在快速城镇化进程中, 由于城市化和工业化进程的推进使得城市无序蔓延持续对生态环境产生负面影响, 这在中国尤为显著^[1]。当前中国正处在社会经济快速发展阶段, 自改革开放以来, 中国已成为世界第二大经济体^[2], 经济产业的发展对用地空间的需求使得城市不断向外扩张, 通过侵蚀城市边缘的其他用地空间来满足发展的需要。近年来中国的城镇化率已由1978年的17.92%提高到2019年的60.60%, 年均一个百分点的增长速度在全球范围内领先。城市群作为高度一体化的城市集群, 是中国空间城镇化的主要形式, 区域化的城镇开发模式是目前城镇建设的主流。尽管我国实施了严格的城市规划体系, 但城镇化带来人口和经济增长同时, 仍经常伴随着城市无序蔓延与生态破坏问题。城市蔓延, 即失控的城市化地区蔓延现象, 是一种低效、无序的空间开发模式, 也是郊区化的特别形式, 城市的形态往往呈现分散、低密度、依赖汽车交通的特点。城市的“边缘”无序蔓延到周边的自然景观, 人类频繁的活动干扰使得城市周边及内部的自然生态系统退化和破碎, 所有这些都对区域范围内的生态系统造成了相当大的压力^[3]。城市蔓延对生态环境存在显著的负面影响^[4], 具体表现在侵占耕地资源、破坏湿地资源、生物多样性受损、碳排放增加、环境污染等问题^[5-7], 严重影响城市的可持续发展。

与按照城市规划的空间发展不同, 城市蔓延是一种自发性现象, 尤其是当已有的城市空间达到饱和, 市场或政府自然会寻求适宜建设的用地空间进行开发；同时经济水平的提升导致居民对生活水平的要求上升, 相比紧凑的城市空间, 向郊区寻求更大、更优质生的活空间的需求是城市人口郊区化转移的重要原因之一^[8]。市场经济的自发推动和政府政策的推波助澜是城市蔓延的内部因素, 而自然资源条件的优越性往往是促使城市向其蔓延的外部因素。城市向外扩张、产业发展的初期必然会对生态环境造成破坏^[9], 然而城市蔓延与生态保护是相互耦合的, 城市蔓延中如果被转换的用地使用得当, 几乎不会对生态环境质量造成损害^[10], 但城市蔓延若不加以管控, 最终会反噬城市发展, 使得区域生态系统受到侵蚀、生态保护压力增大。因此, 在这一阶段, 探讨如何对城市蔓延与生态保护的空间进行协调, 减少和控制城市蔓延对生态环境的负面影响是很有必要的, 其关键就是识别城市蔓延与生态保护的冲突空间, 但目前在该领域对两者之间产生冲突的空间位置和面积大小的专项量化研究仍有不足。以中国为例, 在城市扩张过程中采取的生态保护措施通常是考虑生态系统自身的重要性和脆弱性来划定生态红线、重要保护区以及永久性农田, 但城市蔓延和生态保护的冲突空间，即建成区与非建成区的生态系统之间的冲突却很少被关注到。建成区与非建成区的生态冲突表现在两方面, 一是建成区侵占非建成区的用地空间的风险, 二是与建成区邻接较多的非建成区因人为活动增加造成的生态系统退化或破坏的生态压力。二者存在协同效应, 即一个地区的生态系统同时面临这两种情况, 产生的生态破坏就会增加, 重合面积越大, 冲突程度就越高。因此, 精确地识别建成区与非建成区的两种生态冲突在空间上的重合部分, 量化城市蔓延造成的生态冲突度, 是有效控制城市蔓延带来的负面影响, 协调城市蔓延与生态保护空间的前提。

中国的新型城镇化和生态文明发展战略, 要求从社会-经济-自然复合生态系统的角度建设和管理城市, 以实现城市发展和生态环境耦合, 从而达到可持续发展^[11-12]。在区域和城镇建设中识别和解决城市无序蔓延与生态保护的关系可以为当地居民提供可持续福利, 维持和改善区域和城市的生态系统服务能力^[13]。在城市群中, 城市蔓延与生态保护的关系更为复杂, 研究两者的协调关系, 有助于制定知识型城市规划战略, 实现有效的城市扩张途径^[14]。长三角城市群是我国“一带一路”和长江经济带的重要交汇处, 其生态效应无论是在科学研究还是国家政策上都受到广泛关注。长三角生态绿色一体化发展示范区(下文简称“示范区”)是实施长三角一体化发展战略的先手棋和突破口, 是探讨如何协调生态保护与城镇化, 实现区域可持续发展和生态文明建设的一大尝试。本研究以长三角生态绿色一体化发展示范区为例, 通过从土地利用变化的角度评估城市蔓延风险, 并结合从空间邻接关系的角度评估生态压力的量化空间分析方法, 以期：(1)识别现有城市蔓延和生态保护的冲突空间的地理位置与面积大小；(2)提出城市蔓延和生态保护空间协调的应对策略。

1 示范区概况及数据源 1.1 示范区概况

长三角生态绿色一体化发展示范区(30°45′ 0″-31°17′38″N, 120°, 21′ 50″-121° 19′ 26″E), 位于我国东部沿海, 范围包括上海市青浦区、江苏省苏州市吴江区、浙江省嘉兴市嘉善县, 面积约2413 km²(含水域面积约350 km²)。示范区属于亚热带季风气候, 温和湿润, 四季分明, 雨量充沛, 年平均气温在16-18℃左右, 地形以平原为主, 地势低平, 平均海拔高度为4m左右。示范区内的生态环境质量较好, 生态价值重要, 地处太湖流域东部的碟形洼地, 是江南水乡的核心地区, 水系发达, 河港湖塘纵横, 分布有吴淞江、太河泾港、太浦河、大寨河、圩水港、贺汇港、斜塘等河流湖泊。截止至2018年, 示范区现状建设用地为728 km², 开发强度达到30.2%, 常住人口310.8万人, 长三角生态绿色一体化发展示范区以民营经济和外向型制造业为主, 单位建设用地GDP仅4.8亿元/km², 在上海、苏州、嘉善县级行政单元中处于下游。

2020年出台的《长三角生态绿色一体化发展示范区国土空间总体规划(2019-2035年)草案公示稿》(以下简称草案)是指导长三角生态绿色一体化发展示范区长远发展和总体空间安排的法定规划, 明确了空间战略、区域协同和底线管控等原则。草案在区内同步设置了发挥先行示范作用的先行启动区, 启动区范围包括金泽、朱家角、黎里、西塘、姚庄五个镇, 全域约660 km²。在空间结构上将示范区分为青浦城区、吴江城区、嘉善城区、盛泽镇区和先行启动区五片城镇簇群, 在未来建设中将以城镇簇群的形式进行开发建设。

1.2 数据来源及处理

本研究涉及的数据包括：(1)GDEMDEM 30m分辨率的数字高程数据, 来自地理空间数据云(http://www.gscloud.cn/)；(2)空间分辨率为30m的2015年土地利用现状和土地覆盖数据以及人口空间分布数据, 来自中国科学院资源环境科学数据中心(http://www.resdc.cn/)和国家地球系统科学数据中心(http://www.geodata.cn)；(3)长三角生态绿色一体化发展示范区范围矢量数据, 由2015年全国行政边界数据裁剪获得；(4)公共设施(包括道路、基础设施、银行网点等)的空间数据集, 来源于2016年百度地图和高德地图的兴趣点(POIs)。所有数据均在ArcGIS中的WGS-84坐标系中进行地理校准。

2 研究方法 2.1 城市蔓延风险空间预测

城市蔓延风险评价需要囊括城市蔓延的内外驱动条件, 基于社会经济因素和自然环境因素量化城市蔓延风险过程中将非建成区转变为建成区的风险, 是表征建成区与非建成区生态系统之间冲突程度的评价方法。目前对城市蔓延的测量研究, 大多是通过人口密度、城市路网可达性、土地利用现状、中心区活力等多维测度指标^[15-16]的多年数据来衡量城市蔓延的程度, 本研究提出的城市蔓延风险评价的重点是从土地利用的角度, 以乡镇行政边界为评价单元, 预测识别城市蔓延风险的空间分布, 并进一步提出重点关注区。

城市蔓延, 从土地利用结构上看, 是非建设用地向建设用地转换的过程, 对土地的要求主要是地形和地质条件, 同时也受到经济、交通、区位、生态、政策等多方面的影响^[17-18]。风险评价的指标选取参考城市蔓延度的多维指标^[19-21], 基于因地制宜原则、可获取性和可操作性原则、选择稳定性原则、因子相关性原则, 将风险评价因子分为自然环境因子和社会经济因子两大部分, 选取坡度、高程、地形起伏度、到水体距离、土地利用现状、人口密度、路网可达性、经济活力、基础设施完善度、建成区距离等持续影响城市蔓延风险的参评因子, 构建风险评价指标体系(指标选取依据及解析详见表 1), 通过ArcGIS数据处理得到单因子评价结果。

前文提到, 城市蔓延存在内因与外因的推动, 城市建成区的扩张往往趋向于自然条件优越的地区。基于城市蔓延的外部因素, 从城市开发建设的适宜与难易程度的角度考虑, 地势平缓、距离水体有一定距离、容易开发并转换为建成区的平地相较于地势过高、靠近水体、不易开发的山地, 更容易产生城市蔓延现象；未利用地和建设用地是最适宜转化为建成区的地块, 其次是草地、耕地、林地和水域湿地。从城市蔓延的内部因素来看, 当一个区域的人口密度相对较低或呈现下降趋势则代表该区域可能出现城市蔓延现象^[26-27]；由于城市蔓延现象在建成区边缘出现的可能性相对较高, 因此本研究认为, 距离建成区越近, 出现城市蔓延的风险越大；公共交通越便利、城市经济活力越高与基础设施越完善的地区, 出现城市蔓延现象的可能性也越高。考虑到示范区的土地利用现状数据中没有未利用地, 基于实际情况, 根据等分原则并参考相关评价指标的划分依据^[28-30], 构建城市蔓延风险空间评价指标划分标准, 见表 2。

本研究采用AHP法对相应指标权重进行计算, 根据两两对比, 构建判断矩阵^[31], 确定参评因子的权重。对不同指标按风险低到风险高五个等级依次赋值为1、2、3、4、5, 其中1表示在单因子风险评价中处于风险最低的区域, 5则表示该图层在单因子风险评价中处于最高的风险区。结合指标权重(表 2), 利用ArcGIS系统的栅格计算器将单因子评价结果进行叠加, 叠加后的图层取值范围在^{[1, 5]}之间, 将叠加后的结果分为五类^[32], ^[1]为低风险区, ^[2]为较低风险区, ^[3]为中风险区, ^[4]为较高风险区, ^[5]为高风险区, 由此确定预测的示范区城市蔓延风险空间评价结果。根据评价结果提取较高风险区与高风险区合并为城市蔓延的严重风险区, 并通过与现有建成区比对, 进一步得到城市蔓延风险空间中的重点关注区。

2.2 生态保护压力空间识别

生态保护压力空间识别是通过评估区域内生态系统受城市蔓延带来的胁迫程度, 以此识别和判断生态系统的结构和功能是否受到破坏^[33], 从而得到需要进行生态保护的空间, 是表征建成区与非建成区生态系统之间冲突程度的评价方法。城市蔓延过程中的生态压力主要是来源于人类频繁的经济和社会活动干扰, 国内外专家学者常用生态指标来评估城市化造成的区域生态压力, 但是往往忽略了城市与景观之间的空间邻接关系, 运用景观指标来量化城市蔓延导致的人类频繁活动干扰对生态系统的压力被证明是一种有效的方法^[34]。城市用地扩张对周边自然生态系统造成了强烈的压力, 林美霞等^[35]认为人工景观与生态景观之间的空间镶嵌关系对探索城市化对区域生态压力的影响有很大的潜力。由于两者空间镶嵌关系导致其生态胁迫效应主要发生在景观边界处^[36], 所以本研究从生态系统结构和功能易受外部干扰的角度出发, 对示范区进行生态压力评价, 通过计算城市蔓延过程中建设用地与非建设用地的“交接地带”之间的邻接斑块边长与面积变化, 识别出最易受到城市蔓延胁迫的生态保护压力空间的分布。

由于本研究关注的是快速城镇化过程中城市建成区扩张造成的生态冲突, 在生态保护压力评价中重点考虑的是人工景观中的建成区景观对区域内生态景观的胁迫。而耕地本身具有生态系统功能, 并且是城市扩张的主要受胁迫者, 因此将其作为生态景观进行分析。基于此, 根据国家标准《土地利用现状分类》(GB/T 21010-2017), 将示范区土地利用类型分为耕地、林地、草地、水域、湿地、建设用地6大类, 人工景观主要为建设用地, 生态景观包括耕地、林地、草地、水域等。本研究通过土地利用数据, 基于景观空间邻接关系, 在综合考虑区域人工景观面积以及人工景观与生态景观的邻接边长、面积和斑块数量等情况下, 引入林美霞等^[35]所提出的生态侵蚀指数(Ecological Erosion Index，EEI)来识别示范区的生态保护压力空间分布。

生态侵蚀指数是计算每一个评价单元里人工景观对生态景观的胁迫程度, 由于计算过程的复杂性, 计算一个规则的格网里的生态侵蚀度相对于不规则的行政边界要更为容易操作, 并且更加科学准确。考虑到建成区社区单元是表征城市的最小单元, 再结合以往长三角相关项目的工作经验与示范区实际情况, 25km²可以近似看做一个建成区社区单元面积。因此, 本研究以5km格网为尺度, 通过地理空间统计分析计算每个格网单元里的生态侵蚀指数来表征快速城镇化进程中的生态保护压力, 其计算公式如下：

(1)

(2)

式中, EEI为人工景观对生态景观的生态侵蚀指数, 指数越大, 生态侵蚀度越高；A表示人工景观面积占全部景观面积的比例；n代表生态景观类型的数量。当A达到1的情况除外, 此时全部景观均为人工景观。当A不为1时, EEI越大, 则人工景观可侵蚀扩张的空间越小, 其区域生态景观可自发演变更新的空间也越小。Vi指生态景观受人工景观的胁迫指数；Li代表第i个生态景观类型与人工景观的空间邻接长度占其边缘总长的百分数；Ui代表第i个生态景观类型与人工景观类型的空间邻接斑块数目占其斑块总数的百分数。

EEI值越大, 生态景观受到人工景观的胁迫越高, 其理论值的范围在0-2之间。林美霞等^[35]在研究中发现EEI的取值范围随着空间尺度的变化而变化, 尺度越大, EEI值越小, 例如5km栅格尺度下的EEI值范围为0-2。将EEI值和Vi值分为5个等级(EEI＜0.2为侵蚀度低、0.2≤EEI＜0.5为侵蚀度较低、0.5≤EEI＜0.8为侵蚀度中等、0.8≤EEI＜1为侵蚀度较高、EEI≥1为侵蚀度高), 侵蚀度低的地区生态保护压力小, 侵蚀度较低的地区生态保护压力较小, 侵蚀度中等的地区生态保护压力中等, 侵蚀度较高的地区生态保护压力较高, 侵蚀度高的地区生态保护压力高。提取侵蚀度较高区域和侵蚀度高区域合并为本研究中的生态保护压力高值区。

2.3 城市蔓延与生态保护冲突空间量化识别

考虑到当一个区域同时存在城市蔓延风险与生态保护压力时, 由于协同效应, 该区域面临的生态冲突也会相应增加, 因此本研究将城市蔓延风险与生态保护压力的重合部分定义为冲突空间, 其中各组分占重合面积的比例为生态冲突度。本研究认为冲突空间重点要关注的是城市蔓延风险评价结果中的严重风险区与生态压力评价结果中的生态保护压力高值区重合的部分。根据2.1和2.2提到的方法得到严重风险区和生态保护压力高值区, 并通过空间叠加, 得到二者的重合部分即为城市蔓延风险和生态保护压力存在严重冲突的空间, 根据重合部分的占比计算出它们的生态冲突程度。

通过以上方法得到的城市蔓延风险与生态保护压力的冲突空间指明了城市蔓延过程中现有建成区与非建成区之间的生态冲突在空间上的具体位置与分布, 将2.1中提到的城市蔓延风险的重点关注区叠加生态保护压力高值区, 就可以进一步得到示范区在未来城市扩建中需要关注的生态预警区及其生态冲突程度。结合2.2中公式(1)提到的生态景观受人工景观的胁迫指数Vi, 可以量化生态冲突空间与生态预警区中各类自然生态系统被建成区侵蚀的面积、占比及空间位置, 为生态保护或生态修复规划制定提供科学依据。

3 研究结果 3.1 示范区城市蔓延风险空间评价结果

根据以上评价方法, 将单因子评价结果进行空间叠加得到最终的示范区城市蔓延风险空间综合评价结果(图 2)。基于风险评价模型计算结果, 将示范区划分为低风险区、较低风险区、中风险区、较高风险区、高风险区5类区块。各类风险区的面积及比例见表 3。

从示范区城市蔓延风险分区面积分布来看, 中风险区的分布最广, 面积达到1337.67km², 占比为57.15%；较高风险区的面积为939.07km², 占比40.12%, 位居第二。示范区的城市蔓延高风险区占比仅2.20%相对较小, 面积为51.45km²。将尺度缩放到示范区内的城镇簇群来看, 盛泽镇区城镇簇群的较高风险区和高风险区占比最高, 面积为219.31km², 主要分布在吴江高新区(85.47km²)、平望镇(50.46km²)、震泽镇(43.84km²)、桃源镇(39.55km²)；吴江城区城镇簇群、嘉善城区城镇簇群、青浦城区城镇簇群、先行启动区的较高、高风险区分布比例相似, 分别为17.29%、17.30%、18.54%、18.61；空间分布上, 吴江城区主要出现在吴江开发区(84.83km²)、嘉善城区主要出现在魏塘街道(43.62km²)、青浦城区主要出现在香花桥街道(58.08km²)、先行启动区主要出现在汾湖高新区(79.42km²)。

根据2.1中的方法, 将现有的建成区空间分布与通过城市蔓延风险评价得到的严重风险区叠加, 进一步得到示范区未来可能出现城市蔓延风险的重点关注区(图 3), 其空间分布符合城市蔓延分散式、破碎化、放射状的分布特征。在重点关注区中, 主要以较高风险区为主, 面积为433.78 km², 主要分布在盛泽镇区城镇簇群(103.14 km²)。

3.2 示范区生态保护压力空间评价结果

根据上述评价方法计算示范区的生态侵蚀指数, 得到五类非城市建设用地生态系统受建设用地的胁迫指数Vi和综合指数EEI, 以此得到示范区的生态压力空间评价与分布结果(图 4)。生态侵蚀度分级面积及占比见表 4。

从示范区各级生态侵蚀程度的面积分布来看, 侵蚀度中等的区域面积最大, 为1032.80 km², 占比约为43%。侵蚀度高即生态保护压力大的区域主要分布在吴江城区、盛泽镇区、青浦城区、嘉善城区四片城镇簇群, 与城市蔓延高风险区分布相似。该区域生态侵蚀度指数大于1, 说明生态景观受到人工景观的胁迫程度高, 生态景观自发演变修复的空间被占据, 生态破碎化严重。

结合五类非城市建设用地生态系统的受侵蚀空间分布, 可以发现, 示范区内耕地生态系统的生态保护压力最大, 其次是水域生态系统和林地生态系统, 草地生态系统侵蚀情况主要分布在建成区内部。吴江城区城镇簇群的草地生态系统和耕地生态系统遭到人工景观即建设用地的胁迫程度高, 占比达到22.22%和64.44%, 是造成该区域的生态保护压力大的主要原因。盛泽镇区城镇簇群生态保护压力大的原因则是由于该区域内的耕地、林地、水域生态系统遭到了严重侵蚀, 占比分别为44.12%、19.12%、14.71%。嘉善城区城镇簇群的建设用地侵占耕地生态系统是造成生态保护压力大的主要原因, 占比高达79.10%。青浦城区城镇簇群的草地、耕地、水域生态系统遭到建设用地侵蚀是该区域生态保护压力大的原因, 占比分别为7.14%、29.37%、28.57%。先行启动区的生态保护压力相比其他四个区域较低, 该区域遭到胁迫的生态系统主要是草地、耕地和湿地生态系统, 草地生态系统侵蚀状况存在于朱家角镇, 占比为2.13%；耕地生态系统侵蚀的占比为78.72%, 其中有28.38%的侵蚀集中发生在汾湖高新区；湿地生态系统侵蚀占比为5.32%, 有60%的侵蚀状况发生在汾湖高新区。

3.3 城市蔓延与生态保护冲突空间分析

根据2.1和2.2提到的方法, 分别提取城市蔓延风险评价结果中的严重风险区和生态压力评价中的生态保护压力高值区, 通过空间叠加, 得到城市蔓延与生态保护的冲突空间(图 5), 并计算他们的生态冲突程度。严重风险区与生态保护压力高值区的重合部分面积及占比如表 5所示, 两者的重合空间达到583.83 km², 其中较高风险区与侵蚀度高的地区重合面积为311.73 km², 冲突度为53.39%；高风险区与侵蚀度高的地区重合面积为47.70 km², 冲突度为8.17%。如图 5所示, 城市蔓延严重风险区本身就存在着极大的生态保护压力, 其中较高风险区与生态侵蚀度高冲突最高的区域主要分布在青浦城区城镇簇群(133.62 km²)中的香花桥街道和徐泾镇；其次是盛泽镇区城镇簇群(123.00 km²)中的吴江高新区。

各类非城市建设生态系统的胁迫指数Vi高值区在城市蔓延的严重风险区中的面积及占比如表 6所示, 耕地生态系统作为转换成建设用地的首选, 受到的冲突程度都是最高的, 在较高和高风险区的占比分别为91.58%、8.42%, 其次是草地生态系统, 第三分别是水域生态系统、林地生态系统和湿地生态系统, 量化说明了示范区在城市蔓延过程中最易受到胁迫和侵蚀风险的生态系统类型及其空间布局。

基于2.3提到的方法, 将城市蔓延风险的重点关注区叠加生态保护压力高值区, 可以进一步得到示范区在未来城市扩建中需要关注的生态预警区(图 6)。该区域既是城市蔓延过程中可能受到侵蚀的用地空间, 本身也存在着严重的人为干扰造成的生态压力, 其中有21.57 km²的草地生态系统受到严重侵蚀, 主要分布在吴江城镇簇群(太湖新城)和青浦城镇簇群(徐泾镇、赵巷镇)；青浦、嘉善、吴江、盛泽四个城镇簇群以及先行启动区中共有130.75 km²的耕地生态系统受到严重侵蚀, 其中作为示范区实施生态绿色一体化政策的先行启动区, 西塘镇的耕地生态系统的破坏应当重点关注；占地14.16 km²的林地生态系统和11.24 km²的水域生态系统的侵蚀主要发生在盛泽城镇簇群(桃源镇、吴江高新区)。

4 讨论

快速城镇化进程中, 城市蔓延和生态保护的空间协调问题是实现区域和城镇可持续发展的核心问题, 重点就在于识别建成区与非建成区生态系统之间的冲突。从土地利用角度看, 两者的生态冲突表现为建成区侵占非建成区的风险；从空间邻接关系看, 两者的生态冲突表现为与建成区邻接较多的非建成区由于人为活动会对生态系统本身产生负面影响, 进而造成生态系统退化或者破坏的压力。当一个区域同时存在这两种情况的时候, 由于协同效应, 该区域面临的生态冲突也会相应增加。本研究通过分析驱动城市蔓延的内因与外因, 基于自然环境因子与经济社会因子, 构建城市蔓延风险评价模型, 以此预测城市蔓延即建成区侵占非建成区的风险空间；通过生态侵蚀指数, 对人为活动影响造成的生态压力进行空间量化, 得到生态保护的压力空间；通过空间叠加, 对两者的重合空间进行分析, 计算区域生态系统在同时面临被建成区占用的风险与被建成区内的人类活动负面影响的情况下, 产生的生态冲突程度。

城市蔓延风险评价模型区别于常见的城市蔓延度计算, 是基于研究区的生态系统现状, 在城市蔓延测度指标的基础上, 考虑城镇开发中土地利用转换的难易程度, 构建相应的评价指标体系, 预测未来在城市蔓延过程中可能存在的风险空间, 并且通过与现有建成区叠加, 进一步识别城市蔓延风险空间中的重点关注区。而通过生态侵蚀度指数识别生态保护压力空间的方法也与常见的生态压力评价不同, 是在考虑空间占用和邻接关系的基础上, 计算每个评价单元里人工景观对生态景观的胁迫程度以及各类生态系统受到的胁迫程度。同理, 该方法也可以用来评估不同生态景观之间的相互作用, 例如退耕还林、退耕还草、湿地建设等受人为调控比较显著的生态景观之间的转换, 但本研究重点关注建成区对其他生态景观的作用。

本研究提出的方法在尺度上能精确识别到乡镇级别的城市蔓延风险与生态保护压力, 在关注重点上能明确提出各类生态系统受到的胁迫程度以及它们的空间分布。识别城市蔓延风险与生态保护压力的冲突空间以及因为协同效应增加的生态冲突空间位置, 对相关部门开展生态修复规划、诊断生态修复空间、划定生态控制线等措施具有指导意义。研究过程中, 对城市蔓延风险评价的指标因子权重选取带有一定的主观因素, 且由于数据获取的局限性, 难免有遗漏其他评估指标, 在未来的研究中, 对城市蔓延风险评价指标体系的构建以及生态侵蚀指数的利用还需要根据地方特征进一步进行科学论证, 满足实际需求。

5 结论

本研究基于长三角生态绿色一体化发展示范区案例得到以下结论：

(1) 将评价尺度缩放到乡镇级别, 可以发现城市蔓延严重风险区主要是分布在盛泽镇区城镇簇群内的吴江高新区、嘉善城区城镇簇群内的魏塘街道、青浦城区城镇簇群内的香花桥街道和先行启动区内的汾湖高新区。其中, 城市蔓延风险重点关注区的面积为433.78 km², 主要分布在盛泽镇区城镇簇群。未来城市建设中, 建议对蔓延风险重点关注区中已经存在生态侵蚀情况的区域进行保护, 避免二次破坏, 应当加强生态修复工程建设, 管控建设用地规模, 保障蓝绿空间占比。

(2) 长三角生态绿色一体化发展示范区的生态保护压力高值区的面积为968.5 km², 主要分布在吴江城区、盛泽镇区、青浦城区、嘉善城区四片城镇簇群。其中, 以耕地生态系统受到的建成区侵蚀的程度最高, 五片城镇簇群的耕地生态系统都受到了不同程度的侵蚀, 以嘉善城区城镇簇群和先行启动区内的耕地生态系统受到的侵蚀程度最严重。这是因为耕地是多种用地类型中最容易转换为建设用地的土地, 在城市扩张过程中, 耕地资源是最先遭到破坏的。除了耕地生态系统外, 各个城镇簇群其他生态系统受到严重侵蚀的类型大不相同, 吴江城区城镇簇群的草地生态系统, 盛泽镇区城镇簇群的林地生态系统, 青浦城区城镇簇群的水域生态系统, 先行启动区的湿地生态系统是除耕地生态系统外主要的侵蚀类型。因此, 本研究建议, 未来城市规划中, 要根据实际情况, 保护现有耕地, 并修复受损耕地资源。根据各区域生态系统受侵蚀的类型, 有针对性的开展相关生态修复项目。

(3) 通过城市蔓延风险重点关注区与生态保护压力高值区的空间叠加, 得到的长三角生态绿色一体化发展示范区生态预警区的面积为2018.02 km², 其中有21.57.75 km²的草地生态系统、130.75 km²的耕地生态系统、4.16 km²的林地生态系统、11.24 km²的水域生态系统受到严重侵蚀。该区域既是城市蔓延过程在可能侵蚀的用地空间, 本身也存在着严重的人为干扰造成的生态压力, 主要分布在现有建成区边缘, 具有放射状、分散式、破碎化的特征, 但这些区域并未在已有城市规划中作为重点关注的生态保护区或者缓冲区。因此, 需要对该区域的生态系统现状进一步评估, 结合实际, 对已经存在的生态问题开展生态修复, 降低生态脆弱度, 并以冲突较小的景观区域为核心进行生态廊道建设。