城市生态规划的基本理论与关键技术方法概述

城市生态规划的基本理论与关键技术方法包括：生态系统健康理论与方法、生态系统承载力理论与方法、生态系统服务功能理论与方法、生态系统活度生态位理论与方法、生态支持系统瓶颈分析方法、相似性分析方法、情景分析方法、其他辅助方法（能值分析法、信息熵分析法、动态分析法、生命力指数评价方法、GIS技术），还有生态区划中常用的方法，如生态适宜性分析，生态敏感性分析，生态服务功能重要性评价等。

我会在后面的文章分别介绍。

 

上面提到的方法比较偏重于技术方法的实现，如果从城市生态规划的基本理论来看，城市生态规划最基本的理论是生态平衡理论、可持续发展理论、生态适宜度理论。随着生态学理论及遥感和地理信息系统技术研究和应用的进展，一些新的理论和方法将应用于指导今后城市生态规划的实践。新的理论包括有：
1 　生态安全格局理论与途径
生态安全是近年来新提出的概念。广义生态安全是指在人的生活、健康、安乐、基本权利、生活保障来源、必要资源、社会秩序和人类适应环境变化的能力等方面不受威胁的状态,包括自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全组成一个复合人工生态安全系统。狭义的生态安全是指自然和半自然生态系统的安全,即生态系统完整性和健康的整体水平反映。肖笃宁等人(2002) 把生态安全定义为人类在生产、生活与健康等方面不受生态破坏与环境污染等影响的保障程度,包括饮用水与食物安全、空气质量与绿色环境等基本要素。其研究的主要内容包括生态系统健康诊断、区域生态风险分析、景观安全格局、生态安全监测与预警以及生态安全管理、保障等方面。对区域生态安全的分析主要包括:关键生态系统的完整性和稳定性,生态系统健康与服务功能的可持续性,主要生态过程的连续性等。另外,城市生态过程存在着一系列阈限或安全层次,虽然这些阈限对整体生态过程来说都不是顶极的或绝对的,但它们是维护与控制生态过程的关键性的量或时空格局。如城市生态可持续性受到不同因素,如水资源水环境承载力阈限、土地资源阈限、森林、绿地的面积及分布等的限制。与这些生态阈限相对应城市生态系统中存在着一些关键性的因素、局部点或位置关系,构成某种潜在的安全的空间格局称之为城市生态安全格局,它对维护和控制生态过程有着关键性的作用。
基于城市生态安全格局概念,通过分析、识别威胁城市生态安全的关键因子等过程进行城市生态规划的方法被称为生态安全格局途径(俞孔坚,1998) 。安全格局把对应于不同安全水平的阈限值转变为具体的空间维量,成为可操作的生态规划设计语言,因此具有可操作性。城市生态安全格局在规划应用中的途径主要包括生态环境特征及脆弱性辨析、景观生态安全格局识别、生态分区规划等[4 ] 。
(1) 为完成城市生态安全格局规划,首先要对市域生态空间生态环境的总体特征有充分的认识,这就包括市域生态系统脆弱性分析,生态系统服务功能价值评估以及生态活度位评价等。(2) 为实现生态安全,关键在于确保各种重要的自然要素的生态功能,特别是维护生态平衡的功能得到正常发挥,需要构建城乡一体化的景观生态安全格局。(3) 通过生态分区规划,进行宏观生态调控,保持生态系统支持能力.
2 　生态足迹理论
20 世纪90 年代,加拿大生态经济学家Rees提出生态足迹( Ecological Footprint ) 的概念,并由Wackernagel 对其理论和方法加以完善。生态足迹用生物生产性土地面积表达特定的经济系统和人口对自然资源的消费量,并与该地区实际的生态供给能力相比较,衡量地区的可持续发展程度。
生态足迹又称生态占用,指一定人口所消费的资源和吸纳这些人口产生的废弃物所需要的生物生产性土地的总面积。生物生产性面积是生态足迹分析法为各类自然资本提供的统一度量基础。生态足迹理论将地球表面的生物生产性土地分为6 大类:耕地、草地、森林、化石、能源用地、建筑用地和海洋。
生态足迹理论中,将一个地区所能提供给人类的生物生产性土地的面积定义为该地区的生态承载力( Eclogical Capacity) ,以表征该地区的生态容量。将生态足迹与生态承载力相减,差值为正时称生态赤字,表示该地区人均占用资源量超过了生态承载为,差值为负时称生态盈余,表示人均占用资源量仍在生态承载力允许的范围之内。该值定量化反应了地区的可持续发展现状。
生态足迹是一种资源利用分析工具,它用生态空间大小表示人类对自然资本的消费及自然系统能够提供的生态服务功能,从而对人类活动的可持续性做出评价。其度量尺度可为一个国家、一个城市、一个产业或一个人。由于生态足迹的概念新颖,计算简明,适用范围广,近年来国内外学者己在不同尺度和不同地区开展了大量的案例研究[5～6 ] 。
生态足迹从消费的角度描述人类占用的资源量,而环境承载力理论则从供给的角度考查环境系统能够负担的人口数。生态足迹模型最突出的优点是表达简明,易于理解。与传统的可持续发展评价方法相比,它直接建立消费与资源的定量化关系,能有效评价人类活动对环境的影响。在城市生态规划研究中,生态足迹理论与方法可用于以下几个方面:分析和评价城市生态可持续发展水平,实现城市可持续发展所需要的生物生产性面积,城市生态足迹的变化趋势,不同城市间生态足迹的比较,指导产业结构和消费结构的调整以及资源开发利用模式的改变等[ 7 ] 。
3 　生态系统健康理论
生态系统健康研究是20 世纪90 年代出现的一个崭新的研究领域[ 8 ] 。如果一个生态系统是稳定的,可持续的,对压力具有弹性力和自我调节的能力,没有遭受压力的危险,则我们说这个生态系统是健康的,否则就是不健康的。生态系统健康(ecosystem healt h) 主要研究生态系统的综合特性,通过研究生态系统的结构(包括组成结构和空间结构) 、功能(生产功能和服务功能) 和适应力(弹性) 来判断它们的健康状况。稳定状态的生态系统如果发生变化就可能意味着健康程度的下降。如果其中任何一种指示者发生变化并且超过了正常的幅度,系统的健康就受到损害。健康的生态系统对于干扰具有一定的弹性,有能力抑制病症。一个系统在面对干扰保持其结构和功能的能力,弹性能力越大,系统越健康。一个病态的生态系统往往是处于衰退、逐渐趋向于不可逆的崩溃过程。生态系统健康的概念可扩展到城市生态系统[9～10 ] 。健康的城市生态系统不仅意味着提供人类服务的自然环境和人工环境组成的生态系统的健康和完整,也包括城市人群的健康和社会健康。生态系统健康研究将人类活动、社会组织、自然系统及人类健康等社会、生态和经济问题进行整合研究,系统地探讨生态系统在胁迫条件下产生不健康症状的机理,为利用、保护与管理生态系统提供了新的理论与方法。城市生态系统健康评价的目的是了解城市生态系统的健康状况,找出其胁迫因子,提出维护与保持城市生态系统健康状态的管理措施和途径,是实现城市可持续发展必须要解决的问题。这也为城市生态规划提供了规划依据。
4 　遥感(RS) 、地理信息系统( GIS) 与生态规划
从生态环境保护来看,遥感技术是当今生态环境领域最为活跃的技术之一,它的发展,特别是多类型、多尺度、多光谱遥感技术的发展,也为生态规划提供了强有力的工具。在生态规划中,可充分利用遥感技术获取的信息进行多方面工作,包括:对水环境、大气环境、绿地建设、土地资源进行分析,生态环境特征及生态脆弱性分析,景观格局分析及生态廊道建设,生态系统健康评价,生态系统服务功能价值评估,生态区划规划,城市绿地规划,流域面源污染遥感监测分析,城市热岛效应遥感监测与分析等。
地理信息系统( GIS) 是一系列用来处理空间数据的计算机工具。通过近年来的发展,它已被广泛运用到从局地到全球尺度的许多领域的研究中。GIS 是进行城市生态规划研究的基本工具,是处理模型和现实数据的平台,可将数据收集、空间分析和决策过程综合为一个共同的信息流,获得最佳的效率和效益等。地理信息可以通过野外调查、地图、遥感、环境监测和社会经济多种途径获取。同时,也可利用GIS 技术、软件工程及信息集成技术开发规划信息计算机系统,完成空间数据库与服务系统建设,提高生态规划管理水平。
地理信息系统和遥感有着非常密切的关系,二者互为补充。GIS 体现区域性和综合性的特点,具备系统分析功能; RS 提供准同步的,反映客观的空间分布规律的信息。如果说在生态规划研究中,RS 是最主要的信息收集手段,则GIS 就是数据储存、分析、整理的最有效的手段。应用RS 和GIS 进行城市生态规划是一种新的趋势。