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面向国土景观风貌管控的中国国家公园空间布局研究

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发表时间:2022-05-19 16:05作者:孙乔昀  李娜  张玉钧来源:《中国园林》

历经60余年的建设,中国已设立各类自然保护地1.18万个,总面积约180万km2,覆盖18%的国土空间、4.6%的海域面积。 国家近年来致力于推进国家公园体制建设和自然保护地体系的优化整合工作,自然保护地体系的空间结构面临重大调整。国家公园作为自然保护地体系的主体,所保护的空间是中国自然生态系统中最重要、自然景观最独特、自然遗产最精华、生物多样性最富集的部分。因此,国家公园空间布局是否合理直接影响了保护地体系的保护有效性,以及决定了国土景观风貌多样性是否能得到有效留存和延续。国家公园的空间布局与其他类型保护地一样是一个复杂的过程,涉及规划尺度、确定保护对象、评估生境质量及制定保护管理策略等多个层面的内容。

国际上不同国情的国家对国家公园空间布局模式有着不同的理解。例如,加拿大在国家公园空间布局上是以基本覆盖自然地理区划为导向的布局模式;英国是以本土文化景观特征为导向的;南非则重点关注自然景观方面。正是因为管理目标的不同才导致国与国之间的国家公园在国土尺度上不同空间布局的差异性。
相比国外丰富的国家公园建设实践,国内学者目前的研究成果主要围绕国家公园的体制建设、遴选标准、管理实践、公众参与等进行较多分析和总结,而关于国家公园整体空间布局方面的研究则处于起步探索阶段。欧阳志云等提出从整体生态系统布局、重点保护对象及自然景观分布考虑国家公园备选名单,并且罗列了符合该标准的可设立的国家公园选址;周睿等将国家公园的准入条件归纳为面积适宜性、资源代表性、人类影响度和功能全面性,并以自然保护区为遴选对象,遴选了55处作为国家公园的备选;朱里莹等在对国家级保护地进行空间分布特征分析的基础上,通过升级、整合及新建3种模式,提出合理优化国家公园空间布局系统的方案;虞虎等则是利用6项指标进行评价,并结合省级行政区划对中国国家公园潜在建设区域做出了初步遴选。此外,还有部分学者从区域尺度出发,对单个国家公园的空间规划方案进行了讨论。既往的国家公园空间布局研究多数是根据中国现状自然保护地分布进行国家公园的遴选,且侧重于分析生态方面的要素,忽视了对景观风貌的考量,导致已有的国家公园空间布局方案对自然景观最独特、自然遗产最精华区域的保护不够充分。因此,中国国家公园的空间布局方案如何实施才能科学合理还需要进一步探讨。

景观风貌是对一定范围内景观特征的反映,可以理解为自然景观、文化景观及其所承载的历史文化、精神面貌和行为活动的总和,由物质环境风貌和非物质环境风貌构成,突出体现了区域范围内的个性化本质特征。源于英国的景观特征评估(LCA),作为可持续发展规划的工具之一,为识别景观特征、景观独特性及价值提供了一套重要方法,在众多欧洲国家成了可持续发展、自然保护与土地管理的核心,能够实现区域景观特色的留存与延续,平衡多重价值资源的保护与利用。鉴于现有研究的不足,本研究选取景观特征评估方法应用于国家公园空间布局研究。首先,特征识别制定了景观特征综合区划方案,作为区分国土景观风貌类型和遴选国家公园的空间框架;在此基础上,价值评估分析得出了高价值景观风貌区域,构成国家公园建设潜在区域;最后,结合分析各国国家公园的面积、离散度等指标,对中国国家公园空间布局关键指标进行限定,提出面向国土景观风貌管控的中国国家公园设立的数量、面积范围。以期对中国国家公园的整体空间布局提供一个参考。



1 数据来源与处理

目前,全国范围内存在特定区域数据不足、数据不便获取等困难,因而本研究选取除中国领海及港澳台地区之外的陆地范围作为研究区域。

1.1 基础地理空间数据
基础地理空间数据来源于全国地理信息资源目录服务系统提供的1:250000全国基础地理数据库。该数据库除基本的行政边界数据外,还包含水系(点、线、面层)、公路、铁路(线层)、居民地(点、面层)、居民地地名(注记点)、自然地名(注记点)9类数据图层。
1.2 区划数据
中国地质区划、中国地貌区划、中国土壤区划、中国水系流域区划、中国植被区划、中国动物地理区划、中国气候区划、中国文化地理区划、中国人口区划来源于纸质数据矢量化。
1.3 其他数据

国土面积数据来自中国统计年鉴官方数据(中华人民共和国国家统计局)。中国生物多样性关键地区来源于《中国生物多样性保护战略与行动计划(2011-2030年)》。中国重要生态功能区来源于《全国生态功能区划(修编版)》,自然景观使用“中国最美的地方”名录。自然文化为世界遗产名录,来源于联合国教科文组织的世界遗产中心。



2 研究方法

2.1 景观特征综合区划
景观特征分类描述是景观特征评估的第一个阶段,通过确定范围、桌面研究、现场调查和分类描述4个步骤得出第一阶段成果(即景观特征综合区划)。
2.1.1 景观特征要素筛选
景观特征要素的选择受分类维度的直接影响。不同尺度下选择不同的景观特征要素来聚类和描述,会使得最终的景观特征区划结果产生差异,因此根据不同使用目的选择该尺度下适合的景观特征要素是研究成果是否准确、合适的关键。

本研究结合国际已有的景观特征评估案例(英国、欧盟、新西兰等)和国内现行相关标准中出现的要素,初选用于中国国家公园空间布局选址的景观特征要素,再通过灰色统计法确定最终使用的要素类别(表1)。

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2.1.2 景观特征要素区划依据
景观特征要素可独立考虑,将不同景观特征要素与国土区域结合,就会形成以不同景观特征要素为主的地理区划。目前主要采用自然地理区划、自然生态区划等自然分区方案,没有专门的景观特征区域,但有地貌区划、植被区划、动物区划等与单一景观特征对应的区划范围。在单一景观要素的数据选取上可以选择相对应的、已有的且受学界公认的地理区划作为各景观特征要素的数据来源依据(表1)。
2.1.3 景观特征综合区划流程

为了体现景观特征要素之间的相互作用,需基于景观特征分类方法构建综合性景观特征区划,研究的技术路线见图1。

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1) 根据要素重要性评价结果,地貌、流域及文化3个要素的重要性最高。因此,使用对应的地貌区划单元、气候区划单元和文化地理单元初步简单叠加,然后结合其他剩余要素对应的区划单元进行联合分析,从而得到国土尺度下的基本单元,有2143个。
2) 将每个要素对应区划的一级分区进行编码,并将编码按空间对应关系赋值到基本单元,得到“基本单元+编码信息”排列矩阵。使用PC-ORD 4.0软件中的双向指示种分析法(TWINSPAN)进行数量分类,得出若干个不同数量级别的分类结果。
3) 将基本单元的数量分类结果输入ArcGIS 10.2中进行对比矫正。因为TWINSPAN分类方法忽略了指标间的近似关联度,因此需要采取必要的边缘检查矫正(使用三级区划数据)。在数量分类的基础上,根据区划的一般性和应用性原则确定了中国景观特征综合区划方案。
2.2 景观特征价值评估
景观特征价值评估是景观特征评估的第二个阶段。景观特征价值评估的指向是评估国家公园选址潜在区域及国土尺度下高价值景观风貌所在的空间范围。该阶段通过对应评估指标选取和加权叠加评估的方式得出价值评估结果。
2.2.1 价值评估指标选取

《建立国家公园体制总体方案》指出,中国国家公园建设应考虑“保护自然生态系统的原真性、完整性”“坚持国家代表性”“开展自然环境教育”和“提供游憩机会”。《国家公园设立规范》规定国家公园准入条件需同时满足国家代表性、生态重要性和管理可行性3个方面。综合来看,在空间上识别建立国家公园潜在区域时,应从生态系统、自然景观、自然文化和科普教育机会等方面进行考虑。因此,价值评估指标包括自然生态系统(完整性和重要性)、生物多样性、自然原真性、自然景观和自然文化5项(表2)。

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2.2.2 价值评估方法

为更加准确地确定国家公园建设区域,有必要提出一套科学识别判定潜在区域的方法,使其满足多种需求导向。通过分别计算单个评价层的指标,归一化处理后,等权重叠加和分级可视化,得到国家公园建设潜在区域取值图。

在实际操作层面,将景观特征价值综合指数(LCV)作为国家公园潜在区域的评价指标较为可行、便捷,计算公式为:

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1) 生态系统(ST):属于中国重要生态功能区的赋值1,不属于则赋值0。

2) 生物多样性SW:属于中国生物多样性关键地区的赋值1,不属于则赋值0。
3) 自然原真性YZ:本研究使用土地覆被、人类居住点、交通系统3项数据,利用布尔叠加法识别研究区内的荒野斑块,并根据荒野斑块面积大小与荒野质量呈正相关对自然原真性进行排序赋值。
4) 自然景观JG:使用“中国最美的地方”名录空间矢量化后,分析其核密度,并以核密度的高低决定自然景观价值的排布。
5) 自然文化WH:使用世界遗产名录空间矢量化后,同样计算核密度值,并决定自然文化价值排布。
运用相关软件进行叠加分析,采用自然断点法将5层单一指标结果进行二分。结果划分为高值、低值2种类型,高价值区域赋值为1,低价值区域赋值为0,再进行空间叠加得出综合评价结果。
2.3 空间布局关键指标
国家公园整体空间布局关键指标包括设立数量的最小值和最大值,设立面积的最小值和最大值。在景观特征综合区划的框架及景观特征价值评估结果的基础上对中国国家公园整体空间布局关键指标进行范围限定。

2.3.1 设立数量阈值控制

国家公园设立数量阈值控制参考各国国家公园分布密度和离散度,再依据景观特征评估结果识别的国家公园建设潜在区域和中国国土面积制定国家公园设立数量的最小值和最大值。与中国国土面积接近的美国、加拿大、巴西和澳大利亚在国家公园数量上是48-286个,数量上差距较大,分布密度为2.69×104-20.79×104km2/个,离散度则是0.55-1.74,分布状态是凝聚型和均质型2种,其中以加拿大国家公园的空间分布最为均质(表3)。

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2.3.2 设立面积阈值控制

国家公园设立面积阈值的控制主要依据景观特征评估结果所识别的国家公园建设潜在区域,结合国家公园设立数量,对每一个景观特征区内设立国家公园的最小、最大面积进行控制。



3 结果与分析

3.1 景观特征综合区划方案

根据景观特征区划数量尽量不超过200个的国际惯例,本研究选择了分类3次和分类6次的聚类分类结果,并参考中国的地貌区划、植被区划等,对各个景观特征区的边界进行调整,将面积明显偏小和狭长带状区域并入相邻景观特征区。依据区划方法及区划基本原则,得出了包括7个一级景观特征区域、115个二级景观特征区在内的中国景观特征综合区划方案(图2)。各个景观特征区划单元的描述参考了中国文化地理、中国自然地理图集、自然保护区的科学考察报告、野生动植物方面专著及专业网站信息等。

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3.2 景观特征价值评估结果
使用生态系统、生物多样性、自然原真性、自然景观和自然文化5个单一指标评价的高值空间进行等权重叠加,得到综合评价结果,该结果的值为0-5,不同价值总分区域占中国大陆陆域国土面积的百分比见图3、4。其中,分值为5的国土空间有3.15%,是国土尺度下景观风貌价值最高的区域,分值大于4的国土空间有7.86%,而分值大于2的国土空间就已过半数。
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3.3 国家公园建设潜在区域
分析不同价值的空间分布可为拟设立国家公园潜在区域分布提供依据,分值越高表明景观风貌价值越高。本研究建议将得分大于等于3的地区设定为拟设立国家公园潜在区域,高于该分值的空间占到中国大陆陆域国土面积的25.12%左右,且有2个分布特征(图5)。
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1) 东西部面积差异显著。“胡焕庸线”以东的潜在区域面积远远小于西部地区。东部区域以破碎化、单体面积小的斑块为主,空间连续性较弱,而西部主要以大面积连片的斑块出现,单体面积远大于东部地区。
2) 连片跨区域情况较多。潜在区域与景观特征分区的边界并没有强关联度,由于使用评价指标与特征分区要素类型有一定的差异,因此通过价值评估识别的潜在区域有了比较明显的跨区域分布特点。
3.4 空间布局关键指标阈值

基于景观特征综合区划的框架及景观特征价值评估的结果,对中国国家公园空间布局关键指标(区域保护面积、建设数量)进行范围限定(表4)。本研究建议国家公园设立数量在65-133个,面积占国土面积的5.23%-10.70%。总的来说,以胡焕庸线为界,东部景观特征区在设立国家公园数量上比西部特征区高,在面积上西部远高于东部。

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4 结论与讨论

4.1 结论
本研究立足于景观特征评估的理论和方法,通过选取合适的景观风貌构成要素,划定了能区分国土景观风貌类型和遴选国家公园的空间框架;依据国家公园管理目标和相关政策,构建了包括自然生态系统、生物多样性、自然原真性、自然景观和自然文化5个维度在内的综合评价模型,对景观特征价值进行评估。利用评估结果初步确定了中国陆域国家公园建设的潜在区域,为拟设立国家公园的空间布局提供了依据。以景观特征区为基本单元,制定了区域内关于国家公园的数量范围、面积范围和保护占比3个层面的国家公园空间布局关键指标数据。研究结论总结如下。
1) 国土尺度景观风貌通过景观特征综合区划体现,其分类要素包括自然地理景观、历史文化景观2个一级要素。自然地理景观要素包含地理、地形、土壤、水文、地表覆盖/动植物群和气候6个二级要素;历史文化景观包含传统文化、聚居风貌2个二级要素。利用上述8个二级要素对应的区划方案,借助ArcGIS 10.2和PC-ORD 4.0软件中双向指示种分析,结合叠加分析提出了中国景观特征综合区划方案,包括7个一级景观特征区域和115个二级景观特征区。
2) 构建的综合评价模型是在景观特征综合区划结果的基础上,选取了自然生态系统、生物多样性、自然原真性、自然景观和自然文化5个维度分别进行计算评估,最后归一化、等权重叠加得到最终的景观特征价值评估结果,该结果表明国土景观风貌的价值排序及其空间分布情况。评分为5分的区域面积占比为3.15%,评分大于4分的区域面积占比为7.86%,评分大于3分的区域面积占比为25.12%,得分大于等于3的地区为国家公园建设潜在区域。
3) 与中国国土面积接近的美国、加拿大、巴西和澳大利亚在国家公园数量上是48-286个,数量上差距较大,分布密度为2.69×104-20.79×104km2/个,离散度则是0.55-1.74,分布状态是凝聚型和均质型2种,其中以加拿大国家公园的空间分布最为均质。为了保证国家代表性景观风貌区域的重点均衡保护,本研究建议国家公园设立数量在65-133个,面积占国土面积的5.23%-10.70%。
4.2 讨论
本研究依据国土景观风貌内涵,在国土尺度下聚类了自然地理和历史文化分区特征,完成了中国国土尺度的景观特征综合区划,用于描述国土尺度的景观风貌类型。剖析国家公园内涵和管理目标的具体要求,提出了适用于国土尺度下国家公园布局选址的遴选机制,即以景观特征综合区划为基本单元,以景观特征价值评估结果识别潜在国家公园设立区域。基于景观特征构建国家公园遴选机制有利于为今后正式建设提供科学依据,能够为其他类型的自然保护地空间整合优化提供一个突破行政边界的合理框架,有望在国土、区域和保护地等多个尺度和层面得到应用和验证。
受空间尺度、数据精度与准确性、有待进一步验证等因素的影响,本研究仍然存在着一定的局限性。景观特征评估分为2个阶段:“特征描述”和“价值评估”。“特征描述”阶段是对景观及其表征的相对客观、定性的分类与描述阶段。利用要素筛选和分类描述进行综合区划是一个复杂过程,它的确定需要结合多个学科的成果,如地理学、生态学、生物学等,在此基础上还要进行广泛的公众参与,才可能得到一个科学、广泛的结果。聚类要素的不同会直接导致聚类结果的差异性,并导致最终综合区划的不同。另外,在确定景观特征综合区划的边界时,将TWINSPAN方法和定性分析运用于景观特征区划探索,方法创新的同时在一定程度上保证了区域内景观风貌(包括自然生态系统和自然文化)的完整性。但是,由于分析过程中要素数据的栅格化导致数据精度下降,以及景观特征类型的边缘处于动态变化的状态,使得2个相邻的景观特征区划边界无法精确划定。如何在景观特征区划过程中尽量减少人为的影响,确定准确、清晰的边界是将来需要解决的问题。

“价值评估”阶段具有强目标导向性,不同的目标导向下使用的评估指标具有较大的差异性,其评估指标的选取直接影响到最终的结果。本研究进行的价值评估结果是以面向国土景观风貌管控的国家公园空间布局为导向,景观风貌通过景观特征来表征。虽然该方法能够较为全面地包含国家公园空间布局过程中考虑的各方面要素,但在价值评估过程中对各要素之间的关联机制考虑有所欠缺。接下来的研究可以通过建立各项评估指标的关联机制,得出更精确的价值评估结果。




作者:孙乔昀,深圳大学建筑与城市规划学院助理教授;李娜,北京林业大学园林学院博士研究生;张玉钧,中国社会科学院旅游研究中心特约研究员,北京林业大学园林学院教授

原文刊载于《中国园林》2022年第4期,参考文献略

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