以提升生态功能为导向的城市绿道系统规划方法研究*
——以成都天府绿道为例
Research on Improved Urban Greenway Planning and Design Method Based on Improvement of Ecological Background Function: Taking the Tianfu Greenway as an Example
张 健 ZHANG Jian
摘 要 对绿道规划方法的研究已成为景观生态学、城乡规划学以及风景园林学等多个学科的研究热点。在现有对绿道规划研究过程及成果中，重点聚焦于对绿道的历史及发展、旅游及休憩功能以及绿道使用者行为与需求的分析，对于绿道对城市生态功能的影响关注较少。当前，在快速的城市化进程中，过度的开发建设活动使得城市的生态本底不断破碎化，进而导致城市的生态功能退化严重；城市绿道是重塑城市生态本底，提升城市生态功能的有效途径。本文以成都市为例，运用景观格局指数、空间自相关分析的技术方法，以城市发展导向变更的时间段为节点，分别从2000年、2008年以及2016年对成都市的生态本底进行定量分析。提出以提升生态功能为导向的绿道规划方法，探索构建同步提升城市美观与生态服务功能的规划路径，其研究结论对于综合型、多目标、市域尺度的绿道系统规划具有一定的指导意义。关键词 城市绿道；生态功能；景观格局指数；成都天府绿道
Abstract: Research on the greenway planning has become a hotspot in landscape ecology, urban and rural planning, landscape architecture and other disciplines. The existing theories and methods of greenway planning focus on the history and development of the greenway, its function of tourism and recreation and greenway users’ behavior and demand, but pay less attention to the impact of greenway on urban ecological function. At present, in the process of rapid urbanization, the ecological background of the city is constantly broken, leading to the serious degradation of the ecological function of the city. The construction of greenway is an effective way to reshape the ecological background of the city and improve the ecological function of the city. Taking Chengdu City as an example, adopting landscape pattern index and spatial autocorrelation analysis technology methods, taking the period of time that the city’s development orientation changed as the node, based on the quantitative analysis of the ecological background of Chengdu city in 2000, 2008 and 2016, this paper comes to the conclusion that Chengdu city’s ecological background of river and greenway is relatively good and it is most efficient to use linear connection to connect the background of urban ecological functions. Moreover, this paper summarizes the greenway planning method based on improving ecological function from three aspects of greenway backbone line, greenway node and greenway connection line, and further improves the principle of setting its auxiliary function.
Greenway backbone line emphasizes a perspective of ecosystem pattern, considering the construction target of Chengdu city, aiming at river pollution, soil erosion, biodiversity and natural habitat reduction and other adverse factors, setting up a backbone network of the greenway system based on ecological dominance and ecological optimization, to maintain and protect the existing near-natural physical environment and biological resources in the urban environment, establishing connections of linear corridors that need to be protected or rebuilt, and to maintain the continuity, integrity and effectiveness of the main habitat chains and networks. Greenway node focuses on the perspective of ecological node protection, selecting wetlands with good ecological functions in the urban area (such as Qinglong Lake, Jiangan Lake, Anjing Lake and other important wetlands where water bodies meet), to get priority development to the patches suitable for ecological resource protection and good habitat as the important nodes of greenway system. Based on the framework of green way system building on water networks, greenway connection line connects important natural and human nodes in line with the characteristics of ecological resources and the framework pattern of water network in
DOI: 10.13791/https://www.doczj.com/doc/8910869786.html,ki.hsfwest.20190610
张健. 以提升生态功能为导向的城市绿道系统规划方法研究——以成都天府绿道为例[J]. 西部人居环境学刊, 2019, 34(6): 73-78.
ZHANG J. Research on Improved Urban Greenway Planning and Design Method Based on Improvement of Ecological Background Function: Taking the Tianfu Greenway as an Example[J]. Journal of Human Settlements in West China, 2019, 34(6): 73-78.
中图分类号 TU981文献标识码 B
文 章 编 号 2095-6304（2019）06-0073-06
作者简介张 健： 西华大学土木建筑与环境学院，讲师，
717006315@https://www.doczj.com/doc/8910869786.html,
* 国家自然科学基金青年科学基金项目：基于复杂系统理论的城市河流廊道对城市景观格局的影响机制研究——以成都平原城市为例（51608449）
0?引?言
“绿道”（green way）作为一种特殊的线形绿色开敞空间，是包含线性元素的绿色土地网络[1]，美国自20世纪70年代以来的研究与实践表明：绿道具有线性、连接性、可及性强等特点，又兼具生态、游憩、社会文化等功能[2]；绿道建设是城市保护自然栖息地、河流水源，重塑生态本底的良好对策[3]。我国自广东省提出在珠三角地区率先建成总长约1 690 km绿道系统的主体框架，并将绿道打造成为广东省“标志工程”以来，中国各地纷纷开展了绿道系统的规划与建设工作，这为绿道研究提供了基础[4]。绿道规划理论及方法研究已成为景观生态学、城乡规划学和风景园林学等多个学科的研究热点，诸多学者们对绿道的理论缘起及发展[5-7]、建设实践及演进过程[8-11]、空间形态结构[12-14]以及主要功能[15-19]（生产功能、生态功能、美学功能、文化功能、健康功能）等进行了探讨；在现有的研究过程及成果中，重点聚焦于绿道的历史及发展、旅游及休憩功能以及绿道使用者行为与需求的分析，对于绿道对城市生态功能的影响关注较少。
当前，快速的城市化进程中，城市的生态本底不断破碎导致城市的生态功能退化严重，生态本底是密集建设区中各项城市基础设施所形成的城市物质空间环境[20]，它的质量好坏体现了城市物质空间环境各类型要素的生态价值的好坏[21]。研究如何提升城市的生态功能，首先要对区域内所有本底基质类型的环境质量、土地利用价
值、生物丰富度的综合定量评估[22]，寻找
高效便捷的方式来提升城市的生态本底质
量。城市绿道系统具备城市生物多样性保
护、缓解热岛效应、减少城市及周边地区
裸露表面以及减少城市沙尘等重要功能，
用绿道的方式线性连通生态本底价值的部
分，既增强了绿道的景观效应又高效提升
了城市生态本底的质量，从而达到同步提
升城市美观与生态服务功能的双赢局面。
本研究以成都市为研究对象，在市域
范围，从重塑城市生态本底的视角出发，以
构建结构完善的绿道系统为手段，立足城
市生态本底评价，采取景观指数分析、空间
自相关分析、城市生态本底分析和综合评
判手段，探究以提升生态功能为导向的城
市绿道系统的规划方法。
1?研究区概况与数据来源
1.1 研究区概况
成都市是四川省省会，位于四川
省中部，成都平原中部。地理位置介于
102°54′~104°53′E，30°05~31°26′N
之间。本文研究区为成都市都市区（二圈
层），包括成华区、武侯区等12个区县，面
积约3.7×104 hm2。
成都市为典型的平原城市，其生态本
底主要由河流及绿地两者构成。成都市内
的城市河流，如同毛细血管般深入城市腹
地，形成了由一条条河流廊道组成的河流
网络；同时，城市绿地则附着于城市水系
两侧，二者共同构成了城市的基本生态本
底[23]。区别于其他类型的河网城市，成都
市的河流绿地系统并不承担城市交通运输
的功能，而主要以维持城市自然生境、调节
城市生态系统的生态功能。在构成成都市
生态本底的要素当中，建设用地的生态功
能微乎其微，可以忽略；田地虽作为绿地系
统的组成部分，但由于田地生物多样性单
一，且一年四季土地状态变化较大，难以形
成稳定的生态效应，故而也难以作为城市
生态功能形成的基础[24]。因此，在对城市
生态本底的研究分析过程中，选取城市水
系以及城市绿地作为主要研究对象。
1.2 数据来源
遥感数据选取2000、2008年、2016年
的TM/ETM遥感影像①，数据来源于国际科
学数据服务平台( https://www.doczj.com/doc/8910869786.html,)
网站。主要采用ArcGIS10. 3、ENVI4.7等
GIS软件和遥感图像处理软件对成都市二
圈层地区的遥感影像进行处理。将地形图
作为参照，对原始的影像进行几何校正，并
得到研究区景观类型分布图（图1）。并结
合成都市实际情况，最终将研究区土地利
用类型分为绿地、水域、建设用地和未利
用地六类（本文所指绿地包括林地、生态
绿地、耕地），KPA系数平均值为0.86，分
类结果基本满足本次研究需要。
社会经济数据主要来源于成都市二圈
层区县的2000—2015年国民经济与社会发
展公报，四川省2000—2015年统计年鉴，
成都市2000—2015年统计年鉴等。
different areas, based on highways within the city, national highways, express lane and slow lane to build biological corridors with connectivity. It effectively connects scenic sports and historic sites, natural reserves, forest parks and wetland parks within the city, as well as connects representative cultural relics, traditional blocks of historical villages and other historical and cultural elements to improve the greenway system within the city.
The auxiliary setting of greenway can be decomposed into five aspects of design principle: constructing a general framework that fits in with unique natural and humanistic resources within the area, carrying out a greenway network system with objective and functional diversity, building a scenic byway system that complements the greenway, and exploring new ways of land using and interactive development of urban and rural areas. Based on the analysis of urban ecological background and by using quantitative and qualitative planning method, this study explores and builds a planning path to simultaneously improve the city’s beauty and ecological service function. It has certain reference significance for the comprehensive, multi-objective and city-scale greenway system planning.
Keywords: Urban Greenway; Ecological Function; Landscape Pattern Index; Chengdu Tianfu Greenway
2?研究方法
2.1 景观格局指数
景观格局指数是定量描述景观空间结构特征以及土地利用演变趋势的主要方法，生态本底本质上是城市中各类景观镶嵌体的集合，故而本文通过Fragstate 3.3与Image Analyzer1.0景观生态指数分析软件，对研究区16年间多项景观格局指数进行分析，以揭示其生态本底的演进变化过程。
2.2 空间自相关
全局空间自相关是用来检测在空间上彼此相接或邻近的单位区域在某一属性值上是否存在显著的空间集聚效应，主要描述该属性或测量值在整个研究区域中的整体特征，能够反映研究对象在研究区域内空间相关性的总体趋势。全局空间自相关通常采用Moran’s I指数进行说明，其计算公式为:
式中：n 为研究区域总数；X i 和X j 分别为地区i 、j 的属性值；X 为序列均值；W ij 为空间权阵矩阵；i =1，2，3，…，n ；j =1，2，3，…，n ；i ≠j 。
3?城市生态本底分析
3.1 成都市水体、绿地空间格局演变分析
2000—2016年成都市水系周边的生态绿地景观空间分布发生了较大变化。2000年成都市城市化水平较低，建设用地集中于城市的中心区，都市区的外围区生态空间保存较为完整，绿地在城市及周边区域较均匀分布。2000—2016年是成都市快速城市化时期，在西部大开发、灾后重建等国家政策的刺激下，成都市建成区形成了点线面式的爆发增长，城市沿水系、道路蔓延，建成区的绿地空间被进一步压缩，导致中心城区绿地的零星分布，连通性较低，无法形成完整生态服务能力。3.2 景观格局指数的变化
通过FRAGSTATE景观格局分析工具，
香浓多样性指数
SHDI
式中：p i ——景观斑块类型 所占据的比率；香农
多样性能反映景观异质性，并对景观中各斑块类型非均衡分布较为敏感。
景观形状指标
LSI
景观中所有斑块边界的总长度（m）除以景观总
面平方根（m 2），再乘以形校正常数。取值范围：LSI≥1；无上限。
连通性
IIC
IIC为0表示各生境斑块之间没有连接，IIC 为1表示整个景观都为生境斑块。
斑块密度
PD
式中：n i ——第i 类景观要素的总面积；A ——所有景观的总面积。
表1?景观格局指数表
Tab.1
table of landscape pattern index
图1?2000、2008、2016年景观类型分布演变图
Fig.1 landscape type distribution evolution map for 2000, 2008 and 2016
图2?2000、2008、2016年水体、绿地空间格局分析
Fig.2 analysis of the spatial pattern of water bodies and green spaces of 2000, 2008 and 2016
年份SHDI LSI PD IIC 2000年 1.4126.75 3.750.322008年 1.4330.64 4.190.262016年
1.44
32.72
5.64
0.21
表2?景观格局指数变化
Tab.2
table of changes in landscape pattern index
对成都市水系周边的SHDI、LSI、PD、IIC 四个景观格局指数进行测算。反映景观破碎度的SHDI、PD指数呈现升高趋势，这表明，城市化进程中，成都市水系周边的景观斑块密度增大、景观多样性升高，各个景观类型聚集性减弱，空间分布的随机性增加，这也是人类活动对自然景观、半自然景观的干扰性表现。反映景观斑块之间连通性的IIC指数则表现为持续下降趋势，斑块的廊道作用与生态效应均被削弱，不利于河道的生态修复。整体上看，成都市主要水系周边的景观格局表现为建设用地打破原有生态本底稳态，形成高异质性与大斑块聚集形式，即聚集与扩散多样化的核心—多极点的线性廊道结构。
3.3 成都市水体、绿地相互作用关系分析
从2000—2016年成都市水系周边绿地空间的面积变化来看（表3），随着城市
化的推进，城市滨水区的绿地空间呈现增加的趋势。从水体与绿地的关系上来看，绿地具有明显的亲水性，即随着城市的发展，绿地沿水系周边的面积增加明显，从2000年的92.75 km 2增长到2016年的118.32 km 2。各个缓冲带的绿地面积均有不同幅度的增减，其中0~500 m的增幅最大，达到了25.57 km 2，而2 000~2 500 m范围内的绿地面积减少6.11 km 2，而2 500~3 500 m范围内的绿地面积增加2.99 km 2，这表明水系对绿地的吸引能力随距离增加减弱。
基于前文分析可以得出，成都市的绿地主要集中分布于水体周边0~500 m范围之内，且在水体沿线0~500 m范围内，水体对以绿地具有明显的吸引作用。可以证明，成都市的“水体——绿地”系统是城市生态本底的基本构成，在城市生态系统中起发挥着为系统提供生态资源、维持系统生态进程、保护系统生境的重要生态功能。综上所述，应该以城市水系为线性骨干，结合周边绿地系统建设廊道，同时以城市湿地、集中绿地作为城市生态廊道中的重要节点进行打造，进而通过设置连接系统将不在骨干系统上的绿道节点与骨干系统连接起来。
4?以提升生态功能为导向的绿道规划方法——以成都市为例
综上所述，建设以提升生态功能为导向的绿道应分为以下两个步骤：一、基于
生态本底构建绿道的核心功能；二、设置绿道辅助功能。
4.1 基于生态本底构建绿道核心功能
第一、设置绿道骨干线路。从生态系统格局的角度，结合成都市的建设目标，针对河道污染、水土流失、生物多样性和自然生境减少等不利因素，设置强调以生态主导以及生态优化为导向的基于水系的绿道系统骨干网络，维持和保护城市环境中现有的近自然化的物理环境和生物资源，树立需要重点保护或者需要重建的线性廊道空间联系，保持主要的生境链与生境网络的连续性、整体性与有效性。
第二、选取绿道节点。从生态节点保护的角度，对市域内的湿地（如青龙湖、江安湖、北湖、安靖湖等重要水体交汇湿地）以及生态功能较好的集中绿地进行甄选，选出适宜于生态资源保护、生境优良的斑块，作为绿道系统优先发展的重要节点。
第三、建立绿道连接线路。在基于水网的绿道系统骨架的基础上，根据不同地区的生态资源特色和水网骨架格局，依托市域内的高速公路、国道、快速车道以及慢行通道来开辟连接性的生物廊道，串联重要的自然和人文节点，对全市域范围内的风景名胜区、自然保护区、森林公园、湿地公园等实施有效的串联，连接具有代表性的文化遗迹、历史村落的传统街区等历史人文要素，完善市域的绿道系统。
2000年2008年2016年绿地
绿地绿地0-500 m 92.75103.27118.32500-1 000 m 45.3243.2132.211 000-1 500 m 43.21 35.3240.311 500-2 000 m 39.2440.2138.212 000-2 500 m 41.5332.3435.422 500-3 000 m
25.32
30.21
28.31
表3?2000年—2016年各景观类型缓冲带面积变化表（km 2）
Tab.3 changes in buffer zone area for each landscape types from 2000 to 2016
图3?2000年—2016年各景观类型面积比缓冲带变化图
Fig.3
map of area ratio of landscape types to buffer zones from 2000 to 2016
4.2 绿道辅助功能的设置原则
第一、构建与区域独特的自然和人文资源特征相契合的总体框架。在深入分析区域生态资源要素的基础上，充分契合自然和文化资源特征和分布，绿道选线主要结合河流、湿地、自然保护区等自然要素，并串联具有代表性的文化遗迹、历史村落等人文要素，构建具有地域特征的绿道系统总体框架，彰显地域特色。
第二、实现目标和功能多元的绿道网络体系。绿道系统的目标和功能开发在强调生态保护与生态优化的同时，更是一种综合性的策略，在生态保护、经济发展和人的需求之间寻求共赢，兼顾生态、游憩、社会和经济发展，实现目标、功能的多元，构建自然生态型、人文特色型、生态防护型、滨水保护型和风景名胜型5种类型的绿道网。在保护层面，强化生态功能，通过基于水系的绿道系统来形成连续的生态廊道，串联破碎化的生态斑块，增强生态空间连续性，以保育区域生态；在发展层面，带动区域旅游观光和体验休闲，倡导教育、休闲、康体等主题性开发，强化旅游功能策划，活化绿道功能内涵。
第三、构建主线与支线相结合的布局模式。规划采用主线和支线相结合的布局模式。主线沿着成都的水网格局以及重要的生态节点布局，同时结合城市交通系统设置支线，并与主线相衔接，形成主线成网、支线成环的格局，构建各具风情的特色绿道体系。
第四、构建与绿道互为补充的风景道系统。成都市市域广阔，旅游资源丰富，但地形起伏较大，资源点串线较长，因此，结合片区环境特征，规划将非干线、低等级或者废弃公路升级改造为风景道，建设集机动交通出行和观光游览于一体的景观廊道，并与绿道系统充分衔接、互为补充，在提升绿道网络通达能力的同时，形成“机动”与“慢行”相互交织的游览系统。
第五、探究土地使用的新方式，城乡互动发展的新路径。在绿道的规划建设中，多借用林地、苗圃、农田等非建设用地综合安排游憩功能，使其成为兼有生产与休闲娱乐功能为一体的综合性绿化空间，提高了非建设用地的综合利用效率。使生态、游憩、防护、防灾、交通、健身等多种功能在绿道中得到体现，节约了土地资源，
提高土地利用的效率，实现了绿地效益的
集约化、最大化。同时通过绿道网串联城
乡景观资源，带动乡村休闲旅游产业的发
展，促进城乡交流和融合，为城乡统筹发展
注入了新的内涵。
5?结?语
绿道在全球城市化和资源紧缺的压力
下，作为生态保护的有效手段，对解决破碎
化生境下的物种保护、生境恢复及河流保
护等问题有着重大意义。相对于欧美国家
广泛开展的绿道规划建设运动，我国的绿
道规划与建设尚处于起步阶段。本研究是
在城市生态本底分析的基础上，采用定量
与定性相结合的规划方法，以提升生态功
能为首要目标，以成都市为例，探索构建统
筹生态保护、旅游发展和城乡一体的提出
综合性的绿道规划方法与发展策略，其研
究结论对于综合型、多目标、市域尺度的
绿道系统规划具有一定的借鉴意义。
本文首先对成都市生态空间状况及主
要生态空间景观类型进行了定性研究与分
类，进而基于景观格局指数以及空间自相
关的方法对成都市生态本底演进过程进行
了定量分析，得出了成都市生态本底以及主
要生态空间（水体、绿地）的空间格局演变
规律以及相互作用关系及机制，最终提出
应以城市水系为线性骨干，结合周边绿地
系统建设廊道并以城市湿地、集中绿地作
为核心节点打造的绿道规划设计思路。以
成都市为例，从绿道核心功能以及绿道辅
助功能两个层面，提出以生态功能提升为
导向的绿道规划方法及设计原则。
当然，作为市域绿道，涉及的因素多，片
区间差异较大，调查的难度大，本研究中重
点分析了基于生态本底的绿道线路设置方
法，对绿道节点的选取与评价并未进行过多
涉猎，在研究的全面性上略有欠缺；同时市
域绿道网的规划布局涉及的因素众多，如城
镇布局、人口分布、基础设施等，如何纳入定
量化的分析体系之中，还有待于继续探索。
注释：
①2000年、2008年、2016年分别为成都市
城市规划发展导向变更的时间节点；2000
年，已初步实现成都市总体规划（1995-
2020）版的近期目标，确立了成都市现代
化城市发展的新格局，城市定位为西南地
区重要的中心城市，城市向东、向南发展，
并开始严格控制与保护城市生态绿地，以
优化城市生态环境；2008年，基于成都市
城市规划（2003-2020）版中建设“西部人
居环境最佳”的“特大中心城市”的要求以
及“世界现代田园城市”的发展导向，成都
市工业区搬迁、水环境治理、沙河及府南
河综合整治等工作基本完成，成都市景观
格局及生态空间与之前有明显不同；2016
年，伴随着天府新区建设以及于2010年开
始的绿道建设，天府绿道初见雏形，成都
正式迈入以“优化空间格局、提升城市品
质”为导向的国家中心城市发展期。
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图表来源：
图1-4：作者绘制
表1-3：作者绘制
收稿日期：2019-10-21
（编辑：申钰文）