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基于RS和GIS技术的天津市滨海新区绿道网构建研究 【摘要】天津市滨海新区是国家级战略要地，各类大中型重工企业在此落户，加之示范镇建设、农村城市化进程的快速推进，给原本就脆弱的当地生态又抹上沉重的一笔。通过构建区域绿道网，能有效改善城市形象、维护区域生态安全，就此本文在遥感（RS）、地理信息系统（GIS）技术的支持下，展开了对新区绿道网规划布局的研究。先后通过因子选取、权重计算、适宜性叠加和对接上位规划5个步骤，得到新区绿道网布局方案，并根据绿道的不同主导功能分别加以论述，以供实际规划方案的制定提供参考。 【关键词】绿道网；适宜性分析；RS；GIS 随着物质生活的日益改善，人们已逐步进入关注生活品质和自身健康的新阶段，渴望拥抱自然、回归自然的心情格外迫切。因此创造高质量的城市生态环境，使城市收放自如，让人们享受无拘束的户外生活，成为了城市规划工作中的又一挑战。为了缩短民众与大自然的距离，学者们考虑通过绿道网建设将绿色引入城市，以达到美化环境、改善生态的目的。所谓绿道网，即指把不同层级、类型的绿色廊道串联起来的网络，这些廊道或具有休闲娱乐功能，或具有历史文化价值，同时对改善城市生态环境具有重要意义。纵观国内外学者对绿道设计的研究，多以地理信息系统（GIS）为工具，采用适宜性分析方法来科学直观地开展绿道选址。 基于此，本文根据因地制宜的原则，选取符合天津市滨海新区特色的评价因子，在遥感（RS）、地理信息系统（GIS）技术支持下，研究该法在滨海新区绿道网设计中的适用性，以期辅助地区规划建设。 1、研究区概况 滨海新区地处华北平原北部，海河流域下游，天津市区东部，区境南北长，东西窄，呈弯弓状。下辖7个功能区，19个街镇，陆域面积2270平方公里（不包括围海造陆地区），海岸线总长约188.33千米。区域气候属暖温带半湿润大陆季风型气候，四季分明，冬季盛行西北风，夏季盛行东南风，平均气温13.4。新区地势平坦，主要地貌类型有平原、泄湖和海滩，平均海拔约2.8米。区内土地盐碱化较严重，盐碱地约占整个陆域面积的52%。共有7条一级河道流经本区，分别是海河、蓟运河、独流减河、永定新河等，此外还有北大港、官港等水库8座，拥有良好的排灌条件。区域内景观资源丰富，拥有大沽炮台遗址等10余处自然人文资源，规划有北大港、官港等4处生态保护区。 2、研究方法 根据代表性、可量测性、易操作性的原则，分别选取生态敏感区、地形坡度、土壤地质、河湖水系、热岛效应、景观资源、道路网络、人口密度、基本农田、建设用地10类数据作为绿道网适宜性评价因子。每个评价因子根据自身对绿道网布局影响显著性的大小分别打分，打分采用标度法，5分表示最适宜绿道布局，1分表示最不适宜。在GIS软件支持下，进行加权叠加运算，最终将分析结果与上位规划相比较取舍，得到研究区绿道网布局适宜区域。 3、绿道网构建与评价 3.1评价因子选取与分析 针对前文提及的10个适宜性评价因子，根据对绿道网布局影响显著性的高低进行打分，从低到高分别给予15分。10个因子的说明如下。 1）生态敏感区 按照城市生态敏感区定义及类型划分体系，在对研究区土地利用现状及功能属性调查的基础上，对区内现存及近远期规划中的生态敏感区类型进行了划分，按自然保护型、环境改善型、用地控制型、污染影响型和资源储备型的顺序依次从51分打分。 2）地形坡度 绿道设计主体主要是徒步者、骑行者等，坡度对于这类人群的出行体验有较为明显的影响。研究表明，当坡度小于3%，最大不超过5%时出行体验较佳。因此将研究区按照坡度5，分别打分5分、3分、1分。 3）土壤地质 区内土壤质地大部分为粘土，另有少量壤土和砂土分布在区域南部。土壤类型的差异决定了土壤肥力的大小，对绿道建设会产生重要影响。按照植被生长的土质适宜性打分，壤土5分、砂土3分、粘土1分。 4）河湖水系 城市水系是城市生态格局安全的重要廊道，在改善城市环境、维持水循环方面发挥着重要作用，是绿道网的布局和质量提升不可或缺的要素。研究区属海河水系，区内常年河100余条，与湖、水库相连，沟、塘星罗棋布，水资源条件得天独厚。考虑沿着河湖周边布置亲水绿道，因此给河湖做缓冲区分析，主要河湖100m缓冲区内打5分，主要河湖100200m缓冲区打3分，主要河湖超过200m及支线河流100m缓冲区内打1分。 5）热岛效应 热岛效应是城市气候中典型特征之一，是城市气温比郊区气温高的现象。会破坏城市生态环境，导致疾病多发，严重时甚至造成死亡。本研究将以2014年5月8日的Landsat 8影像为数据源，ENVI5.1软件为平台，对其热红外波段进行地表亮度温度反演，从而得到天津市滨海新区热岛效应分级情况。测定热岛高温区主要分布在工业区、开发区。将绿道引入这些区域，削弱热岛效应，因此按热岛强度从强到弱分别打分51分。 6）景观资源 景观资源是绿道网重要的节点组成部分，按资源功能和主题把研究区内的景观资源分为休闲旅游、历史人文和生态特色三种类型。利用ArcGIS中的“距离分析”工具，模拟各资源影响范围，距离由近及远打分递减。 7）道路网络 区内铁路、高速公路、国道、省道和城市道路一并组成研究区路网系统，道路是连接各个绿道景观的纽带，是绿道网规划设计中不可缺少的一环。根据道路等级作缓冲区分析，铁路、高速公路100m缓冲区内打5分，国道、省道50m缓冲区内打4分，城市主要道路20m缓冲区内打3分，城市次要道路10m缓冲区内打2分，乡村道路10m缓冲区内打1分。 8）人口密度 城市人口的密度分布，一定程度上决定了城市绿道的使用频率，人口越密集，对绿色空间的需求就越旺盛，同时人口密度越大的区域，往往也是城市土地开发强度较高、土地供应紧张的区域。因此对城市居民地做“密度分析”，采用二分法的思想，最密集的区域打3分，密集的区域打5分，较密集区域打4分，较稀疏区域打2分，人口稀少区域打1分。 9）基本农田和建设用地 基本农田和建设用地属于绿道网布局的限制性因子，根据相关法规，基本农田不允许侵占，同时在建成区很难开辟出大块绿地，因此基本农田和建设用地打0分，非基本农田和非建设用地打3分。 3.2确定评价因子权重 采用AHP方法计算各个因子间的相对显著度。基于前文因子的自身打分，进行两两比较，构建判断矩阵，经过归一化、一致性检验等步骤，得到10个评价因子的权重，如表1所示。 3.3绿道网适宜性分析 将已建立好的单因子图层按照30m30m的分辨率转换为栅格图像，利用ArcGIS的“加权叠加”功能，根据各因子权重进行叠加运算，结果如图1。数值越大视为越适合绿道网布局。 图1 研究区绿道网适宜性分析图 3.4与上位规划对接分析 通过上述方法得到的绿道网适宜性评价结果，是一种接近理想化的布局方案，要使该布局方案具有可实施性，需与城市总体规划进行对接，进行合理取舍。因此，本研究最后一步就是将研究区绿道网适宜性分析结果与上位规划进行对接。经过对比，本次研究的适宜性分析结果基本符合城市总体规划要求，在局部存在冲突，比较突出的是汉沽盐场地区。经过权衡，考虑保留该地区的生态敏感部分，即“官港-临港”生态源区；另外在研究区中部横轴地带，考虑在“京津高速”、“津滨高速”周边布置绿道，以加强新区与市区之间的联系。经过修改、合并后的绿道布局如图2。 图2 研究区绿道网布局示意图 4、结果与讨论 根据上述绿道网适宜性分析结果，拟在研究区建设3种不同主导功能的绿道，分别是交通链接型绿道、生态休闲型和都市旅游型，共11条，总长约516.5公里。 1）交通链接型绿道。这一类型的绿道主要承担加强研究区横纵联系的作用，长度约207.2公里。东西向以京津高速和津滨高速为主要载体，通过修建绿道来部分缓解新区与市区间居民通勤方式单一的问题；南北向绿道在唐津高速、津岐公路一线和海滨高速两侧布置。 2）生态休闲型绿道。生态休闲型绿道可视为区域生态系统的联络线，主要功能为生态保育，长约265.3公里。以蓟运河、永定新河、海河以及独流减河四条主要河道为依托，串联起包括北三河、官港、独流减河三个郊野公园以及北大港湿地保护区、汉沽生态源区在内的区域重要生态资源。提高区域生态资源连通性的同时，有效地引导人们合理亲近自然。 3）都市旅游型绿道。这类绿道主要分布在人口比较集中的地区，把区域内主要休闲旅游景点组织起来，作为附近居民娱乐、游历的场所。依托载体比较丰富，或是自然形成的贝壳堤，或是人工铺设的海岸，或是现代游乐场等等。绿道长度约44公里。 本研究在详细调查滨海新区自身绿道网建设基础的前提下，因地制宜地选取评价因子，结合上位城市规划，得到了较客观、科学的绿道网布局方案，为新区生态环境的提升提供方案依据。值得一提的是，本文中只对大粒度、境域级的绿道网做了研究，怎样将小粒度、社区级的绿道网与其衔接，怎样与市区绿道网建设整合，甚至与整个京津冀地区共享绿色资源，使得整个绿道网更加完整和流通。这将作为今后的重点方向去研究。 参考文献 刘岳， 李忠武， 唐政洪等. 基于适宜性分析与GIS的长沙市大河西先导区城市绿道网络设计J. 生态学杂志， 2012， 31（2）： 426-432. William Miller， Michael G. Collins， et al. An approach for greenway suitability analy 申世广. 3S技术支持下的城市绿地系统规划研究D. 博士学位论文. 南京林业大学， 2010. 天津市地方志修