基于GIS的绿道网络布局方法初探
来源:用户上传
作者:
摘要：绿道是一种线性的绿色开敞空间，其对区域的生态保护、环境改善、休闲游憩以及经济拉动等综合效益，只有在形成系统化的网络后才会发挥到最佳。本文在阐述绿道功能与网络布局关系的基础上，综合运用景观生态学景观结构模式与地理信息系统的适应性评价方法，探索了绿道网络布局的思路，系统的描述了成网的方法与步骤。
关键词：网络布局、景观结构模式、适应性评价
1 引言：绿道网络布局的国外经验和启示
“绿道”是一种线性的绿色开敞空间，也是一种能够平衡自然保护和经济发展的可持续的空间战略，其最主要的特性体现在连通性和系统性。设计一个科学系统的绿道网络，最大程度发挥绿道的生态、环境、休闲和经济效益，是绿道网规划中的首要问题。本文在分析国内外绿道网络布局方法的基础上，总结出了以下几点特征：
1.1 结合绿道功能定位，确定绿道选线原则与组成要素
绿道网络设计的第一步包括确定绿道的功能以及明确绿道网络应该包含的自然和人工要素。组成要素和绿道网功能定位是密切相关的，美国佛罗里达州绿道将功能定位为生态保护时，其组成要素有国家森林公园、自然保护区、湿地、海岸带等，当增加经济拉动功能时，则选择了生态旅游地、农场、和果园等具有经济价值的要素作为补充。
1.2 以斑块―廊道的景观结构模式，组织绿道网络结构
绿道系统的规划通常是在景观生态学的指导下进行的，景观结构的“斑块―廊道―基质”模式，以及之后延展的“网络”是国外绿道规划中运用得最为广泛的模式，美国新英格兰中部森林地区为保护某类珍稀动物而规划的生境网络中，就采用了斑块分析、廊道结构和网络结构的分析方法来评价和构建绿道网络。
1.3 利用GIS空间分析工具，综合确定多功能绿道布局
对于多目标功能的绿道规划，GIS的加权分析以及叠加分析，对于评价潜在的绿道通廊，获取绿道适宜性分析图是非常有用的。美国亚利桑那州普瑞斯科德绿道网络通过将绿道分为生物保护、游憩和河流廊道保护三个主要功能，并针对于每一项功能选出因子进行评价，通过GIS的叠加分析得到绿道适宜性分布图。
2 绿道功能与选线原则
2.1 绿道功能的确定
绿道功能的确定是在规划目标的指引下进行的，需要通过案例借鉴、同比对照和社会经济统计分析综合确定，它可以是维护生态系统稳定，改善城乡景观环境，也可以是引领绿色生活方式，带动绿色产业的发展等。
2.2 绿道的选线原则
为使绿道的选线能够充分体现和发挥绿道的功能，需要制定综合的选线原则，用于指导绿道要素的选择。绿道规划在选线时应重点考虑以下几点原则：
2.1 尽可能多地连接发展节点，高级优先、分类串联
发挥绿道对各类发展节点的组织串联作用，以自然保护区、风景名胜区、旅游度假区、森林公园以及人文遗迹、历史村落等自然、人文节点为源，尽可能多地去发掘并展示景观资源特色与历史文化内涵，体现绿道的生态保护与休闲游憩功能。
2.2 有机契合城乡空间，联系组团、促进交往
契合城市的空间结构与功能拓展方向，有效发挥绿道在城乡之间、城镇之间以及城市不同功能组团之间的游览联系和生态隔离功能，优化提升城乡人居环境。
2.3 顺应自然肌理，环山绕水、阡陌交织
充分尊重地方的水网、农田、山川等自然肌理，顺应山林、水系、农田等自然走向，利用山体的边缘（“山边”），河湖海岸的岸线（“水边”）以及农田边缘的田埂、桑基鱼塘的塘基（“田边”）等进行布局。
2.4 合理运用交通与设施廊道，安全经济、一道多用
充分遵循经济节约的原则，一方面尽量利用现有的废弃铁路、村道、田间道路、景区游道等路径作为绿道，尽量远离国道、省道及县道等交通性道路。另一方面，将城市绿道与城市基础设施廊道统筹规划，促进“一道多用”降低建设成本。
3 绿道网络布局思路与方法
基于绿道网的概念及其功能，以及景观生态中网络的构造模式，可以认为，构成绿道网的主要要素为：发展节点和潜在的连接这些节点的廊道，绿道网络布局的思路为通过廊道连接发展节点，在空间上有序交织形成网络。
绿道选线的实质是廊道的适宜性问题，就是分析哪些廊道对于绿道的功能发挥是最适宜的，可用景观阻力的概念来表示。景观阻力不只是几何学意义上的距离，地表基面的特性也起着重要作用。绿道节点的连接过程，可以看做是绿道活动对不同特性表面构成的景观阻力的克服过程，阻力越大，则该活动越不适宜开展，适宜性也就越低，相反，阻力越小适宜性越高。在GIS中，可将这种阻力量化为一定的值，代表对一系列适宜或不适宜绿道活动的表面要素的评价。
3.1 甄别绿道适宜串联的节点与所依赖的潜在廊道
3.1.1 选择构建绿道网络的点状和线状因子
在绿道选线原则的指导下，充分考虑绿道与发展节点、自然肌理、城乡公共空间、城市交通的关系。一般根据要素空间形态的不同，可分为两大类：点状因子和线状因子。
点状因子是指绿道需要串联的各类自然与人文发展节点、城市公共空间、城乡居民点等功能节点。线状要素是指绿道选线所要依赖和考虑的开敞空间边缘和交通线路等线性通廊，包括山体、水系边缘、废弃铁路、国省道、城市道路、县道、乡镇道路、村道、山路、景区游道、田间道路等。
3.1.2 设定评价标准，对节点和廊道进行分级
在绿道的调研过程中，会发现各类节点的数量十分庞大，尤其是在自然和人文景观丰富的地方，为简化成网过程，需研究合理的评价标准，筛选较为重要的节点作为绿道选线应优先串联的对象。具体可将收集的点状要素按照现行国家、省、市对自然和人文景观的相关评定标准进行分类分级（如表1所示），级别较高的节点在选线时应该优先考虑。
表1 各类点状要素的分级建议
节点类型 定性分级
非常重要 重要 普通
自然节点 国家级、省级自然保护区 市级自然保护区 县级及以下自然保护区
一级水源保护区 二级水源保护区 水源准保护区、
基本农田保护区 一般农田地区
大、中型水库与湖泊 小型水库与湖泊
国家、省级森林公园 市级森林公园 县级以下森林公园
国家、省级风景名胜区 地级风景名胜区 地级以下风景名胜区
国家、省级旅游度假区 市级旅游度假区 市级以下旅游度假区
郊野公园
人文节点 国家、省级历史街区（村、镇） 市级历史街区（村、镇） 市级以下历史街区（村、镇）
国家级、省级历史建（构）筑物 市级历史建（构）筑物 市级以下历史建（构）筑物
城市公共空间 城区大型商业区、文娱区及公共交通枢纽
城市级公园、广场 区级公园、广场 社区公园、广场
城乡居民点 城区 镇区 中心村
其次，将收集的线状要素视为节点潜在的连接通道，依据这些要素的类型、等级判断其作为绿道的适宜程度，并以排队比较的方式给予合适的相对数值，此外，还应纳入面状要素作为后备的连接通廊。如表2所示，阻力值越小，越适合作为绿道。
表2 各类线状和面状要素的阻力建议值（0～500）
类型 要素 阻力值 类型 要素 阻力值
开敞空
间边缘 景区游道 10 交通线路
县道 250
河流 20 城市支路 300
海岸线 20 城市次干道 350
山体边缘线 20 城市主干道 400
交通线路
山路 30 国省道 500
田间道路 50 废弃铁路 20
村道 150 基底 区域绿地 150
乡镇道路 200 建设用地 500
3.2 耦合景观构造和适宜性评价方法，确定绿道网络布局
3.2.1 基于单节点因子，分析廊道的绿道适应性
根据表2中的阻力值，构建整个规划区的阻力面，运用GIS的“费用距离”分析，以单一因子中识别的重要节点为源，计算规划区中每个位置对于绿道的适宜性。适应性可以用以下公式表达：
上式中，S表示i位置的绿道适宜性，值越小表明越适合绿道通行； 表示区域中的i位置到j节点的距离，Ri代表该位置对于绿道活动的阻力值。
3.2.2 叠加单因子分析，获取综合绿道适宜路径
对以上单项因子通过专家打分法设定权重，借助GIS多因子叠加分析，得到综合的绿道适宜性分析图，依据适宜性值的大小初步得出绿道在规划范围内的优先走向。在本案中，权重用以衡量绿道连接节点时，应优先考虑自然节点、人文节点、城市公共空间和城乡居民点的程度。
4 结语
本文将景观生态学中构造网络的模式，以及地理信息系统中适应性分析的方法相结合综合运用于绿道网选线布局中，在理论方法和实践上提供了一条切实可行的途径，同时丰富了绿道网络布局的路线图以及选线的一些普适原则。笔者希望能通过对实践工作的总结为该领域的研究添砖加瓦，以期提供一些有参考价值的观点，希望得到各方的关注与指正。
参考文献
1.Ahern J.Greenways as a planning strategy[J].Landscape and Urban Planning,1995,33:131-155.
2．马克.A.贝内迪克特,爱得华.T.麦克马洪著,黄丽玲等译.绿色基础设施――连接景观和社区[M].中国建筑工业出版社,2010,08.
3.William Miller,Michael G.Collins,Frederick R. Steiner,Edward Cook. An approach for greenway suitability analysis [J].Landscape and Urban Planning.42(1998)91-105.
4.Yu K-J.Ecological security patterns in landscapes and GIS application[J].Geographic Information sciences.1995.1(2):88-102．
5．俞孔坚,李伟,李迪华等.快速城市化地区遗产廊道适宜性分析方法探讨――以台州市为例[J].地理研究，2007，10.
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-576587.htm
