譚 璐，秦 華

(西南大學(xué)園藝園林學(xué)院，重慶 北碚 400715)

隨著城市化進(jìn)程的加快和城市發(fā)展的內(nèi)在需求，城市土地利用類型正在發(fā)生復(fù)雜而深刻的變化，城市生態(tài)環(huán)境也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。城市發(fā)展不合理導(dǎo)致了大量污染問題，其中霧霾問題尤為突出[1-3]，幾乎已經(jīng)成為各大城市的污染常態(tài)。特別是城市的急速擴(kuò)張和人口數(shù)量的增加，會(huì)導(dǎo)致城市用地緊張，城市綠地空間大量減少，從而使霧霾現(xiàn)象進(jìn)一步加劇[4]。因此，合理利用有限的城市綠地，將其生態(tài)效益最大化，是我國城市發(fā)展的必然趨勢(shì)，也是實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化城市的內(nèi)在需求。為了有效地規(guī)劃城市綠地，實(shí)現(xiàn)城市與自然的和諧發(fā)展，有必要研究當(dāng)下的城市綠地景觀格局模式對(duì)緩解PM2.5污染的影響，并通過科學(xué)的方法進(jìn)行評(píng)價(jià)，以期對(duì)未來的城市綠地規(guī)劃提供一定的建議。

由于在城市污染中霧霾問題較為嚴(yán)重，因此許多專家學(xué)者將研究重點(diǎn)放在綠地景觀格局的配置上，通過研究綠地景觀格局對(duì)PM2.5污染的影響，來分析城市綠地在緩解PM2.5污染中所起到的作用。例如，李琴[5]發(fā)現(xiàn)提高綠地板塊之間的聚合度可以減少大氣顆粒物污染；蘇維等人[6]基于南昌市的大氣污染監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與衛(wèi)星影像結(jié)合分析后發(fā)現(xiàn)，PM2.5濃度與林地覆蓋率(F-PLAND)和林地平均斑塊面積(F-MPS)呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。大量研究表明[7-9]，一個(gè)城市的景觀組分和空間格局的比例相互平衡和制約，這些景觀類型組分不同的排列組合能夠間接影響城市污染物的擴(kuò)散和排放，從空間上反映出污染源的分布差異。通過對(duì)綠地格局進(jìn)行規(guī)劃，改變以往的綠地空間模式，將會(huì)對(duì)緩解PM2.5污染起到重要的作用[10]。

然而，從目前的研究來看，關(guān)于對(duì)能夠削減PM2.5濃度的綠地空間布局模式的評(píng)價(jià)鮮有報(bào)道。本文以重慶市九大主城區(qū)為研究對(duì)象，從綠地?cái)?shù)量指標(biāo)與綠地結(jié)構(gòu)指標(biāo)2方面構(gòu)建綠地景觀格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為將來的城市綠地規(guī)劃提供參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

重慶市位于長江上游地區(qū)，東經(jīng)105°11′～110°11′，北緯28°10′～32°13′，國土面積8.24萬km2，地勢(shì)由南北向長江河谷逐漸降低。其中，巴南區(qū)、北碚區(qū)、大渡口區(qū)、江北區(qū)、九龍坡區(qū)、南岸區(qū)、沙坪壩區(qū)、渝北區(qū)和渝中區(qū)是重慶市的九大主城區(qū)，由于經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展而帶來的城區(qū)環(huán)境污染問題也日益嚴(yán)重。根據(jù)《2017年重慶市環(huán)境狀況公報(bào)》顯示，2017年主城區(qū)的空氣質(zhì)量達(dá)標(biāo)天數(shù)為303 d，超標(biāo)天數(shù)為62 d，其中PM2.5、PM10、O3和NO2分別超標(biāo)0.29倍、0.03倍、0.02倍和0.15倍。雖然在近年的大氣污染治理中得到了一定的改善，但是持續(xù)控制并緩解PM2.5污染仍然是一個(gè)亟待解決的問題。

1.2 研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來源

1)PM2.5濃度數(shù)據(jù)

本研究的PM2.5濃度數(shù)據(jù)來源于重慶市生態(tài)環(huán)境局官方網(wǎng)站(http://sthjj.cq.gov.cn/hjzl)，以及PM2.5(細(xì)顆粒物)及空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)網(wǎng)站(http://pm25.in)。從上述網(wǎng)站下載了自2015年1月1日至2017年12月31日主城區(qū)21個(gè)大氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)站點(diǎn)(分別是白市驛、蔡家、茶園、高家花園、虎溪、解放碑、縉云山、空港、禮嘉、兩路、南坪、南泉、唐家沱、天生、新山村、楊家坪、魚新街、龍井灣、龍洲灣、歇臺(tái)子和上清寺)的PM2.5濃度小時(shí)均值。參考蘇維等人[6]對(duì)PM2.5濃度數(shù)據(jù)的處理方式，先計(jì)算出每個(gè)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的PM2.5濃度的日均值、月均值，再推算出該監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的PM2.5濃度年均值。最后將各監(jiān)測(cè)站點(diǎn)的PM2.5濃度年均值按照主城區(qū)進(jìn)行分類，取其平均值，作為該主城區(qū)的PM2.5濃度年均值。

2)綠地?cái)?shù)量指標(biāo)數(shù)據(jù)

本文使用的綠地?cái)?shù)量指標(biāo)數(shù)據(jù)來自2015—2017年重慶市建設(shè)系統(tǒng)統(tǒng)計(jì)年鑒使用Excel對(duì)該部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)整理。

3)綠地結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)據(jù)

本文使用的綠地?cái)?shù)量指標(biāo)數(shù)據(jù)來源于美國地質(zhì)勘探局(United States Geological Survey，簡稱USGS)的官方網(wǎng)站(https://glovis.usgs.gov)的遙感影像數(shù)據(jù)。從USGS官方網(wǎng)站上下載2015年至2017年的覆蓋重慶市主城區(qū)的Landsat 8影像數(shù)據(jù)，參考以往研究[11]的遙感圖像處理方法，對(duì)重慶市主城區(qū)的遙感影像進(jìn)行目視解譯，用于景觀格局指數(shù)的運(yùn)算與分析。最后通過Fragstats軟件計(jì)算各主城區(qū)2015—2017年的景觀格局指數(shù)，作為綠地結(jié)構(gòu)指標(biāo)數(shù)據(jù)來源。

1.2.2構(gòu)建方法

1)熵值法

熵的概念來自信息熵論，它表示系統(tǒng)隨機(jī)出現(xiàn)的期望值，可以描述研究對(duì)象所反映的有效信息量。當(dāng)損失了部分接收信息時(shí)，折損的信息量就被稱為信息熵[12]。因此，可以通過熵來對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重賦值。計(jì)算指標(biāo)的熵值，需要先對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化和無量綱化，再進(jìn)行熵值、差異系數(shù)和權(quán)重計(jì)算。

2)TOPSIS評(píng)價(jià)法

TOPSIS(Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution)法，又稱作理想解法，是一種常見的多目標(biāo)決策方法。它具有運(yùn)算量小、信息保真度高、應(yīng)用領(lǐng)域廣泛[13]等特點(diǎn)，常用于資源系統(tǒng)評(píng)價(jià)、地區(qū)經(jīng)濟(jì)評(píng)估、員工績效考評(píng)等領(lǐng)域的綜合評(píng)價(jià)。

TOPSIS評(píng)價(jià)法的基本原理是：構(gòu)建歸一化矩陣并求出各指標(biāo)的正理想解和負(fù)理想解，并確定各評(píng)價(jià)指標(biāo)的正理想解與負(fù)理想解的加權(quán)歐氏距離，然后求出各評(píng)價(jià)對(duì)象的相對(duì)接近度作為綜合評(píng)價(jià)值，綜合評(píng)價(jià)值越大，說明該指標(biāo)的評(píng)價(jià)越高。進(jìn)而可以對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行綜合排序，并據(jù)此對(duì)方案的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)[14-15]。近年來，由于環(huán)境和資源問題日益突出，關(guān)于環(huán)境質(zhì)量和資源評(píng)價(jià)的相關(guān)研究也與日俱增[16-17]，TOPSIS評(píng)價(jià)法逐漸應(yīng)用于土地生態(tài)安全評(píng)估、環(huán)境治理方案評(píng)估等方面，并取得了較好結(jié)果[18]。

2 結(jié)果與分析

2.1 PM2.5結(jié)果與分析

2015—2017年各主城區(qū)PM2.5濃度年均值如表1、圖1所示。從中可以看出，九大主城區(qū)的PM2.5年均濃度值呈現(xiàn)逐年下降的趨勢(shì)，說明PM2.5污染得到了一定的改善。

表1 2015—2017年各主城區(qū)PM2.5濃度年均值

圖1 重慶市主城區(qū)PM2.5濃度年均值

2.2 權(quán)重結(jié)果與分析

利用熵值法將上述綠地景觀格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行賦權(quán)，結(jié)果如表2所示。

表2 各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

由二級(jí)指標(biāo)權(quán)重可以算出一級(jí)指標(biāo)權(quán)重，進(jìn)而可以獲得主城區(qū)綠地景觀格局評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的權(quán)重(表3)。

表3 各層級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算結(jié)果

由上述結(jié)果可知，一級(jí)指標(biāo)層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重由大到小的排序?yàn)锽2綠地結(jié)構(gòu)指標(biāo)>B1綠地?cái)?shù)量指標(biāo)，即綠地景觀結(jié)構(gòu)方面的權(quán)重相對(duì)較大，綠地結(jié)構(gòu)指標(biāo)在整個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中具有相對(duì)重要的作用。

在綠地結(jié)構(gòu)指標(biāo)層中，二級(jí)指標(biāo)層相對(duì)于目標(biāo)層的權(quán)重由大到小的排序?yàn)镃4斑塊類型總面積>C20蔓延度指標(biāo)>C6最大斑塊所占景觀面積比例>C21Shannon多樣性指標(biāo)>C22Shannon均勻度指標(biāo)>C23Simpson均勻度指標(biāo)>C7平均斑塊面積>C17連接度指標(biāo)>C16散步與并列指標(biāo)>C5斑塊所占景觀面積比例>C8總邊緣長度>C13景觀形狀指標(biāo)>C11平均斑塊分維數(shù)>C12平均鄰近指數(shù)>C9邊緣密度>C18分離度指數(shù)>C19聚合指數(shù)>C14斑塊數(shù)量>C10平均斑塊形狀指數(shù)>C15斑塊密度。其中，斑塊類型總面積和蔓延度指標(biāo)的權(quán)重相對(duì)較高，分別為 0.078 194 和 0.067 648，其次為最大斑塊所占景觀面積比例、Shannon多樣性指標(biāo)、Shannon均勻度指標(biāo)、Simpson均勻度指標(biāo)、平均斑塊面積以及連接度指標(biāo)，其權(quán)重值分別為 0.058 632、0.057 618、0.057 602、0.057 271、0.057 194 和 0.054 608?？梢钥闯?，斑塊類型總面積和蔓延度指標(biāo)的權(quán)重較大，說明面積和空間聚合度占有重要地位，其次是景觀多樣性和豐富度占有較為突出的地位。在綠地規(guī)劃中，應(yīng)該綜合考慮其面積、空間聚合度和景觀多樣性等方面，有利于更好地建設(shè)城市綠地基礎(chǔ)設(shè)施。

2.3 TOPSIS評(píng)價(jià)結(jié)果與分析

通過SPSS軟件計(jì)算出各評(píng)價(jià)對(duì)象的綜合評(píng)價(jià)值，并對(duì)2015—2017年的評(píng)價(jià)變化進(jìn)行比較(表4、圖2)。

從表4中可以看出，2015年、2016年和2017年的同期比較中，巴南區(qū)、渝北區(qū)和北碚區(qū)的綜合評(píng)價(jià)值較高，并且排名較為穩(wěn)定，均位列前三。從綠地相關(guān)指標(biāo)的比較可知，巴南區(qū)、渝北區(qū)和北碚區(qū)的綠地面積相對(duì)較大，相對(duì)于其他主城區(qū)，其綠地的蔓延度較好，連接性較強(qiáng)；同時(shí)，由于綠地斑塊面積較大，相對(duì)于其他主城區(qū)，其景觀類型的多樣性也更小。因此可以認(rèn)為，巴南區(qū)、渝北區(qū)和北碚區(qū)的綠地景觀格局空間分布模式對(duì)PM2.5濃度的削減作用更加明顯，對(duì)生態(tài)環(huán)境更加友好。

表4 各評(píng)價(jià)對(duì)象的相對(duì)接近度計(jì)算結(jié)果

從圖2可以看出，重慶市九個(gè)主城區(qū)的綜合評(píng)價(jià)值均是逐年下降的，但是下降的速度各不相同。各主城區(qū)2015—2017年的同比下降率排序?yàn)橛逯袇^(qū)<江北區(qū)<九龍坡區(qū)<渝北區(qū)<南岸區(qū)<大渡口區(qū)<巴南區(qū)<沙坪壩區(qū)<北碚區(qū)，其中渝中區(qū)的同比下降率最小，為-4.22%；北碚區(qū)的同比下降率最大，為-19.47%。根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果可知，渝中區(qū)是九個(gè)主城區(qū)中唯一一個(gè)在2015—2017年中綠地面積增長的主城區(qū)，由于綠地面積權(quán)重較大，因此可以很明顯地看到渝中區(qū)的綜合評(píng)價(jià)值下降幅度最小。這也從側(cè)面說明了城市綠地面積的增大有利于維持主城區(qū)的高評(píng)價(jià)值。而反觀北碚區(qū)，在2016—2017年的綠地相關(guān)指標(biāo)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)中，其綠地斑塊面積便減少了3 727.07 hm2，綠地平均斑塊面積從 146.858 1 hm2驟降至 69.402 9 hm2，代之以大量的建筑和其他用地，嚴(yán)重?cái)D壓了城市綠地空間，因此其綜合評(píng)價(jià)值下降幅度最大。

圖2 重慶市各主城區(qū)2015—2017年評(píng)價(jià)結(jié)果

通過評(píng)價(jià)也進(jìn)一步說明了PM2.5濃度削減作用與城市綠地面積有很大的關(guān)系，綠地面積越大，對(duì)緩解PM2.5污染越有利，這與之前的研究結(jié)果相一致[19-21]。在城市面積日益擴(kuò)張、城市綠地資源趨于緊張的背景下，充分利用每一寸城市綠地，將其發(fā)揮最大功效，是城市規(guī)劃者應(yīng)該思考的重要問題。

3 結(jié)論

1)橫向比較中，巴南區(qū)、渝北區(qū)和北碚區(qū)的相對(duì)接近度綜合評(píng)價(jià)值最高。其中，2015年的評(píng)價(jià)值分別為 0.618 071、0.514 953 和 0.498 704；2016年的評(píng)價(jià)值分別為 0.612 525、0.496 605 和 0.491 396；2017年的評(píng)價(jià)值稍低，分別為 0.562 127、0.476 947 和 0.401 590。通過比較三者的綠地景觀格局可以發(fā)現(xiàn)，雖然整體上由于城市建設(shè)導(dǎo)致建筑用地和居住用地增加，導(dǎo)致綠地景觀格局的破碎度增加，但是從綠地面積總量來看，3個(gè)主城區(qū)的綠地斑塊面積都非常高，因此得到的綜合評(píng)價(jià)值較高。此外，除了綠地斑塊面積較大之外，綠地的邊緣趨于平整、綠地的聚合度和連接性高也使得綜合評(píng)價(jià)值更高。這表明PM2.5濃度的降低還是以城市綠地的體量為主體來發(fā)揮作用。城市綠地若能夠形成有規(guī)模的綠色網(wǎng)絡(luò)，增加綠地空間，對(duì)PM2.5污染的緩解作用將會(huì)更加明顯。

2)縱向比較中，渝中區(qū)綜合評(píng)價(jià)值的同比下降率為九大主城區(qū)中最低，為-4.22%。該結(jié)果表明，在重慶市城鎮(zhèn)化推進(jìn)過程中，由于建筑用地、居住用地、道路用地、生產(chǎn)用地等的增加占據(jù)了原本的綠地空間，導(dǎo)致九個(gè)主城區(qū)的綜合評(píng)價(jià)值均有不同程度下降。然而，渝中區(qū)雖然也與其他主城區(qū)一樣面臨著綠地總體面積減少的問題，但是其綠地斑塊面積不降反升，這在一定程度上緩解了城市生態(tài)壓力，有利于改善人居環(huán)境。這也與以往的研究結(jié)果不謀而合[21-22]，表明城市綠地在改善城市環(huán)境、減少霧霾污染中發(fā)揮著重要作用。該結(jié)果也進(jìn)一步表明了綠地斑塊空間分布的重要性。由于渝中區(qū)面積狹小，人口密度大，在居住用地和建筑用地非常緊張的情況下，綠地面積并沒有被嚴(yán)重壓縮，而是得到了一定的增長。因此，合理利用城市綠地空間，通過空間結(jié)構(gòu)優(yōu)化的形式將城市綠地的生態(tài)效益最大化，在未來將會(huì)是重要的研究方向。

4 城市綠地規(guī)劃建議

4.1 提高城市公共綠地面積

2015—2017年，重慶市主城區(qū)的綠地總量從 35 291 hm2增加到 36 571.68 hm2，呈逐年遞增的趨勢(shì)；但是從遙感解譯的結(jié)果來看，期間九個(gè)主城區(qū)的綠地面積破碎度均有明顯的增加，中心城區(qū)的綠地斑塊面積狹小，分布較為零散，整體的連通性較低。此外，城市中心區(qū)缺少大型的綠地斑塊，無法更好地發(fā)揮綠地的生態(tài)作用。在未來的規(guī)劃中，在滿足城市發(fā)展和人居條件的情況下，將有限的綠地斑塊面積集中起來，做好大型塊狀綠地的綠化改造，增加多個(gè)城市中央公園，構(gòu)建城市綠色廊道，將其他大型綠地斑塊聯(lián)系起來，從而完善整個(gè)城市的綠地規(guī)劃體系，使城市綠地空間布局更加合理。

4.2 優(yōu)化城市綠地空間布局模式

在過去的研究中，往往比較重視城市公園綠地、街頭綠地、道路綠地、濱河綠地等的建設(shè)，而忽視了立體綠化這一重要內(nèi)容。由于地形的影響，在重慶市主城區(qū)中存在有大量的護(hù)坡、堡坎、懸崖和擋墻，并且為發(fā)展城市交通，建設(shè)了大量的高架橋路、軌道立柱和隧道口。這些平常未能引起注意的“灰色地帶”若能夠充分利用起來，便可獲得非?？捎^的綠地量。2019年新修訂的《重慶市城市園林綠化條例》也明確規(guī)定將立體綠化納入附屬綠地面積的范圍，這在很大程度上能夠促進(jìn)城市立體綠化建設(shè)。重慶本就是一座山地城市，加強(qiáng)立體綠化能夠增加城市綠化的立體感和層次感，能夠更好地展現(xiàn)山城風(fēng)貌，打造重慶特色城市名片，塑造山城形象。因此，在未來的城市綠化中，可以將立體綠化作為重點(diǎn)綠化內(nèi)容進(jìn)行改造，在增加綠地斑塊的同時(shí)，也能體現(xiàn)出城市特色。