绿色基础设施

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1、绿色基础设施初探Green infrastructure searching摘要：本文从绿色基础设施特征、结构和规划研究3个方面对城市绿色基础设施(Green Infrastructure, 简称GI )进行分析，认识到在绿色基础设施的框架下，为城市(乡村)绿地构成一个有机结合的、能保持自 然过程整体性和连续性的动态绿色网络提供了指引和借鉴；并对国内外绿色基础设施的构建进行研究，指 出国内绿色基础设施构建的不足之处及整改策略。关键词：风景园林；绿色基础设施；分析；整改策略Abstract： This article analyses the Green Infrastructure (GI)

2、from three aspects of characteristic ,structure and planning, and realized that in the framework of Green Infrastructure, providing a guidance and reference for the city(country) green space to constitute a organic combination,maintain the natural process of integrity and continuity of dynamic green

3、 network; And researches green infrastructure construction of domestic and overseas, points out the deficiency of domestic green infrastructure construction and improvement strategy.Key words： landscape architecture; green infrastructure; analysis; improvement strategy1绿色基础设施的概念“绿色基础设施(Green Infrast

4、ructure) ”(简称GI)是相对于公路、下水道、公用设施 线路“灰色基础设施(gray infrastructure),或者学校、医院甚至监狱等“社会基础设施(social infrastructure)而提及的一种概念。其思想始于150多年前美国自然规划与保护运动，主要受 F.L,奥姆斯特德(Frederick Law Olmsted)有关公园和其他开敞空间连接以利于居民使用 的思想，以及生物学家有关建立生态保护与经营网络以减少生境破碎化的概念影响口。绿色基础设施理论来源于2个方面，其一是维护人的多种利益而相互连接的公园和绿地 系统；其二是保护生物多样性和物种栖息地的自然保护网络。19

5、99年，美国保护基金会 (Conservation Fund)与农业部森林管理局联合组建了由政府机构和非政府组织组成的工作 组，由它制订一项计划，以帮助把绿色基础设施纳入州、地区和地方计划与政策之中。该工 作组给绿色基础设施下的定义为：绿色基础设施是我们国家的自然生命支持系统(nations natural life support system)一个由水道、湿地、森林、野生动物栖息地和其他自然区域，绿道、公园和其他保护区域，农场、牧场和森林，荒野和其他维持原生物种、自然生态过程 和保护空气和水资源以及提高美国社区和人民生活质量的荒野和开敞空间所组成的相互连 接的网络。在空间上，绿色基础设施是

6、由网络中心(hubs)与连接廊道(links)组成的天然与人工化绿 色空间网络系统引。绿色基础设施的合理规划与建设可以有效降低城市对于灰色基础设施的依赖，节省国家 公共资源的投入，减少对自然灾害的敏感性，与城市生态系统健康及人类健康有非常紧密的 关系，是维持自然生命过程必须具备的“基础设施”5。2绿色基础设施特征、结构和规划研究2.1绿色基础设施特征绿色基础设施是由多功能的开放空间组成的网络，包括公园、花园、林地、绿廊、水体、 湿地、森林和开阔的村庄等等。它是由所有的环境资源共同组成的6-7。绿色基础设施以岛 屿生态地理理论和景观生态学复合种群理论为基础。强调连接性，重视开放空间和绿地的 作用

7、，并将其作为相互联系的系统的一部分；多功能性也是绿色基础设施的一大特点，它试 图在自然生态保育和游憩之间达到平衡矶绿色基础设施，作为一种发展方式，将影响城市 空间形态的发展。当生态价值高、需要保护的区域和适宜开发的区域分别确定下来后，绿色 基础设施的规划方法就能发挥最大效益。2.2绿色基础设施的构建方法从GI规划框架可知，GI规划步骤中最重要和核心的是分析并确定31的要素和格局，即解 决“GI是什么”以及“ GI在哪儿”的关键问题。不同的区域、城市、地区、不同项目采用 的方法不同10 ，但从其依据的理论和方法基础来看，在景观尺度上构建6【主要有以下几种 方法：2.2.1 基于垂直生态过程的叠加

8、分析方法基于垂直生态过程的“适宜性”分析方法，源自麦克哈格的人类生态规划理论El，强调 景观单元内地质-土壤-水温-植被-动物与人类活动及土地利用之间的垂直过程和联系，用 “千层饼”式的叠加技术可以很好的实现。鲍曼10从美国保护基金资助的44个GI案例的归 纳发现，近一半的项目不采用各种模型而仅采用GIS的图层显示各要素地图来分析确定整个 受保护的GI，还有另外数量相当的案例采用GIS图层进行叠加和定量分析。可见，基于“垂 直”生态过程的要素叠加是确定GI适宜性的最基础的方法。即便在采用复杂模型的GI规划中，绝大多数情况下“枢纽”和“中心”也是由这种方 法确定的。比如马里兰州GI规划根据土地覆

9、盖、利用，水系，湿地，道路，保护区，生物 调查等数据叠加的结果来确定“枢纽”，最终选定的地区包括动植物保护区、面积至少100hm2 的大片连续林地和湿地、河流或溪流以及已经被政府或其他非政府组织纳入保护项目的保护 土地mi。新泽西州则通过评价土地利用类型、道路、滨水廊道、山脊线、森林斑块、河漫滩 和其他生境的生态价值，然后按照其综合适宜性评价结果把价值最高的开放空间作为枢纽” 13。2.2.2 基于水平生态过程的空间分析方法基于水平生态过程的空间分析方法得益于景观生态学和GIS在景观规划中的应用。景观 生态学对景观格局与水平生态过程的关注，加深了人们对景观过程的认识，为景观规划提供 了新的科学

10、基础；GIS空间分析技术的发展为之提供了技术保障。景观规划在景观生态学理 论的指引下，越来越重视探讨保护水平生态过程比如物种迁徙等的景观格局，并积极应对自 然栖息地破碎化的消极影响。应用最为广泛的是GIS的“最小费用距离”模型，它同时考虑 了景观的地理学信息和生物体的行为特征，往往被作为建设廊道的依据睥。采用“最小费用”模型来构建GI要素与格局的案例很多，主要用于确定廊道的位置和 格局。以马里兰州为例，首先在确定“枢纽”的“中心”作为“源”，然后进行廊道适宜性 分析，根据土地覆盖、水系、滨水区域宽度、水生种群条件、是否有道路、坡度以及土地管 理等因素确定对动植物水平运动的“阻力”，建立阻力面，

11、再运用GIS的“最小费用”模型 计算从“中心”到各“枢纽”的最小费用路径，最后根据其周边地形和土地覆盖来确定廊道 的宽度13。2.2.3形态学空间格局分析方法形态学空间格局分析(morphological spatialpattern analysis，简称$?人)通过把任何尺度 和类型的二进制的图像分为互不重叠的七类来分析其组成成分的几何学特征和连接性15，因 此也可用于构建GI网络。可采用土地覆盖变化数据，将其重新分类后提取林地和湿地作为 “前景”，其他地类作为“背景”；接着通过一系列图像处理技术，将“前景”成互不重叠 的七类(表1：其中“中心”就相当于GI的“枢纽”，桥”就相当于6【的“

12、廊道”，最后 依据MSPA的“中心”和“桥”构建GI网络si。表1形态学空间格局分析中各类别的定义(选自裴丹.绿色基础设施构建方法研究述评J.城市规划，2012(36)5: 84 )1.中心被前景像素环绕、与背景的距离大于边界宽度的前景像素群2.桥连接两个或多个不相连中心的前景像素群3.环将中心与自身相连的前景像素群4.分支从某个中心延伸出来，但未连接到另一中心的前景像素群5.边缘组成前景和背景之间转换区的像素群6.孔在前景区域的内部构成前景和背景转换区的像素群7.岛不包含中心的前景像素，惟一未被连接的种类2.3规划研究案例一一马里兰州绿色基础设施绿色基础设施以一种与自然环境模式相一致的方式寻

13、求土地发展与保护并重的精明增长 与精明保护模式。绿色基础设施网络的建设大多始于绿道体系。在美国,马里兰州较早开展绿色基础设施方 面的实践。1991年美国马里兰州绿道体系的建设成为该区域绿色基础设施网络建设的先声。 这一绿道规划用来提供迁移廊道，并提供水道与陆地边缘的生态缓冲区域和保护区域。但是 该早期绿道建设基本上是以步径与游憩功能为重点，这实际上削弱了整个网络针对生态的效 应，因此在几年后，也就是20世纪90年代中期，马里兰州以生态为目标的绿色基础设施评 估全面展开，利用GIS，确立了一个绿色网络，对现有的绿地网络进行保护，对缺失的部分进 行修复。1997年，马里兰州发起了精明增长与邻里保护

14、行动(SmartGrowth and Neighborhood Conservation)，目的在于通过保护农场、森林和其他公共开放空间恢复社区活力。2001年美 国马里兰州推行了绿图计划(Mawlands Green Print program)识别州的绿色基础设施一个大的生态型网络中心通过绿道或连接环节连接形成全州网络系统(图1)，减少因发展带来 的土地破碎化等负面影响，通过收购地役杈保护绿色基础设施。州政府在5年内拨款1.45亿 美元保护这些网络中心和连接环节睥。图1 马里兰州绿色基础设施3国外绿色基础设施的建立一一以美国绿道为例绿道(Greenway)是一种线形绿色开敞空间，通常沿着河

15、滨、溪谷、山脊、风景道路等 自然和人工廊道建立，内设可供行人和骑车者进入的景观游憩线路，连接主要的公园、自然 保护区、风景名胜区、历史古迹和城乡居民居住区等。第一个真正意义上的绿道规划开始于 1867年美国奥姆斯特德设计的波士顿公园系统，美国经过一个多世纪的理论探索与建设实 践，多层次对国内成千上万的公园及开敞空间进行连通性规划建设，最终形成全美综合绿道 网络。美国在绿道研究及规划建设方面一直处于世界领先水平，19世纪60年代美国就开始大 规模对公园路(Parkway)和公园系统(Park System)进行规划和实践。到20世纪80年代，美国 利用计算机和3S技术对大尺度和多尺度上的景观定量

16、化，在景观生态学“斑块一一廊道一 一基底”模式的指导下，进行较大尺度的绿道系统规划。绿道由公园道、蓝道、铺装道、商 业道、生态道、自行车道、乡村道、空中道构成绿道网络系统，从多层次对美国的绿道进行 连通性规划建设。并最终形成全美综合绿道网络。绿道网完全建成后有将近2.2万km绿道及5 亿hm2绿地保护。图2为美国绿道网规划图，包括现状绿道及规划建设中的绿道us。图2 美国绿道网规划图(红色线路代表步道系统，黑色线路代表可以在现状基础上优化的绿道及遗产廊道，蓝色线路代表河流廊道)在美国绿道规划建设中，连通性是关键，目的是形成网络，绿道可根据生态廊道保护、 历史文化廊道保护和视觉美学质量评价来规划。综合性绿道规划方法核心是土地适宜性分 析，分为确定绿道功能、收集数据、确定权重、数据整合与GIS分析、输出