京广铁路北京中心城区段廊道绿地生态系统文化服务供应潜力与机会

蒙小英 边紫琳 陈远方

现有城市地上交通廊道中，沿线环境隐患多、城市空间品质低下的情况在铁路交通廊道中尤为突出。城区铁路交通廊道两侧30～50 m宽的防护绿地受限于防护要求和铁路局用地权属[1]，绿地功能单一，长期处于废弃状态。而根据已有研究，生物保护廊道[2]和城市生态廊道[3]的宽度在30～60 m就能基本满足动物迁移、植物传播以及生物多样性保护的功能。因此，正在运营的铁路线路实际上为城市储备了大量的防护绿地，对这些绿地的智慧运用，不仅能激活沿线的城市空间活力，还能成为北京减量发展下开放空间存量更新建设的示范。在日益紧张的城市用地中，在满足隔音、防护功能的前提下，探讨铁路两侧由防护绿带所形成的城市绿廊是否可以为沿线城市空间使用者提供生态系统服务，尤其是生态系统文化服务（cultural ecosystem services, CES）功能。本研究围绕CES功能供应的潜力和机会，构建研究铁路廊道绿地供应CES的模型，并进行分析。

CES是指人类从自然生态环境中获得的非物质利益。1997年Constanza把“文化服务”定义为生态系统的美学、艺术、教育、精神和科学价值[4]，被认为是CES的雏形。2005年联合国千年生态系统服务评估（The Millennium Ecosystem Assessment, MA）的报告首次完整提出了CES这一概念，并将其定义为“人类通过丰富精神、认知发展，进行思考、娱乐休闲及美学体验等方式从生态系统中获取的非物质受益”[5]。国外对CES功能的研究集中于游憩功能和美学功能，其中以美学感知为主题的成果较丰富[6]。对城市绿地的CES研究主要包括CES效益与人类福祉的关系、CES选择偏好与权衡、CES价值量化与规划应用等方面[7]；
在研究尺度上，CES的研究集中在宏观尺度，缺乏在中小尺度或街区尺度的探索；
在评价方法上，以定性评价、定量与定性相结合为主，缺少定量和空间化的评价方法[8]。

中国对CES的研究正在起步，已有学者关注城市绿色空间CES绩效评价[9-10]、供需关系[11-13]、空间制图[14-17]等研究成果在景观规划中的应用。在城市绿地CES价值评估中，研究者从市民感知与支付意愿角度出发，运用问卷调查法，从娱乐与生态旅游、美学、文化遗产和教育4个方面对公园、公共绿地和社区绿地3类绿地的CES价值进行量化评估[18]。有研究者借助公众参与地理信息系统（Public Participatory Geographic Information System,PPGIS），在ArcGIS软件中对上海复兴公园的CES进行了空间分析[19]，对于CES在微观尺度上的研究和CES的空间化研究具有参考意义。有研究者以城市滨水空间为例，提出重要性-绩效表现分析（importance-performance analysis, IPA）可以成为测度和分析生态系统文化服务供需状况的有效方法，并建立了CES抽象功能与人的感知相关联的评价方式。

国外学者对铁路廊道景观开展研究时多探讨铁路廊道对环境的影响[20]、与文化景观的关系[21]。国内铁路景观的研究集中在铁路沿线绿地的植物配置[22-23]、种植方式[24]、植物生态效益、种植技术、边坡防护等定性研究层面；
2010年后相关的定量评价研究类型增多，包括铁路廊道景观的视觉质量[25]、绿化模式[26]、景观敏感性及风景视觉吸收力因子[27]、城市空间割裂[28]等，但其数量仍屈指可数。

城区铁路廊道绿地CES供应潜力和机会研究是中观尺度下对CES功能的空间化研究，是对CES研究尺度和内容的拓展，其定量化研究将为沿线廊道空间的精细化治理提供基础资料和理论指导。

1.1 研究框架

MA将CES分为游憩与旅游、美学价值、文化遗产、教育价值、精神与宗教、灵感、地方感等类型，是目前广泛使用的分类标准。其中，游憩与旅游、美学价值、文化遗产、教育价值是游客和居民最为重视的4种文化服务类型[17]，因此，本研究选取这4种CES类型的指标，探索北京中心城区内京广铁路廊道绿地为沿线居民提供CES功能的可能性。

CES功能供给的可能性主要通过供应潜力和供应机会来评估[29]。CES供应潜力是指生态系统根据其风景或特征提供文化服务的能力[29]，铁路两侧用于防护、隔离的绿地空间是潜在的文化服务提供者，本研究的供应潜力指铁路廊道绿地依据自身的景观要素与空间特征提供CES的能力。根据Bing等对供应潜力的解读与指标选取的研究，可以发现CES供应潜力主要受研究区所能提供的景观要素影响[30]。因此，可以景观要素为媒介，建立铁路廊道绿地与CES供应的联系，进而分析CES供应潜力并探讨铁路廊道绿地供应CES功能的途径。另外，CES需要使用者接触自然环境，与植被、水体、建筑、设施等景观要素产生互动而受益[31]，使用者必须到达场地才能受益于该区域的CES。在国外学者的研究中，CES供应机会以交通、设施可达性和人口密度为特征[29,32-33]，游憩机会以设施点与道路的距离、与自然景观的距离和人口密度来评估[34]，本研究以此为基础测度CES的供应机会，进而分析铁路廊道绿地对沿线城市空间的CES供应情况。根据已有研究，开放空间指城市中保持着自然景观、提供活动设施的区域，包括城市公园、绿地、广场、风景点等公共活动空间，是公众休闲、游憩、交往的场所，承载着城市的价值，具有生态自然与人文等重要功能[35-37]。相较于自然景观，开放空间的关注点更为聚焦，更强调其作为城市空间的一部分所发挥的功能与价值，与本研究的CES概念更为相近，故以“与开放空间距离”代替“与自然景观距离”这一指标，最终确定铁路廊道绿地CES供应机会的评价指标为交通可达性、与开放空间距离、人口密度（图1）。

1.2 建立CES类型与景观要素的联系

Plieninger等在CES空间化与量化分析的研究中指出，CES的供需情况与景观要素之间存在着较强的关联[38]。在近年的研究中，词频统计法被用作建立CES类型与景观要素及其特征之间联系的常用方法[9,31]。因此，本研究在中国知网（CNKI）数据库与Web of Science核心数据库中以游憩与旅游、美学价值、文化遗产、教育价值4类CES为主题词进行期刊文献的检索，共筛选出122篇有效文献。通过对文献中景观要素及其特征的出现频次进行统计，选取与各类型CES指标相关的、词频较高的要素作为本研究的主要景观要素，选取部分与铁路廊道空间相匹配的低词频要素作为补充，共筛选出植被、水体、游憩活动、场地与交通、小品与设施、管理与维护[9]六大类景观要素，以及与各类景观要素所对应的23类要素特征（图2）。本研究将以现存景观要素为媒介来建立铁路廊道绿地与CES功能之间的对应关系，进而分析铁路廊道绿地的CES供应潜力。

2.1 研究区概况

北京中心城区指东城区、西城区、朝阳区、海淀区、丰台区、石景山区6个区行政界域的总和①。该区域仅占北京行政区范围总面积的8%，却承载了60%的人口和70%的产业[39]，城市功能复合、集中，是城市建设最为典型的区域。故本研究选择该区域，对铁路交通廊道绿地供应CES的潜力与机会进行研究。

笔者通过对北京市中心城区内的铁路线进行预调研与筛选，选取沿线绿地较多、铁路形式多样的京广高速铁路为主要研究线路，并以距离京广高铁较近的京广普速铁路为辅助研究线路（图3）。经调研发现，中心城区内京广高速铁路以高架形式为主，少部分采用地上形式，西五环以外区域全部为高架铁路；
京广普速铁路则以地上形式为主，仅在河道、公路交接处采用高架形式。

研究范围为北京中心城区内运营的京广铁路线路两侧的防护绿地及各向外延伸1 km距离的城市空间（图4），研究范围面积约57 km2，研究线路长度约33 km。

2.2 数据来源

本研究主要收集路网数据、铁路廊道绿地及沿线开放空间数据（图5）、居住区（图6）及居住建筑数据3类数据。铁路沿线城市空间的路网数据来源于OpenStreetMap，通过ArcGIS 10.8软件对数据进行拓扑检查与错误修正，供后续分析使用。铁路廊道绿地及沿线开放空间、居住区及居住建筑数据主要来源于天地图卫星影像图的解译。选取云量少、植被茂盛、分辨率为2.5 m的天地图夏季卫星影像作为本研究的基础资料，结合大量的实地踏勘对所需数据进行手动样本提取和目视解译，并录入ArcGIS 10.8以供后续分析。根据每一居住区内的居住建筑总面积（居住建筑占地面积×楼层数）来计算居住人口数（居住建筑总面积÷人均住房建筑面积），其中人均住房建筑面积采用2021年北京市统计局发布的北京市居民人均住房建筑面积34.56 m2[40]的标准。

2.3 研究方法

本研究采用定性分析与定量分析相结合的方法。定性分析用于评估铁路廊道绿地的CES供应潜力；
定量分析用于测度CES供应机会，借助ArcGIS平台的分析工具对交通可达性、与开放空间距离、人口密度进行计算，对应的分析工具分别为网络分析、OD成本矩阵分析、核密度分析。在街区尺度范围内，步行为居民的主要出行方式，本研究选择步行可达性[41]作为交通可达性测度结果，以人类正常行走的平均速度5 km/h为标准，将交通可达性分为4个等级，对应的时间成本t分别为t≤5 min、5＜t≤10 min、10＜t≤15 min、15＜t≤20 min；
OD成本矩阵分析测度了500、1 000、1 500 m范围内廊道绿地与开放空间的距离，以及该范围内开放空间的位置分布与数量情况；
人口密度情况通过居住区人口数量的核密度分析来测度，再叠合可达性的计算结果，以进一步分析铁路廊道绿地的CES对沿线人口潜在的空间供应情况。

3.1 CES供应潜力

3.1.1 铁路廊道绿地空间类型及现存景观要素

通过对京广铁路廊道绿地的实地踏勘，笔者梳理出高架铁路廊道绿地空间、地面铁路廊道绿地空间两大类，其中高架铁路廊道典型空间包含Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ类型，地面铁路廊道典型空间包含Ⅳ、Ⅴ类型（图7、8）。通过对典型空间现存景观要素进行梳理与归类，共识别出植被、水体、场地、历史遗产4种类型。

3.1.2 铁路廊道绿地供应CES的途径

在CES类型与景观要素指标体系的基础上，结合铁路廊道绿地空间现状，对CES景观要素进行再次分类，具体分为可转化要素与待补充要素（图9）。可转化要素为通过利用铁路廊道绿地现存景观要素进行转化从而可发挥CES功能的要素，待补充要素为铁路廊道空间目前缺乏的且需要后续根据需求而补充的要素。其中，可转化要素是铁路廊道绿地自身供应CES的基础。

目前，京广铁路廊道绿地可转化现存的植被、水体、场地、历史遗产4类景观要素来提供CES。要素转化受现存景观要素数量限制，仅能提供部分CES。因此，通过待补充要素对不同类型的CES功能进行完善是铁路廊道绿地充分供应CES功能的必要环节。待补充要素主要集中在设施的完善与后期管理维护方面，重点在于对无障碍设施、服务设施、休息设施等必要基础设施的补充，以及后期对环境卫生的管理。

借助上述过程对现存要素进行识别、转化与补充，形成与CES类型所对应的景观要素，从而发挥CES功能，是铁路廊道绿地供应CES的途径，即铁路廊道绿地供应CES需要经过“识别”“转化与补充”“供应”3个过程（图10）。

3.1.3 铁路廊道绿地的CES供应潜力

根据上述对铁路廊道绿地供应CES的途径分析，CES供应潜力除受铁路廊道空间基本属性（面积、形状等）影响外，还主要受可转化要素、待补充要素的种类与数量影响。其中，可转化要素的种类与数量取决于廊道空间自身情况，也是影响CES供应潜力的主要因素，可转化要素种类与数量越多，CES供应潜力越大；
而待补充要素的种类与数量则更多取决于使用者的实际需求，在铁路廊道绿地供应CES的后期发挥作用，补充越多，CES供应潜力越大，同时，所补充的要素还将影响未来CES的供应情况。

3.2 CES供应机会指标测度

3.2.1 交通可达性

根据分析结果（图11），对可达面积进行统计（表1），发现研究范围内铁路廊道绿地的步行可达性总体情况较好，近50%的城市空间都在距离廊道绿地15 min的步行路程以内，这使铁路廊道绿地为沿线城市空间供应CES成为可能。空间分布上，西五环以内的整体可达性优于西五环以外，这可能与城市路网密度及完善情况有关。北京西站附近多为铁路交通附属设施用地，防护绿地较少，因此存在大量可达性较差的区域。西四环到西五环之间的铁路多为高架形式，高架桥下存在大量的线状防护绿地，该区域绿地空间与莲花河水系并行，植被、水域等自然景观丰富，沿线多为居住用地且绿地可达性较理想，是为沿线城市空间供给CES，尤其是游憩服务的热点区域。园博园以南为京广普速铁路，建成年代较早且接近城市郊区，但该线路大部分区域从居住空间穿过，调研中发现部分绿地与城市道路之间缺少如步道、连廊等的直接连接。因此增强其与周边道路和空间的连接程度，提升廊道绿地可达性，是使其为沿线城市空间供应CES的必要条件。

表1 交通可达性数据统计Tab. 1 Statistics of traffic accessibility data

3.2.2 与开放空间距离

访问频次的高低是影响铁路廊道绿地CES价值的重要因素之一，沿线开放空间作为吸引人群进行游憩、观赏等活动的主要场所，距离开放空间远近将影响铁路廊道绿地的吸引力，进而影响CES的价值。从整体层面看，3个尺度的分析结果（图12）均显示研究区域最南侧（南岗洼社区及附近区域）的铁路廊道绿地附近开放空间数量多、分布紧凑，该部分廊道绿地与开放空间的距离情况最为理想。对上述分析结果进行对比分析发现，西五环以内的铁路沿线开放空间数量少，从空间分布上看，部分开放空间靠近研究区域边界，直接影响3个尺度下该区域的绿地测度结果，尤其是在500、1 000 m尺度下，大部分廊道绿地的开放空间数量仅在5个以内，部分廊道绿地500 m范围内甚至无开放空间。

3.2.3 人口密度

从人口的核密度分析结果（图13）来看，整体空间分布上，五环内沿线人口密度较大，五环外人口密度较小，同北京市人口密度的空间分布规律一致。在西四环至西五环之间的区域人口密度大，居住区分布密集，并且密度较高区域的可达时间大部分处于15 min以内，该区域的人群是铁路廊道绿地CES潜在的主要服务对象。因此，在人口密度层面，以上区域是供应机会测度结果较理想的区域；
园博园以南至研究范围边界处于北京市的城镇区域。人口密度较低且分布较分散，居住建筑以单层民宅为主，人口密度较大区域的可达性不够理想，绝大部分可达时间超过15 min。

3.3 CES供应机会

从交通可达性、与开放空间距离、人口密度3个指标的测度结果来看，交通可达性与人口密度存在空间分布上的相似性，重点表现在西四环至西五环之间，该区域整体测度情况较为理想。在与开放空间距离层面，西五环以内的部分廊道绿地测度情况较差。西五环以外的可达性与人口密度测度结果不太理想，但与开放空间距离指标情况良好，尤其是南岗洼社区及附近区域。研究范围东侧边界至西四环范围内，3个指标的测度情况均较差。考虑到人群作为CES的受益者，可达性作为人群到达场地受益的必要条件，可将交通可达性、人口密度作为判断CES供应机会的主要影响因素。经综合分析，研究范围内的B区、C区是CES供应机会高的区域，其中C区为沿线最高；
E区铁路廊道绿地的CES供应机会一般；
A区、D区由于铁路廊道绿地存量较少，其CES供应机会较低（图14）。

4.1 提升CES供应潜力

应充分利用不同类型铁路廊道空间的优势对其进行积极开发，具体措施应包括转化与提升铁路廊道绿地的现存要素、补充景观要素与完善基础设施两部分。在转化与提升方面，植被是廊道绿地中最基本的要素，尤其应注重植被要素的转化；
铁路遗产是相对于城市空间特有的要素，充分利用铁路遗产形成特色场地环境，是铁路廊道绿地CES中文化遗产、教育价值的重要载体。在补充与完善方面，基础设施是保证铁路廊道绿地能被正常使用的前提，是铁路廊道绿地规划与建设中应被重点关注的部分。

4.2 提升CES供应机会

对铁路廊道绿地进行规划时，应充分考虑绿地与城市路网结构的关系，尤其应该注重铁路廊道绿地与城市慢行系统的空间关系。通过合理规划路线、新增辅助道路等方式，缩短由开放空间到达铁路廊道绿地的路程，进而提升人群访问频次，增加受益者对CES的感知频率。另外，将铁路廊道建设中割裂的绿地重新连接，使其成为连续的线性空间，可实现其CES与铁路防护的双重效益。

5.1 总结

本研究从CES供应潜力与CES供应机会两方面建立铁路廊道绿地供应CES的研究框架，并以京广高速铁路和京广普速铁路的廊道空间及沿线城市空间作为研究对象进行分析。借助该框架，本研究分析了铁路廊道绿地作为CES载体的供应潜力和机会，并通过分析现存问题给出针对性建议。对铁路廊道绿地供应CES功能的研究不仅为铁路廊道空间的前期规划与后期建设提供参考，也为其他类型的廊道绿地或防护绿地空间的CES供应研究提供参考。

5.2 讨论

在风景名胜区、公园绿地等中小尺度层面，采用定性方法对CES中游憩机会的研究较丰富；
在城市或区域大尺度层面，CES的供应潜力与机会更多采用定量的方式进行评估。本研究后续将继续探究如何在中小尺度下构建铁路廊道绿地CES的量化评价体系，尤其是供应潜力的量化；
体系构建上也将进一步探讨各类指标的细化与权重分配，提升评价体系的完善性。同时，网络大数据逐渐成为各领域研究的重要数据来源，相较于本研究中直接对空间结构进行测度，人群出行等大数据能够更准确地反映出真实的人群流动特征及空间的使用情况。随着未来更多开源数据的融入，可以不断完善研究的分析方法，并提出更具针对性的建议。

注释(Note)：

① 《北京城市总体规划（2016年—2035年）》中将东城区、西城区、朝阳区、海淀区、丰台区、石景山区划为北京市中心城区。

图表来源(Sources of Figures and Table)：

图3底图来自百度地图，审图号：GS（2021）6026号；
其余图表均由作者绘制。