基于生态连通协同居民可达视角的山地城镇公共绿地格局演变及其效能
摘要：【目的】公共绿地的格局演变深受城镇空间生长方式影响，在不同维度产生正、负向效能，在山地区域尤为复杂。兼顾公共绿地的生态连通性与居民可达性，是山地城镇公共绿地现实发展的难题，也是动态平衡“人”与“生态”发展需求的保障。
【方法】以浙江省景宁畲族自治县县城为例，基于 Markov模型推演 2007—2021 年城镇空间生长过程，结合形态学空间格局分析（morphological spatial patternanalysis, MSPA）法和连通性指数法分析绿地景观连通性，采用空间句法计算居民可达性。
【结果】识别出景宁县城空间具有轴向延伸与指状扩张的生长方式，在生长过程中形成了公共绿地的 3 种独特类型，即狭长绿带、零星规则绿地、不规则山体绿地。发现景宁县城公共绿地格局演变产生了 3 种典型的负向效能：
1）生态空间面积增加，但结构连通性未明显提升且功能连通性下降；2）绿地空间分布与可达 “核心”错位；3）带状绿地局部可达性不佳。
【结论】景宁县公共绿地的景观连通性与内部核心区比重显著正相关，而可达性与其自身格局特征及空间分布有关。据此提出山地城镇公共绿地在轴向延伸与指状扩张的空间生长方式下，增加原有公共绿地内部核心区面积、在各片区可达“核心”就近布局公共绿地的优化策略，以及在新老城区差异化应用的思路。
城镇空间布局与生长方式受原生地貌影响显著，而城镇空间布局又影响着公共绿地的功能与格局演变。公共绿地作为一个有机的整体，其格局演变是对城镇格局快速变化的响应，且会在不同维度产生正、负向效能。中国幅员辽阔，地貌复杂多样，其中“广义山地”约占全国陆地面积的 2/3[1]。相较于平原城镇，山地城镇自然山水本底突出，受地形门槛限制存在土地资源紧缺、建成环境复杂、生态系统敏感脆弱的特征，分布其间的公共绿地形态复杂、立体性突出[2]。在响应城镇空间生长的过程中，山地城镇公共绿地格局演变面临着生态连通性不足和居民可达性不佳的“双维”难题。一方面，城镇空间不断向周边山体侵蚀，造成“城-山”边缘景观破碎化，影响绿地整体景观连通性的发挥；另一方面，“择平而建”营建理念下的城镇空间呈轴向发展，部分绿地因服务范围限制而可达性不足。
生态连通性与居民可达性相耦合的研究视角回应了山地城镇公共绿地的现实发展难题，同时兼顾了“人”与“生态”的发展需求，能够为公共绿地规划提供新思路。其中，生态连通性作为公共绿地生态系统服务功能发挥的重要前提，其水平高低能够反映某个区域内景观结构间的空间连续性[3]。目前相关研究多聚焦于栖息地保护、水文连通性评价、环境适宜性评价等区域尺度[4]；但在对如城镇公共绿地等较小尺度的研究上尚存空白[5]，探究不同公共绿地的景观连通性演变规律及连通重要性能够揭示不同类型的公共绿地在维持城镇整体生态格局中的作用和定位。
而绿地可达性作为衡量公共绿地实际空间布局合理性的重要指标，是人们获取生态福祉的重要保障[6]。既往相关研究多聚焦于平原大城市[7]，对山地城镇原生地貌和城镇空间生长方式导致的绿地可达性问题关注不足[8]。
山地条件下，如何在城镇空间生长过程中，形成兼顾生态连通和居民可达的公共绿地布局，是亟待解决的问题。本研究以浙江省丽水市景宁畲族自治县（以下简称景宁县）县城为例，旨在通过研究其公共绿地格局演变及效能，探明山地城镇公共绿地合理布局的路径。
1 研究区概况
景宁县是浙江省丽水市辖县，作为浙江山区 26 县之一，有着“九山半水半分田”和 “两山夹一水，众壑闹飞流”的典型山地地貌特征。县城位于县域中部，在快速城镇化进程中，城镇空间主要沿小溪、鹤溪轴向生长并逐渐向周边山体蔓延。其间，公共绿地分布零星，部分绿地随城镇的轴向生长狭长布局，且在“城-山”边缘存在诸多不规则山体绿地，形成了山地城镇独特的“城-绿”格局。
通过目视解译建成区与自然山体的交界，综合城镇规模、形态等实际因素，避免后续分析受到边缘效应影响，在既有研究的基础上[9]，遵循适度原则将边界以外 800 m 设置为缓冲区形成研究范围，共计 81.76 hm2（图 1）。依据 CJJ/T85-2017《城市绿地分类标准》，本研究的公共绿地包括公园绿地（G1）和区域风景游憩绿地（EG1）两大类。2012—2022 年的公共绿地数据主要来自景宁县住建局，在此基础上结合实际调研进行边界校正。
2 研究方法
以景宁县城公共绿地的格局演变为研究内容，首先分析研究区 2007—2021 年土地利用结构与“城-山”空间格局变化，揭示期间公共绿地的格局演变特征；其次从景观连通性和绿地可达性 2 个维度，分析 2012—2022 年研究区内公共绿地的格局演变过程与效能变化（表 1）。
2.1 基于Markov 模型的土地利用转移分析
Pij土地利用结构变化反映了一个地区自然资源与社会经济的发展过程，有助于人们理解当下城镇景观格局的形成。Markov 模型能够预测事件发生的概率且具有无后效性特征，被广泛应用于土地利用变化研究[10]。本研究基于 Arc GIS 对不同时期的土地覆盖数据进行叠加分析，根据 CLCD 定义的分类体系得到耕地、林地、不透水面、草地、水域、未利用地 6 类用地类型[11]。利用 Excel 软件进行土地利用转移统计，最终确定土地利用类型之间相互转化的概率矩阵（ ）[12]。计算式：Piji jn 0?Pij?1n∑j=1Pij= 1（i，j = 1，2，···，n）式中， 为土地类型 转变为土地类型 的转移概率， 为土地利用类型的数目。
2.2 绿地景观连通性评价
景观连通性既包含结构连通性——对景观结构特征和空间配置关系的描述，也包含功能连通性——特定物种对该结构的响应[13]。因此，本研究结合形态学空间格局分析 （morphologicalspatial pattern analysis, MSPA）法与连通性指数法，对景宁县城公共绿地的整体连通性情况及不同绿地类型对维持整体连通性的重要程度展开研究。前者具有操作简便、参数定义明确等分析优势，能够在空间配置上精准识别出景观类型与结构；而后者在功能响应上高度浓缩了景观格局信息，能够较为直观地反映出内部连通性水平的变化[14]。
2.2.1 结构连通性分析
基于归一化植被指数和归一化水指数，在 ENVI 5.3 中提取遥感影像中所有绿地和水域，导入 Arc GIS 合并为 MSPA 中的前景像元。为避免地形效应干扰植被指数的正确表达，采用地形校正 C 模型[15]对遥感影像进行预处理。
结合生态廊道宽度效应出现的阈值[16]及研究区内公共绿地的规模形态，在 GuidosToolbox 2.6 软件中设定边缘宽度为 1，即像元的基本单元为 10 m×10 m，进行八邻域分析，得到生态空间的 7 种 MSPA 景观类型——核心区、岛状斑块、孔隙、边缘区、桥接区、环道区、支线。其中，核心区与桥接区面积之和的占比常用于衡量结构连通性的优劣程度[5]。在 Arc GIS 中叠加公共绿地边界，生成2012—2022 年城镇公共绿地结构要素图
2.2.2 功能连通性分析
既有研究表明，可能连通性指数 （probabilityof connectivity, PC）能反映整体景观连通性，斑块重要性指数（delta probability of connectivity,d PC）在计算各小型斑块对保持景观连通的重要程度时结果更为显著[17]。计算式n p?ijij aiaji j AL式中， 为景观中斑块总数， 为物种在斑块和 直接扩散的最大可能性， 和 分别为斑块和 的面积， 为研究区面积， PC 数值越大说明连通性越好。
PCremoved PC式中， 表示去除单个斑块后剩余斑块的可能连通性指数数值， 数值越大说明该斑块对保持景观连通的重要性程度越高。
依据研究区的实际情况，结合前人研究[18]，在 Conefor 2.6 中设置连接距离阈值为 100 m，可能连通概率为 0.5，得到研究区内所有斑块的整体 PC 值和各斑块对维持景观连通重要程度的 d PC 值。叠加 2012、2017、2022 年 3 个时期公共绿地边界，各公共绿地的 d PC 值由边界内的所有斑块的 d PC 值经面积加权求和后确定。计算式、n d PCkk akk Ap式中， 表示公园内斑块总数， 表示斑块 的连通重要值， 表示斑块 的面积， 表示公共绿地 p 的面积。
2.3 绿地可达性评价
绿地可达性是指人们前往绿地的难易程度。空间句法可以描述人的活动参与下的城市空间形态特征，融合个体对环境的心理认知，具有探究形态不规则的山地城镇可达性潜力[19]。在句法模型的若干变量中，整合度值能够刻画某一空间与其他空间聚集或离散的程度，反映了在一定搜索半径下城镇空间中人车流动的聚集效应[9]，包括全局整合度和局部整合度 2 个指标，整合度值越高，则代表空间越聚集；反之，则代表空间越离散。整合度（I）计算式：
结合矢量路网数据及遥感影像，先在Arc GIS 软件中绘制路网，再导入 Depthmap 软件构建各时期空间句法线段模型。设置全局整合度的搜索半径（R1）为 n，并根据 5~10 min平均步行距离设置局部整合度的搜索半径（R2）为 500 m，得到研究区内各条道路的全局及局部整合度值；提取离公共绿地各入口最近道路的全局及局部整合度均值，用于模拟各公共绿地的全局可达性以及在居民日常步行习惯下的局部可达性情况。
3 景宁县城空间生长与公共绿地格局演变
3.1 空间生长特征与土地利用结构变化
景宁县城空间形成于小溪、鹤溪两侧的谷地，其空间生长大致经历 2 个阶段：首先，遵循绩效最大化原则，同时伴随县城主要水系——小溪的截弯取直工程，建成区沿水系和道路两侧平坦的谷地呈南北轴向扩张，奠定了城镇整体狭长的空间格局；而后，受城镇基础设施服务范围与城镇“最佳经济规模”的限制[20]，建成区在经济技术的支持下尝试跨越地形门槛，主要体现在老城向上一级高程发展，澄照新区通过穿隧道、架高速等手段突破轴向发展。最终，景宁县城形成了沿水系、道路狭长延伸，末端指状向山体内嵌、跨越的空间特征。
就研究区内的土地利用结构而言，在空间位置关系上（图 2），不透水面位于城镇空间的核心地带，外围依次分布着耕地、草地与林地，水体贯穿全城。在土地利用要素变化上，除林地外，其他用地均不断扩增。不透水面的不断增加表明景宁县城处于持续扩张的过程，且于 2007—2017 年期间最为强烈。
就土地利用转移情况而言（表 2），草地和耕地 2 类用地受边缘效应影响显著，转移率最高。部分耕地因不透水面的不断扩张开始向山坡蔓延，呈现依山而垦的特点。不透水面和林地的转移率相对较低，前者原有格局基本不变，以耕地和林地转入为主；后者虽转移率不高，但因基数较大，转移面积达647.5 hm2。由此可知，景宁县城的土地利用结构变化主要围绕不透水面的扩张展开。在城镇空间的轴向延伸与指状扩张下，不透水面不断侵蚀周边耕地、林地，一定程度上打断了曾经连续的山水风貌，是景宁“城-山”边缘景观破碎的主要原因。
3.2 格局演变中呈现的公共绿地独特类型
山地地貌特征决定了景宁县城独特的营建方式，而城镇空间生长进一步推动公共绿地格局变化。2012—2022 年，研究区内公共绿地由 9 个增至 16 个。新增公共绿地主要分布在城镇轴向延伸方向及“城-山”边缘，这与景宁县城轴向延伸和指状扩张的生长方式密切相关。伴随城镇空间生长，公共绿地的分布位置、绿地形态、周边环境均发生着变化，反映出山地城镇营建方式所形成的独特绿地类型，主要识别为 3 种：狭长绿带、零星规则绿地、不规则山体绿地。
3.2.1 狭长绿带多分布于滨水坡岸
狭长绿带（以下简称Ⅰ类绿地）沿主要水系小溪及鹤溪分布。在研究时段早期（2012—2017 年）为硬质堤岸构成的不透水面（表 3），经生态改造后形成串联城区、辐射郊区的城镇“绿脉”，包括滨江景观带、鹤溪滨水公园。
3.2.2 零星规则绿地多分布于平坦谷地
规则绿地（以下简称Ⅱ类绿地）零星分布于县城中的平坦谷底，主要由耕地、不透水面转化而来，包括文化公园、人民公园、凤凰大道游园、三月三公园等。该类绿地通常面积较小，多采用见缝插绿、拆违建绿等增绿方式建设。
3.2.3 不规则山体绿地多分布于“城-山”边缘
不规则山体绿地（以下简称Ⅲ类绿地）多位于“城-山”边缘，依山而建，内部构成主要为生态林地。如入城口公园、石印山公园、寨山公园等公园绿地的建设，是公共绿地规划突破有限平面空间、顺应地形立体发展的重要举措，对城镇景观破碎化有一定缓冲效果。
在地形限制下，上述 3 种公共绿地建设响应城镇空间生长，空间具有零星分布的特点和不规则、破碎、狭长、立体的形态特征，与平原型城镇公共绿地环楔状分布、形态平坦规整的布局特征[21] 迥然不同。最终构成了山地城镇独特的“城-绿”格局。
3.3 景观连通性变化
3.3.1 县城整体生态空间景观连通性变化
2012—2022 年，景宁县城整体生态空间的结构连通性较好（表 4），但在变化趋势上，研究区生态空间总面积不断减小，其中，核心区面积逐年减少，而岛状斑块、边缘区、桥接区等面积逐年增加，说明研究区内生态空间正在逐渐破碎化。这与功能连通性的逐年下降从双重视角表明，景宁县城的空间扩张不断蚕食周边生态核心区——山体林地，造成了景观结构破碎化与功能连通性下降。
3.3.2 公共绿地景观连通性变化
聚焦 2012—2022 年景宁县城公共绿地的整体连通性变化，发现生态空间面积持续增加，但各时期核心区与桥接区之和的占比均不足 40%（表 5），说明各时期的整体结构连通性均为一般水平。横向对比各时期公共绿地结构连通性和功能连通性的变化情况，整体功能连通性于 2017 年达到最佳，其水平高低与生态空间的面积大小无必然联系。而从景观构成要素变化的角度分析，公共绿地核心区占比相对最高的年份也是 2017 年，再次表明核心区对维持整体功能连通的重要性。
公共绿地内部景观要素构成与其在城镇空间生长过程中的格局特征、土地利用来源等密切相关（表 3）。Ⅰ类绿地的景观类型构成取决于其狭长的空间形态：以鹤溪滨水公园为例，依据河道宽度及周边城区建设情况，绿带建设宽度在 10~30 m 之间，在宽度适宜、植被覆盖良好处易形成核心区，而在宽度较窄处形成的桥接区或支线发挥了水体与绿带核心区及Ⅱ类绿地之间的连接、过渡作用；Ⅱ类绿地通常位于用地紧凑的老城区，面积较小而分散，不利于绿地内部核心区的形成；Ⅲ类绿地内部以核心区为主，主要与其良好的自然基底有关。
在功能连通性方面，分析 3 类绿地的连通重要性水平，发现Ⅲ类绿地对于维持公共绿地整体功能连通的重要性最强（表 6）。皮尔逊相关性检验结果表明，公共绿地的连通重要性与绿地内部核心区面积的占比呈显著正相关（p<0.01）。Ⅲ类绿地因具有核心区占比高、生态基底较好以及与外部生态源地联系密切的优势，对维持山地城镇公共绿地结构与功能连通有着重要价值。
3.4 居民可达性变化
全局尺度下，景宁县城公共绿地整体可达性情况较好（表 7），大多数公共绿地位于可达性较高的路段。但在局部尺度下，不同类型的公共绿地局部整合度差异较大，有近一半面积的公共绿地局部整合度小于公共绿地局部整合度均值，尤其是随城镇空间轴向延伸的Ⅰ类绿地和分布于城镇轴向末端的Ⅲ类绿地。
对道路整合度进行核密度分析，并叠加公共绿地布局图以更直观地体现两者的空间关系。在全局尺度下，道路高可达性区域 （以下简称可达“核心”）与公共绿地布局之间存在一定的“错位”关系（图 3），部分可达“核心”未布局公共绿地。局部尺度下的可达“核心”聚集程度更强，与公共绿地分布间的“错位”现象也更为显著（图 4），如三月三公园、惠明寺景区等公共绿地周边道路局部可达性明显不足，而人民北路—团结东路等可达“核心”尚未布局公共绿地。但分析公共绿地整体可达性变化的趋势，道路系统的逐步完善与公共绿地的新增规划一定程度上缓解了这种“错位”现象，增强公共绿地布局的合理性。
3 类公共绿地独特类型的可达性情况与其格局特征及城镇空间生长的不同阶段中道路的建设情况密切相关。贯穿全城的沿河道路在城镇发展早期全局整合度相对较好，因此该时期的Ⅰ类绿地全局可达性较好。随着城区内部路网密度的提升，Ⅱ类绿地全局可达性提升显著，逐渐成为当前市民最容易获取到的绿地资源之一。而在与人们日常活动半径紧密联系的局部尺度，老城区路网建设时间早、密度高，因此Ⅱ类绿地可达性最佳；Ⅰ类绿地随着城镇的轴向发展线性扩张，局部可达性下降。Ⅲ类绿地可达性情况与其分布位置相关，以水系为纵轴，靠近纵轴中部的公共绿地整体可达性较好，两端相对较差。实地调研中，滨江景观带、惠明寺景区等公共绿地较低的访问频率亦反映了轴向两端的绿地在实际使用中活力不足的情况。
4 讨论与结论
通过分析浙江省山地城镇景宁县的公共绿地格局，本研究识别出伴随县城空间生长所形成的 3 类公共绿地独特类型，即狭长绿带、零星规则绿地、不规则山体绿地。本研究还发现，在公共绿地格局演变过程中产生了负向效能，具体表现为绿地生态空间面积增加，但整体结构连通性未明显提升且功能连通性下降，绿地空间布局与城镇道路可达 “核心”错位、带状绿地局部可达性不佳等。进一步分析表明，公共绿地的景观连通性水平与其核心区占比显著正相关，而公共绿地的可达性水平与其自身格局特征及空间分布有关。
景宁县城城镇空间生长与绿地格局变化的博弈，呈现出在山地城镇轴向延伸、指状扩张的典型空间生长方式，反映出公共绿地狭长、破碎、零星、立体、不规则的格局特征成因及演变过程。对公共绿地演变效能的评价，为其他类似的山地城镇在动态发展中进一步完善公共绿地布局提供借鉴。
1）在生态连通维度，用地受限的老城可通过增加原有绿地内的核心区面积，即扩增公共绿地中面积较大的生境斑块，提升整体景观连通性；对于新城，公共绿地的规划设计需格外关注内部大型生境斑块建设的完整性和稳定性及公共绿地与外部生态源地的联系程度，尽早建立生态优势。
2）在居民可达维度，老城公共绿地应布局在各片区可达“核心”附近。老城的带状绿地规划设计要避免一味延伸，宜在靠近居民区的段落重点规划布局，强化周边路网建设，增设绿地入口并完善标识系统，增强带状绿地的局部可达性。对于尚未形成完善路网体系的新城，具有前瞻性的公共绿地布局能够优化人居环境、提升地块价值、协调片区用地结构。
本研究基于生态连通协同居民可达的视角，探明山地城镇独特空间生长方式下的公共绿地格局的特征成因和演变过程及效能变化，从而凝练出具有山地特色的公共绿地布局策略。由于公共绿地的格局演变还受到地方经济、文化特征等影响，未来可进一步叠加其他相应维度展开研究。