、株洲、湘潭三市城區(qū)構(gòu)成的“品”字城市群組團(tuán)核心區(qū)是居民生產(chǎn)、生活、生態(tài)聯(lián)系最為緊密的區(qū)域，也是城市群生態(tài)空間優(yōu)化和生態(tài)建設(shè)的關(guān)鍵區(qū)域[16]。所以本研究在考慮廊道、綠道、城郊大型休閑游憩場所等生態(tài)建設(shè)是從整個行政區(qū)域范圍尺度出發(fā)，而生態(tài)圈、城市組團(tuán)隔離帶以及城區(qū)公園綠地建設(shè)則從核心區(qū)尺度上出發(fā)。

圖1 長株潭城市群在湖南的地理位置

二、數(shù)據(jù)來源與研究方法

（一）數(shù)據(jù)來源

本文采用的數(shù)據(jù)主要包括：1997年長株潭3市土地利用矢量數(shù)據(jù)；2017年長株潭3 市土地利用矢量數(shù)據(jù)；1997 長株潭3 市Landsant 衛(wèi)星影像；2007 長株潭3 市Landsant 衛(wèi)星影像；2017 長株潭3 市Landsant 衛(wèi)星影像；湖南省森林資源調(diào)查資料；湖南省濕地資源調(diào)查資料；長株潭3 市公園綠地資源調(diào)查資料；長株潭3 市的森林公園、濕地公園、自然保護(hù)區(qū)、郊野公園等自然公園調(diào)查資料；各相關(guān)部門頒布的《湖南省生態(tài)保護(hù)紅線》《長株潭城市群區(qū)域規(guī)劃（2008—2020）》《長株潭城市群生態(tài)綠心地區(qū)總體規(guī)劃（2010—2030）》《長株潭城市群土地利用規(guī)劃（2008—2020）》《長株潭城市群城際綠道網(wǎng)總體規(guī)劃（2014—2020年）》《長株潭城市群生態(tài)建設(shè)規(guī)劃（2009—2020）》等規(guī)劃材料。

（二）研究方法

一是土地利用格局分析。通過對長株潭城市群1997年遙感影像進(jìn)行解譯，以及湖南省國土廳提供的2007年和2017年土地利用數(shù)據(jù)，得到三期（1997年、2007年、2017年）土地利用類型矢量數(shù)據(jù)，土地利用類型具體包括：草地、園地、水域及水利設(shè)施用地、林地、城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地、耕地、其他土地8 種類型。

二是景觀格局分析。采用fragstatistic 分析長株潭城市群景觀空間分布格局，采用斑塊個數(shù)、斑塊密度和斑塊面積等指數(shù)表征城市群景觀格局，分析景觀格局變化規(guī)律。

斑塊個數(shù)（NP）

NP在類型級別上等于景觀中某一斑塊類型的斑塊總個數(shù)，在景觀上等于景觀中所有的斑塊總數(shù)。NP反映景觀的空間格局，被用來描述整個景觀的異質(zhì)性，大小與景觀的破碎度也有很好的正相關(guān)性，一般規(guī)律是NP大，破碎度高，NP小，破碎度低。

表1 各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)來源信息

斑塊密度（PD）

PDi指第i類景觀類型的斑塊密度，ni為第i類景觀類型的斑塊數(shù)，Ai為景觀i的總面積。斑塊密度反映的是景觀整體斑塊分化程度，值愈大，景觀破碎化程度愈高，空間異質(zhì)性愈大。它反映了景觀空間結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，根據(jù)這一指數(shù)可以比較不同類型景觀破碎化程度和整個景觀的破碎化狀況。

三是緩沖區(qū)分析。對現(xiàn)有的城區(qū)公園綠地、城郊自然公園（自然公園包括森林公園、濕地公園、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園等）進(jìn)行緩沖分析，得到自然公園的生態(tài)服務(wù)覆蓋程度。

三、結(jié)果分析

（一）景觀格局

采用fragstatistic 對各類景觀要素進(jìn)行分析，主要選擇斑塊個數(shù)、斑塊密度和面積等指數(shù)表征城市群景觀格局變化規(guī)律，具體見表2。分析結(jié)果表明，長株潭城市群景觀格局呈現(xiàn)破碎化和多樣化特征。長株潭地區(qū)整體景觀表現(xiàn)為外圍大面積連片的斑塊為主體的山地景觀，整體區(qū)域斑塊體總數(shù)量逐年增加，1997年斑塊體總數(shù)為1 113 210塊，2007年增加至1 130 495 塊，2017年增加至1 137 157 塊，每個斑塊體的平均面積2007年比1997年減少0.04，2017年比2007年減少0.01，景觀基質(zhì)中出現(xiàn)了越來越多的島狀斑塊體。同時，斑塊密度由1997年0.396 328 個/hm2增加到2007年40.248 2 個/hm2，到2017年 增 加 至40.485 3 個/hm2，這說明了長株潭城市群景觀格局在逐步破碎化和多樣化。林地斑塊數(shù)量從1997年82361個增加到2017年93 533 個，斑塊數(shù)量大幅增加，而且速度不斷加快。耕地斑塊數(shù)由1997年 184 121 個增加到2017年的191 078 個，破碎化程度增加。水域及水利設(shè)施用地斑塊數(shù)由1997年295 191 增加到2017年297 590。城鎮(zhèn)村建設(shè)用地斑塊數(shù)量從1997年的4 578 011 個減少到2017年的452 968 個，斑塊個數(shù)逐年遞減，斑塊密度由1997年 的0.163 060 個/hm2減 少 到2017年的0.161 176 個/hm2，斑塊密度也逐步減少。

表2 1997、2007、2017年長株潭城市群景觀斑塊分析

（二）土地利用

對研究區(qū)三個時期（1997年，2007年，2017年）土地利用類型矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，如表2、圖2所示。分析結(jié)果表明，1997—2017年期間，長株潭城市群各類土地利用類型面積發(fā)生了一定的變化，具體表現(xiàn)為城鎮(zhèn)村及工礦用地、交通運(yùn)輸用地增加，其他土地、園地、水域及水利設(shè)施用地、草地、耕地、林地減少。其中，城鎮(zhèn)村及工礦用地面積增加最多，達(dá)52 472.84 hm2，主要由林地、耕地轉(zhuǎn)化而來。交通運(yùn)輸用地面積增加18 245.92 hm2，主要由水域及水利設(shè)施用地、耕地、林地、園地、草地、其他土地等轉(zhuǎn)化而來。各土地利用類型中面積減少最多的是林地，達(dá) 30 201.84 hm2，減少率為32.94%，其它減少面積大小依次為耕地、水域及水利設(shè)施用地、園地、草地和其他土地，減少面積分別為 28 916.88 hm2、3 460.48 hm2、1 960.00 hm2、1 930.00 hm2、4 249.56 hm2。

（三）空間分布

圖2 各類土地利用類型面積演變柱狀

表3 長株潭地區(qū)自然公園服務(wù)半徑覆蓋情況

表4 長株潭中心城區(qū)現(xiàn)狀公園綠地500 m 服務(wù)半徑覆蓋度

應(yīng)用GIS 分析軟件，對研究區(qū)域現(xiàn)有的城區(qū)公園綠地、城郊自然公園（自然公園包括森林公園、濕地公園、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園等）進(jìn)行緩沖分析，得到城區(qū)公園綠地和城郊自然公園的生態(tài)服務(wù)覆蓋程度，如表3、表4所示。緩沖區(qū)分析結(jié)果表明，長株潭中心城區(qū)公園綠地500 m 服務(wù)半徑對居民的覆蓋度62.1%，其中長沙市為61.1%，株洲市為64.9%，湘潭市為62.4%。長株潭地區(qū)自然公園10.0 km、20.0 km 服務(wù)半徑對居民區(qū)的覆蓋度分別為57.72%、91.22%。長沙市自然公園10.0 km 服務(wù)半徑對居民區(qū)的覆蓋度為72.34%，株洲市為45.56%，湘潭市為44.37%。長沙市自然公園20.0 km 服務(wù)半徑對居民區(qū)的覆蓋度為94.85%，株洲市為84.87%，湘潭市為94.01%。

四、討論

長株潭城市群景觀格局的破碎化程度伴隨著城市快速發(fā)展和城鎮(zhèn)化程度不斷攀高。隨著人口的聚集與建設(shè)用地的增長，林地與耕地等生態(tài)用地的空間不斷被侵蝕，各類生態(tài)用地斑塊數(shù)據(jù)不斷增加，斑塊密度增大，破碎化程度加快。而相對應(yīng)的城鎮(zhèn)村建設(shè)用地的斑塊數(shù)量卻在減少，斑塊密度逐步減少。長株潭城市群建設(shè)用地不斷向外擴(kuò)張，并融合成大斑塊的趨勢在長株潭“品城”核心區(qū)尤為明顯。相關(guān)研究表明，生態(tài)空間在城市周邊不僅能夠提供居民進(jìn)入的休閑場所[17]，還起著凈化空氣、防污降噪、緩解城市熱島效應(yīng)[18]，改善城市環(huán)境質(zhì)量的作用。而總體斑塊的破碎化程度加大，也是導(dǎo)致整體的生境質(zhì)量降低的原因之一，不利于生物多樣性的維持和保護(hù)[19]。生境斑塊的大小和連接度水平在很大程度上影響物種的遷移、生存和豐富度[20]。為防止破碎化程度進(jìn)一步加劇，城鎮(zhèn)無序蔓延，要劃定生態(tài)保護(hù)紅線[21]，加強(qiáng)對生態(tài)空間的保護(hù)力度。加快森林廊道建設(shè)，增強(qiáng)森林景觀的連通性，依托自然山脈、水系，通過恢復(fù)拓寬、補(bǔ)缺造林，建設(shè)區(qū)域性貫通的骨干生態(tài)廊道，從而建設(shè)“集中與分散相結(jié)合景觀格局[22]”理想城市群森林濕地生態(tài)系統(tǒng)。從整個區(qū)域尺度上建設(shè)以“幕阜-羅霄”山脈和“雪峰-衡山”山脈構(gòu)成的“Y”型生態(tài)廊道為主線，通過保護(hù)、恢復(fù)和擴(kuò)大野生動物棲息地和野生植物生境。在城市群核心區(qū)尺度上建設(shè)森林生態(tài)圈。在環(huán)核心區(qū)外圍15 ～40 km 范圍內(nèi)，依托自然山體、江河溪流、農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)和道路廊道體系等，建設(shè)以森林生態(tài)休閑旅游、水源涵養(yǎng)、水土保持和生態(tài)保護(hù)為重點(diǎn)的森林生態(tài)圈。保護(hù)和合理利用森林生態(tài)圈內(nèi)的森林和濕地資源，嚴(yán)格控制征用、占用森林生態(tài)圈范圍內(nèi)的林業(yè)用地。加強(qiáng)公益林和林相改造建設(shè)，實(shí)施生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)與修復(fù)工程，提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量。大力推進(jìn)森林公園、郊野公園、植物園、濕地公園等建設(shè)，形成環(huán)繞長株潭城市群的森林生態(tài)休閑旅游圈。

長株潭城市群范圍內(nèi)城鎮(zhèn)化擴(kuò)張主要集中在長沙、株洲、湘潭的城郊以及三市的結(jié)合部，特別是近年來，這些地區(qū)的人口聚集以及建成區(qū)面積大幅度增加。從1997、2007、2017年3 個時期的矢量數(shù)據(jù)導(dǎo)出的圖像也可以看出（圖3），長株潭城市群“品城”核心區(qū)紅色面積不斷向周邊擴(kuò)大，各城市組團(tuán)有進(jìn)一步融合的趨勢，特別是湘潭沿著湘江向北發(fā)展建設(shè)的新城昭華組團(tuán)與長沙坪塘鎮(zhèn)、坪沛組團(tuán)與岳麓片區(qū)、高新組團(tuán)與岳麓片區(qū)、金霞組團(tuán)與長沙城市主中心、株洲的石峰組團(tuán)與湘潭岳塘區(qū)、湘潭縣城區(qū)與株洲的天元區(qū)等城市組團(tuán)之間。如果不采取相應(yīng)的控制措施，城市組團(tuán)沿著交通干線的攤大餅式發(fā)展導(dǎo)致融城的現(xiàn)象將進(jìn)一步惡化。為維護(hù)自然生態(tài)系統(tǒng)的連通性，防止城鎮(zhèn)無序蔓延和相連城鎮(zhèn)的融合，塑造良好的城鄉(xiāng)發(fā)展形態(tài)，保護(hù)和利用城市及組團(tuán)之間的森林、濕地等生態(tài)開敞空間，建設(shè)城市生態(tài)隔離帶。重點(diǎn)建設(shè)長株潭結(jié)合部的生態(tài)綠心[23]，以及高新組團(tuán)—岳麓片區(qū)隔離帶、岳麓片區(qū)—坪沛組團(tuán)隔離帶、坪沛組團(tuán)—坪塘鎮(zhèn)隔離帶、坪塘鎮(zhèn)—昭華組團(tuán)隔離帶、湘潭縣城區(qū)—天元區(qū)隔離帶、岳塘區(qū)—石峰區(qū)隔離帶、蘆淞區(qū)—荷塘區(qū)隔離帶、金霞組團(tuán)—城市中心—長沙縣隔離帶、開福區(qū)—望城區(qū)隔離帶等九大城市組團(tuán)隔離帶，如表5、圖4所示。

表5 城市隔離帶建設(shè)情況

圖4 長株潭城市群核心區(qū)城市隔離帶建設(shè)

由于長株潭城市之間的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平差異，導(dǎo)致各市的綠化和生態(tài)福利供給水平不一，長沙綠化水平相對要高；在城市內(nèi)部，由于歷史局限性，在一些人口密集的老城區(qū)、工業(yè)區(qū)人居環(huán)境品質(zhì)明顯不高，存在公園綠地覆蓋度不夠，城市開放空間建設(shè)不足等問題。此外，由于城鄉(xiāng)二元經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，導(dǎo)致人居環(huán)境以及公園綠地等生態(tài)福利供給側(cè)長期以來主要集中在中心城區(qū)，鄉(xiāng)鎮(zhèn)和農(nóng)村綠化建設(shè)相對薄弱，部分鎮(zhèn)村綠化質(zhì)量不高，生態(tài)休閑場所缺乏，公園綠地和城郊大型休閑游憩場所有待建設(shè)。

長沙市自然公園的服務(wù)水平高于湘潭和株洲兩市。區(qū)域范圍內(nèi)10 km 服務(wù)半徑內(nèi)存在服務(wù)盲區(qū)，分別位于寧鄉(xiāng)市與湘鄉(xiāng)市交接處，湘潭縣與雨湖區(qū)交界處，株洲縣、攸縣和醴陵市三縣交界的大片范圍。需要加強(qiáng)大型郊野休閑游憩場所建設(shè)，依托豐富的自然資源，規(guī)劃建設(shè)森林公園、濕地公園、風(fēng)景名勝區(qū)和森林康養(yǎng)基地等公共生態(tài)服務(wù)空間，在雨湖區(qū)南部和天元區(qū)南部人口密集區(qū)，可增加這幾處附近自然公園的出入口，提高居民的可達(dá)性。在株洲縣北部、湘鄉(xiāng)市北部、雨湖區(qū)南部、天元區(qū)南部、瀏陽市西南部可規(guī)劃新建自然公園，提高覆蓋水平，滿足居民休閑游憩的需求，打造“一小時優(yōu)質(zhì)森林共享生活圈”，滿足城市居民對天然的森林、湖泊、河流等自然生態(tài)空間的向往。建設(shè)區(qū)域性綠道、城市綠道和森林步道，形成“區(qū)域－城市－鄉(xiāng)村”一體的綠道網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，串聯(lián)城鄉(xiāng)各類生態(tài)資源，加強(qiáng)城鄉(xiāng)綠色開敞空間的互聯(lián)互通。同時建設(shè)完善的配套設(shè)施，并對一定寬度的綠化緩沖區(qū)實(shí)施空間管制，融合環(huán)保、運(yùn)動、休閑和旅游等多種功能，為市民提供親近自然、綠色出行的空間，滿足居民親近自然、休閑游憩的生活需求。

在城市群核心區(qū)尺度上。發(fā)展城市內(nèi)綠化，以湘江兩岸、城區(qū)自然山體、濕地以及其他閑置空間等要素為依托，充分利用城區(qū)有限的土地增加公園綠地面積，積極發(fā)展以林木為主的“綜合公園—社區(qū)公園—微型公園”城市公園綠地系統(tǒng)，使得城區(qū)綜合公園、社區(qū)公園、微型公園在數(shù)量上形成1:3:6較為合理的“金字塔”型公園級配模式，打造“推窗見綠”“500 m 見園”的城市綠色開敞空間體系。從現(xiàn)狀覆蓋圖來看，長沙市中心城區(qū)周邊的公園綠地建設(shè)缺乏，主要包括開福區(qū)北部、長沙縣大部分，雨花區(qū)和天心區(qū)南部，岳麓區(qū)西南，以及望城區(qū)部分地區(qū)。老城區(qū)也有部分區(qū)域公園綠地缺乏。株洲市中心城區(qū)中天元區(qū)和蘆淞區(qū)覆蓋度相對較少；湘潭市中心城區(qū)雨湖區(qū)北部、岳塘區(qū)東部公園綠地覆蓋度較低，有一定的提升空間。針對綠地空間不足、綠化水平薄弱的地方，規(guī)劃公園綠地，實(shí)現(xiàn)綠色空間平等共享。

五、結(jié)語

綜上所述，城市群的快速發(fā)展導(dǎo)致生態(tài)空間不斷被侵蝕，景觀格局逐步破碎化和多樣化，城市組團(tuán)攤大餅式發(fā)展明顯，生態(tài)福利空間分布不均衡等問題突出，雖然長株潭城市群在三市結(jié)合部建有生態(tài)綠心，但是，現(xiàn)階段綠心的保護(hù)仍然面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，特別是在保護(hù)和發(fā)展的矛盾下，如何協(xié)調(diào)好兩者的矛盾還需要不斷研究和探討。長株潭城市群如何能夠在不降低大城市效率的同時，防止城市片面擴(kuò)張帶來的城市病，以及避免帶來的土地浪費(fèi)、生態(tài)環(huán)境破壞等一系列問題，保護(hù)城市群相向地帶的綠色空間，使其發(fā)揮更多的惠民生態(tài)服務(wù)功能，提升居民的幸福感，成為長株潭城市群社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵和重要保障。本研究在大量數(shù)據(jù)分析的前提下結(jié)合國內(nèi)外生態(tài)保護(hù)與建設(shè)方面成功的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，提出相應(yīng)的建設(shè)策略和優(yōu)化方案，為保障城市群生態(tài)安全格局的穩(wěn)定提供科學(xué)方法和依據(jù),同時也可為全國其它城市(群)生態(tài)空間優(yōu)化和生態(tài)建設(shè)提供參考和借鑒。