绿色基础设施.doc

绿色基础设施初探
Green infrastructure searching
摘要：本文从绿色基础设施特征、结构和规划研究3个方面对城市绿色基础设施(Green Infrastructure，简称GI)进行分析，认识到在绿色基础设施的框架下，为城市（乡村）绿地构成一个有机结合的、能保持自然过程整体性和连续性的动态绿色网络提供了指引和借鉴；并对国内外绿色基础设施的构建进行研究，指出国内绿色基础设施构建的不足之处及整改策略。
关键词：风景园林；绿色基础设施；分析；整改策略
Abstract: This article analyses the Green Infrastructure（GI）from three aspects of characteristic ,structure and planning, and realized that in the framework of Green Infrastructure, providing a guidance and reference for the city(country) green space to constitute a organic combination,maintain the natural process of integrity and continuity of dynamic green network; And researches green infrastructure construction of domestic and overseas, points out the deficiency of domestic green infrastructure construction and improvement strategy.
Key words: landscape architecture; green infrastructure; analysis; improvement strategy
1 绿色基础设施的概念
“绿色基础设施Green Infrastructure)”（简称GI）是相对于公路、下水道、公用设施线路“灰色基础设施”(gray infrastructure),或者学校、医院甚至监狱等“社会基础设施”(social infrastructure)而提及的一种概念。其思想始于150多年前美国自然规划与保护运动，主要受F.L.奥姆斯特德(Frederick Law Olmsted)有关公园和其他开敞空间连接以利于居民使用
的思想，以及生物学家有关建立生态保护与经营网络以减少生境破碎化的概念影响[1]。
绿色基础设施理论来源于2个方面，其一是维护人的多种利益而相互连接的公园和绿地系统；其二是保护生物多样性和物种栖息地的自然保护网络[2]。1999年，美国保护基金会(Conservation Fund)与农业部森林管理局联合组建了由政府机构和非政府组织组成的工作组，由它制订一项计划，以帮助把绿色基础设施纳入州、地区和地方计划与政策之中。该工
作组给绿色基础设施下的定义为：绿色基础设施是我们国家的自然生命支持系统(nation's natural life support system)——一个由水道、湿地、森林、野生动物栖息地和其他自然区域，绿道、公园和其他保护区域，农场、牧场和森林，荒野和其他维持原生物种、自然生态过程和保护空气和水资源以及提高美国社区和人民生活质量的荒野和开敞空间所组成的相互连接的网络[3]。
在空间上，绿色基础设施是由网络中心(hubs)与连接廊道(links)组成的天然与人工化绿色空间网络系统引[4]。
绿色基础设施的合理规划与建设可以有效降低城市对于灰色基础设施的依赖，节省国家公共资源的投入,减少对自然灾害的敏感性,与城市生态系统健康及人类健康有非常紧密的关系,是维持自然生命过程必须具备的“基础设施”[5]。
2 绿色基础设施特征、结构和规划研究
2.1 绿色基础设施特征
绿色基础设施是由多功能的开放空间组成的网络，包括公园、花园、林地、绿廊、水体、湿地、森林和开阔的村庄等等。它是由所有的环境资源共同组成的[6-7]。绿色基础设施以岛屿生态地理理论和景观生态学复合种群理论为基础[8]。强调连接性，重视开放空间和绿地的作用，并将其作为相互联系的系统的一部分；多功能性也是绿色基础设施的一大特点，它试图在自然生态保育和游憩之间达到平衡[9]。绿色基础设施，作为一种发展方式，将影响城市空间形态的发展。当生态价值高、需要保护的区域和适宜开发的区域分别确定下来后，绿色基础设施的规划方法就能发挥最大效益。
2.2 绿色基础设施的构建方法
从GI规划框架可知，GI规划步骤中最重要和核心的是分析并确定GI的要素和格局，即解决“GI是什么”以及“GI在哪儿”的关键问题。不同的区域、城市、地区、不同项目采用的方法不同[10]，但从其依据的理论和方法基础来看，在景观尺度上构建GI主要有以下几种方法：
2.2.1 基于垂直生态过程的叠加分析方法
基于垂直生态过程的“适宜性”分析方法，源自麦克哈格的人类生态规划理论[11]，强调景观单元内地质-土壤-水温-植被-动物与人类活动及土地利用之间的垂直过程和联系，用“千层饼”式的叠加技术可以很好的实现。鲍曼[10]从美国保护基金资助的44个GI案例的归纳发现，近一半的项目不采用各种模型而仅采用GIS的图层显示各要素地图来分析确定整个受保护的GI，还有另外数量相当的案例采用GIS图层进行叠加和定量分析。可见，基于“垂直”生态过程的要素叠加是确定GI适宜性的最基础的方法。
即便在采用复杂模型的GI规划中，绝大多数情况下“枢纽”和“中心”也是由这种方法确定的。比如马里兰州GI规划根据土地覆盖、利用，水系，湿地，道路，保护区，生物调查等数据叠加的结果来确定“枢纽”，最终选定的地区包括动植物保护区、面积至少100hm2的大片连续林地和湿地、河流或溪流以及已经被政府或其他非政府组织纳入保护项目的保护土地[12]。新泽西州则通过评价土地利用类型、道路、滨水廊道、山脊线、森林斑块、河漫滩和其他生境的生态价值,然后按照其综合适宜性评价结果把价值最高的开放空间作为“枢纽”[13]。
2.2.2 基于水平生态过程的空间分析方法
基于水平生态过程的空间分析方法得益于景观生态学和GIS在景观规划中的应用。景观生态学对景观格局与水平生态过程的关注，加深了人们对景观过程的认识，为景观规划提供了新的科学基础；GIS空间分析技术的发展为之提供了技术保障。景观规划在景观生态学理论的指引下，越来越重视探讨保护水平生态过程比如物种迁徙等的景观格局，并积极应对自然栖息地破碎化的消极影响。应用最为广泛的是GIS的“最小费用距离”模型，它同时考虑了景观的地理学信息和生物体的行为特征，往往被作为建设廊道的依据[14]。
采用“最小费用”模型来构建GI要素与格局的案例很多，主要用于确定廊道的位置和格局。以马里兰州为例，首先在确定“枢纽”的“中心”作为“源”，然后进行廊道适宜性分析，根据土地覆盖、水系、滨水区域宽度、水生种群条件、是否有道路、坡度以及土地管理等因素确定对动植物水平运动的“阻力”，建立阻力面，再运用GIS的“最小费用”模型计算从“中心”到各“枢纽”的最小费用路径，最后根据其周边地形和土地覆盖来确定廊道的宽度[13]。
2.2.3 形态学空间格局分析方法
形态学空间格局分析(morphological spatialpattern analysis，简称MSPA)通过把任何尺度和类型的二进制的图像分为互不重叠的七类来分析其组成成分的几何学特征和连接性[15]，因此也可用于构建GI网络。可采用土地覆盖变化数据，将其重新分类后提取林地和湿地作为“前景”，其他地类作为“背景”；接着通过一系列图像处理技术，将“前景”成互不重叠的七类(表1：其中“中心”就相当于GI的“枢纽”，“桥”就相当于GI的“廊道”，最后依据MSPA的“中心”和“桥”构建GI网络[16]。
表1 形态学空间格局分析中各类别的定义
（选自裴丹. 绿色基础设施构建方法研究述评[J]. 城市规划, 2012(36)5: 84 ）
1.中心
2.桥连
3.环
4.分支
5.边缘
6.孔
7.岛
被前景像素环绕、与背景的距离大于边界宽度的前景像素群
接两个或多个不相连中心的前景像素群
将中心与自身相连的前景像素群
从某个中心延伸出来，但未连接到另一中心的前景像素群
组成前景和背景之间转换区的像素群
在前景区域的内部构成前景和背景转换区的像素群
不包含中心的前景像素，惟一未被连接的种类
2.3 规划研究案例——马里兰州绿色基础设施
绿色基础设施以一种与自然环境模式相一致的方式寻求土地发展与保护并重的精明增长与精明保护模式[17]。
绿色基础设施网络的建设大多始于绿道体系。在美国,马里兰州较早开展绿色基础设施方面的实践。1991年美国马里兰州绿道体系的建设成为该区域绿色基础设施网络建设的先声。这一绿道规划用来提供迁移廊道，并提供水道与陆地边缘的生态缓冲区域和保护区域。但是该早期绿道建设基本上是以步径与游憩功能为重点,这实际上削弱了整个网络针对生态的效应，因此在几年后也就是20 世纪90 年代中期，马里兰州以生态为目标的绿色基础设施评估全面展开,利用GIS，确立了一个绿色网络,对现有的绿地网络进行保护,对缺失的部分进行修复。
1997年，马里兰州发起了精明增长与邻里保护行动(SmartGrowth and Neighborhood Conservation)，目的在于通过保护农场、森林和其他公共开放空间恢复社区活力。2001年美国马里兰州推行了绿图计划(Mawland’s Green Print program)识别州的绿色基础设施——一个大的生态型网络中心通过绿道或连接环节连接形成全州网络系统(图1)，减少因发展带来的土地破碎化等负面影响，通过收购地役杈保护绿色基础设施。州政府在5年内拨款1.45亿美元保护这些网络中心和连接环节[18]。
图1 马里兰州绿色基础设施

3 国外绿色基础设施的建立——以美国绿道为例
绿道(Greenway)是一种线形绿色开敞空间，通常沿着河滨、溪谷、山脊、风景道路等自然和人工廊道建立，内设可供行人和骑车者进入的景观游憩线路，连接主要的公园、自然保护区、风景名胜区、历史古迹和城乡居民居住区等。第一个真正意义上的绿道规划开始于1867年美国奥姆斯特德设计的波士顿公园系统，美国经过一个多世纪的理论探索与建设实践，多层次对国内成千上万的公园及开敞空间进行连通性规划建设，最终形成全美综合绿道网络。
美国在绿道研究及规划建设方面一直处于世界领先水平，19世纪60年代美国就开始大规模对公园路(Parkway)和公园系统(Park System)进行规划和实践。到20世纪80年代，美国利用计算机和3S技术对大尺度和多尺度上的景观定量化，在景观生态学“斑块——廊道——基底”模式的指导下，进行较大尺度的绿道系统规划。绿道由公园道、蓝道、铺装道、商业道、生态道、自行车道、乡村道、空中道构成绿道网络系统，从多层次对美国的绿道进行连通性规划建设。并最终形成全美综合绿道网络。绿道网完全建成后有将近2.2万km绿道及5亿hm2绿地保护。图2为美国绿道网规划图，包括现状绿道及规划建设中的绿道[19]。

图2 美国绿道网规划图(红色线路代表步道系统，
黑色线路代表可以在现状基础上优化的绿道及遗产廊道，
蓝色线路代表河流廊道)
在美国绿道规划建设中，连通性是关键，目的是形成网络，绿道可根据生态廊道保护、历史文化廊道保护和视觉美学质量评价来规划。综合性绿道规划方法核心是土地适宜性分析，分为确定绿道功能、收集数据、确定权重、数据整合与GIS分析、输出评价等几个步骤。在规划内容上有4个方面，包括风景资源、现存的绿色通道和历史通道网络的分析，绿道各
组成要素评价，综合评价，绿道规划的确定[20]。在调查方法与数据获取方面，电话或访谈是快速获取相关定性分析数据理想的方法。但不同尺度与层次的绿道规划的侧重点往往存在着一定差异。
在美国绿道建设过程中，公众参与是绿道成功与否的重要环节之一，政府、机构团体与公众共同确定规划目标与决策，并达成共识：完善立法与管理制度；制订规划策略。如阿巴拉契风景小径在建设中，志愿者承担了小径的建设、重建与维护，才使阿巴拉契风景小径得以出现。
美国联邦政府及州政府在绿道建设管理方面起到了重要作用。对于跨越不同行政区域的、多管辖权限的绿道建设与管理，面临着政府间的协调、区域统筹、资金、共识等几方面的问题。具体是通过合作开发、建设目标、公众参与、区域协调等手段解决。美国联邦政府除了拥有土地权以外，并作为主要资金赞助方。一般绿道建设的提出与主导部门，均为建设
某条绿道而设立的非营利机构团体。如美国东海岸绿道由东海岸绿道联盟(ECGA)为主要协调各部门及管理；卡罗来纳州绿道主导部门为非营利组织卡托巴土地管理部(Catawba lands conservancy)；阿巴拉契风景小径由美国风景小径管理体系下的团体阿巴拉契风景小径保护委员会(ATC)所管理[21]。这些团体从绿道规划到绿道管理，紧紧跟随，确保绿道的使用。
美国绿道经营管理模式有公园机构模式、联合机构管理、特殊绿道机构创建、联邦或州相关部门管理、非盈利组织管理、私有产权所有者维护、志愿者维护等模式。绿道管理计划包含使用者安全和风险管理、维护维修、巡视和紧急情况处理程序、经营管理、计划和活动、管理和提升、维护基金的筹集等[22]。
3.1 新西兰奥克兰地峡(Auckland Isthmus)的典型绿道规划方法研究[23]
奥克兰地峡位于新西兰大奥克兰地区的中心，它的绿道网规划包含了以下几个步骤[24]。
3.1.1 明确目标与制定策略
绿道网规划的最终目标是增强奥克兰地峡的可持续发展能力。规划通过4个策略来完成：1)根据地区连接的需求，提供可持续发展的多样选择；2)奥克兰城市委员会发布保护土地发展及控制城市蔓延的策略；3)用慢行系统连接开放空间与绿地系统、学校、商业及社区设施；4)保留与维护现状开放绿地空间，保证居民进入的可达性。
3.1.2 细化土地覆盖评估与节点产生
土地覆盖评估是确定区域连接性需求的前提，同时也是形成绿道网潜在节点的基础。通过GIS分析及区域需求研究，项目最终选择了4889个节点(Nodes)。根据相似性与功能性的不同，将其分为开放空间、绿地空间、休闲空间、商业空间、学校、游憩空间、制度机构、医疗机构、营业性空间、奥克兰中心区、铁路与公共汽车站共12个部分。
3.1.3 节点分析
节点重要性(Node Weight)的确定，可根据对环境效益、经济效益、社会效益等48项效益的可持续性价值(Sustainability Value)评估及其评分(评分标准为1~6分)得出。根据科学的计算和统计，最终选出对奥克兰地峡最为有利的32个节点。
3.1.4 连接性分析
节点确定后，通过GIS计算两节点之间的距离，并根据重力模型(Gravity Model)原理和相关计算公式得出连接方案，最后结合政府发布的官方数据(奥克兰地峡绿道网的可行性距离大于1.5km)得出587602个连接段。通过一定的计算公式，对这些连接段的可行性进行了甄别，初步得出网络的线性基础。
3.1.5 网络产生
以上线性基础形成了7种不同的绿道网络，它们均为网络布局的备选方案。通过完整的评价分析和比选系统，最终形成了绿道网络的输出方案。
4 国内绿色基础设施的建立——以广东绿道为例
基于珠三角城市发展中遇到的问题和现实需求，广东的绿道(图3)确立以“多目标，多功能，多样性”为原则。在区域层面，要维护生态，防止城市的蔓延；在城市层面，要改善城市的宜居水平，为市民提供休闲空间，并为骑车，步行者提供更好的环境，以促进绿色出行。同时，要为自然环境好的地区提供经济发展的机会，为城乡居民的休闲消费提供优质的场所。

图3 广东绿道示意图

4.1 整体设计的多目标性和多功能性
广东绿道与“城市转型、幸福广东、扩大内需”等现实需求结合，提出“重宜居、利民生、促增长”等多样化目标，绿道网的功能开发不仅仅局限在休闲娱乐、生态保护的层面，更是一种综合性的策略，在生态保护、经济发展和人的需求之间寻求共赢。广东绿道网的多样化目标和综合性功能设计，拓展了绿道网功能的广度和深度，使绿道网承担起更大的社会功能。
4.2 区域生态保护方式的创新
生态环境的保护，与社会的整体意识提升和公众的参与密切相关。在生态绿廊中加入慢
行道，使其成为“绿道”，让公众在使用中热爱绿带，在关注中保护生态绿地。在注重对区域绿地保护的同时，增加了区域绿地的可达性和可参与性，为城乡居民提供宜人的休憩环境，让公众在使用中热爱自然，从而实现生态保护与城乡发展的平衡。此外，绿道网所提供的野生动物栖息和迁徙廊道对保护生物的多样性具有重要作用。
4.3 城市开敞空间供给的新途径
广东绿道通过租用或征用少量土地将城市公园等开敞空间与原有的乡村田野绿地景观串联起来，形成集生态、生产、生活功能一体的绿色开敞空间网络。实现了在为城市居民提供优质、便捷的生活游憩空间同时，保留原有的用地状况和用途。
4.4 城乡互动发展
绿道网串联了城乡景观资源与兴趣发生点，带来了乡村休闲旅游产业的发展机遇，为城乡的双向交流提供了路径。城市在绿道建设的过程中与新农村建设相结合，通过翻修村道、建设公厕、卫生保洁、河涌整治等，使农村面貌焕然一新，显著改善农村人居环境。绿道沿线的村民也积极配合绿道沿线的环境整治工作。
4.5 促进土地集约使用的新方式
广东省绿道大量推广公共自行车交通的使用，可提高道路设施资源的利用率符合集约
型城市对资源高效利用的要求。绿道建设借用林地、苗圃、农田等非建设用地综合安排游憩功能，使其成为兼有生产与休闲娱乐功能为一体的综合性绿化空间，提高了非建设用地的综合利用效率。
4.6 对城市微观设计产生若干影响
4.6.1 重新构筑城市建成区与非建成区界面
扬·盖尔在《交往与空间》一书中提出“边界”是最受欢迎的逗留区域。克里斯托弗·亚历山大的《建筑模式语言》中也总结了有关公共空间中关于边界效应和边界区域的经验：“如果边界不复存在，那么空间就决不会有生气”。因此，一个好的边界能成为人群行为活动的物质向导；人群行为活动也会丰富边界的内涵。广东绿道尝试重新构筑城市绿地与建成区公共交界面，通过绿道的休闲活动提高生活人群的交往频率，建立友谊，增加社会性活动，促进公共空间的良性发展[25]。绿道起到的观赏和游憩功能通过其边界空间向城市和周边用地辐射，改善了城市建设用地的景观环境，使有限空间创造更大的吸引力和价值，也大大提高了非建成区的使用率。
4.6.2 慢行系统与城市绿地结合，促进低碳出行和市民康体活动
目前，我国的城市绿地系统规划和实践大都专注于单个公园的建设，缺乏对城市多元化的开敞空间进行整合。在机动化的浪潮之下，城市的非机动出行的环境普遍不断恶化。通过绿道将城市绿地和慢行道结合，将改善非机动出行条件，吸引更多的人选择非机动出行，有利于城市的低碳发展，也有利市民的康体活动。
现代城市在为居民提供丰富多彩的就业机会和生活服务与享受的同时，也引发了一系列的健康问题。世界卫生组织(WHO)定义“健康”为“一种完整的身体、精神和社交健康的状态，而不仅仅是没有病或不虚弱”。绿道的建设为市民康体游憩、健康行为引导带来了新的选择。绿道是线性开放空间，比传统的块状分离的城市绿地具有更大的活动范围，并且可以连接各种类型的活动场所，容纳各种游憩活动，为城市提供丰富的康体游憩空间[26]。而步行、自行车出行方式的便利和舒适，将使公交出行更有吸引力，从而促进城市低碳出行的推广。珠三角各地均结合绿道建设，开展了城市绿道与自行车道有机结合的探讨与实践，积极推动低碳出行。
4.6.3 为公园绿地慢行径的布局提供新思路
在绿道的规划、设计、施工过程中，主要围绕慢跑和自行车运动者这一主体进行，从视觉、运动感觉和时间变化等方面来考虑道路对慢跑者和骑自行车者为主体的舒适性。公园绿地慢行径加强对人群活动的流畅性和连续性的关注，营造连续、舒适的线型慢道，将更有利市民的康体活动。
5 国内绿色基础设施的不足与未来
绿色基础设施常常被描述为蜿蜒在城市、区域甚至是国家之间的乌托邦式的绿色网络。虽然相对于绿带、绿道、生态网络，绿色基础设施由于更具主动性、功能复合性和弹性，使其更能适应城市发展的要求，但是在它的规划实施中仍然可能面临如下困境[26]。
一是单一尺度的绿地系统规划不能充分发挥绿色基础设施功效。科学合理的绿色基础设施规划体系应该是多尺度的。目前我国的绿地系统规划主要停留在城市这个尺度。但绿色基础设施在维持物种迁徙、维持流域水文过程等方面的功能需要在更为宏观的层面才能体现，而诸如减轻暴雨径流污染等功能要在更为细节的层面才能体现。单一尺度的绿地规划无法充
分发挥绿色基础设施的功效，并且在规划过程中因无法明确规划目标而采取具有针对性的措施。
二是市场条件下绿色基础设施参与利益博弈。相对于其他用地，绿地很难为开发商和政府带来直接的经济收入，当面临选择时，开发商和政府往往牺牲绿地来发展其他用地。绿地基础设施作为公共物品，它的开发理应由城市政府主导实施，但是在市场经济下政府也同样是市场的参与者，同一块用地政府选择开发绿地意味着以极高的机会成本换取较少的既得利
益。当政府面临财政收入压力或者高地价诱惑时，极有可能放弃对绿色基
础设施的实施。
三是参与绿色基础设施规划编制主体单一。我国的公共参与制度尚不完善，与绿色基础设施规划较为相近的城市绿地系统规划很大程度上是由城市规划部门编制完成，绿地系统规划是城市规划的专项规划之一；单一部门主导的编制对于某些问题的考虑会不周全，将不利于规划未来实施。
四是行政藩篱一定程度上阻碍规划实施。区域性的绿色基础设施需要自上而下的不同城市之间的相互合作和协调。但是在具体实施环节，政府很容易就“市”论“市”，城市权利不平衡和地方保护主义，使得绿色基础设施很难在区域范围内得以实施。例如区域性的重要生物通廊可能由于某些城市的地方保护使廊道不得不被中断。
6 对策[27]
组织来自不同专业背景的人员参与规划；打破行政藩篱，加强不同部门和涉及区域不同城市政府之间的合作。
实行一定的土地政策，鼓励更多人参与绿色基础设施的建设。例如容积率奖励政策，通过奖励开发商较高的容积率来鼓励开发商进行周边相应区域的绿地建设，减少政府投入。
建立多尺度的绿地系统规划体系。建立国家、区域、城市和分区尺度的绿地系统规划体系，绿色基础设施规划应贯穿于这些尺度。依据不同尺度确定不同的绿色基础设施规划目标和战略重点，并且区域尺度、城市尺度和分区尺度的绿色基础规划应该能分别和城镇体系规划、城镇总体规划、分区规划相互协调统一。
结语：
绿色基础设施可为立足促进生态、社会和经济多样性的城市绿地的未来发展提出指导。在此指引下，帮助保护和恢复城市的自然生态系统，其中包括城市绿地网络结构体系的构建，区域尺度下的城市绿地空间格局的优化，生境的恢复和物种多样性，增加居民的日常游憩机会，改善健康状况等。绿色基础设也与其他城市绿地规划方法有着交叉(如绿道、景观生态学、三元论等)，并且不断出现相关新理论与规划方法。这一概念对于自然生态系统的尊重和保护，对于我国城市绿地系统规划具有重要的借鉴意义。
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