苏州城市生态资源空间特征分析

陈德超，徐华连，王 跃

（1.苏州科技大学 环境科学与工程学院，江苏 苏州215009；2.江苏省环境科学与工程重点实验室，江苏 苏州 215009）

生态资源是指具有一定结构和功能的各类资源的总和，包括土地资源、水资源、森林资源、气候资源、生物资源和空间资源等[1]。城市物理环境以建筑物和硬化地面为主，缺少植被和水体，因而在这一人工生态系统中空气、湿度、温度等环境要素质量远逊于郊区和乡村。尽管如今市民的室内环境质量越来越好，但基本都是以牺牲室外环境（包括城市所在区域物质和生态资源）为代价的，城市整体的生态资源是短缺的。对于包括人类在内的各种生物而言，车水马龙、人口密集的城市并不是一个十分理想的生存环境[2]。

20 世纪80 年代来，随苏州城市化进程加速，主建成区面积由14.2 km2扩张至948 km2，扩大了65.8 倍，人口与机动车也随之大增[3－4]。为了改善城市环境，实现宜居城市目标，苏州市陆续开展了园林城市、生态城市以及目前正在进行的海绵城市建设，在绿化和水污染防治等方面取得了一定成效。

然而，结合相关研究[5－6]，通过对苏州市生态资源现状、特点与分布的分析，发现这一快速发展的城市其生态资源还存在一定欠缺，尤其是在植被和水体资源的质量和分布方面。高质量城市生态资源供给是苏州市民共享城市发展成果、地方政府打造市民对城市发展合格满意度与高水平获得感的主要衡量指标。为建设更加生态宜居的城市，苏州正在进行国土空间规划、城市开发边界划定以及海绵城市试点工作，这些规划的科学制定和实施均要以对这一城市生态资源现状深入了解为基础。否则，城市发展建设中的生态文明建设就会因缺少实际资料支撑而沦为空谈。

为此，笔者利用近期卫星遥感影像和地理信息系统技术，针对苏州市生态资源的类型、质量以及空间分布特征进行了研究，针对研究中所发现的生态资源问题提出保护和改善建议。

1 研究范围的确定

该研究所关注的是苏州市人口最集中的主城区，即围绕苏州古城扩张而成的主建成区，不包含其他城镇及农业区，也不包括城市周边灵岩山、七子山等生态林区及太湖、阳澄湖等大型水面。当然，建成区边界是一条随时间变化的动态界线，随城市发展每年都在向外扩张。研究利用2017 年5 月27 日的Landsat 8 遥感卫星影像，通过遥感图像处理方法，提取苏州市主建成区边界[6]作为研究范围（如图1 所示）。

2 城市生态资源评价指标的选取和数据处理方法

2.1 评价指标

人类健康生存离不开洁净的空气和水，植物可以净化空气、产生氧气、降低噪音，繁茂的植被和清洁的水体可以使人精神愉悦，供人寄托乡愁，也有利于其间的陆生、水生动物生存。所以植被和水体是城市中主要的生态资源。苏州以园林城市和水城著称，这两者是苏州市民引以为豪的地方生态环境特色。因此，文中选取易于观察、能够量化、能反映整个建成区的植被与水体作为城市环境资源的主要因子。只要城市中植物生长茂盛、 水质清澈且面积比例较高，分布均匀，与之相关的土壤、动物、空气等其他生态资源一般也会处于良好状态。

温室效应如今已成为苏州等许多城市突出的生态环境问题，它对市民的宜居条件及城市动植物的健康环境有重要影响，也是全球变暖及节能减排效果的直接反映。在苏州城区，地表温度高的区域主要是工厂、商贸中心等高耗能区及硬化地面覆盖区，也往往是缺少植物且空气干燥、易于起尘的区域，生态功能最差。地表温度低的区域则主要是水体和植被分布区，这类区域空气湿度高，颗粒物含量低，生态系统服务功能好。因此，除植被、水体因子外，该研究将地表温度也纳入评估苏州建成区生态资源的基本因子[7－8]。

图1 苏州市主建成区

卫星遥感影像包含植被、水体以及地表温度信息，利用遥感图像处理软件对不同波段影像进行组合处理，就可将这三类生态资源要素分别提取出来并制作成图，以进行生态资源分布分析。确定并提取了三种基本生态资源要素后，在GIS 中将三种要素栅格图叠加便可获得苏州建成区生态资源综合要素质量分布图。叠加时三种栅格值分别按如下分级赋予权重（见表1），生态资源综合因子质量分10 个等级。

表1 苏州市主建成区生态资源要素权重表

2.2 处理方法

利用2017 年遥感影像，提取苏州市主建成区边界以及边界内的水体、植被与温度信息，按植被指数、亮温值进行分级，结合水体形成建成区地表生态资源质量等级。水体以及植被指数高、植物生长茂盛、地表温度低的区域生态资源质量高，随着植被指数的降低和地面温度的升高，生态资源质量等级随之降低。将生态质量等级中等以上的区域按形态和面积划分出生态源、斑块和廊道。利用GIS 制图和空间分析，对苏州市主建成区内的生态资源分布特征、生态系统服务特点以及存在问题进行评价分析，在此基础上对建成区今后生态资源的保护与改善提出建议。

3 城市生态资源分布

按照生态学分类方法[9]，将苏州市生态资源按空间规模与形态划分为生态源、斑块、廊道、跳板、节点以及基质六种类型，各类型的特点见表2，空间分布如图2 所示。

表2 苏州市生态资源分类与分区

苏州主建成区并不是以均衡的放射状向外扩展，而是在周边山水地形条件制约下，以分叉形式向外伸展。阳澄湖、东太湖湾、灵岩山等六个面积较大水体、湿地与低山伸入建成区，成为建成区周边主要的生态资源。在苏州城市扩张过程中，城市建设规划有意保留了这些特殊生态区，没有再进行深度开发建设。这些楔型生态保护区向建成区的嵌入，增强了建成区与周边生态资源良好的湿地、林地及农业生态系统的接触，无论是对建成区内空气质量提高，还是生物多样性保护以及生态景观资源利用，都起到了积极的作用，使苏州市民有较大机会享受到这些丰富生态源的生态系统服务。

建成区内部生态资源按形态可分为斑块、 廊道和跳板。斑块是团块状的植被区或水域，并与其他斑块存在联系通道，廊道是斑块与斑块之间的带状植被或水体，不同廊道的交汇处又称为节点，不与廊道相连的孤立斑块称为跳板[10]。源、斑块、廊道、节点及跳板共同形成服务于城市的生态资源体系。

图2 苏州市主建成区生态资源特征分类图

建成区中的主要生态斑块有横山、狮山、何山、尹山湖、东沙湖等，拙政园等园林则是一些面积规模更小的生态斑块。金鸡湖、独墅湖及虎丘湿地则是介于源与斑块之间的大型生态体。河流与沿河绿化带以及道路绿化带组成生态廊道。缺乏生态廊道的斑块如横山则属于生态跳板。它们在苏州建成区基质之上，构成服务于这一城市的主要生态资源。各生态资源的空间分布特点如下。

3.1 生态源

生态源是生态资源体系中面积最大的区域，空间形态成片状，在苏州它们可分为以陆生动植物特别是林灌木为主的源、以水生与湿生动植物为主的源、以农作物为主的源。生态源是苏州建成区边缘动植物主要分布区，生物多样性主要基地，生物量丰富，也是市郊景观优美的休闲旅游区。生态源面积合计65.9 km2，占建成区面积的6.95%。生态源基本信息见表3。

表3 苏州市生态源基本信息表

3.2 生态斑块

生态斑块是建成区中块状的植被分布区和水体分布区，由城市中的狮山、何山及众多公园绿地和湖泊形成。植被中鸟类和水体中鱼类较多，景观较优美，基本上均是人工生态景观建设与保护的成果。这些区域是城市生态资源利用的重点区域，节假日经常是游人如织。整个建成区生态斑块面积合计47.2 km2，占建成区面积的4.98%。

3.3 生态廊道

生态廊道是连接生态源的带状通道，在苏州市它们主要是由条带状分布的河流与绿化带形成。林灌木廊道是鸟类、昆虫和爬行类的栖息与迁移通道，水网构成的廊道是水生动植物生长与迁移通道，水面空间也是鸟的主要觅食与迁徙带。苏州市的生态廊道可分为三种类型（见表4）。建成区生态廊道总长度为2 049 km，廊道密度为 2.3 km·km-2。

表4 苏州市生态廊道基本类型

由于苏州地区河网密布，再加之近年来城市建设重视道路绿化，苏州建成区由植被和水体组成的复合生态廊道具有较好的连通性，密度较高且较全面地覆盖了整个建成区。生态廊道较广的延伸性，将生态资源送到市民身边。为更好地发挥廊道的生态效益，苏州市已开辟多条沿植被廊道的步行和自行车游憩道，市民深得其利。

3.4 生态节点及跳板

苏州市生态资源系统中不同走向廊道的连接处或廊道拐点称为生态节点，如人体骨骼关节，廊道在节点处宽度一般会增加，生物量与生物多样性亦会有所增加，景观也呈现出较为复杂多样，因此，节点处也往往成为旅游景观地，其生态功能类似于小型生态斑块。苏州古城护城河的西南拐点是著名的盘门景区，东南角是桂花公园，外城河与京杭运河的交汇处是著名的宝带桥和澹台湖公园，这些都显示出生态节点的特殊服务价值。可见生态节点也是今后城市生态保护与建设需要重视的方面。

生态跳板由建成区相对孤立的生态斑块形成，如城中孤立的园林或住宅区绿地，它们由于面积较小，又与其他廊道缺乏连接，所以生态系统较为简单。但在缺乏植被与水体的建成区，生态跳板的生态服务功能显得格外重要，它将生态资源以小型零售店式的服务方式散布于城市的众多角落。这些孤立斑块成为城市飞鸟和昆虫的临时栖息和觅食基地，故名生态跳板（或生态踏板）。

4 讨论与建议

通过遥感和GIS 分析表明，苏州市的生态资源比较丰富。这主要得益于城市四角山水从外围以楔形伸向建成区，增加了建成区与大片生态资源区接触的机会。另外，建成区以密集河网为骨干形成的生态网络系统以及建成区众多城市公园构成块状生态区，为城市提供了丰富生态资源。目前建成区生态资源所存在的主要问题为资源分布不均，无论是从建成区各行政区域还是不同住宅区、工业区、商业区等功能区分析，生态资源拥有量相差很大。这说明市民享受生态资源服务的质量和机会存在较大差异，存在生态资源分配的明显不公。另一问题是部分建成区生态廊道连通性不好，有些廊道宽度过于狭窄，缺乏沿岸绿地，节点规模较小，廊道的生态连通功能近乎丧失。还有则是生态跳板规模偏小或布局不合理，针对这些问题，该研究提出如下几项生态资源建设的初步建议：

（1）苏州主建成区生态廊道与斑块较密集，但分布不太均匀；生态资源在空间形成源、块、跳板、廊道、节点相互联系的生态资源网络，但部分地区有网络不连续现象，导致生物流中断。主建成区生态资源建设需在网络体系的完整性、斑块与廊道的健康性、空间布局的合理性方面做出改善。

（2）以七子山至阳澄湖连线为界，建成区东南部特别是金鸡湖、独墅湖以东生态斑块和生态廊道较密集，生态资源较丰富。西北部生态斑块和生态廊道较稀疏，生态资源较少，这一区域特别是区域内生态资源较缺乏的住宅小区、工业园区、商贸中心区是今后生态建设的重点。

（3）建成区中部分生态斑块的植被指数值较低，反映块内植被稀疏，特别缺少成片的乔灌木。这些生态资源质量较低的斑块区是今后城市生态建设的重点区。

（4）针对图2 生态资源综合等级较高的区域应统一做出保护规划，划定明确外围保护带，制定明确的生态资源保护措施，避免这些区域的生态资源受到破坏，充分发挥它们在城市中的生态服务重要基地作用。

（5）结合苏州市海绵城市建设，尽可能对现有河道进行连通、拓宽、疏浚、清淤，增加岸坡渗透性改造及河岸绿化带建设，提升生态廊道的生态功能。