■李夢(mèng)蕓

引言

在全球科技競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，各國(guó)紛紛增強(qiáng)科技創(chuàng)新戰(zhàn)略布局，通過(guò)科技創(chuàng)新帶動(dòng)國(guó)家全面創(chuàng)新[1]。通過(guò)形成高效且統(tǒng)籌協(xié)調(diào)的科技資源配置模式，未來(lái)我國(guó)將呈現(xiàn)“小核心、大網(wǎng)絡(luò)”的科技創(chuàng)新力量結(jié)構(gòu)[2]，從中央到地方合力形成國(guó)家戰(zhàn)略科技力量，結(jié)合科技資源的優(yōu)勢(shì)實(shí)施區(qū)域布局和協(xié)同發(fā)展[3]。近年來(lái)，我國(guó)進(jìn)一步加強(qiáng)科學(xué)城的整體戰(zhàn)略布局，各城市結(jié)合自身優(yōu)勢(shì)開展科學(xué)城規(guī)劃編制工作，提升了“全國(guó)一盤棋”下的局部布局整合能力。其中，科學(xué)城內(nèi)的大科學(xué)設(shè)施作為國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的載體，將有效支撐我國(guó)多學(xué)科原始創(chuàng)新能力，是國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的重要依托[4]。大科學(xué)設(shè)施空間布局對(duì)自身的運(yùn)營(yíng)效用和科學(xué)城的空間結(jié)構(gòu)影響巨大，對(duì)此展開相關(guān)研究是科學(xué)城規(guī)劃工作至關(guān)重要的一環(huán)。

張江科學(xué)城是上?！敖ㄔO(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心”的核心區(qū)[5]，也是我國(guó)四大綜合性國(guó)家科學(xué)中心之一。其先后經(jīng)過(guò)兩次規(guī)劃，第一次是2017年上海市人民政府批復(fù)的《張江科學(xué)城建設(shè)規(guī)劃》，規(guī)劃明確總面積95平方千米。這一階段的張江科學(xué)城規(guī)劃重點(diǎn)在于落實(shí)園區(qū)向城區(qū)轉(zhuǎn)型，明確“科學(xué)+城”的定位格局，同時(shí)探索了大科學(xué)設(shè)施的布局。第二次是2021年上海市人民政府印發(fā)《上海市張江科學(xué)城發(fā)展“十四五”規(guī)劃》（以下簡(jiǎn)稱《張江“十四五”》），對(duì)張江科學(xué)城總體空間進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整，規(guī)劃面積由95平方千米擴(kuò)大至約220平方千米?！稄埥笆奈濉薄返目臻g專項(xiàng)《張江科學(xué)城空間戰(zhàn)略規(guī)劃》對(duì)前一階段科學(xué)城的規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)做了總結(jié)，并進(jìn)一步構(gòu)建大科學(xué)設(shè)施的空間策略。本文在回顧兩次張江科學(xué)城規(guī)劃歷程的基礎(chǔ)上，嘗試構(gòu)建其大科學(xué)設(shè)施空間布局策略“工具包”，提出具體優(yōu)化建議，希望為其他科學(xué)城規(guī)劃提供有參考價(jià)值的大科學(xué)設(shè)施布局技術(shù)框架經(jīng)驗(yàn)，以促進(jìn)科學(xué)城科學(xué)策源能力的整體高效發(fā)揮，讓空間布局更高效地服務(wù)科學(xué)功能，提升城市科技創(chuàng)新競(jìng)爭(zhēng)力，通過(guò)高效整合局部科技資源增強(qiáng)保障國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的能力。

一、研究綜述

大科學(xué)設(shè)施也被稱為大科學(xué)裝置、重大科技基礎(chǔ)裝置，是指通過(guò)較大規(guī)模投入和工程建設(shè)來(lái)完成、建成后基于長(zhǎng)期的穩(wěn)定運(yùn)行和持續(xù)的科學(xué)技術(shù)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)重要科學(xué)技術(shù)目標(biāo)的大型設(shè)施[6]，已成為產(chǎn)出科學(xué)重大原創(chuàng)成果、搶占科技競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)的利器，也是全面體現(xiàn)國(guó)家綜合實(shí)力和科技創(chuàng)新能力的一個(gè)重要標(biāo)志[7]。20世紀(jì)上半葉，發(fā)達(dá)國(guó)家開始重視大科學(xué)設(shè)施的建設(shè)，并且以設(shè)施集群的形式發(fā)揮作用，形成了若干大型、綜合性的科學(xué)研究中心和實(shí)驗(yàn)室。大科學(xué)設(shè)施在我國(guó)國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)中具有重要地位，有著明確的科技目標(biāo)和國(guó)家戰(zhàn)略使命。近年來(lái)，我國(guó)不斷加強(qiáng)大科學(xué)設(shè)施的建設(shè)力度，國(guó)家批準(zhǔn)設(shè)立的4個(gè)綜合性國(guó)家科學(xué)中心分別是北京懷柔綜合性國(guó)家科學(xué)中心、上海張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心、合肥綜合性國(guó)家科學(xué)中心、深圳綜合性國(guó)家科學(xué)中心。我國(guó)目前大科學(xué)設(shè)施分布以北京、上海、廣東、江蘇、四川為主，主要是依托這些省市較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)和科研實(shí)力，其中較知名的有北京正負(fù)電子對(duì)撞機(jī)、國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)研究（上海）設(shè)施、合肥同步輻射裝置、強(qiáng)流重離子加速器裝置（惠州）等。從研究領(lǐng)域上來(lái)看，我國(guó)大科學(xué)設(shè)施涉及時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布、遙感、粒子物理與核物理、天文、同步輻射、地質(zhì)、海洋、生態(tài)、生物資源、能源和國(guó)家安全等眾多領(lǐng)域[8]。

早期科學(xué)城一般是原城市的衛(wèi)星城，通過(guò)集中大量科研機(jī)構(gòu)促進(jìn)科學(xué)研究[9]，承擔(dān)科學(xué)理論研究的職能，其中典型例子包括前蘇聯(lián)的新西伯利亞科學(xué)城和日本的筑波科學(xué)城。早期科學(xué)城存在科研轉(zhuǎn)化與產(chǎn)業(yè)脫節(jié)的問(wèn)題[10]。其后，科學(xué)城的概念不斷發(fā)展，地理位置不再追求獨(dú)立于城市，科研與產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步融合，如美國(guó)的硅谷的成功模式便是其成熟的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)、緊密的產(chǎn)學(xué)研合作和發(fā)達(dá)的科技服務(wù)機(jī)構(gòu)[11]。近年來(lái)，在我國(guó)深入實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略的背景下涌現(xiàn)出一批科學(xué)城：它們離中心地區(qū)不遠(yuǎn)，一般處在城市周邊，生態(tài)環(huán)境良好，內(nèi)部一般包含科學(xué)研究、高等教育、科技園區(qū)等功能，并提供便捷的城市服務(wù)[12]。根據(jù)我國(guó)科創(chuàng)戰(zhàn)略布局，目前有4座作為綜合性國(guó)家科學(xué)中心空間載體的科學(xué)城，包括北京懷柔科學(xué)城、上海張江科學(xué)城、合肥濱湖科學(xué)城和深圳光明科學(xué)城。這類科學(xué)城與國(guó)家綜合性科學(xué)中心呈復(fù)合空間格局，占地面積較大，遠(yuǎn)離市區(qū)或位于城市遠(yuǎn)郊，與一般科學(xué)城相比，前者承擔(dān)著國(guó)家戰(zhàn)略層面重大科技創(chuàng)新職能[13]，以大科學(xué)設(shè)施為基礎(chǔ)支撐，以基礎(chǔ)科學(xué)研究、原始創(chuàng)新、重大技術(shù)研發(fā)和促進(jìn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化為重點(diǎn)任務(wù)[12]，是國(guó)家科技領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)和國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)的重要戰(zhàn)略布局[14]?？臻g布局上，強(qiáng)調(diào)聚集科創(chuàng)資源要素，同時(shí)也擁有完備的生活配套服務(wù)[9]，形成“科技+創(chuàng)新+城市”的綜合體。針對(duì)我國(guó)科學(xué)城內(nèi)大科學(xué)設(shè)施上位布局的發(fā)展現(xiàn)狀，學(xué)界認(rèn)為仍存在兩點(diǎn)問(wèn)題：一是布局過(guò)于集中，存在同質(zhì)化競(jìng)爭(zhēng)傾向；二是設(shè)施布局與綜合性國(guó)家科學(xué)中心功能定位不夠明確，與區(qū)域發(fā)展協(xié)同程度不高等[15]。

關(guān)于科學(xué)城內(nèi)大科學(xué)設(shè)施的空間布局，彭浩等指出應(yīng)整合大科學(xué)裝置集群、研究型大學(xué)和科研院所等核心要素，成為科學(xué)圈，建設(shè)用地規(guī)模一般為10～20平方千米[16]；朱東等提出構(gòu)建以大科學(xué)裝置為中心的科研設(shè)施集群，并集中布局在2平方千米范圍內(nèi)，形成足夠的科研強(qiáng)度。同時(shí)考慮到科研裝置的迭代升級(jí)需求，應(yīng)預(yù)留足夠空間[1]。

綜上，針對(duì)我國(guó)科學(xué)城內(nèi)大科學(xué)設(shè)施規(guī)劃布局，學(xué)界開展了初步研究，但總體上仍是片段性的，缺乏對(duì)空間布局的系統(tǒng)性研究與論證，空間策略仍聚焦于宏觀層面，缺少對(duì)大科學(xué)設(shè)施中微觀層面的系統(tǒng)性研究。

二、全球大科學(xué)設(shè)施空間布局研究

針對(duì)我國(guó)目前大科學(xué)設(shè)施規(guī)劃布局剛起步及科學(xué)城建設(shè)方興未艾的情況，為進(jìn)一步厘清各領(lǐng)域大科學(xué)設(shè)施的空間布局特征，首先在全球?qū)用娉浞至私馐澜缂?jí)大科學(xué)設(shè)施的空間布局需求及特征，其次結(jié)合我國(guó)科學(xué)城的特點(diǎn)和建設(shè)要求，提出因地制宜的借鑒方式。根據(jù)大科學(xué)設(shè)施占地和空間組群關(guān)系，可以分為大科學(xué)設(shè)施群（以下簡(jiǎn)稱“設(shè)施群”）和獨(dú)立設(shè)置的大科學(xué)設(shè)施（以下簡(jiǎn)稱“獨(dú)立設(shè)施”）兩類。在全球?qū)用鎸?duì)設(shè)施進(jìn)行篩選時(shí)，主要循序五點(diǎn)原則：（1）研究領(lǐng)域方面，聚焦重大基礎(chǔ)科學(xué)的前沿突破；（2）科研水平方面，在全球處于領(lǐng)先水平，物理、化學(xué)、生物醫(yī)藥領(lǐng)域以有諾貝爾獎(jiǎng)獲得者為標(biāo)準(zhǔn)，其他領(lǐng)域有重要國(guó)際獎(jiǎng)項(xiàng)或國(guó)際認(rèn)可；（3）研究學(xué)科方面，涵蓋核物理、天文、海洋生物、醫(yī)藥等眾多領(lǐng)域；（4）地理分布方面，不局限于某一個(gè)國(guó)家，而是選取各大洲的不同國(guó)家；（5）空間布局方面，大科學(xué)設(shè)施所在的科學(xué)城或創(chuàng)新地區(qū)與城市關(guān)系密切。根據(jù)以上條件選取案例做統(tǒng)計(jì)，從各類設(shè)施的空間需求、與其他創(chuàng)新要素的臨近需求、空間品質(zhì)和區(qū)位偏好4個(gè)方面，形成世界知名大科學(xué)設(shè)施的空間布局研究。

（一）大科學(xué)設(shè)施群空間布局特征總結(jié)

大科學(xué)設(shè)施群通常與多個(gè)設(shè)施及其所隸屬的相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合運(yùn)行，國(guó)際上通常以實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、日本高能加速器研究機(jī)構(gòu)、歐洲核子研究中心等。這些設(shè)施群隸屬于全球有重要影響力的研究機(jī)構(gòu)，已發(fā)展為聚集式的大型科學(xué)研究基地（表1）。

表1 世界知名大科學(xué)設(shè)施群的特征及布局情況

1.空間需求：設(shè)施群占地普遍較大，不同研究領(lǐng)域占地需求不同

設(shè)施群占地11～2130公頃不等，占地巨大。從研究領(lǐng)域來(lái)看，高能物理、核物理、粒子物理相關(guān)領(lǐng)域的設(shè)施群占地相對(duì)較大，從82至2130公頃不等。與物質(zhì)和材料、能源、環(huán)境、人類健康、地球系統(tǒng)相關(guān)的設(shè)施群占地相對(duì)較小，從11至35公頃不等。除美國(guó)國(guó)家大氣科學(xué)中心外，其他設(shè)施群都以建筑群形式布局。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室坐落著91座建筑，包括5座國(guó)家級(jí)科學(xué)設(shè)施（圖1）。歐洲核子研究中心占地211公頃，包括兩處場(chǎng)地，分別占地155公頃和56公頃，均呈建筑群式布局（圖2），中間間隔著迄今為止世界上最大的粒子加速器大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC），其周長(zhǎng)約27千米，埋在地下100米處。若算上對(duì)撞機(jī)區(qū)位的隱性空間需求，研究中心的占地空間遠(yuǎn)大于211公頃。

圖1 美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室布局圖

圖2 歐洲核子研究中心布局圖

2.臨近需求：設(shè)施群較為獨(dú)立，無(wú)須與其他科研要素臨近

總體來(lái)看，設(shè)施群與其他科研功能沒(méi)有明顯的臨近需求，一般來(lái)說(shuō)，每個(gè)設(shè)施按自身需求而定。除了美國(guó)國(guó)家大氣科學(xué)中心在選址上提出與科羅拉多大學(xué)靠近、美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在加州大學(xué)伯克利分校，其他設(shè)施并沒(méi)有提出相關(guān)需求。由于這些設(shè)施大部分時(shí)間供研究機(jī)構(gòu)自身使用，與其他科研功能臨近需求不大。

3.空間品質(zhì)：設(shè)施群偏好景觀優(yōu)美、交通便利的地區(qū)

這些設(shè)施群無(wú)一不享有優(yōu)美寧?kù)o的遠(yuǎn)郊風(fēng)光：美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室處在遠(yuǎn)離城市的山頂，被絕佳的自然資源和秀美風(fēng)光環(huán)繞的同時(shí)，可以看到舊金山灣的壯觀景色（圖3）；歐洲核子研究中心景色優(yōu)美，一半的占地面積都留給了公園綠地。這樣的空間品質(zhì)為其科研人員帶來(lái)純粹寧?kù)o的研究環(huán)境。同時(shí)，這些設(shè)施群交通便利，由于所處城市本身規(guī)模較小，所以從郊區(qū)到市區(qū)交通距離并不遠(yuǎn)，如美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室還提供班車服務(wù)，可接駁伯克利市中心以及公交樞紐。美國(guó)國(guó)家大氣科學(xué)中心雖然位于山頂臺(tái)地，但其交通同樣便捷，距離機(jī)場(chǎng)車程不遠(yuǎn)，又有著廣闊的視野和極佳的景觀，非常受到科研工作者的喜愛。中心曾征求科研工作者意見，問(wèn)他們是否愿意搬到山下的科羅拉多大學(xué)工作，無(wú)果，這也反映出風(fēng)景優(yōu)美和交通便利對(duì)科研人員的吸引力較大。

圖3 美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)地景觀

4.區(qū)位偏好：設(shè)施群偏好選址于遠(yuǎn)郊地區(qū)

占地較小的設(shè)施群應(yīng)充分考慮其特殊需求，如美國(guó)國(guó)家大氣科學(xué)中心選址上需要便于從大環(huán)境觀察，經(jīng)過(guò)對(duì)博爾德市南郊泰柏山的選址分析，最終選定海拔1829米處的一個(gè)臺(tái)地。而占地巨大的設(shè)施群選址時(shí)，由于與其他科研功能沒(méi)有明確的臨近需求，其選址更偏好于遠(yuǎn)郊地區(qū)。同時(shí)遠(yuǎn)郊充足的空間也為設(shè)施群的遠(yuǎn)期拓展預(yù)留了彈性，如歐洲核子研究中心位于瑞士日內(nèi)瓦西北側(cè)的法瑞邊境城郊地區(qū)（圖4），美國(guó)布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室位于長(zhǎng)島中部郊區(qū)地區(qū)，瑞士保羅謝勒研究所位于蘇黎世和巴塞爾之間的自然環(huán)境中。

圖4 歐洲核子研究中心梅蘭場(chǎng)地鳥瞰圖

（二）獨(dú)立設(shè)置的大科學(xué)設(shè)施空間布局特征總結(jié)

獨(dú)立設(shè)置的大科學(xué)設(shè)施無(wú)須與其他相關(guān)機(jī)構(gòu)聯(lián)合運(yùn)行，其內(nèi)部通常已經(jīng)包括一定的研究空間，因此可以獨(dú)立設(shè)置。同時(shí)，許多獨(dú)立設(shè)置的設(shè)施開放共享程度較高，歡迎世界各地的機(jī)構(gòu)及科學(xué)家使用（表2）。

表2 世界知名獨(dú)立設(shè)置的大科學(xué)設(shè)施的特征及布局情況

1.空間需求：獨(dú)立設(shè)施可按占地需求分為中小型設(shè)施和大型設(shè)施

獨(dú)立設(shè)施根據(jù)不同的類型和需求，占地面積差異較大，可分為大型和中小型兩類設(shè)施。大型設(shè)施中，光源和大型天文觀測(cè)設(shè)施占地幾十到上百公頃。如Spring-8作為一個(gè)大型同步輻射設(shè)施，總共占地141公頃，包括直徑457米的大儲(chǔ)存環(huán)及其他研究樓宇（圖5）。另一類占地較小的中小型設(shè)施包括生物實(shí)驗(yàn)室、地球系統(tǒng)裝置等，如地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置占地僅1公頃，布局在一個(gè)街坊內(nèi)。

圖5 日本Spring-8布局圖

2.臨近需求：獨(dú)立設(shè)施與其他科研要素?zé)o明顯臨近需求

由于這些設(shè)施大部分時(shí)間供自身研究機(jī)構(gòu)使用，在選址方面與其他科研功能臨近需求不大。例如，地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置位于北京懷柔密云經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，項(xiàng)目建設(shè)法人是中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所，共建單位為清華大學(xué)，但前者位于北京朝陽(yáng)區(qū)，后者位于海淀區(qū)，車程都超過(guò)一個(gè)小時(shí)，空間上并無(wú)臨近關(guān)系。

3.空間品質(zhì)：偏好景觀優(yōu)美、交通便利的地區(qū)

使用獨(dú)立設(shè)施與使用設(shè)施群的科研人員需求相近，雖然設(shè)施形式不盡相同，但由于他們都在從事著源頭創(chuàng)新的工作，因此都偏好景觀優(yōu)美、交通便利的地區(qū)。如日本Spring-8位于遠(yuǎn)郊山腳下，空氣清新且景色宜人，同時(shí)其到城市中心車程便利，擁有科研人員理想的科研環(huán)境。

4.區(qū)位偏好：中小型設(shè)施選址靈活，大型設(shè)施偏好遠(yuǎn)郊

中小型設(shè)施可靈活選址，如地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置選址于懷柔科學(xué)城東部組團(tuán)密云經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，其較小的占地需求可以較好地融入城市路網(wǎng)，作為北京綜合性科學(xué)中心的重要組成部分服務(wù)于懷柔科學(xué)城（圖6）。占地較大的設(shè)施對(duì)周邊空間影響較大，容易形成較為消極的城市空間，偏好遠(yuǎn)離活力集聚的地區(qū)，一般在遠(yuǎn)郊布局，如Spring-8選址日本兵庫(kù)縣播磨科學(xué)公園城郊區(qū)（圖7）。而位于貴州黔南布依族苗族自治州的500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡由于對(duì)地形有特殊需求，因此選址在天然喀斯特巨型洼地中。

圖6 地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置效果圖

圖7 日本Spring-8鳥瞰圖

三、張江科學(xué)城的應(yīng)用：對(duì)于大科學(xué)設(shè)施空間布局策略框架

（一）張江科學(xué)城大科學(xué)設(shè)施布局發(fā)展演進(jìn)及問(wèn)題

張江科學(xué)城前身是張江高科技園區(qū)。2016年2月，國(guó)家發(fā)展改革委、科技部批復(fù)同意建設(shè)張江綜合性國(guó)家科學(xué)中心。2017年7月，《張江科學(xué)城建設(shè)規(guī)劃》正式發(fā)布，這是張江科學(xué)城第一次在規(guī)劃層面探索大科學(xué)設(shè)施的布局。規(guī)劃編制時(shí)期張江擁有上海光源一期工程、上海超級(jí)計(jì)算機(jī)中心和國(guó)家蛋白質(zhì)科學(xué)中心（上海）這3座國(guó)家大科學(xué)設(shè)施。規(guī)劃強(qiáng)調(diào)集中布局和全力保障國(guó)家大科學(xué)設(shè)施的落地實(shí)施，有三個(gè)方面的典型策略：一是強(qiáng)調(diào)科研要素聚集，依托北部國(guó)家實(shí)驗(yàn)室核心區(qū)，集聚大科學(xué)設(shè)施、高水平研究型大學(xué)和國(guó)家級(jí)科研院所；二是提出設(shè)施群的概念，如建設(shè)具有世界領(lǐng)先水平、高度集聚的先進(jìn)光源設(shè)施群；三是為大科學(xué)設(shè)施預(yù)留發(fā)展空間，主要結(jié)合孫橋地區(qū)申江路以東部分區(qū)域以及國(guó)際醫(yī)學(xué)園部分區(qū)域。總體看來(lái)，這一階段解決了大科學(xué)設(shè)施落地保障的問(wèn)題，提出了區(qū)位引導(dǎo)，雖然缺少對(duì)大科學(xué)設(shè)施中微觀層面空間布局特征的研究，但為下一階段更深入的研究積攢了珍貴的經(jīng)驗(yàn)。

經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，張江現(xiàn)有8個(gè)大科學(xué)設(shè)施（表3），都位于科學(xué)城北區(qū)，其中6個(gè)集中在國(guó)家實(shí)驗(yàn)室核心區(qū)（圖8）。隨著北區(qū)張江副中心和南區(qū)科南中心的建設(shè)及作用不斷凸顯，人們對(duì)原有的規(guī)劃布局產(chǎn)生了一些新的規(guī)劃疑問(wèn)：（1）空間需求上，大科學(xué)設(shè)施預(yù)留區(qū)是否能滿足空間需求？（2）臨近需求上，現(xiàn)階段國(guó)家實(shí)驗(yàn)室核心區(qū)集聚了大科學(xué)設(shè)施、大學(xué)、科研院所等多類科創(chuàng)要素，這種多要素空間臨近的布局模式是否適合大科學(xué)設(shè)施，它與其他要素空間聯(lián)系的必要性是什么？（3）空間品質(zhì)上，現(xiàn)有大科學(xué)設(shè)施的空間品質(zhì)是否滿足科研需求？（4）區(qū)位偏好上，大科學(xué)設(shè)施和功能屬性與張江副中心和科南地區(qū)中心的屬性是否適合臨近布局？區(qū)位上是否有更好的選擇？

表3 張江科學(xué)城現(xiàn)有大科學(xué)設(shè)施一覽表（截至2021年）

圖8 張江科學(xué)城原有大科學(xué)設(shè)施及預(yù)留地區(qū)圖

基于張江科學(xué)城擴(kuò)區(qū)的最新需求，《張江科學(xué)城空間戰(zhàn)略規(guī)劃》在220平方千米的擴(kuò)區(qū)范圍對(duì)新設(shè)施進(jìn)行規(guī)劃引導(dǎo)，提出了“大空間、低影響”對(duì)于設(shè)施群選址的必要性，因此沒(méi)有局限于大型地塊，而是選取了西區(qū)戰(zhàn)略預(yù)留區(qū)作為未來(lái)設(shè)施的儲(chǔ)備空間，為設(shè)施群的新增和擴(kuò)充提供了充足的空間保證，同時(shí)在沒(méi)有具體項(xiàng)目支撐時(shí)，對(duì)其路網(wǎng)及用地都不進(jìn)行規(guī)劃，二者都體現(xiàn)了大科學(xué)設(shè)施空間預(yù)留彈性上的創(chuàng)新性。

（二）對(duì)于大科學(xué)設(shè)施空間布局的優(yōu)化引導(dǎo)建議

以促進(jìn)大科學(xué)設(shè)施的最大效用、強(qiáng)化科學(xué)城功能、提升我國(guó)戰(zhàn)略科技力量為目的，在總結(jié)全球大科學(xué)設(shè)施布局特點(diǎn)的同時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合我國(guó)科學(xué)城的特點(diǎn)及上海市的空間特征。通過(guò)比較發(fā)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)外科學(xué)城內(nèi)大科學(xué)設(shè)施布局有兩點(diǎn)差異：一是我國(guó)的科學(xué)城一般擁有完備的生活服務(wù)設(shè)施，強(qiáng)調(diào)“科學(xué)”與“城”的雙重功能，大科學(xué)設(shè)施不僅需要滿足科研需求，也應(yīng)與城市屬性契合；二是科學(xué)城與中心城市有著緊密的聯(lián)系，一方面中心城市的成熟性服務(wù)于科學(xué)城，另一方面科學(xué)城的創(chuàng)新性也促進(jìn)了中心城市的發(fā)展，因此大科學(xué)設(shè)施的布局應(yīng)強(qiáng)調(diào)與中心城市的便捷連通。在空間需求上，應(yīng)注重結(jié)合城市地塊大小和城市預(yù)留空間綜合考慮占地需求。在臨近需求上，應(yīng)充分考慮與其他科研要素臨近的特殊需求。在空間品質(zhì)上，應(yīng)選址在交通便利的地區(qū)，強(qiáng)化與市中心的公交連通性。在區(qū)位偏好上，應(yīng)結(jié)合城市服務(wù)屬性布局，若采用遠(yuǎn)郊布局也應(yīng)盡可能保證服務(wù)的完善性和便利性。

為了合理評(píng)估現(xiàn)狀設(shè)施布局、引導(dǎo)新增設(shè)施，基于前文研究，本文提出“‘4×5’張江科學(xué)城大科學(xué)設(shè)施空間策略工具包”（表4）作為優(yōu)化和制定空間戰(zhàn)略的工作模型，以提升科學(xué)城布局的效用及品質(zhì)。矩陣縱軸面向設(shè)施群和獨(dú)立設(shè)施，對(duì)其空間需求、臨近需求、區(qū)位和空間品質(zhì)提供了一個(gè)對(duì)照索引，并作為矩陣的橫軸。通過(guò)工具包可以初步回答對(duì)張江科學(xué)城原有規(guī)劃布局的疑問(wèn)，同時(shí)提出引導(dǎo)建議。

表4 “4×5”張江科學(xué)城大科學(xué)設(shè)施空間策略工具包

1.空間需求上，應(yīng)提供差異化的大科學(xué)設(shè)施預(yù)留區(qū)域

（1）不同設(shè)施的空間需求差異較大，應(yīng)注重彈性預(yù)留。獨(dú)立設(shè)施的建筑形態(tài)可以是單體建筑也可以是建筑群，一般預(yù)留獨(dú)立地塊即可，其中大型設(shè)施往往需要較大地塊。設(shè)施群多數(shù)以建筑群方式布局，需要較為完整連續(xù)的板塊地區(qū)為空間單元。根據(jù)前文研究，中小型獨(dú)立設(shè)施一般可以較好地融入城市路網(wǎng)，因此設(shè)施類型的占地和街坊尺寸密切相關(guān)。以張江較為常見的單邊長(zhǎng)約300米、面積約10公頃的街坊為劃定尺度，則可明確，設(shè)施類型以10公頃占地為分界。對(duì)于獨(dú)立設(shè)施，占地小于10公頃可以歸類為中小型設(shè)施；占地超過(guò)10公頃往往需要不常見的較大地塊承載，則定義為大型設(shè)施。而設(shè)施群占地更大，考慮到遠(yuǎn)期發(fā)展預(yù)留，以大于100公頃為佳。

（2）原預(yù)留地區(qū)無(wú)法有效承載多類型、多研究領(lǐng)域的設(shè)施。原預(yù)留地區(qū)地塊中超過(guò)10公頃的大型地塊有限，僅適宜布局中小型獨(dú)立設(shè)施，對(duì)于大型設(shè)施受用地制約較大。同時(shí)，考慮到現(xiàn)狀建成情況和既有規(guī)劃，原預(yù)留區(qū)也缺乏可以承載設(shè)施群的連續(xù)性的城市空間，以滿足多種研究領(lǐng)域需求。

2.臨近需求上，現(xiàn)狀眾多創(chuàng)新要素與大科學(xué)設(shè)施緊鄰布局不具必要性

除特殊需要，大多數(shù)大科學(xué)設(shè)施研究較為獨(dú)立，通過(guò)實(shí)地對(duì)設(shè)施的使用情況以及對(duì)臨近需求的走訪調(diào)查和座談?wù){(diào)研，明確目前運(yùn)行的設(shè)施與周邊科研功能無(wú)學(xué)科交叉，現(xiàn)階段國(guó)家實(shí)驗(yàn)室核心區(qū)集中多種科研要素的空間形式對(duì)大科學(xué)設(shè)施并無(wú)必要性，新增設(shè)施的選址也無(wú)須拘泥于臨近性，更應(yīng)考慮其他影響設(shè)施使用效率和城市布局的選址因素，如區(qū)位、空間需求等。

3.空間品質(zhì)上，應(yīng)注重高品質(zhì)自然景觀的營(yíng)造

科學(xué)城自然景觀有助于激發(fā)科研人員的靈感，營(yíng)造潛心研究的氛圍。美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和歐洲核子研究中心都強(qiáng)調(diào)，自然壯美的景觀對(duì)科研人員具有重要吸引力。由于張江現(xiàn)有設(shè)施集中于科學(xué)城北區(qū)，建成環(huán)境以城市化、人工化景觀為主，外部自然環(huán)境不足，目前更注重地塊內(nèi)部環(huán)境的營(yíng)造，因此在新增引導(dǎo)選址層面，應(yīng)加強(qiáng)內(nèi)外部高品質(zhì)自然景觀的營(yíng)造，形成令人心曠神怡的科研環(huán)境。

4.區(qū)位偏好上，擴(kuò)區(qū)后為新增設(shè)施提供了更優(yōu)的區(qū)位選擇

（1）北區(qū)科學(xué)設(shè)施集群與張江副中心等地區(qū)不適合臨近布局。由于設(shè)施群及大型裝置占地較大且較為內(nèi)向，屬于不活躍的城市空間，應(yīng)布局于遠(yuǎn)郊地區(qū)以減少對(duì)周邊城市環(huán)境的消極影響，同時(shí)未來(lái)選址應(yīng)遠(yuǎn)離科學(xué)城內(nèi)的中心地區(qū)。對(duì)張江副中心周邊現(xiàn)有的大型設(shè)施，應(yīng)評(píng)估其對(duì)周圍地塊空間品質(zhì)的影響。以“上海光源”為例，其位于張江副中心附近，毗鄰產(chǎn)業(yè)集群，占地大且退界較多，是較為封閉的內(nèi)向型空間，對(duì)周邊的空間品質(zhì)有較大影響，后續(xù)可依據(jù)需求，提升其周邊的空間活力與品質(zhì)。

（2）新增設(shè)施群可選址西區(qū)遠(yuǎn)期預(yù)留備用地。設(shè)施群需要較大空間板塊，為減少對(duì)于已建成城市空間的影響，同時(shí)考慮科學(xué)城現(xiàn)有土地供應(yīng)情況，建議結(jié)合康橋工業(yè)園戰(zhàn)略預(yù)留區(qū)進(jìn)行選址（圖9），預(yù)留區(qū)約160公頃，面積相當(dāng)于美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的兩倍，空間充足。其臨近兩條地鐵線，區(qū)位便利。同時(shí)，預(yù)留區(qū)風(fēng)光優(yōu)美，毗鄰?fù)猸h(huán)綠帶和康橋生態(tài)園，適合打造純粹且充滿創(chuàng)意的科研氛圍，成為科研能級(jí)提升的新著力點(diǎn)。

圖9 新增大科學(xué)設(shè)施及遠(yuǎn)期設(shè)施群布局引導(dǎo)圖

（3）新增獨(dú)立設(shè)施以自然景色、交通條件、地塊尺度為主要考慮因素。大型設(shè)施對(duì)地塊需求較大，應(yīng)避免對(duì)已建成城市空間產(chǎn)生消極影響。由于北區(qū)、南區(qū)已無(wú)可供應(yīng)的大型地塊，東區(qū)未建大型地塊交通便利度較差，結(jié)合土地供應(yīng)情況和之前的研判，在西區(qū)選取一處風(fēng)光優(yōu)美且對(duì)周邊影響較小、約15公頃的地塊，靠近地鐵，交通便利。另一方面，中小型設(shè)施選址較為靈活，可獨(dú)立布局也可以集聚式布局?？紤]到南部醫(yī)學(xué)園區(qū)有較多的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，科研環(huán)境舒適有序，其臨近2條地鐵線，毗鄰生態(tài)廊道，交通便利且景色宜人，結(jié)合土地供應(yīng)情況，在南區(qū)預(yù)留了約10公頃的選址一處，可容納一個(gè)或多個(gè)新增設(shè)施（圖9）。

結(jié)語(yǔ)

科學(xué)城是我國(guó)科技領(lǐng)域競(jìng)爭(zhēng)和國(guó)家創(chuàng)新體系建設(shè)的重要戰(zhàn)略布局，大科學(xué)設(shè)施作為科學(xué)城內(nèi)重要的科學(xué)力量，其空間布局研究是我國(guó)科學(xué)城創(chuàng)新要素空間策略的基礎(chǔ)，而目前我國(guó)在這方面的研究仍在起步階段。通過(guò)對(duì)大科學(xué)設(shè)施的空間需求進(jìn)分類研究并提出未來(lái)的布局導(dǎo)向，有助于促進(jìn)科學(xué)城科學(xué)策源能力的整體高效發(fā)揮，是對(duì)科學(xué)城科創(chuàng)要素空間布局研究的創(chuàng)新和突破方向，讓科學(xué)城的創(chuàng)新空間不僅能用，更要真正做到適用、好用，從空間層面真正支撐中國(guó)建設(shè)世界主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地的目標(biāo)。

需要說(shuō)明的是，每座大科學(xué)設(shè)施在具體布局上可能還會(huì)受到更具體的因素影響，如地形、供電需求、風(fēng)環(huán)境等，本文不做個(gè)體探討，僅做歸納研究。同時(shí)，我國(guó)科學(xué)城都在建設(shè)初期階段，其中的大科學(xué)設(shè)施布局沒(méi)有經(jīng)過(guò)時(shí)間的檢驗(yàn)，無(wú)法提供最有效的經(jīng)驗(yàn)借鑒，因此國(guó)際經(jīng)驗(yàn)尤為重要，我國(guó)科學(xué)城建設(shè)應(yīng)因地制宜結(jié)合自身情況適當(dāng)借鑒。科學(xué)城大科學(xué)設(shè)施空間策略工具包旨在為正在開展的其他科學(xué)城規(guī)劃編制提供參考思路，隨著后續(xù)實(shí)踐的深入，工具包將進(jìn)一步完善，并在具體的空間引導(dǎo)層面形成可對(duì)比、可探討的經(jīng)驗(yàn)。