国土空间规划视角下青岛市生态空间格局研究

郭晓林，曲筱青，孙 林

(1.青岛市城市规划设计研究院，青岛 266001；
2.青岛市经济发展研究院，青岛 266001；
3.济南市规划设计研究院，济南 250101)

当前我国城镇化进程中面临生态环境恶化和土地资源供需失衡两大问题，高强度的人类活动和不可持续的土地利用方式干扰了生态系统的平衡机制，进而威胁了人居环境质量和区域生态安全[1]。城镇空间扩张同生态空间保护之间缺少协调手段是导致上述问题的根本原因之一。国土空间作为城市的自然载体，是区域生态安全的核心组成要素，而由城镇空间扩张引起的生态环境变化，也是生态安全领域研究的重点[2]。城市的生态空间格局维护着城市生态系统结构和过程的健康与完整[3]，既是城市高质量发展的底线格局，又为居民提供生态系统服务功能保障。在国土空间规划体系建立健全的大背景下，严格保护与合理布局城市生态空间，促进国土空间用途管制制度落实，对实现经济社会与生态环境保护协调发展有着重要意义。

1.1 研究区概况

青岛市地处山东半岛南部，陆域面积11 295 km2，海域面积12 240 km2，生态环境资源丰富，山水林田海岛湾兼备，良好的生态环境条件是青岛市社会经济可持续发展的基础。但是城镇空间扩张对自然生态格局形成冲击，导致景观破碎化、水资源短缺、森林资源总量不足等问题显现。

1.2 研究思路

生态空间对于维护区域生态环境健康具有重要作用。对生态空间概念的界定是由土地资源的稀缺性和不可替代性决定的，是在工业化和城市化快速发展阶段对区域环境保护认识的深化，是应对日益严峻的城市生态环境的一种响应[4]。长期以来，土地利用与生态环境建设之间存在着一定的脱节现象，造成这种现象的原因很多，其中一个很重要的原因就是在进行空间规划和利用决策时对生态问题缺乏全面的分析与把握。一直以来，土地利用和生态保护两者直接关系脱节，国土空间的开发利用对生态保护问题缺乏深入分析和系统规划[5]。参照相关研究对生态用地的界定，本文所指生态空间是指具有自然属性、以提供生态产品或生态服务为主导功能的国土空间，包括林地、草地、河流、湿地、无居民海岛等[6]。

以青岛市为例，从复杂的土地利用变化类型中定量研究生态空间变化情况和特征，有助于认识土地利用与区域生态环境关系，为区域社会经济与生态环境的可持续发展提供坚实的基础；
运用生态安全格局理论方法，研究全市生态安全格局，识别生态廊道；
基于国土空间总体规划上位要求，明确基于资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价的核心管控区域。基于以上综合分析，对全市生态空间格局进行优化，如图1所示。

图1 研究框架

青岛市工业化向后期阶段过渡的特征明显，该阶段的土地利用变化及其生态环境响应也最为剧烈。基于LandsatTM影像的现实可获得性，选取青岛市域1980—2018年5期进行人工判别。再辅以土地变更调查数据等，结合外业解译出主要的土地利用类型，划分为建设用地、林草地、耕地、水域和未利用地5个Ⅰ级类，其中选择林草地、水域作为主要生态空间，既兼顾了与土地利用分类国家标准的衔接，也有利于抓住影响生态空间变化的核心要素，突出主要因素的分析，如图2所示。总体来看，青岛市城市生态空间由1980年的2032.87 km2减少至2018年的1800.41 km2，38年间减少232.46 km2，见表1。

表1 青岛市生态空间变化情况 km2

2.1 幅度变化

土地利用变化幅度指土地利用类型在面积总量中的变化情况。式(1)反映青岛市生态空间数量和结构变化的总体趋势。从变化幅度来看(表2)，生态空间呈现前期平稳减少，后期大幅减少的特征，变化幅度依次为-1.64%，-0.62%，-1.27%，-8.23%。

(1)

式中：ΔU为研究时段内某一类型土地的变化幅度；
Ua，Ub分别为研究基年和研究末年某一种土地利用类型的面积。

表2 青岛市生态空间变化幅度

2.2 速度变化

由于生态空间的增减交替影响实际情况的判断，因此使用土地利用耗减度指标，来衡量生态用地空间的变化速率[7]。式(2)反映单位时间内某类型土地利用被实际消耗的程度。从变化速度来看(表3)，1980—2008年，林草地、水域的耗减度均低于1%，总体呈现出稳定态势，青岛生态保护情况总体较好。2008—2018年林草地、水域的开发度均有不同程度的增大，尤其是2008年之后林草地、水域分别达到4.57%，4.52%，说明大量生态空间向耕地、建设用地转换。

(2)

式中：Luc为土地利用耗减度；
Dab指从a时刻到b时刻某一种土地利用类型被消耗的面积，即该土地利用类型转为其他土地利用类型面积的总和；
Ua表示a时刻该土地利用类型的面积；
T为从a时刻到b时刻的研究时段长。

表3 青岛市生态空间耗减度 %

2.3 空间布局变化

叠加青岛市1980和2018年2期数据，分析青岛市土地利用类型变化空间分布情况，去掉占比小于0.1%的转换类型之后，选择了12类与生态空间相关的土地利用变化情况，占所有土地类型总变化量的50.39%，见表4。总体来看，1980—2018年青岛市生态空间发生了巨大的变化，伴随着建设用地外延扩张，占用了城市周边林草地、滩涂水域，林草地转化为建设用地177.33 km2，占变化总面积的5.32%，尤其是城乡结合部和自然保护地边缘区域。

表4 青岛市生态空间主要转换类型

通过1980—2018年遥感影像解析，青岛市的国土空间发生了巨大变化，尤其是中心城区的城镇空间由点状到面线结合快速增长，城区之间的距离逐渐缩短，联系更加紧密，渐有合拢之势。市域北部和西南部土地利用变化的幅度相对较小，胶州湾北岸和东岸城区变化幅度较大。建设用地不断扩张，城市周边的耕地、林地等主要土地类型被建设用地占用，即城乡结合部成为扰动最剧烈的区域。

现状建设用地数量规模扩张，不可避免地侵占生态空间，尤其是耕地和林草地的区域。山群生态受损且景观破碎化，湿地面积萎缩和功能退化的趋势尚未得到有效遏制等现象现实存在。为进一步落实生态文明理念，实现国土空间的整体优化配置，对全市生态进行全面分析。

3.1 模型构建

生态安全格局是指景观生态学中某些潜在的空间格局，它们由景观中包括生态源、缓冲区与生态源之间廊道在内的一些关键性局部、位置、空间联系所构成[8]。生态安全格局通常认为生态要素需要通过克服自然环境中的阻力表面来进行空间扩散，因此本文运用式(3)即基于最小累积阻力模型来建立阻力面，充分考虑源、距离和景观介质面三方面特征[9-11]。

(3)

式中：Mcr为阻力面；
f为未知的正函数，反映空间中任一点的最小阻力与其到所有源的距离和景观基面特征的正相关关系；
Dij是物种从源j到空间某一点所穿越的某景观的基面i空间距离；
Ri是景观i对某物种运动的阻力。

3.2 生态安全格局建立

基于自然保护地整合优化阶段成果、第三次全国国土调查阶段成果(斑块面积F大于50 hm2)、珍稀树种、动物迁徙等数据，采用景观生态学“斑块—廊道—基质”模式判别生态系统的结构与功能关系，对各类生态源地进行评价与识别，如图3所示。将青岛市域不同地类对核心生态斑块之间功能联系的阻力进行赋值，见表5。根据不同地类的阻力系数，利用ArcGIS空间分析工具，基于式(3)生成阻力面，得到生态功能强度分布，初步构建起全市生态安全格局，如图4所示。进一步识别相邻源地之间的最小累积阻力路径，识别生态廊道。由于受青岛市缓坡丘陵地形及自然保护地等生态源分布影响，全市以南北走向的生态廊道为主，彼此间相互连通形成网络化的程度较低，不利于生态源地间景观流、生态流的相互扩散，故需在生态廊道网络的架构中结合现状实际，对其进行空间优化布局，如图5所示。生态功能强度较强的区域主要依托崂山、大泽山和原胶南山群等核心生态斑块，这些斑块是全市重要的自然保护地，属于需要特别关注的生态保育、水源涵养区域；
核心斑块之外依托河流水系形成网状交互格局。

表5 基于Mcr模型的阻力参数

4.1 评价方法

资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价是编制国土空间规划、完善空间治理的基础性工作，其结果反映自然资源环境本底能不能承载未来城市的发展，是自然保护地整合优化和生态保护红线评估调整工作的重要基础[12-13]。其中，生态保护重要性评价的结果可以表征区域生态空间建设的潜力和局限性，可为区域土地资源的合理利用提供重要依据。以生态保护极重要区和重要区作为生态空间的核心管控区域，可以进一步保障生态安全底线，实现全面可协调。依据自然资源部《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价指南(试行)》，充分考虑青岛市地域特色和陆海统筹，纵向落实省级双评价传导任务，横向强化双评价对空间规划支撑力度，结合青岛市实际形成技术路线，如图6所示。

图6 青岛市生态保护重要性评价技术路线

4.2 生态空间核心管控区域划定

具体方法体现尊重自然、顺应自然、保护自然的理念，通过水源涵养、水土保持、生物多样性维护、防风固沙、海岸防护5项生态系统服务功能重要性单项评价和水土流失、海岸侵蚀2项生态脆弱性单项评价进行集成，取生态系统服务功能重要性和生态脆弱性评价结果的较高等级，按照“短板效应”进行叠加[14-15]，作为生态保护重要性等级的初判结果，将评价结果初步分为极重要、重要、一般3个等级。综合考虑评价范围内自然保护地、饮用水水源地、重要滩涂和河口湿地、国家一级公益林、市级水土流失图斑、海岸地貌、风暴潮影响范围等数据衔接修正，辅以人工识别，得到青岛市生态保护重要性评价集成结果，即生态保护极重要区和生态保护重要区分布，如图7所示。

以集成结果中生态保护重要性极重要区和重要区作为青岛市生态空间核心管控区域，与生态功能强度分布、生态廊道分布进行叠加，进一步完善构建重要生态屏障、廊道和网络，形成连续、完整、系统的生态保护格局和开敞空间网络体系，维护生态安全和生物多样性。

基于生态空间演变特征分析，以生态安全格局为基底，以生态保护极重要区、重要区为核心管控区域，构建青岛市“一湾两翼，三山一原，一轴多廊”的生态空间格局，呈现出明显的依山滨水的空间分异特征，如图8所示。

图8 青岛市生态空间结构优化

一湾：指胶州湾生态核心，包括浅海湿地、潮间带湿地、潮上带湿地、河口湿地以及人工湿地等多种湿地类型，是市域面积最大、生态作用最为重要的湿地系统，是鸟类最重要的繁殖地、越冬地与迁徙停歇地，作为核心生态源与周边连通性也较好。

两翼：指沿海生态保护带，串联胶州湾湾口外海域、丁字湾、大小管岛、灵山岛等提供重要生态服务的海湾、海岛，同是鸟类的栖息地和迁徙停歇地，也是水产生物重要的产卵、育幼场，在生态系统层次、物种层次和遗传资源层次均有生态保护极重要区域分布。

三山：指崂山、大泽山和原胶南山群，是全国同纬度地区植物种类最多、植物区系成分最复杂的地带，主要包括暖温带森林植被、花岗岩峰丛地貌、迁徙候鸟的重要中转地和栖息地，生物多样性维护与水土保持重要性突出；
集中分布的生态功能强度极高的生态源与东岸建成区之间边界明显。

一原：指中部胶莱平原农业集中区所形成的重要自然基底。

一轴：指大沽河生态保护中轴，纵贯南北的胶东半岛的绿色结构性骨架，另外还有小沽河、五沽河、南胶莱河等市域重要河流汇入以及滨河防护林带，生态保护重要性等级整体较高。

多廊：围绕“一核、两带、三山”配置多条生态廊道，考虑全市典型森林-湿地复合的生态系统特征，以林带和水系为自然骨架，依托防护林带、生态间隔林带等建设，将散布全域相对孤立的生态斑块有机联结，实现生态格局优化。

此外，大量的海拔不高的缓丘林地也是重要的生态缓冲区域，这些生态斑块、廊道将中心城区与其他城镇之间填充，将全域生态空间关联在一起，支撑全市生态格局的形成。缓冲区域也应坚持生态保护优先，在控制规模和强度的前提下，可选择部分城镇适度点状开发，但要防止粗放蔓延对生态环境的破坏，积极引导促进人口和经济活动合理集中。

生态文明建设是中华民族永续发展的千年大计[16]，国土空间是生态文明建设的空间载体，统筹国土空间开发与保护是新时期的改革要求。同时，国土空间总体规划编制要求优化空间总体格局，构建生态保护格局，促进区域协调、城乡融合发展。在城市发展和生态保护的双重压力下，青岛市坚持绿色发展理念，力求构建科学适度有序的国土空间布局体系。

本文首先从时空维度，分析青岛市生态空间自身演变特征，以及与城镇等其他空间的耦合关系；
其次，从现状出发，研判生态功能强度、生态廊道分布，作为生态空间的基底；
再次，通过符合青岛市级的资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价体系建设，科学评价筛选生态空间的核心管控区域；
最后，叠加上述分析结果，构建全市“一湾两翼，三山一原，一轴多廊”的生态空间格局，对合理布局生态空间进行探索，凸显出以严格底线约束，蓝绿相依、山海城相融的生态空间。期望基于综合分析对全市生态空间格局进行优化，加强生态优先、保护优先的底线思维，进一步保护好以胶州湾、崂山等为核心的山海岛湾自然地理格局，保障城市生态与环境安全，满足城市高质量发展和高品质建设需要。