生态安全格局视角下中国城市增长边界研究进展

戴湘君，许砚梅

（中南大学 建筑与艺术学院，湖南 长沙 410075）

当前中国城镇化步伐加快，在城市增长过程中呈现出的生态环境破坏、城市无序蔓延等问题，为解决城市扩张中出现的诸多问题，城市增长边界的研究受到越来越多学者的关注及重视。生态安全格局视角下城市增长边界的协调优化能有效遏制城市的无序蔓延，对于缓解城市发展的空间矛盾及地区发展与生态保护之间的矛盾具有重要作用。城市增长边界的划定不仅是对区域生态环境的保护，同时也是对城市增长空间的引导［1］。西方发达国家的城市规划实践证明，生态安全格局与城市增长边界及城市蔓延有着极其密切的关系，生态安全格局的构建是实现城市精明增长和建设环境友好型城市的重要途经。在中国，城市增长边界实践多被理解为约束城市发展的城乡分界线，而忽视了城市增长边界的多目标及可持续发展特征。

1 生态安全格局下中国城市增长边界研究效益

1.1 研究背景

1.1.1 合理城市增长和高效边界管理是实现城市有序发展的基本保证

城市的增长边界对区域内的生态环境整体平衡有着重要的意义。在改革开放后，中国的城镇化发展出现了快速增长曲线，城市的边界扩张开发成本管理精细化操作无以为继，粗犷外延式边界增长成为主流。因此，在新式城镇化要求下，对城市增长模型和边界生态控制的科学化管理是满足城市增长模式转型的基本前提［2］。

1.1.2 生态安全格局是实现城市区域生态安全的重要途经

中国城市居民对生态环境的需求逐渐上升，城市建设不再拘泥于生产生活范围内，而是包含生态系统、文化艺术、经济增长与社会稳定等多种因素互相协调的复合系统［3］。生态安全格局是维持城市可持续发展的空间配置模式，是维持城市空间生态过程的整体性和持续性、改善城市生态环境的区域性空间格局。生态安全格局是城市扩张所依靠的生态基础设施，是维护区域与城市生态安全、实现城市精明增长和实现城市区域生态稳定的重要途径［4］。因此，基于生态安全格局的城市增长边界研究更具生态稳定及整体和谐性价值。

1.2 研究目的及空间治理意义

1.2.1 研究目的

本研究为促进生态环境和城市增长可持续性发展，综合管理学、城市生态学以及其他理论对边界增长体系进行探讨，引导城市科学化发展。研究目的如下：

实现生态安全格局和城市发展的协调统一。研究相关理论的显示依据，建设整体的生态安全格局来提高边界管理的效率，促进空间格局理论优化，为生态安全格局与城市和谐发展提供一定理论基础。

实现生态安全格局和城市增长边界优化的整合。城市增长边界的划定有助于保护城市内外的生态环境及自然资源，有利于城市高效、科学建设开发，优化城市空间生态安全格局，探索生态安全格局与城市增长边界之间的弹性整合关系。

1.2.2 研究意义

中国城市化进程不断加快，相关的城市工程理论不断完善。但对城市增长边界的研究与建设规划方面较少。城市增长边界与城市经济增速、土地行政制度和城市领导决策密切相关，相比于西方城市管理，中国的城市增长管理不能和边界管理相雷同，两者必须体现整体差异化。文章关于生态安全格局下中国城市增长边界的研究，对引导生态安全格局与中国城市增长管控协调发展，对完善中国城市规划、推进中国城市增长研究、保护中国生态环境具有重要现实意义。

2 生态安全格局下中国城市增长边界研究进展

在中国城市无序蔓延及生态安全格局遭到破坏的背景下，使得城市增长边界中国化应解决的问题远不同于其他国家［5］。中国人口基础巨大，近年经济发展迅速，人地矛盾逐渐突出，城市增长边界划定中国化有益于促进中国城乡可持续发展，构建区域范围内适宜的生态安全格局并建设科学的城市发展方向；中国城市发展边界研究应主要控制区域层面的城市无序蔓延、缓解人口基数大引发的人地矛盾、保护生态环境及生态空间安全［6］。

中国对于城市增长边界的研究在不断的更新发展，文章总结国家层面的调控措施如表1 所示：

表1 中国关于城市增长边界的调控措施Table l China's control measures on urban growth boundary

自城市增长边界引入中国来，许多学者结合中国国情对城市增长边界进行适应性调整及深入解读，文章总结中国城市增长边界发展历程如表2 所示：

表2 中国学者关于城市增长边界的研究Table 2 Chinese scholars'study on the boundary of urban growth

目前中国学者对城市增长边界的深化理解尚未统一，不同角度对应的理解主要可分为以下三类:

1）将城市建设开发用地边界内涵视为狭义的城市增长边界，明确城市扩张边界划定城市建设用地范围，即阶段性城市增长用地范围；

2）从反规划理念出发，优先划定生态保护红线，除去郊野地带及生态空间（森林、水域、基本农田等）不可建设用地，反向推导城市开发边界；

3）将城市增长边界视为弹性发展的管控空间，此类增长边界包含既有建设用地及未来增长需要预留的空间，是依据城市增长不断调整的弹性动态空间。

3 基于生态安全格局的中国城市增长边界划定方法

1976 年在美国塞勒姆市划定了第一条城市增长边界，为解决其与周边城镇建设发展所带来的开发矛盾；随后在20 世纪80 年代，美国提出“新城市主义”理念以解决城市无序扩张带来的生态问题［17］；之后，墨尔本、波特兰的城市增长边界划定对于城市无序蔓延有良好的控制效果，已成为经典范例［18］。中国的城市增长边界，主要用于限制城市发展规模及划定城市范围，通常以城市总体规划中的“五线”、“四区”的形式体现。中国区域发展水平参差不齐，城市增长边界的思想理念及划定方法也各不相同,文章基于相关文献资料，将城市增长边界的划定方法分为：1）以正反规划理念为基础进行边界划定；2）以城市扩张的外部制约机制引导边界划定；3）以城市空间增长模型模拟未来划定综合边界。

3.1 以正反规划理念为基础进行边界划定

3.1.1 正规划理念的边界划定：又称为增长法，运用正向思维，将城市用地视为不断增长的有机体，通过区位、经济、人口等要素进行综合分析，运用计算机模型预测城市扩张并参照参考增长结果划定城市增长边界［19］。正规划理念边界划定如表3 所示。

表3 正规划理念边界划定分类Table 3 Classification of positive planning theory

3.1.2 反规划理念的边界划定：又称排除法，以底线思维，从非建设用地得到角度出发，以保护生态环境与可持续发展为导向，基于生态敏感性评价的基础上排除因生态环境敏感或建设条件有限等原因造成的不宜建设区域，然后对城市增长边界进行划定［20］。反规划理念边界划定如表4 所示。

表4 反规划思路边界划定分类Table 4 Classification of anti-planning theory

3.2 以城市扩张的外部制约机制引导边界划定

以城市增长的外部制约机制划定城市边界重点考虑生态安全，对区域内进行空间适宜性评价，结合新技术将城市发展与生态红线进行综合考虑并构建适宜性建设用地分区，保证城市预期增长范围的同时对需要的生态用地进行保护［21］；制约城市增长的因素主要有社会经济及生态环境要素，可基于GIS技术，根据城市用地的时空变化分析城市扩张制约机制，利用研究区域相关数据分析城市扩张影响因素效应，建立刚性制约要素控制城市用地的扩张［22］。

3.3 以城市空间增长模型模拟未来划定综合边界

无论是“正、反规划”思想引导还是外部制约机制引导的城市边界划定，都需要补充考虑储层式扩张的内部机制，利用智能化的计算机模型模拟预测城市用地扩展范围是城市增长边界的划定的主要方法。基于元胞自动机（CA）的动态模型是模拟城市空间增长应用最广泛的模型，在此基础上，通过生态过程安全格局的叠加结合城市规划发展方向嵌入多准则判断元胞自动机（MCE-CA）模型［10］；也有学者有限优先考虑保护生态红线等限制因素，在区域内各类用地规模指标的限制下采用FLUS 模型对区域内空间利用布局进行预测［23］；此外CLUE-S 模型、BP（遗传神经网络）模型、MAS（多智能体模型）、SLEUTH模型、MCR（最小阻力）模型、UEER（生态阻力面）模型、ABM（基于主体的模拟方法）模型等模型在预测未来城市发展发挥着巨大作用，多模型的应用融合了多因素影响的规律性组合，能够更准确的预测城市发展，适应未来城市发展需求从而划定综合混合型城市增长边界［24］。

4 基于生态安全格局的中国城市空间扩展优化策略研究

城市增长边界的划定是一种缓解用地矛盾、进行城市空间扩展优化的有效方式，中国幅员辽阔、地区差异性大，在引入国外城市增长边界概念时应综合考虑中国国情，划定符合中国城市发展现状的开发边界，在现有制约土地规模的基础上加入生态环境保护的内容以丰富城市空间扩展的内涵［25］。文章将城市扩张空间分为刚性增长边界空间与弹性增长边界空间进行讨论。

4.1 城市刚性增长边界空间优化策略

城市刚性增长边界意为：在一个基本区域内，禁止建造占用土地资源并突破划分的边界，是生态安全的最低保障制度［26］。除特殊或紧急情况，刚性边界划分区域内不允许任何开发建设行为，在地理形状特性和生态自然保护的基础上对刚性边界区域进行划分［27］。在规划刚性边界时，应考虑边界对城市的安全性和生态区域的保障性，在科学实际操作理论支撑的前提下合理制定开发建设边界。因刚性边界不会被开发占用土地的特性，在保障城市增长的稳定性方面有显著的经济与生态效益。

对刚性增长边界空间优化应达到三个目标：1）减缓城市蔓延状发展，引导正确的发展方向避免过度消耗；2）确保城市的粮食供给安全，禁止对优质耕地的侵占和开发；3）保护生态多样性，维持区域内生物系统的平衡。在达到刚性增长边界空间优化目标的同时，还应注意两大原则：1）优先保护生态系统的土地资源，重要的生物用地不能纳入开发范围内；2）结合科学实际理论对刚性边界进行划分，防止过度理论化的空中楼阁式划分。

4.2 城市弹性增长边界空间优化策略

城市弹性增长边界是以城市总体规划的阶段性出发，结合城市增长压力、外溢可能性及区域经济实力等影响因素划定的增长边界，在遇特殊发展要求时可经过技术模拟支持进行适当修改［26］。城市弹性增长边界表现城市扩张的动态性，不同阶段的城市空间发展都应有与之对应的合理的边界管理，保障城市的扩张在科学合理的动态范围内［28］。在城市增长阶段划定的弹性增长边界是合理调控城市可持续发展的重要指导方向，对城市地域性空间形态的建设有十分重要的作用［29］。

对城市弹性增长边界空间优化应达到三个目标：1）在保障生态安全的情况下，确定城市未来发展方向；2）对弹性增长边界空间进行分区，建设可持续的开发顺序；3）合理的城市弹性增长边界空间的优化，对城市未来的开发扩张有着十分积极的引导与控制效益。在达到城市弹性增长边界空间优化目标的同时，还应注意生态安全格局保护优先、城市不同阶段弹性增长边界空间合理分级、引导城市可持续健康扩张的三个原则。

4.3 城市综合性增长边界空间优化策略

城市增长边界是综合空间治理的多目标控制手段，用以面对城市发展过程规划决策突破界限的可能，城市增长边界不可单一考虑刚性边界或弹性边界，应综合研究两者的相互作用，进行有机结合，协调区域差异化调控、完善相应配套设施、科学的边界空间调整。城市增长边界空间的优化不是一个单一的适宜过程，是规划管控多元化的发展趋势，刚性与弹性的边界空间也应与城市发展的不同阶段科学对应［30］。在城市边界空间的优化过程中，既要合理利用控制性与引导性工具，也要通过综合性的管控政策提高空间的适应性与灵活连续性，结合中国国情，进一步探索中国城市增长机制、完善中国城市增长的预测方法、健全中国城市增长边界空间管控的法律法规、建立中国化的城市增长边界理论与管理体系、进行中国城市增长边界空间的效益评估［31］。

5 结论

中国自引入城市增长边界概念以来，相关研究不断发展，政策实践也相应展开，研究发现：1）城市增长边界是城市扩张背景下调控土地资源的重要控制手段，对于提升城市空间治理、保护城市生态安全格局、促进城市可持续发展、提高区域内土地利用效率具有重要意义。2）中国在城市增长边界划定的技术手段取得一定的成效，划定城市增长边界时，应兼顾城市复杂的自然属性与社会属性，构建连续的生态安全格局，探索多元化的预测模型，深入讨论中国的城市增长规律，结合多样的经济手段、政策调控、技术手段，协调城市边界划定下生态安全格局与城市增长的直接矛盾。3）城市增长边界是动态的，城市增长边界空间也是不断变化的，不同时期城市用地扩张界限随经济、社会、自然等影响因素而调整，弹性与刚性城市增长边界空间表现为可调整性空间与禁止建设开发空间，秉承生态安全格局优先的思想，结合城市发展动力、城市综合现状、综合性调控措施等协调配合，引导生态安全格局为导向的新型城市增长模式，达到资源整合、区域协调发展的目的。