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面向國土景觀風貌管控的中國國家公園空間布局研究

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發表時間:2022-05-19 16:05作者:孫喬昀  李娜  張玉鈞來源:《中國園林》

歷經60余年的建設,中國已設立各類自然保護地1.18萬個,總面積約180萬km2,覆蓋18%的國土空間、4.6%的海域面積。 國家近年來致力于推進國家公園體制建設和自然保護地體系的優化整合工作,自然保護地體系的空間結構面臨重大調整。國家公園作為自然保護地體系的主體,所保護的空間是中國自然生態系統中最重要、自然景觀最獨特、自然遺產最精華、生物多樣性最富集的部分。因此,國家公園空間布局是否合理直接影響了保護地體系的保護有效性,以及決定了國土景觀風貌多樣性是否能得到有效留存和延續。國家公園的空間布局與其他類型保護地一樣是一個復雜的過程,涉及規劃尺度、確定保護對象、評估生境質量及制定保護管理策略等多個層面的內容。

國際上不同國情的國家對國家公園空間布局模式有著不同的理解。例如,加拿大在國家公園空間布局上是以基本覆蓋自然地理區劃為導向的布局模式;英國是以本土文化景觀特征為導向的;南非則重點關注自然景觀方面。正是因為管理目標的不同才導致國與國之間的國家公園在國土尺度上不同空間布局的差異性。
相比國外豐富的國家公園建設實踐,國內學者目前的研究成果主要圍繞國家公園的體制建設、遴選標準、管理實踐、公眾參與等進行較多分析和總結,而關于國家公園整體空間布局方面的研究則處于起步探索階段。歐陽志云等提出從整體生態系統布局、重點保護對象及自然景觀分布考慮國家公園備選名單,并且羅列了符合該標準的可設立的國家公園選址;周睿等將國家公園的準入條件歸納為面積適宜性、資源代表性、人類影響度和功能全面性,并以自然保護區為遴選對象,遴選了55處作為國家公園的備選;朱里瑩等在對國家級保護地進行空間分布特征分析的基礎上,通過升級、整合及新建3種模式,提出合理優化國家公園空間布局系統的方案;虞虎等則是利用6項指標進行評價,并結合省級行政區劃對中國國家公園潛在建設區域做出了初步遴選。此外,還有部分學者從區域尺度出發,對單個國家公園的空間規劃方案進行了討論。既往的國家公園空間布局研究多數是根據中國現狀自然保護地分布進行國家公園的遴選,且側重于分析生態方面的要素,忽視了對景觀風貌的考量,導致已有的國家公園空間布局方案對自然景觀最獨特、自然遺產最精華區域的保護不夠充分。因此,中國國家公園的空間布局方案如何實施才能科學合理還需要進一步探討。

景觀風貌是對一定范圍內景觀特征的反映,可以理解為自然景觀、文化景觀及其所承載的歷史文化、精神面貌和行為活動的總和,由物質環境風貌和非物質環境風貌構成,突出體現了區域范圍內的個性化本質特征。源于英國的景觀特征評估(LCA),作為可持續發展規劃的工具之一,為識別景觀特征、景觀獨特性及價值提供了一套重要方法,在眾多歐洲國家成了可持續發展、自然保護與土地管理的核心,能夠實現區域景觀特色的留存與延續,平衡多重價值資源的保護與利用。鑒于現有研究的不足,本研究選取景觀特征評估方法應用于國家公園空間布局研究。首先,特征識別制定了景觀特征綜合區劃方案,作為區分國土景觀風貌類型和遴選國家公園的空間框架;在此基礎上,價值評估分析得出了高價值景觀風貌區域,構成國家公園建設潛在區域;最后,結合分析各國國家公園的面積、離散度等指標,對中國國家公園空間布局關鍵指標進行限定,提出面向國土景觀風貌管控的中國國家公園設立的數量、面積范圍。以期對中國國家公園的整體空間布局提供一個參考。



1 數據來源與處理

目前,全國范圍內存在特定區域數據不足、數據不便獲取等困難,因而本研究選取除中國領海及港澳臺地區之外的陸地范圍作為研究區域。

1.1 基礎地理空間數據
基礎地理空間數據來源于全國地理信息資源目錄服務系統提供的1:250000全國基礎地理數據庫。該數據庫除基本的行政邊界數據外,還包含水系(點、線、面層)、公路、鐵路(線層)、居民地(點、面層)、居民地地名(注記點)、自然地名(注記點)9類數據圖層。
1.2 區劃數據
中國地質區劃、中國地貌區劃、中國土壤區劃、中國水系流域區劃、中國植被區劃、中國動物地理區劃、中國氣候區劃、中國文化地理區劃、中國人口區劃來源于紙質數據矢量化。
1.3 其他數據

國土面積數據來自中國統計年鑒官方數據(中華人民共和國國家統計局)。中國生物多樣性關鍵地區來源于《中國生物多樣性保護戰略與行動計劃(2011-2030年)》。中國重要生態功能區來源于《全國生態功能區劃(修編版)》,自然景觀使用“中國最美的地方”名錄。自然文化為世界遺產名錄,來源于聯合國教科文組織的世界遺產中心。



2 研究方法

2.1 景觀特征綜合區劃
景觀特征分類描述是景觀特征評估的第一個階段,通過確定范圍、桌面研究、現場調查和分類描述4個步驟得出第一階段成果(即景觀特征綜合區劃)。
2.1.1 景觀特征要素篩選
景觀特征要素的選擇受分類維度的直接影響。不同尺度下選擇不同的景觀特征要素來聚類和描述,會使得最終的景觀特征區劃結果產生差異,因此根據不同使用目的選擇該尺度下適合的景觀特征要素是研究成果是否準確、合適的關鍵。

本研究結合國際已有的景觀特征評估案例(英國、歐盟、新西蘭等)和國內現行相關標準中出現的要素,初選用于中國國家公園空間布局選址的景觀特征要素,再通過灰色統計法確定最終使用的要素類別(表1)。

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2.1.2 景觀特征要素區劃依據
景觀特征要素可獨立考慮,將不同景觀特征要素與國土區域結合,就會形成以不同景觀特征要素為主的地理區劃。目前主要采用自然地理區劃、自然生態區劃等自然分區方案,沒有專門的景觀特征區域,但有地貌區劃、植被區劃、動物區劃等與單一景觀特征對應的區劃范圍。在單一景觀要素的數據選取上可以選擇相對應的、已有的且受學界公認的地理區劃作為各景觀特征要素的數據來源依據(表1)。
2.1.3 景觀特征綜合區劃流程

為了體現景觀特征要素之間的相互作用,需基于景觀特征分類方法構建綜合性景觀特征區劃,研究的技術路線見圖1。

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1) 根據要素重要性評價結果,地貌、流域及文化3個要素的重要性最高。因此,使用對應的地貌區劃單元、氣候區劃單元和文化地理單元初步簡單疊加,然后結合其他剩余要素對應的區劃單元進行聯合分析,從而得到國土尺度下的基本單元,有2143個。
2) 將每個要素對應區劃的一級分區進行編碼,并將編碼按空間對應關系賦值到基本單元,得到“基本單元+編碼信息”排列矩陣。使用PC-ORD 4.0軟件中的雙向指示種分析法(TWINSPAN)進行數量分類,得出若干個不同數量級別的分類結果。
3) 將基本單元的數量分類結果輸入ArcGIS 10.2中進行對比矯正。因為TWINSPAN分類方法忽略了指標間的近似關聯度,因此需要采取必要的邊緣檢查矯正(使用三級區劃數據)。在數量分類的基礎上,根據區劃的一般性和應用性原則確定了中國景觀特征綜合區劃方案。
2.2 景觀特征價值評估
景觀特征價值評估是景觀特征評估的第二個階段。景觀特征價值評估的指向是評估國家公園選址潛在區域及國土尺度下高價值景觀風貌所在的空間范圍。該階段通過對應評估指標選取和加權疊加評估的方式得出價值評估結果。
2.2.1 價值評估指標選取

《建立國家公園體制總體方案》指出,中國國家公園建設應考慮“保護自然生態系統的原真性、完整性”“堅持國家代表性”“開展自然環境教育”和“提供游憩機會”?!秶夜珗@設立規范》規定國家公園準入條件需同時滿足國家代表性、生態重要性和管理可行性3個方面。綜合來看,在空間上識別建立國家公園潛在區域時,應從生態系統、自然景觀、自然文化和科普教育機會等方面進行考慮。因此,價值評估指標包括自然生態系統(完整性和重要性)、生物多樣性、自然原真性、自然景觀和自然文化5項(表2)。

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2.2.2 價值評估方法

為更加準確地確定國家公園建設區域,有必要提出一套科學識別判定潛在區域的方法,使其滿足多種需求導向。通過分別計算單個評價層的指標,歸一化處理后,等權重疊加和分級可視化,得到國家公園建設潛在區域取值圖。

在實際操作層面,將景觀特征價值綜合指數(LCV)作為國家公園潛在區域的評價指標較為可行、便捷,計算公式為:

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1) 生態系統(ST):屬于中國重要生態功能區的賦值1,不屬于則賦值0。

2) 生物多樣性SW:屬于中國生物多樣性關鍵地區的賦值1,不屬于則賦值0。
3) 自然原真性YZ:本研究使用土地覆被、人類居住點、交通系統3項數據,利用布爾疊加法識別研究區內的荒野斑塊,并根據荒野斑塊面積大小與荒野質量呈正相關對自然原真性進行排序賦值。
4) 自然景觀JG:使用“中國最美的地方”名錄空間矢量化后,分析其核密度,并以核密度的高低決定自然景觀價值的排布。
5) 自然文化WH:使用世界遺產名錄空間矢量化后,同樣計算核密度值,并決定自然文化價值排布。
運用相關軟件進行疊加分析,采用自然斷點法將5層單一指標結果進行二分。結果劃分為高值、低值2種類型,高價值區域賦值為1,低價值區域賦值為0,再進行空間疊加得出綜合評價結果。
2.3 空間布局關鍵指標
國家公園整體空間布局關鍵指標包括設立數量的最小值和最大值,設立面積的最小值和最大值。在景觀特征綜合區劃的框架及景觀特征價值評估結果的基礎上對中國國家公園整體空間布局關鍵指標進行范圍限定。

2.3.1 設立數量閾值控制

國家公園設立數量閾值控制參考各國國家公園分布密度和離散度,再依據景觀特征評估結果識別的國家公園建設潛在區域和中國國土面積制定國家公園設立數量的最小值和最大值。與中國國土面積接近的美國、加拿大、巴西和澳大利亞在國家公園數量上是48-286個,數量上差距較大,分布密度為2.69×104-20.79×104km2/個,離散度則是0.55-1.74,分布狀態是凝聚型和均質型2種,其中以加拿大國家公園的空間分布最為均質(表3)。

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2.3.2 設立面積閾值控制

國家公園設立面積閾值的控制主要依據景觀特征評估結果所識別的國家公園建設潛在區域,結合國家公園設立數量,對每一個景觀特征區內設立國家公園的最小、最大面積進行控制。



3 結果與分析

3.1 景觀特征綜合區劃方案

根據景觀特征區劃數量盡量不超過200個的國際慣例,本研究選擇了分類3次和分類6次的聚類分類結果,并參考中國的地貌區劃、植被區劃等,對各個景觀特征區的邊界進行調整,將面積明顯偏小和狹長帶狀區域并入相鄰景觀特征區。依據區劃方法及區劃基本原則,得出了包括7個一級景觀特征區域、115個二級景觀特征區在內的中國景觀特征綜合區劃方案(圖2)。各個景觀特征區劃單元的描述參考了中國文化地理、中國自然地理圖集、自然保護區的科學考察報告、野生動植物方面專著及專業網站信息等。

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3.2 景觀特征價值評估結果
使用生態系統、生物多樣性、自然原真性、自然景觀和自然文化5個單一指標評價的高值空間進行等權重疊加,得到綜合評價結果,該結果的值為0-5,不同價值總分區域占中國大陸陸域國土面積的百分比見圖3、4。其中,分值為5的國土空間有3.15%,是國土尺度下景觀風貌價值最高的區域,分值大于4的國土空間有7.86%,而分值大于2的國土空間就已過半數。
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3.3 國家公園建設潛在區域
分析不同價值的空間分布可為擬設立國家公園潛在區域分布提供依據,分值越高表明景觀風貌價值越高。本研究建議將得分大于等于3的地區設定為擬設立國家公園潛在區域,高于該分值的空間占到中國大陸陸域國土面積的25.12%左右,且有2個分布特征(圖5)。
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1) 東西部面積差異顯著?!昂鸁ㄓ咕€”以東的潛在區域面積遠遠小于西部地區。東部區域以破碎化、單體面積小的斑塊為主,空間連續性較弱,而西部主要以大面積連片的斑塊出現,單體面積遠大于東部地區。
2) 連片跨區域情況較多。潛在區域與景觀特征分區的邊界并沒有強關聯度,由于使用評價指標與特征分區要素類型有一定的差異,因此通過價值評估識別的潛在區域有了比較明顯的跨區域分布特點。
3.4 空間布局關鍵指標閾值

基于景觀特征綜合區劃的框架及景觀特征價值評估的結果,對中國國家公園空間布局關鍵指標(區域保護面積、建設數量)進行范圍限定(表4)。本研究建議國家公園設立數量在65-133個,面積占國土面積的5.23%-10.70%??偟膩碚f,以胡煥庸線為界,東部景觀特征區在設立國家公園數量上比西部特征區高,在面積上西部遠高于東部。

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4 結論與討論

4.1 結論
本研究立足于景觀特征評估的理論和方法,通過選取合適的景觀風貌構成要素,劃定了能區分國土景觀風貌類型和遴選國家公園的空間框架;依據國家公園管理目標和相關政策,構建了包括自然生態系統、生物多樣性、自然原真性、自然景觀和自然文化5個維度在內的綜合評價模型,對景觀特征價值進行評估。利用評估結果初步確定了中國陸域國家公園建設的潛在區域,為擬設立國家公園的空間布局提供了依據。以景觀特征區為基本單元,制定了區域內關于國家公園的數量范圍、面積范圍和保護占比3個層面的國家公園空間布局關鍵指標數據。研究結論總結如下。
1) 國土尺度景觀風貌通過景觀特征綜合區劃體現,其分類要素包括自然地理景觀、歷史文化景觀2個一級要素。自然地理景觀要素包含地理、地形、土壤、水文、地表覆蓋/動植物群和氣候6個二級要素;歷史文化景觀包含傳統文化、聚居風貌2個二級要素。利用上述8個二級要素對應的區劃方案,借助ArcGIS 10.2和PC-ORD 4.0軟件中雙向指示種分析,結合疊加分析提出了中國景觀特征綜合區劃方案,包括7個一級景觀特征區域和115個二級景觀特征區。
2) 構建的綜合評價模型是在景觀特征綜合區劃結果的基礎上,選取了自然生態系統、生物多樣性、自然原真性、自然景觀和自然文化5個維度分別進行計算評估,最后歸一化、等權重疊加得到最終的景觀特征價值評估結果,該結果表明國土景觀風貌的價值排序及其空間分布情況。評分為5分的區域面積占比為3.15%,評分大于4分的區域面積占比為7.86%,評分大于3分的區域面積占比為25.12%,得分大于等于3的地區為國家公園建設潛在區域。
3) 與中國國土面積接近的美國、加拿大、巴西和澳大利亞在國家公園數量上是48-286個,數量上差距較大,分布密度為2.69×104-20.79×104km2/個,離散度則是0.55-1.74,分布狀態是凝聚型和均質型2種,其中以加拿大國家公園的空間分布最為均質。為了保證國家代表性景觀風貌區域的重點均衡保護,本研究建議國家公園設立數量在65-133個,面積占國土面積的5.23%-10.70%。
4.2 討論
本研究依據國土景觀風貌內涵,在國土尺度下聚類了自然地理和歷史文化分區特征,完成了中國國土尺度的景觀特征綜合區劃,用于描述國土尺度的景觀風貌類型。剖析國家公園內涵和管理目標的具體要求,提出了適用于國土尺度下國家公園布局選址的遴選機制,即以景觀特征綜合區劃為基本單元,以景觀特征價值評估結果識別潛在國家公園設立區域?;诰坝^特征構建國家公園遴選機制有利于為今后正式建設提供科學依據,能夠為其他類型的自然保護地空間整合優化提供一個突破行政邊界的合理框架,有望在國土、區域和保護地等多個尺度和層面得到應用和驗證。
受空間尺度、數據精度與準確性、有待進一步驗證等因素的影響,本研究仍然存在著一定的局限性。景觀特征評估分為2個階段:“特征描述”和“價值評估”?!疤卣髅枋觥彪A段是對景觀及其表征的相對客觀、定性的分類與描述階段。利用要素篩選和分類描述進行綜合區劃是一個復雜過程,它的確定需要結合多個學科的成果,如地理學、生態學、生物學等,在此基礎上還要進行廣泛的公眾參與,才可能得到一個科學、廣泛的結果。聚類要素的不同會直接導致聚類結果的差異性,并導致最終綜合區劃的不同。另外,在確定景觀特征綜合區劃的邊界時,將TWINSPAN方法和定性分析運用于景觀特征區劃探索,方法創新的同時在一定程度上保證了區域內景觀風貌(包括自然生態系統和自然文化)的完整性。但是,由于分析過程中要素數據的柵格化導致數據精度下降,以及景觀特征類型的邊緣處于動態變化的狀態,使得2個相鄰的景觀特征區劃邊界無法精確劃定。如何在景觀特征區劃過程中盡量減少人為的影響,確定準確、清晰的邊界是將來需要解決的問題。

“價值評估”階段具有強目標導向性,不同的目標導向下使用的評估指標具有較大的差異性,其評估指標的選取直接影響到最終的結果。本研究進行的價值評估結果是以面向國土景觀風貌管控的國家公園空間布局為導向,景觀風貌通過景觀特征來表征。雖然該方法能夠較為全面地包含國家公園空間布局過程中考慮的各方面要素,但在價值評估過程中對各要素之間的關聯機制考慮有所欠缺。接下來的研究可以通過建立各項評估指標的關聯機制,得出更精確的價值評估結果。




作者:孫喬昀,深圳大學建筑與城市規劃學院助理教授;李娜,北京林業大學園林學院博士研究生;張玉鈞,中國社會科學院旅游研究中心特約研究員,北京林業大學園林學院教授

原文刊載于《中國園林》2022年第4期,參考文獻略

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