大都市空间扩展的廊道效应与景观结构优化——以北京市区为例，本文主要内容关键词为：廊道论文,为例论文,大都市论文,景观论文,效应论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
分类 中图法 K928.5 TU984.2
大都市区的发展与研究在发达国家已有几十年的历史，目前我国一些特大城市正步入大都市发展阶段。大都市化过程中建成区向外扩展的总趋势不可避免，城乡土地转换不可避免，但是许多单位、集体和个人在单纯经济利益趋动下，非法占用耕地和绿地，造成城市环境污染加剧、土地资源浪费和建成区向摊大饼方向发展。以北京为例，建国以来北京市区规划采取分散集团式布局，1992年城市总体规划进一步确定“一个中心，十个集团”的总体布局原则。由于改革开放以来北京中心市区的迅速扩展，中心与边缘区之间的绿化隔离区不断被蚕食。1958年总体规划的绿化隔离区面积为314km[2]，1993年只剩下244km[2],若减去未来城乡各项城市建设用地120km[2]，则包括农田、菜地、水面和林地的绿化区不到130km[2]，其中真正用于公园绿地的面积不过20km[2][1]。据我们实地考察截止到1997年，10个分散集团的半数以上，或多或少已与市区相连成片，部分绿化隔离带宽不过数百米。照此发展下去，“分散集团式”会名存实亡，中心市区摊大饼不可避免[2]。面对上述严峻现实，本文探讨运用城市廊道效应原理，认识和掌握大都市空间扩展规律，从城市最观结构优化的角度实现大都市区可持续发展的途径。
1 城市景观结构与城市廊道效应
贝里于70年代研究大气污染与城市形态之间的关系发现，在同心圆、带状、方格状、环射状和星状等城市形态中，星状城市景观对消除大气污染的效果最好[3]。80年代以来，针对大都市的发展，许多学者提出依存理论、大都市交错带概念、扩散与反波效应、廊道效应等。90年代杰夫等人以美国俄州为例对大都市存在的空间扩展进行了分析，以充分证据表明，城市化区域的集散主要沿交通干线进行，建成区扩展自市中心沿交通干线呈触角式增长，将此称为城市廊道效应。廊道效应强度随廊道等级高低变化，廊道在很大程度上决定城市景观结构与人口空间分布模式[4]。在前人工作基础上，本文把城市廊道分为两大类：人工廊道和自然廊道。人工廊道以交通干线为主，自然廊道以河流、植被带为主。廊道效应包括流通效应和场效应，本文侧重研究其场效应，廊道效应场包括廊道本身及其辐射区。
2 两种廊道效应与廊道效益分界点的调整
2.1 城市景观形成的两种廊道效应
研究表明，中国与世界上许多进入成熟期的特大城市景观结构是一种环射型蛛网结构[5]，这种城市景观是相当时期内，在自然力、社会力、经济力综合作用下，人类对城市空间进行开发、建设与改造的结果。理论证明，从单纯经济角度出发，城市景观结构是在市中心与交通干线形成的多边形实际梯度场向同心圆理想梯度场趋同的动态过程中形成的，称为人工廊道效应。城市景观由初级同心圆结构经过带状、十字状、星状、多边形等演化阶段达到高级同心圆结构，完成城市第一次景观结构循环，然后开始第二次、第三次循环……，从而形成同心圆状扇形扩展的蛛网式景观结构。城市空间扩展到一定阶段后产生中心区衰亡，在单纯经济利益趋动下，城市本质上存在摊大饼倾向。为避免这种状况，我们必须考虑利用自然廊道（河流、植被带、农田等）来限制这种无节制的摊大饼发展，自然廊道的存在有利于吸收、排放、降低和缓解城市污染，减少中心市区人口密度和交通流量，提高土地利用集约化、高效化，称为自然廊道效应。城市规划要综合考虑这两种廊道效应。
2.2 两种廊道效应作用下的效益分界点
产生廊道效应的原因在于围绕中心廊道一定范围内存在效益梯度场，廊道效益由中心向外逐步衰减，理论上遵循距离衰减律（图1）。图中V为人工廊道梯度场效益，E为自然廊道梯度场效益，D为距人工廊道距离。为使问题简化，本文假定人工廊道主要产生经济效益V，自然廊道产生环境效益E，并且不考虑效益叠加的情况，两种廊道效益的曲线交点F即效益分界点。在F点的左侧V＞E，成为人工廊道区，在F点的右侧V＜E，成为自然廊道区，因此由F确定的D[,1]点就是两种廊道效应最佳分界点距离。
2.3 廊道效益分界点的位移
城市空间扩展中，存在人工廊道不断强化和对自然廊道的挤压过程，图2表示城市某一方向人工廊道逐步强化，如道路等级的提高、多种交通干线的复合化、立体化，使得人工廊道效应提高，形成L[,1]、L[,2]、L[,3]三条等效益曲线，与自然效益曲线分别相交于F[,1]、F[,2]、F[,3]点，因而产生效益分界点的位移。在城市景观中表现为建成区由D[,1]扩展到D[,3]。由于人工廊道的挤压与破坏，必然使自然廊道在城乡交错带产生形变、破损、断裂甚至完全消失，例如：北京市区的通惠河、西坝河廊道被建成区压缩成条带状；北京旧城郊外原有自然廊道区只剩下天、地、日、月四坛及部分公园变为嵌块体(Patch)得以保存；50年代位于城近郊区的大片农田，目前大部分已退出四环路以外。
2.4 廊道效益分界点的调控
当两条人工廊道过于接近，如图3所示，两条经济效益曲线相交于F点，如果自然效益曲线A低于F点，在经济效益驱动下，自然廊道完全被挤占，城市必然向摊大饼方向发展。这种情况下，如果能人为提高自然廊道的社会、经济和环境综合效益到图3的V'，则综合效益曲线B与两条经济效益曲线分别相交于F[,1]和F[,2]，可以在两条人工廊道之间形成由D[,1]到D[,2]的自然廊道区。
3 北京国际大都市景观结构优化
3.1 北京建成区摊大饼的速度近年不断加快
在1:10万城市发展图上，北京市空间扩展数据截止到1990年[6]。我们在野外调查基础上，根据1995年、1996年北京交通图、北京旅游交通图等图件对北京中心市区的空间扩展修正到1995年。本文将中心市区廊道扩展分为1949年、1965年和1995年三个时段，以天安门广场和东西长安街的交点为中心分为东、东南、南、西南、西、西北、北、东北8个方位，并尽量与放射状的交通干线吻合。8个廊道空间增长展开后排列到3条曲线上，用图4表示，从中分析以下规律：1949年北京中心市区的空间形态基本是一种封闭型向心结构，仅在东北和西北方向略有扩展；1965年东部和西部已具有明显的方向指向性，特别是西部扩展明显；1995年东部和西部廊道扩展尤为明显。如果取内接圆半径作为北京摊大饼的半径范围，按不同时期计算，1966年以前年均扩展速度是0.1km/a，轴径与圆径增长比（年均廊道扩展速度与内接圆半径扩展速度之比）是2.23倍；1966年以后同心圆半径增加到0.167km/a，轴径与圆径比是1.57倍（表1）。这表明，1966年以后由于各种政治、经济原因加速了中心市区摊大饼的过程。
3.2 北京建成区扩展趋势不容乐观
庞德等人深入研究加拿大多伦多市和蒙特利尔市边缘带不同时期城乡土地转换规律，提出城市土地转移模型[7]，本文在此基础上，提出城市廊道预测模型(1)。以天安门广场和东西长安街的交点为中心，将市区廊道分为8个方位，并尽量与放射状的交通干线吻合。为较客观地分析中长期发展趋势，没有用近年快速增长率，而采用建国以来46年各廊道的年均增长率，分别对2000年、2010年和2030年3个时期的城市廊道空间扩展的可能趋势进行预测（注：图中预测数据的基期以各廊道周围地区与建成区相连成片为准，廊道扩展系数是根据建国以来各廊道年均增长量确定的较保守趋势。）。城市廊道预测模型为：
DL[,i]=DLA[,i]+NL[,i]*n (1)
式中DL[,i]为预测年期廊道长度；DLA[,i]为基期（1995年）城市廊道长度；NL[,i]为年均廊道扩展系数；n为预测年期i=1,2,3,…,8，表示8个人工廊道。考虑到北京建成区西部廊道扩展受到山地阻挡，2000年后大规模向西扩展已不可能，修正后的预测结果（图4），其特点为：
(1)2000年前北京建成区空间扩展仍以东西廊道为主，西部廊道扩展快于东部2.2km，由于山地的阻挡作用达到西部最大扩展半径。2000年后北京建成区向西扩展的能量通过西南廊道和西北廊道释放。西南廊道经西客站、丰台继续沿京石高速公路扩展，西北廊道经过清河、西三旗继续沿京昌高速公路扩展。
(2)2010年东部廊道成为建成区扩展主导方向，因此不但定福庄和通州成为北京市区的一部分，而且在无阻碍情况下继续向通州东部扩展。同时带动东北廊道经酒仙桥继续向首都机场扩展，东南廊道经易庄继续沿京津高速公路扩展。
(3)北京建成区南北廊道扩展明显低于其他廊道。根据预测模型，在无阻碍情况下，北部廊道扩展将越过亚运村抵达立水桥，南部扩展将超过大红门、南苑后继续外延。如果不采取有效措施，北到亚运村、南到大红门的规划方案在2000年后很难保证。
3.3 北京大都市区星状分散集团式格局
根据北京国际大都市发展的需要，考虑城市人口与经济能量沿人工廊道向外辐射的必然性，另外为避免城市摊大饼弊病，本文提出：北京分散集团式应抓住目前有利时机转向星状分散集团式格局。所谓星状分散集团式城市景观，指建成区沿主要交通干线象海星触角式向外扩展，在这些轴线上通过绿地的分割作用产生一系列间断的分散集团、飞地、子城或卫星城，在各星状长轴之间形成插入市中心的楔状绿地。对未来北京星状分散集团景观结构设想如下（图5）：
(1)在分散集团规划基础上，可沿京通、京津唐、京石、京昌、机场路等主要交通干线形成8至10条星状扩展廊道，利用公路、高速公路和未来地铁、轻轨铁路等集约化、立体化交通网和公共交通工具引导人口流快速、便捷地集散，充分发挥人工廊道的经济效益。同时根据廊道最大综合效益理论，使部分水面、农田向大型公园、游乐场、旅游渡假村、集约化菜蔬基地等高效益等级转化。迫使位于廊道附近的分散集团、飞地等向远处扩散。
(2)在两条人工廊道之间建立以植被带为主的自然廊道区，可利用河道、水面、集约化菜蔬集地和大型森林公园等形成楔状绿地插入建成区内部，从而有效阻止建成区摊大饼扩展。在自然廊道区进行城市建设的应征收高额土地使用税费，用于环境建设及生态恢复。
(3)阻止城市摊大饼最有效措施是限制中心市区同心圆扩展，把以控制城市长轴为主的调控策略改为以短轴（城市内接圆半径）控制为主，即采取严厉措施阻止破坏楔状绿地，限制短轴发展，将紫竹院、玉渊潭、莲花池、陶然亭、龙潭湖、农展馆、太阳宫北村、亚运村、圆明园（或八大学院建成城市森林式学院）等自然廊道顶点作为限制短轴扩展的绿色屏障，在其以外地区避免建设高等级交通干线破坏自然廊道的场效应，迫使城市向星状分散集团式格局发展。
4 结论
作为中华民族传统城市规划体系的结晶，北京是全国及世界古都风貌保持相对完整的城市之一。在“天人合一”与“择中论”的古代规划思想指导下，以京密引水渠、永定河引水渠、莲花河、通惠河及护城河水网为骨架的北京园林在城区及近郊区自成体系，与宫城为核心的棋盘式道路格局相互交融，形成自然廊道与人工廊道的合谐统一。北海、中南海、故宫、景山共同组成城市“绿心”，天、地、日、月四坛分别位于南北东西四方位，紫竹院、玉渊潭、莲花池、陶然亭、龙潭湖、团结湖、青年湖、圆明园等绿色廊道位于八方，形成围绕中心、四面八方呼应的人与自然合谐的独特城市景观，保护和发扬这种城市景观是北京城市规划与建设者的崇高职责。通过理论研究、国外经验和实地考察我们感到，以北京、上海为首的中国城市正步入大都市发展阶段，北京建成区的空间扩展规模已成为全国之首，北京城市景观格局可能会带动和影响相当一批中国大都市建设。根据人工与自然廊道相互作用原理，北京在迈向国际大都市发展过程中，应将传统分散集团式向星状分散集团式景观结构转化，形成人工与自然廊道相间分布、有机分散的景观格局。