基于生态基础设施的城市空间发展格局

1　背景

　　台州市位于浙江中部沿海，市域陆地面积9413平方公里，人口546万。市区1536平方公里是本研究的主要范围，由椒江、路桥、黄岩3个区位核心构成，空间上呈三足之势,现状市区城镇户籍人口65.7万。
　　台州市属亚热带季风气候区，台风和洪涝灾害频繁。区域内有丰富的山林景观，三个建成区围绕的绿心是台州自然景观的一大特色；境内大小河流有700多条,河塘水网密布,湿地丰富。在漫长的农耕时代，因为其对农耕环境的生态意义，这个山林与水网景观系统一直得到良好的呵护并被编织入乡土景观之中。
　　台州文化景观丰富，包括宗教文化景观、海塘水闸等工程设施景观、历史建筑和街区等。黄岩蜜桔是独特自然条件和千百年来人类活动的共同产物，大片的柑橘园成为一大乡土景观特色。
　　八十年代以来，台州经济快速增长，是目前中国市场经济和城市化最活跃的地区之一，是中小企业集群发展的典型。正是在这样的背景下，城市扩张基本上由单一经济发展所推动，混乱的城市扩张使大地景观丧失生态的完整性和地域特色（图-01）。《论“反规划”》一文中提到得有关城市和环境问题，在台州都有充分的反映。因此，以台州作为 “反规划”案例，具有典型意义。

2　目标和方法

　　通过建立一个生态基础设施（EI），来保障关键的自然和文化过程的安全和健康，维护大地景观的生态完整性和地域特色，并为城市居民提供持续的生态服务。这个EI将作为区域和城市规划设计的基础，并引导和框限城市的空间形态和格局(图-02)。生态基础设施通过三个尺度来建立：宏观，中观，微观(图-02)。
　　这三个尺度上的EI规划和设计分别与城市发展建设规划（“正规划”）的总体规划和城镇体系规划阶段、分区规划和控制性规划阶段、以及修建性详细规划等各个阶段相对应（表1），并分别成为各个建设规划阶段的基础。

表1“反规划”与“正规划”的空间关系
Table-1 Comparisons Between Conventional Approach and Negative Planning

尺度	反规划（区域和城市EI规划）	正规划（城乡建设物质空间规划）
宏观 （>100平方公里）	区域EI总体规划：在什么地方不可建设。引导和框限城市整体空间格局	城镇体系规划和城市总体规划：在什么地方建设什么
中观 （>10平方公里）	如何控制不建设区域和景观元素，包括：（1）城市分区EI；（2）主要EI元素，如生态廊道的控制性规划。作为建立城市内部结构和进行形态控制的基础。	分区规划和控制性详细规划：如何进行建设
微观 （<10平方公里）	地段EI修建性规划和设计： 包括（1）通过地段城市综合设计，使区域和城市EI的服务功能导入城市机体内部；（2）进行EI的局部设计以最大发挥EI的服务功能，作为地段城市土地利用的基础	城市地段控制性规划和修建性详细规划：建设成什么样子

3　基于EI的台州城市空间发展格局

3.1　宏观：EI总体规划及基于EI的城市总体空间发展格局

　　这一阶段对应“正规划”的总体规划和城镇体系规划阶段。主要内容是在区域尺度上，通过景观过程的分析和景观安全格局（Security pattern, 简称SP）的判别（Yu, 1996;俞孔坚,1998,1999），综合自然、生物和人文过程的安全格局建立区域EI。形态上呈现为完整、连续的景观网络，它们在整体上维护着多种过程的安全和健康，为城市提供可持续的生态服务，包括免受洪涝灾害、保障多样化的生物和生命过程、可持续的遗产保护和游憩体验以及良好的视觉体验。具体步骤包括：
　　第一步、确定主要的景观过程；
　　第二步、针对以上各种过程，建立景观安全格局(SP)；
　　第三步、宏观区域EI的整合；
　　第四步、基于不同水平的EI，进行城市发展空间格局的情景模拟；
　　第五步、比较评价多种城市发展空间格局的效益和可行性，并选择适宜格局。

3.1.1　确定主要的景观过程，它们是区域EI所要保障目标

　　根据台州的自然和人文过程的特点，区域EI的建立，主要考虑维护下列过程的安全：
　　(1) 非生物过程：洪水和雨洪管理；
　　(2) 生物过程：生物多样性保护；
　　(3)文化过程：包括乡土文化遗产和文化景观保护和游憩过程。

3.1.2　建立景观安全格局

　　（1）洪水安全格局
　　洪涝在台州平繁发生，水泥高坝通常被作为防洪的工事。依赖工程途经的治水传统在国际上已经受到了普遍质疑，开放式的防洪和雨洪管理途经正在被各国所尝试（Mitsch，1995；Tilley and Brown，1998；Petersen，1999；Islam，2001；戴昌达，唐伶俐，等，1998，刘志民，2000；董哲仁，2004；金卫斌，雷慰慈，2000）。
　　本工作强调：在不设防洪堤坝的前提下，如何避免洪水灾害和进行雨洪管理。通过水文过程的模拟，判别洪水安全格局，它们由关键性的低洼地、湿地、河流网络和湖泊、潜在的湿地和滞洪区构成。基于不同的安全水平，形成三种防洪安全格局（图-03）：
　　低安全水平洪水SP，10年一遇的洪水淹没区；
　　中安全水平洪水SP，20年一遇的洪水淹没区；
　　高安全水平洪水SP，50年一遇的洪水淹没区。

　　（2）生物多样性保护安全格局
　　通过选择指示物种，基于地形和地物图，进行适宜性分析，判别现状和潜在的栖息地。同时，利用GIS模型和运用景观生态学原理，分析栖息地之间的关系，规划一个景观生态网路，这便是一个对生物多样性保护具有关键意义的景观安全格局 (Yu,1996;俞孔坚,1998,1999)。
　　在这一景观安全格局中，标明战略点、关键性的区域和通道，它们将是管理和设计所需要特别关注的地方。特别是在一些市政基础设施与生态网络相交叉或重叠的地方，则需要特别的景观设计，如建立穿越高速道路的动物绿色通道。关于这方面的研究，景观生态学，特别是道路生态学提供了有力的依据（Forman, 1995; Forman, et al, 2002）。
　　基于不同的生物保护安全水平，形成三种生物多样性保护景观安全格局（图-04，05）：
　　低安全水平生物多样性保护SP，保护最基本的指示物种栖息地；
　　中安全水平生物多样性保护SP，保护现有栖息地并建立相互之间的联系；
　　高安全水平生物多样性保护SP，同时保护现有和潜在栖息地，并建立相互之间的联系。

　　（3）文化遗产景观安全格局
　　通过遗产廊道和遗产景观网络、以及建立线形文化线路方式来进行遗产点的保护对维护和利用乡土景观具有高效性，目前已成为国际文化遗产保护的一个前沿领域（Fabos,1995；Searns, 1995； Zube,1995；王志芳 孙鹏，2001；俞孔坚，2005）。在台州案例中，被列为文物保护单位的和没有被列为保护单位的乡土文化景观都应成为遗产保护的对象（源）。基于空间阻力（与地形和地物有关），建立遗产地之间的空间联系，形成一个以游憩和教育为目的的文化遗产网络（俞孔坚，李伟等，2005）。
　　基于不同的遗产保护安全水平，形成三种遗产保护安全格局（图-06）：
　　低安全水平遗产保护SP，使每个孤立的遗产点都能得到最低限度的保护；
　　中安全水平遗产保护SP，保护每个遗产点，并建立相互之间的联系，形成遗产景观网路；
　　高安全水平遗产保护SP，保护每个遗产点，并建立足够的缓冲地带，同时建立相互之间的联系，形成遗产景观网路。

　　（4）游憩景观安全格局
　　本研究中，游憩被当作人在景观中需要克服阻力的一个过程，湿地、森林、水体和文化景观是游憩活动的源或吸引物。基于这些景观元素的游憩价值评价和可达性、以及游憩源之间的空间联系，建立游憩景观安全格局。基于不同的游憩资源保护目标和游憩环境水平（安全水平）,形成三种游憩景观安全格局，并在此基础上，规划游憩网络（图-07）：
　　低安全游憩SP，每个孤立的游憩源都能得到保护，并能到达；
　　中安全游憩SP，每个孤立的游憩源都能得到保护，并能到达，同时建立相互之间的连续通道，形成一个游憩景观网络；
　　高安全游憩SP，将所有游憩源联系在一起，并通过建立更大范围的缓冲区，形成一个更为理想的游憩景观网络。

3.1.3　宏观区域EI的整合

　　区域EI是通过将洪水安全格局、生物保护安全格局、文化遗产保护安全格局以及游憩景观安全格局叠加整合而成的。根据安全水平的不同，形成低、中、高三种质量的EI方案。它们将指导城市空间扩展并成为城市空间形态的基本框限（图-08）。

3.1.4　基于EI的城市发展空间格局情景模拟

　　以三种不同水平的EI作为不可建设的刚性框架，定义出城市发展建设的“答案空间”，借助GIS 技术对城市的空间扩张进行模拟，得到三种模式：
　　（1） 蔓延改良式(图-09)：这是相对于没有EI框限下的城市空间蔓延模式而言的（图-01），是建立在低安全水平EI上的城市空间扩张格局。基本形态为在城市建筑和硬地基底上，镶嵌着一个绿色的、连续的生态网络。在这种模式下，城市的可建设空间足以容纳500万人口，也就是说，只要能保护好基本的EI，即使台州市从目前的65.7万城镇人口扩大到500万人（接近目前547万的市域总人口），台州市区域景观的生态完整性和地域特色能得到最低限度的维持，每个市民能持续获得较低限度的生态服务。
　　（2）组团式 (图-10)：建立在中等安全水平EI上的城市空间扩张格局。基本形态为在城市建筑和硬地基底上，镶嵌着一个绿色的、连续的、更为完整的生态网络；建成区被绿色切割成黄岩和椒江－路桥两大组团，以及一些小组团。在这种模式下，城市的最大人口容量是300万，仍然远远高于以往城市总体规划的估计2010年的90万， 2020的130万和2030年的150万。所以，建立在中等EI基础上的城市不但能够完全满足长远的城市发展需求，而且内能有一个较为理想的区域EI，给每个城市居民提供持续的、良好的生态服务。
　　（3）分散式 (图-11): 基于高质量EI的城市空间扩张格局。基本形态为在绿色的自然系统基底上，分散着城市建筑群．在这种模式下，城市的最大人口容量是200多万，仍然高于城市发展可能达到的人口数。所以，建立在高标准EI基础上的城市仍然具有可能性，是一个自然基质中的理想城市．但这并不是说这种城市模式是最好的，因为，它必须同时受到社会经济标准的检验。

3.1.5　比较多种城市发展空间格局的效益和可行性，并选择适宜格局
 
　　对上述三种城市空间发展格局进行多目标的比较,除了检验其对“反规划”所优先考虑的四种过程的保障程度外，还需检验城市空间格局对交通和其他它市政基础设施的经济性，以及城市运转的经济性等关键方面进行比较评价(表-2)。评价通过组织专家和决策者进行，即所谓的德尔菲法（Field and MacGregor,1987; Georgantzas and Acar, 1995;Pease and Coughlin,1996;）。最后，基于综合的评价和可行性比较，选择基于中标准EI的组团式。 这是一个具有良好EI、生态环境和经济效益相对均衡的发展模式。中标准EI因此也将作为一个绿线控制的“负规划”，体现为具有法律效应的区域EI的绿线进入立法程序（目前正在报请台州市人民代表大会讨论）。同时，进一步的技术工作是制定规划管理导则来使区域EI付诸实施。

表-2多种城市空间发展模式情景比较
Table-2 Comparisons Among EI Based Alternative Development Scenarios 

	常规蔓延式 未考虑EI	蔓延改良式 基于低标准EI	组团式 基于中标准EI	分散式 基于高标准EI
防洪安全	洪水威胁频繁，成本最高	防洪标准较低，成本较高	防洪标准较高，成本较低	防洪标准最高，成本最低
生物栖息地保护	生物栖息地受到严重破坏	最低限度保障了区域和城市内的生物栖息地和迁徙网络	较好地维护了关键性的栖息地和迁徙网络，是生物多样性能逐年提高	生物栖息地和生物多样性在城市内得到很好的保护， 但在同样城市规模下，区域景观的破碎化加强，从而不利于区域生态系统的完整性
文化遗产保护与地域景观特色	只有被列入文物保护单位的文化遗产点得到孤立地保护，几乎完全丧失地域景观特色	较全面地保护了文物保护单位和乡土文化景观，并在有限范围内建立遗产保护和利用网络，地域景观特色得到较低限度的保护	全面地保护了文物保护单位和乡土文化景观，并在较大范围内建立一个遗产保护和利用网络，地域景观特色得到较好的保护	全面地保护了文物保护单位和乡土文化景观，并在很大范围内建立一个遗产保护和利用网络, 地域景观特色得到最好的保护
游憩功能	城区游憩资源破坏殆尽，城郊游憩景观可达性差	城区游憩资源得到最低限度的保护和利用，并与城郊游憩景观建立基本的联系	城区游憩资源得到良好的保护和利用，并与城郊游憩景观形成完整的、连续的网络	将城区和区域的游憩观融入区域的区域景观基质，具有最好的可达性和最好的保护和可利用状态
交通功能	1.交通环线成为城市发展的脊粱，三区联系最为紧密； 2.全市同区域的交通网络连通接口便于设置	1.主城区之间联系较弱。 2.各自具有对外联系接口，不容易统一	1.较为独立的黄岩，和椒江－路桥区利用各自优势组织交通，但两片间联系相对比较弱， 2.各自具有对外联系接口	1.各小组团之间会形成大量相互的交通联系。但主城区之间联系相对较弱； 2.区域尺度上难以安排统一的对外联系接口
市政基础设施投入和效益	基础设施的集约利用效率最高，工程投资少见效快	基础设施的集约利用效率相对较高，工程投资少见效快	椒江-路桥区基础设施容易统一和协调。黄岩基础设施相对自我完善。基础设施配置可以兼顾效率与公平，工程投资少见效快	基础设施的规模效益相对最低，建设工程量比较大，成本最高
近远期城市开发的经济效益	符合经济增长规律和城市地价规律。近期建设和运营的成本最低，效益最好。但长远来看，随着居民对环境质量和居住要求的提高，城市的经济性也将随之下降，可持续性差	与常规蔓延式相比,近期城市具有经济高效的优点,同时能较好地维持城市整体环境质量,具有可持续发展所必需的生态环境	试图在经济效益、生态效益、社会效益之间寻找平衡点，近期有利于经济的整合与提升，总体上较为经济，同时为长远的可持续发展创造良好的生态环境	单个组团规模不足，城区分散使土地利用效率相对最低，维持城市生活方式的成本也相对最高。近期总体最不经济，但随着居民对环境质量和居住要求的提高，经济性也将会随之有一定的上升

3.2　中观：EI的控制性规划

　　在中观尺度上制定EI的控制性规划，它们将作为城市建设分区规划和城市地段控制性规划的先决条件，主要内容分为两种情况：
　　（1）在城市或城市分区尺度上（10平方公里以上），在总体EI基础上，对EI的分布作进一步的明确，包括明确EI的具体位置、控制范围（划定绿线）、各个EI局部的主要功能、可干预的程度及方式，并制定相应的实施导则以指导地段的保护和建设设计。
　　（2）对总体EI的构成元素，特别是EI廊道（包括生态廊道、遗产廊道、游憩廊道）或斑块，根据其总体功能和结构要求进行控制性规划，以明确具体位置、控制范围和可干预的程度和方式。并制定相应的实施导则以指导地段的设计。
　　在台州案例中，分别对三个城市分区制定了分区EI控制性规划和导则；并制定了四条典型廊道（椒江、永宁江、西江和洪家场浦）的控制性规划和性导则。本文着重展示其中的永宁江廊道的控制性规划。这是一条兼有防洪、生物保护、遗产保护、游憩等多种功能的廊道。廊道的控制以沿江的景观分类为基础，根据每一地段的地形、植被、农业及文化遗产、城市未来发展的关系以及功能需要为目标，分别制定规划导则，这一导则将作为微观城市土地开发和EI管理的前提条件（图-12）。

2.3　微观EI及基于EI的地段城市设计

　　探讨如何将区域和中观尺度上EI的生态服务功能，导引到城市肌理内部,让EI的各种服务功能惠及每一个城市居民，并检验“反规划”途径的可行性及其与现行城市土地开发模式的兼容性。微观EI将作为城市建设的修建性详细规划的依据。范围一般在10平方公里以下的具体地段或EI的局部（表-1）。
　　局部EI的详细设计案例见已建成的永宁江生态恢复工程（俞孔坚 等，2005），本文只介绍基于EI的城市地段土地开发模式。所选的特定地段位于永宁江两岸的城市边缘带（图-02）， 永宁江是主要一条的区域EI廊道。遵循中观尺度上关于该廊道的管理和设计导则,探讨“反规划”理念下，在该地段进行城市土地利用的多种可能性，得出三种可能的模式：片层模式，网格模式，水乡模式（表-3；图-13，14，15）。
　　每个模式都有各自的特点，但同时都有一个共同点，即它们都是建立在一个完整的EI之上的,它们从微观尺度上注解了基于“反规划”和EI定义城市空间形态的多种可能性。它们将提供给决策者和开发商参考。

表-3微观尺度上基于EI的城市土地开发模式和城市形态
Table-3 Urban Land Development Pattern Based On EI

	方案特色	出发点和目标
片层模式	1.片层结构，梳理和导引生态服务功能；人工与自然系统如“三明治”结构交替变化，和谐共生； 2.模式单元，便于土地市场化开发和混合型城市地段的形成； 3.动态递进，便于分期开发.	完善和充分利用永宁江廊道的生态服务功能，并将其导入城市肌体； 检验“反规划”途径与市场化、混合型的城市开发过程的兼容性
网格模式	1.“负”格网结构,即以EI引导和框限城市开发，而非传统的道路网为先导的城市开发； 2.清晰的“绿干、枝、叶”EI,铸就明晰的城市格局； 3．模数化的开发系统，简洁而不失多样性	1.通过EI网格方式,将EI导入城市肌理; 2.检验“反规划”和EI途径与传统网格模式的相容性
水乡模式	1.化整为零的过洪断面;通过将一条大河分流为十条小水巷，化解雨洪为清流，并成为健康的生态服务，流入城市肌理，而非通常的裁弯取直和高坝防洪； 2.新江南水巷, 在现代城市的高密度和高强度开发条件下和现代生活方式下，重现水乡景观和生活	检验在城市地段上如何使“反规划”与防洪功能、江南水乡城市格局相兼容

结论与讨论

　　“反规划”不是简单的“绿地优先”，更不是反对规划，而是一种应对快速城市化和城市发展不确定性条件下如何进行城市空间发展的系统途径；与通常的“人口-性质-布局”的规划方法相反，“反规划”强调生命土地的完整性和地域景观的真实性是城市发展的基础。台州案例表明，地球上有足够的地方进行城市建设，我们没有必要与洪水过程争空间，也完全可以给生物、文化遗产以及游憩活动以更多的空间；我们甚至可以不用盲目的牺牲更多的土地来地保护这些自然和人文过程及遗产，我们更需要通过解读土地，精明地为这些过程和资源建立综合的、安全高效的格局或战略性的结构（EI），然后在这些EI定义的答案空间里进行城市开发；我们也完全可以谨慎地使用，甚至不用工程措施（如河流的裁弯曲直、水泥堤岸防洪工程），来保障城市的生态安全。实现生态与人文理想的城市，有赖于科学和道义的结合。规划的科学性源于对城市发展的不确定性的把握，而道义则体现在对生命土地的关怀，包括对土地上的非生物过程、生物过程、地域的历史文化过程的关怀。

[注] 
研究参与人员：北京大学景观设计学研究院：俞孔坚，李迪华，刘海龙、韩西丽、张蕾、李伟、李春波、裴丹、黄刚、方琬丽、姜斌、朱强、郭凌云、王建武、杨江妮、王潇潇。
台州市规划局： 程进、吴志恒、陈桂秋、顾群、沈磊。

[作者简介]
俞孔坚，北京大学景观设计学研究院教授
李迪华，北京大学景观设计学研究院讲师
刘海龙，北京大学景观设计学研究院博士
程　进，台州市规划局局长

[参考文献]
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图-01 问题: 台州城市的扩张及普遍存在的问题,生态完整性和地域特色的丧失
Figure-01 The issue: The urban sprawl of Taizhou city, the loss of ecological integrity and local cultural identity

图-02 目标和方法: 建立生态基础设施,保障自然和人文过程的安全和健康,维护土地的确生态完整性和地域特色,为城市居民提供持续的生态服务.
Figure-02 The objectives and methodology: build an ecological infrastructure (EI) to safeguard the natural, biological and cultural processes and secure the integrity and identity of the landscape, and provide sustaining ecosystem services to the city.

图-03 宏观:洪水安全格局
Figure-03 Large scale: security patterns of flood control.

图-04 宏观:生物多样性保护安全格局
Figure -04 Large scale: security patterns for biodiversity conservation.

图-05 宏观:规划完善生物多样性保护安全格局
Figure-05 Large scale: Planned landscape security pattern for biodiversity conservation.

图-06 宏观:文化遗产保护安全格局
Figure-06 Large scale: security pattern for cultural heritage protection.

图-07 宏观:游憩景观安全格局
Figure-07 Large scale: security pattern for recreation. 

图-08 宏观:区域生态基础设施
Figure-08 Large scale: overall regional ecological infrastructure. 

图-09 城市增长情景:蔓延改良式, 基于低安全水平EI的城市空间发展格局,能最大容纳500万人口,并能保障关键的景观格局并使城市获得基本的生态服务
Figure-09 Urban growth scenario: the adjusted sprawl. At a lower security level, the EI will allow the city to accommodate a maximum population of 5 millions, and yet still keep a minimum critical landscape structure in safeguarding the integrity and identity of the landscape, and provide minimum ecosystem services. 

图-10 城市增长情景:组团式,基于中等安全水平的EI
Figure -10 Urban growth scenario: the aggregated urban pattern based on the EI at a medium security level.

图-11 城市增长情景:分散式,基于高安全水平的EI
Figure-11 Urban growth scenario: the scattered, the urban pattern based on the EI at a higher security level.

图-12 中观: EI廊道设计导则
Figure-12 Medium scale: EI corridor design guidelines

图-13 微观, 基于EI的城市开发模式: 片层模式
Figure-13 Small scale, urban development based on EI : the slice alternative

图-14 微观, 基于EI的城市开发模式: 网格模式
Figure-14 Small scale, urban development based on EI : The grid alternative.

图-15 微观, 基于EI的城市开发模式: 水乡模式 
Figure -15 Small scale, urban development based on EI: The water town alternative