城乡一体化与新区发展建设,是提升城市协调发展水平、加快城市绿色发展进程、提高城市开放发展质量、实现城市共享发展目标的主要手段和动力机制[1]。绿地作为城市生态系统中自然生产力的主体,在改善区域生态系统的功能、质量及其完整性,维护城市生态平衡,促进城市可持续发展等方面具有重要作用,绿地空间布局是在科学的规划体系指导下,合理安排城市各类绿地建设,改善城市的生态环境[2]。如何依据城市发展现状,对影响城市开发建设的各项指标进行综合评价,寻找极适宜开发建设区域和城市生态修复要点,促进城乡一体化发展与新区建设,打造绿色宜居的生态园林城市,已成为亟待解决的重要问题。

资源环境承载能力评价是分析一定地域范围内资源环境要素对农业生产、城镇建设等人类活动的综合支撑水平,是对自然资源和生态环境本底的客观评价;国土空间开发适宜性评价是判断自然条件对城镇开发、农业生产、生态保护等人类活动的适宜程度;二者结合,能够科学有序统筹布局一定区域的生态、农业、城镇等功能空间,可以客观的反映现状资源环境的优势与短板,发现未来发展的潜力[3]。二者结合也叫“双评价”,通过“双评价”可以从空间上明确规划范围内未来生态修复的要点,核定城市发展的底线与极限,确定开发适宜性规模与空间分布。资源环境承载能力评价指标体系涉及土地、水、生态、环境等各子系统,卢青等[4]基于“木桶原理”,构建了由水土资源、大气环境、水环境组成的区域环境承载能力评价指标体系。刘金花等[5]构建了由土地资源、水资源、生态环境和经济社会组成的资源环境承载能力评价指标体系,对济南市进行了多尺度评价和空间特征分析。梁宇哲等[6]基于资源环境约束系统承载力和资源环境保障系统承载力,对罗定市进行国土空间管制分区研究。国土空间开发适宜性评价围绕资源环境本底、区位优势度、未来发展潜力等为城市建设空间选址、城市规划和土地利用规划、农村居民点整理等提供参考依据。祁豫玮等[7]通过空间开发约束、引导和强度三要素的综合叠加,分析南京市空间开发适宜性。李娜[8]将生态与经济因素通过GIS叠加分析,对仪征市进行空间开发适宜性研究。唐一鸣[9]综合国土空间数据、规划数据和经济社会数据,从宏观和微观2个尺度开展上海市国土空间规划分区研究。张韶月等[10]结合双评价与FLUS-UGB模型,提出了城镇开发边界划定的系统流程,划定长春市开发边界。张茂省等[11]提出基于短板-边际-风险理论的资源环境承载力和基于负面清单的国土空间开发适宜性评价的理论与方法,以土地斑块为评价单元对延川县及进行了双评价。

石河子市作为人口、经济与资源高度集聚的兵团城市,《石河子市城市总体规划(2016—2030)》中提出城市向南发展,贯通东西、提升中区,把生态文明作为城市建设管理的出发点和落脚点,将石河子市建成为绿色、宜居、繁荣的生态园林城市。因此,采用“双评价”对各指标进行分析,甄别绿地建设资源约束和开发阻力的关键问题,明确规划范围内未来生态修复的要点,结合城市现状,进行绿地空间布局,为城市绿地系统建设提供决策参考依据。

1、材料与方法

1.1研究区概况

石河子市地处天山北麓中段,准噶尔盆地南缘,属典型的温带大陆性干旱气候,冬季严寒,夏季酷热,干旱少雨;市辖5个街道、2个镇和14个团场,常驻人口45.1万人;建成区绿化覆盖率42%、绿地率36%[12]。研究范围为《石河子市城市总体规划(2016—2030)》中所确定的城市规划区,东临玛纳斯河,西接沙湾县,南依天山山脉,北望北湖旅游风景区,总面积460km2。

1.2数据来源

研究采用的数据主要包括石河子市城市总体规划(2016—2030)、石河子市土地利用现状图、石河子市30m分辨率的数字高程模型、石河子市2018年Land-sat/TM影像、河流分布图等,社会经济数据来源于石河子统计年鉴和中国科学院资源环境科学数据中心。基于ArcGIS软件,对地形、水文、气候等影响因素进行投影设置、图像配准,快速准确重新整合分类,明确其空间分布状况,使地理数据具有空间属性并方便进行空间分析与运算。

1.3研究方法

在资源环境承载能力评价的基础上,根据国土空间的资源禀赋条件、经济发展特征、人类生产生活等因素,计算区域综合优势度,以斑块集中度为修正因子,测算得出以绿地建设为导向的国土空间开发适宜性程度,剔除耕地和建设用地、与现状绿地相结合,依据《石河子市城市总体规划(2016—2030)》和《国家生态园林城市标准》,完善绿地空间布局。

1.3.1资源环境承载能力评价

参考《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南》、《资源环境承载能力监测预警技术方法(试行)》等国家规程和已有学术研究成果[13,14,15,16],结合区域特殊性、可操作性以及代表性等原则,围绕土地资源、水资源、生态资源、环境资源和自然灾害5要素,共选取高程、坡度、坡向、水源影响度、光热资源、大气环境、生境多样性、植被覆盖度、最低气温9个指标,构建资源环境承载能力评价指标体系(表1)。运用GIS软件重分类工具对各指标进行分级赋值,采用层次分析法确定各指标权重,进行空间叠加分析,将结果划分为高、较高、较低、低4个等级。数学模型表达如下所示:

F=∑i=1nwixi(1)。

式中:F为资源环境承载能力;wi为第i个指标的分值;xi为第i个指标的权重;i为指标个数(1,2,3,…,n)。

1.3.2综合优势度评价

以绿地建设为导向,依据区位、基础设施等对绿地建设的引导、支撑和保障能力,兼顾刚性弹性原则,围绕人口集聚、城市建设、经济发展、交通优势4要素,共选取人口密度、经济发展水平、交通干线可达性、公共服务设施、景观特色5个指标[17,18,19],建立综合优势度评价指标体系(表2),对各指标进行分级赋值,运用层次分析法确定各指标权重,进行空间叠加分析,划分为高、较高、较低、低4个等级。数学模型表达如下所示:

表1资源环境承载能力分析指标及权重

表2综合优势度分析指标及权重

S=∑i=1meiqi(2)。

式中:S为综合优势度;ei为第i个指标的分值;qi为第i个指标的权重;i为指标个数(1,2,3,…,m)。

1.3.3国土空间开发适宜性评价

结合资源环境承载能力和综合优势度评价结果,依据分区参考判断矩阵(表3),进行以绿地建设为导向的国土空间开发适宜性分析,划分绿地开发建设极适宜区、适宜区、基本适宜区、不适宜区。此外,依据斑块集中度,对评价结果进行修正,集中度较低(面积0.25～0.5km2)的斑块评价结果下调一级,集中度低(面积<0.25km2)的斑块评价结果下调2级。

表3绿地开发建设适宜性分区参考判断矩阵

2、结果与分析

2.1资源环境承载能力评价分析

依据表1、式(1),利用ArcGIS软件计算得出资源环境承载能力评价结果,见图1。石河子市资源环境承载能力西南高、东北低,承载能力高、较高、较低、低的面积分别为66.12、132.32、145.14、116.42km2。承载能力高的区域主要分布于北部湿地、东部玛纳斯河沿岸、南部山前地区和中部城市核心建设区附近,承载能力低的区域主要分布在西部城区和东北部工业区附近,资源环境承载能力的空间分布与石河子市的水源影响度呈现较强的相关性。这是因为石河子地处干旱区,降水稀少且大部分直接蒸发难以利用,区域内水资源严重依赖河流地表水量,不合理的开发利用已造成部分河流径流量减少甚至断流,加之地下水开采过渡,工业和农业用水占比高等,资源性缺水和水资源的不合理分配,严重制约着资源环境承载能力的提高。

2.2综合优势度评价分析

依据表2、式(2),利用ArcGIS软件计算得出综合优势度评价结果,见图2。石河子市综合优势度中心高、南北低,综合优势度高、较高、较低、低的面积分别为80.92、164.54、159.02、55.52km2。优势度高的区域主要集中在城市中部,包括中心城区和北泉镇,优势度低的区域主要分布在城市南侧将军山、北侧农业生态区附近,综合优势度的空间分布与石河子市的公共服务设施分布呈现较强的相关性。城乡一体化与新区开发建设过程中,南北两侧基础设施薄弱、建设水平滞后、供需矛盾突出,导致公共服务设施不完善,无法吸引人口与企业集聚,引导、支撑和保障绿地开发建设的能力不足,制约着综合优势度和开发适宜性的提高。

图1石河子市资源环境承载能力评价

图2石河子市综合优势度评价

2.3国土空间开发适宜性评价分析

基于资源环境承载能力和综合优势度评价分析,依据绿地开发建设适宜性分区参考判断矩阵(表3),采用GIS空间分析法进行重组分类,得出以绿地开发建设为导向的国土空间开发适宜性评价结果,见图3。石河子市绿地开发建设适宜性呈现中心高、四周低的分布特点。极适宜绿地建设面积29.25km2,占比6.36%,集中在城市中部核心建设区,明珠河与五旗渠贯穿其中,水资源丰富、植被覆盖度高、公共服务设施及绿化基础设施完善,不改变原格局基础上易进行绿地设施规划,打造核心生态绿地,发挥其城市之“肺”的作用。适宜绿地建设面积106.83km2,占比23.22%,大多依附于极适宜区,分布于北部湿地、东部玛纳斯河沿岸和南部山前地区,资源环境承载能力虽高,但开发建设过程中,景观营造缺乏引导性策略与措施,制约着绿地的建设和发展,因此宜丰富景观特色,以生态、景观和人文为依托,打造生态旅游区。基本适宜绿地建设面积118.74km2,占比25.81%,以西北部耕地为主,交通干线可达性差、缺乏公共服务设施,当地村民依托农业,自发开展绿色无公害特色种植、乡村休闲旅游等,但目前对乡村休闲旅游和郊野公园开发不足,规划上缺乏指导,未来需将乡村休闲旅游产业纳入城乡发展规划,采用集中与分散相结合的空间组织模式,建设具有一定服务设施的郊野公园,改善乡村人居生态环境。不适宜区城市绿地建设面积205.18km2,占比44.60%,以南部山区和西北部工业区为主,其中南部山区36.70km2、西北部工业区75.89km2,资源环境承载能力低、综合优势度不高;南部山区自然生态环境脆弱,宜作为城市未来生态修复的核心区域,坚持走生态改善道路,把荒山绿化与基础设施建设相结合,构建城市生态开敞区;西北部工业区需有效整合区域内绿地资源,优化工业企业绿地结构,满足城市对安全、卫生、隔离的要求,改善生态基底,提高生态环境质量。

图3石河子市绿地开发建设适宜性评价

2.4绿地空间布局分析

随着城市和区域的经济、社会发展,城乡空间也在不断扩张,城市绿地系统规划的任务就是要确定城乡绿地空间布局,改善城市生态环境,促进区域经济社会全面、协调、可持续发展。对石河子市进行资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价,剔除农业用地与建设用地,选择极适宜与适宜区作为以游憩为主要功能,兼具生态、景观、文教和防灾避险等功能的城市核心绿地;选择不适宜区作为具有城乡生态环境保护、游憩健身、安全防护隔离、物种保护、园林苗木生产等功能的区域生态修复绿地;修复资源环境承载能力低、生态系统退化的自然环境。以河湖水系、城市林带和道路附属绿地为廊道进行连接,并与城市现状绿地相结合,尊重城市原有的地形地貌、水系湖泊、植被设施等,按照《国家生态园林城市标准》[21],以可达性和均衡性为原则,优化绿地生态节点,完善绿地空间布局,见图4。该布局有效的增强了城市中心各组团绿地与山地、河湖水系的连通性,保护和突出“山水林田湖”的自然生态格局环境优势,沟通城市建设用地内的绿地和城市建设用地外的区域绿地,把自然引入城市之中,构建合理的生态安全格局,抑制城市无序扩张及蔓延,促进城乡可持续发展。至此,城市绿化用地面积达到187.95km2,绿地率为40.86%,形成“一核、二区、三纵、四横、多点”的绿地空间布局(图5)。

图4石河子市绿地空间布局

图5石河子市绿地布局结构

“一核”:由世纪公园、军垦文化广场、西公园、火车站站前广场花园及周边社区公园、居住用地附属绿地、道路绿地组成的绿核。“二区”:南部将军山生态开敞区与东北部农业生态区。“三纵”:西防护林与西二路、西三路组成的敞开式公共游乐休闲绿带;明珠河北拓南延,形成贯穿南北的城市水景风光带;东部对玛纳斯河西岸进行生态修复,打造玛河滨水风光带。“四横”:北部工业园区与国家经济技术开发区之间的绿化安全隔离带;北疆铁路与乌奎高速公路之间的林田花海景观带;乌伊公路市区段两侧沿线立体绿网林带;高新区石河公共活力水景风光带。“多点”:按服务半径规划的城区内部及周边的多个公园绿地、广场用地、附属绿地、生产绿地等绿化生态节点。

3、讨论与结论

研究围绕水资源、土地资源、生态资源、环境资源、自然灾害、人口集聚、城市建设、经济发展和交通优势9要素,采用层次分析法确定权重并加权叠加,通过“双评价”,获取城市绿地开发建设适宜性分布等级,确定极适宜绿地开发建设的区域主要集中于城市中部核心建设区,城市生态修复要点位于南部山区,其中水资源、公共服务设施和景观资源是制约绿地开发建设的主要约束阻力。基于评价结果,着眼于城乡统筹、城市定位和发展目标,合理布局廊道,整合区域内生态、经济、人文和社会等资源,完善绿地空间布局,串联重要的绿地斑块、河湖水系和发展组团区等,打造山水林田湖一体化的自然生态格局,形成“一核、二区、三纵、四横、多点”的绿地空间布局,使城市绿地率达到40.86%,为石河子市绿地系统构建和绿地规划编制及生态园林城市建设提供了参考依据。

绿地空间布局研究多聚焦于建成区绿地和城市公园绿地,对大面积城市建设用地以外的区域生态绿地和区域整体规划研究较少[22]。与传统的绿地空间布局方法相比,该研究利用GIS空间分析法,整合了区域内的自然因素与社会因素,增加了自然灾害、景观资源等影响绿地空间布局的指标,建立了更为全面的评价指标体系,强调在资源环境承载能力限值内和国土空间开发适宜性指向下的优质发展,更为科学、直接、有效,所形成的绿地空间布局更具系统性和全面性。研究采用层次分析法确定指标权重,通过多位专家综合评定减少误差,但仍具有一定的主观性;在评价指标筛选方面,未考虑区域内宏观政策对绿地开发建设的影响,一定程度上可能会影响评价的结果,但对城市绿地空间布局仍具有重要的参考价值。在未来的研究中,将继续深入探究绿地空间布局研究方法,根据区域规划与实际政策要求,增加潜在生态廊道的模拟,定性定量评估规划绩效,构建多层次空间规划体系,进一步完善城市绿地空间布局,为城市绿地系统建设提供更全面的参考依据。

参考文献：

[1]袁文华,李建春,刘呈庆,等.城市绿色发展评价体系及空间效应研究:基于山东省17地市时空面板数据的实证分析[J].华东经济管理,2017,31(5):19-27.

[2]杨赉丽.城市园林绿地规划[M].北京:中国林业出版社,2012.

[3]自然资源部.资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南(试行)[Z].2019.

[4]卢青,胡守庚,叶菁,等.县域资源环境承载能力评价研究:以湖北省团风县为例[J].中国农业资源与区划,2019,40(1):103-109.

[5]刘金花,李向,郑新奇.多尺度视角下资源环境承载能力评价及其空间特征分析:以济南市为例[J].地域研究与开发,2019,38(4):115-121.

[6]梁宇哲,谢晓瑜,郭泰圣,等.基于资源环境承载能力的国土空间管制分区研究[J].农业资源与环境学报,2019,36(4):412-418.

[7]祁豫玮,顾朝林.市域开发空间区划方法与应用:以南京市为例[J].地理研究,2010,29(11):2035-2044.

[8]李娜.基于GIS的仪征空间开发适宜性分区研究[J].地域研究与开发,2009,28(2):123-128.

[9]唐一鸣.国土空间规划分区方法研究[D].南京:南京大学,2019.

[10]张韶月,刘小平,闫士忠,等.基于“双评价”与FLUS-UGB的城镇开发边界划定:以长春市为例[J].热带地理,2019,39(3):377-386.

[11]张茂省,岳东霞,孙萍萍,等.面向县级国土空间规划的自然资源综合调查与双评价:以延安市延川县为例[J].兰州大学学报(自然科学版),2019,55(3):281-289.

[12]高新康,李文武,郭飞.石河子统计年鉴[J].石河子:中国统计出版社,2018.

[13]高爽,董雅文,张磊,等.基于资源环境承载能力的国家级新区空间开发管控研究[J].生态学报,2019(24):9304-9313.

[14]黄敬军,姜素,张丽,等.城市规划区资源环境承载力评价指标体系构建:以徐州市为例[J].中国人口·资源与环境,2015,25(S2):204-208.

[16]中共中央办公厅,国务院办公厅.关于建立资源环境承载能力监测预警长效机制的若干意见[EB/OL].

[17]唐常春,孙威.长江流域国土空间开发适宜性综合评价[J].地理学报,2012,67(12):1587-1598.

[18]翟端强,叶强,何玮琪.湖南丘陵城市土地生态敏感性评价及景观生态格局优化研究[J].中国园林,2019,35(1):133-138.

[20]唐岳兴,邵龙,王雪.基于数据分析的哈尔滨城市景观特色评价[J].东北林业大学学报,2017,45(1):65-70.

[21]中华人民共和国住房和城乡建设部.关于印发《国家园林城市申报与评审办法》《国家园林城市标准》的通知[EB/OL].

[22]韩婧,李冲,李颖怡.基于GIS的珠海市西区绿地生态网络构建[J].西北林学院学报,2017,32(5):243-251.

王江博,韩卫民.基于“双评价”的石河子市绿地空间布局[J].北方园艺,2020(19):78-85.

基金:石河子市2018年生态环境保护专项资金资助项目(KH0195)