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隨著我國經濟的快速發展,生態環境持續惡化,面對城市發展帶來的人類對生活環境質量的迫切需要,人居環境科學成為當前生態環境質量研究的熱點領域[1]。在人居環境中,城市是人類改造自然最徹底,也是受環境變化影響最顯著的區域,成為研究者關注的典型區域[2?4]。對全球社會而言,良好的生態環境是可持續發展不可或缺的組成部分[5],要提高人居環境質量,就需要對城市生態環境進行深入、科學的分析。學者們通常從社會感知角度評價城市居住空間質量,認為其內涵包括:自由不受壓制的居民生活、和諧的人際關系、健康的居住環境以及可持續的生態系統[6?9]。隨著對生態環境的重視程度和研究定量化的要求不斷上升,需要更細化的生態質量評價[10],以便為提升城市生活環境質量提供參考。
目前對于居住空間的生態質量概念還沒有明確的定義,相關研究多圍繞可持續性、生態和諧與生態安全等概念展開[11],生態居住區是指符合生態學原理、社會經濟自然協調發展、物質、能量信息高效利用、生態系統良性循環的人類聚居區[12]。適用于生態質量評價的一般方法非常廣泛,包括從系統生態學的角度進行城市生態質量動態評價[13],通過生產力水平等生物物理量進行度量[14],或者基于生態風險等概念進行生態環境質量分析[15],然后運用指標體系[16?18]等手段進行綜合研究。單純采用指標體系的方法,在選取指標、制定權重及解讀結果等方面存在主觀性,難以獲得普遍適用的結論;且生態環境部分的指標單一,指示性低;再者指標評定多采用統計數據,以城市內部區片為評價單元,空間分辨率低。
本研究擬采用遙感影像像元的空間分辨率,貨幣化城市地域居住空間鄰近區域的生態系統服務功能[19?20]及環境污染損失的綜合效果,從而整合不同指向的生態資源的環境效應評估生態質量。因此,本研究基于生態系統服務原理,分析城市內部生態質量以及生態質量指數的空間分布。研究結果可以為城市規劃提供依據,也可以為提升城市居民生活水平提供參考。
1數據來源與研究方法
1.1數據來源
水資源和城市噪音質量數據來自《深圳市環境質量報告書2005》,區發病率數據來自《深圳市衛生局統計資料匯編2005》,深圳市2005年土地利用圖(空間分辨率30m)及數字高程圖(DEM)來自國土資源與房產管理局,相關統計資料來自《深圳市統計年鑒》。
1.2生態質量評價方法
Ehrlich等[21]在1974年提出生態系統服務的概念,指生態系統與生態過程形成及維持的、人類賴以生存的自然環境條件與效用。本文基于此,考察生態系統價值和人類建設活動對生態質量的影響,即將兩者對城市生態系統的價值增減統一為生態質量指數的度量。由于生態系統具有服務功能,城市生態系統對生態質量產生增加值,其評價方法借鑒Costanza等[22]的研究成果,認為同類型生態用地產生的功能值相同,生態用地面積與其對生態系統產生的增加值成正比。提取研究區域內各生態用地面積即可得生態系統增加值:,ijiY=∑Y×Q(1),iY=∑Y(2)Yi表示某類型的生態用地產生的增加值,Yij表示某類型某生態用地斑塊產生的增加值,Qi表示該斑塊的面積,Y表示全部生態用地類型產生的增加值。人類建設污染環境,對生態質量產生減損值。采用環境經濟學方法,對廢氣、廢水和噪音3種具有較強空間影響的減損項使用不同方法計量。根據人力資本法[23]將研究區內大氣污染導致的健康損失成本作為廢氣相關的生態質量減損值,包括住院損失的勞動時間價值、醫療費用以及患者死亡損失:0[()]()iiiiiiL=p×∑T+D×d+Y×M×R?R,(3)L表示環境污染對人體健康的損失值(萬元);p表示人力資本(取人均凈產值,單位:元/(年•人));Ti表示i種疾病患者人均喪失勞動時間(年),即住院時間;Di表示i種疾病患者死亡的平均誤工(年);di表示i種疾病的患病死亡率;Yi表示i種疾病患者平均醫療護理費用(元/人);M表示污染覆蓋區域內的人口數,單位(萬人);Ri,R0i表示分別為污染和清潔區i種疾病的發病率(人/10萬)。參考污染損失?濃度曲線法[24],對不同污染物計算曲線參數a和b以及復合污染損失率R,由式(7)得到水污染的經濟損失。即:a=[(1?RB)/RB]^((1+CM/CB)/(CM/CB?1)),(4)b=21×G^(99/(CM/CB?1)),(5)×r=1/(1+a+e?bc),(6)S=K×R,(7)CB表示污染物的本底濃度,CM表示引起水體嚴重污染時的臨界濃度,RB表示本底濃度時對應的污染損失率,RM表示最高濃度時對應的污染損失率,r為單類污染物損失率。對不同的污染物類型使用概率理論計算復合污染損失率R。S為污染物價值損失,K為水資源價值。根據防護費用法,計算將現實噪音降低到無害的程度所付出的防護工程成本:Y=Q×C,(8)C表示單位長度防護成本,Q表示噪音路段長度。根據城市生態特性,考慮3個基本效應。其一是距離衰減規律,受體距離主體距離越近,受其價值增減的影響就越大;其二是面積效應,作用距離相等時,面積越大的主體對受體的作用越大;其三是綜合效應,受體的生態質量指數是所有鄰近主體產生的增減量算術之和。通過上述三種效應綜合,分析城市生態質量空間分布,計算過程均在ArcGIS9.3平臺上實現。
1.3影響因素空間評價方法
數據經上述計算后匯總到矢量圖上,在ArcGIS9.3平臺上對不同用地類型數據進行緩沖分析,與土地利用數據保持相同的空間尺度。通過距離分析和柵格運算取得衰減效果,最后將各類型結果進行疊加分析。
2結果分析
2.1居住環境質量的空間分布
根據以上方法得到生態質量空間分布圖(圖1),可以發現:生態質量指數最低的柵格大部分位于寶安區;生態質量指數最高的柵格大部分沿東海岸分布。在30m為分辨率的柵格圖層中按照Percentile劃分法將生態質量狀況歸為5個等級(表1)。30m分辨率的研究結果有助于理解整個深圳市的居住空間生態狀況,對此結果進行分區統計則有助于分析影響生態質量的宏觀因素,為改善生態質量措施的制定和執行、提高其目的性和針對性提供依據。由于深圳市的特區占地面積較廣,從大小上與市區大致相同。在特區內按照市區、特區外按照街道為單位提取范圍內的數據柵格點統計區域均值,得到生態質量等級圖(圖2)。從表2可以發現:全市生態質量指數均值為49208.0,屬于中等水平。大鵬和南澳街道,即龍崗區南部的生態質量指數在深圳市最高,其北部生態質量指數為最低。以福田為中心向兩側居住空間生態質量指數逐漸降低,東部地區的生態質量多優于西部地區,北部地區的生態質量稍劣于南部地區。特區內的生態質量平均來說優于特區外,特區內由東向西生態質量變差,特區外則呈斑塊狀交錯分布。#p#分頁標題#e#
2.2生態質量空間結構形成的驅動因素
2.2.1城市規劃的影響
深圳區內包含丘陵、盆地、谷地和沿海平原等多種地貌類型,生態環境破碎而復雜,為保護區內環境,明確城市發展方向,政府在早期就制定了一系列相關規劃,其中基于地形條件對用地建設的相應準則對生態質量空間格局具有重要影響。根據《深圳市城市規劃標準與準則》,全市可建設用地的標準包括:特區內海拔不超過50m;特區外不超過80m,坡度<25°等。在此規定下,海拔較低、坡度較緩的土地先被城市建設利用?？梢酝ㄟ^地形與生態質量的關系證實城市規劃的影響,坡度(30m分辨率)與生態質量指數(中位數)的相關系數達到0.71(圖3),即地勢越陡處生態質量越好。以羅湖為分界,羅湖西部、福田以及南山地區地勢平坦,使其成為20世紀80年代城市發展規劃中的主要空間,而羅湖以東的區域則受地勢限制發展甚緩,即便與香港接界也由非城市景觀主導,從而在生態質量上有較大潛力。此外,特區外條帶狀的生態質量分區和山脈分布也說明了這一點?？梢?政府基于地形條件的用地規劃是生態質量空間分布狀況形成的主要驅動因素。
2.2.2城市功能演進的影響
從特區內向特區外的生態質量空間遞變與城市功能的空間演進也有較大聯系。特區內部已經形成了良好的產業結構,開始發展以第三產業和以先進工業為基礎的新工業體系等無污染產業為主導的經濟[25]。而隨著特區的發展,中心城區發生極化與擴散效應,特區外部開始承接特區內部對生態有所影響的第二產業等工業項目,人口數量也不斷增加(表3),植被覆蓋度不斷降低,從而在發生了城市功能結構的空間演替的同時改變了生態質量的空間格局。1980年制定的東、中、西3個條帶發展軸向的規劃已經得到落實[26],深圳特區外部分軸線上的鎮區生態質量指數明顯低于其他。因此,在經濟起步較早發展狀況較好的特區內部,生態質量反而比特區外部未發展區域更好。
3結論與討論
(1)深圳地域生態質量評價結果呈現出以福田為中心向兩側居住空間生態質量逐漸降低、東部優于西部,北部稍劣于南部的空間格局,這是由政府規劃和城市發展共同驅動形成的。城市規劃是生態質量格局的主要推動力,城市功能的演進影響了最終的空間分布。根據評價結果,東部海岸臨近各種旅游景點和城市中心,環境質量較好,可能是非通勤人士較舒適的居住地選擇,而羅湖?福田中心和南山蛇口中心則是通勤人士較理想的住宅區域,適宜進行相應的規劃。2)本文使用環境經濟學手段評估生態質量,其中人力資本法和污染損失?濃度曲線法的計量結果相對Costanza等[22]對生態系統服務功能值偏小,使得結果對后者敏感性更大,故而出現不同地域差異較大的現象。以羅湖為例,此區受水庫和東部林地的影響,最終生態質量指數十倍于臨近的福田區。這對研究方法提出了進一步改善的要求。3)總體來看,深圳市的環境質量不容樂觀。從生態價值的構成來看,改善環境作用最顯著的土地利用方式為森林用地,其次為水域和果園用地。從作用強度(單位面積對生態環境的改善作用)來看,單位面積濕地的改善作用最大,其次是水域和森林。在污染用地中,廢水起的局域作用最大,達到68.98%,廢氣占22.31%,噪音占8.71%。這個結果可以應用到對深圳市生態質量改善的措施制定方面。在建設用地的開發過程中,最應保留(即最不能轉化成建設用地)的土地利用方式是濕地,其次是水域,再次是森林。在治理和減少環境污染的過程中,首先值得關注的是污水環境的解決工程,其次是大氣凈化工程,第三是噪音污染治理工程。同時建議對區域內的舊工業行業進行刪減和重組,對新興工業有選擇性地接受和發展,鼓勵創新或引進綠色節能技術。
