资源衰退型城市“城－棕－绿”空间格局研究——以湖北省黄石市为例

郑晓笛 付泉川 吴熙

1 资源衰退型城市的“城－棕－绿”之问

资源，曾经为资源衰退型城市的立市之基。随着资源的衰竭，与之相关联的工矿业活动停止，大量工矿业用地被废弃或面临转型挑战，形成了成群成片的棕地，且占据着城市的重要发展空间。随着中国城市土地利用进入存量时代，如何进行城市棕地再生是资源型城市转型[1]与可持续发展的关键议题。这些棕地在城市中分布的空间特征如何？与城市的发展历程及空间格局有何关联？是否会对城市的绿色空间体系构建产生重要影响？本研究针对上述问题，对资源衰退型城市的“城－棕－绿”空间格局进行研究探讨。

根据《国务院关于印发全国资源型城市可持续发展规划（2013—2020年）的通知》，资源型城市是“以本地区矿产、森林等自然资源开采、加工为主导产业的城市”，该类城市的空间结构主要受特殊化的城市化发展特征与自然条件的影响[2]。中国的资源型城市具有资源指向性强、工业发展迅速、工业依存度高等特点。在城市转型的背景下，部分以资源开采及初加工为基础的资源衰退型城市面临着环境污染、生态系统退化等严峻问题，是中国生态文明建设战略所面临的巨大挑战。

本研究提出的“城－棕－绿”空间格局包括“城－棕”和“棕－绿”2类空间格局。其中，“城”包括城市的自然环境要素与建成环境要素；“棕”专指资源衰退型城市中最典型的棕地类型—工矿业类棕地，即已经废弃的、闲置的工业用地、采矿用地、基础设施类用地，并包括仍在使用中的潜在工矿业类棕地；“绿”指城市绿色空间，包括《城市用地分类与规划建设用地标准》（GB 50137—2011）中“建设用地”里的绿地与广场用地，以及“非建设用地”里的农林用地和其他非建设用地①。“城－棕”和“棕－绿”2类空间格局分别探讨“城”与“棕”、“棕”与“绿”之间的空间关系。

近年来，随着中国对土壤污染防治问题的重视与相关政策法规的大力推进，资源衰退型城市的棕地再生实践已相继推进，但绝大多数已有实践为针对某一具体棕地场地的“就地论地”探讨。对资源衰退型城市而言，棕地场地数量多、分布广、占据城市核心空间，仅就单个场地改造进行研究，无法应对大规模的棕地改造需求，同时丧失了将其作为精明调整并发展城市绿色空间系统进而促进城市可持续发展的契机。本研究旨在从系统性层面认知资源衰退型城市的“城－棕－绿”空间格局，为统筹性的棕地再生策略奠定基础，为修复破损生态环境、优化城市绿色空间系统提供依据。

2 国内外研究现状

对国内外已有棕地实践进行梳理，发现绿色空间是棕地再生的重要途径，这种现象可归因为棕地场地本身的复杂性、项目周期、建设经费等多方面原因[3]。根据美国环保署的报告Reuse Possibilities for Brownfield Sites，绿色空间②作为5类棕地再生主要目标用途中的一种，占比达28%，仅次于商业用地类型的33.5%[4]。在中国，以绿地为改造目标的棕地项目实践可归纳为7个主要类型，包括工业遗址类公园、土地复垦类、矿山公园类、园中园类、博览园类、城市公园类以及其他类型公园[5]。

针对资源衰退型城市的棕地问题，已有定性的特征归纳研究，但定量的空间分析与系统性综合研究仍较欠缺。有学者从环境、经济、社会3个因子出发，提出“协同再生”的矿业城市工业废弃地更新再利用框架[6]；亦有从污染空间识别入手，探究污染空间分布规律和形成原因以及污染空间与老工业基地城市群主体的空间关系[7]；对资源型城市的棕地发生机理[8]及生态治理综合效益评价[9]方面也有所论述。

20世纪末，国际上将棕地纳入资源型城市绿色空间系统构建的思想已初露端倪。美国底特律“未来城”提出通过蓝绿廊道构建景观系统，将51.8 km2的闲置地纳入其中，形成一个新的相互关联的区域网络，改善居民的生活空间[10]。德国鲁尔区埃姆舍国际建筑展通过“工业遗产之路”和生态廊道系统串联了多个棕地再生项目与已有开放空间，形成区域性连接的公园[11]。在中国，已有学者提出以绿地景观作为切入点改善矿区生态环境，通过绿地系统的建设增强城市与矿区的整体性规划，并从城市资源特征与植被特征等角度，为转型期的绿地系统发展提出对策[12]；也有学者提出将采矿类棕地整合到绿色基础设施规划中，并通过最小成本路径（least-cost path,LCP）方法计算生态廊道，通过绿色基础设施网络的连通性来评估棕地恢复优先级并指导重建工作[13]。上述研究均在可行性与方法论层面提供了借鉴，但其多聚焦于城区外的矿业类棕地，而对城区内棕地的统筹性研究不足。

3 研究对象与范畴：典型城市黄石市

湖北省黄石市是本研究的重点城市，是中国近代工业发源地之一，也是典型的资源衰退型城市。黄石市因矿建厂，以厂连镇，具有典型的工矿城市格局与特征。市域内遍布铁、铜、煤、金矿山，有超过3 000年历史的采矿和冶炼活动，被称为“钢铁摇篮、青铜古都”，是中国中部地区重要的原材料工业基地。2009年，黄石市被正式列为资源枯竭型城市③，2015年明确提出以“生态立市，产业强市”为核心的发展理念，2016年被列为全国6个土壤污染综合防治先行区之一，面临着棕地污染治理与再利用、城市绿色空间构建与优化的双重挑战。

黄石市地处长江中游南岸，市域面积4 583 km2，2019年常住人口247.17万，下辖四区一市一县。本研究的范围包括其中的四区一市，即铁山区、下陆区、黄石港区、西塞山区和大冶市，共1 795 km2（图1）。阳新县未被纳入研究范畴，有3方面主要原因：1）阳新县域内矿产资源分布较少（图2），几乎没有大规模的厂矿；2）1996年阳新县才被纳入黄石市辖区内，历史较短，未同步参与到黄石市的工业快速发展阶段；3）阳新县距离黄石市中心城区较远，经济发展速度慢于其他区域。针对四区一市，本研究基于遥感影像、城市基础地理信息、地表覆被信息、史志资料等多源数据，识别棕地并进行GIS空间分析，归纳黄石市的棕地空间特征以及“城－棕－绿”空间格局。

2 黄石市矿产资源分布Distribution of mineral resources in Huangshi City

4 棕地空间特征：分析路径与差异性

4.1 分析路径：棕地“个体－区位”空间特征分析模型

棕地的识别是棕地空间特征认知的基础，空间特征分析模型的确立对于建立不同类型棕地的认知至关重要。综合考虑场地的历史及现状用途、空间特征、污染特征等因素，本研究将工矿业类棕地划分为原料采掘类棕地、尾矿库类棕地、原料加工制造类棕地、非原料加工制造类棕地和基础设施类棕地。本研究采取基于空间与非空间多源信息的棕地识别方法，识别出黄石市工矿业类棕地与潜在工矿业类棕地共555块，其中原料采掘类、尾矿库类、原料加工制造类、非原料加工制造类和基础设施类的棕地分别有177、13、31、326和8块； 共覆盖54.3 km2，占研究范围的3%。在此基础上，本研究提出基于空间个体特征和空间区位特征的棕地“个体－区位”空间特征分析模型，选取面积、周长和“周长－面积”拟合幂函数描述棕地的个体空间特征，选取中心度、交通可达性、人口密度、工业文态值④、生态系统服务功能重要性和潜在生态廊道重要性等指标，分别从经济、社会、生态3个维度描述棕地的空间区位特征，并利用多源数据进行GIS空间分析，归纳出不同类型棕地的空间特征。

具体而言，中心度和交通可达性描述了各棕地地块所处区位的经济活动强度，人口密度和工业文态值描述了邻避效应（not in my back yard, NIMBY）与迎臂效应（yes in my back yard, YIMBY）的社会空间现状[14-15]，生态系统服务功能重要性和潜在生态廊道重要性描述了各棕地地块所处区位的生态保护重要性。其中，中心度通过加权计算各棕地地块到黄石中心城区、县域中心城镇、重点镇和一般镇的距离获得，交通可达性通过加权计算各棕地地块到城市主干道、城市一般道路和高速公路的距离获得；精确到镇的人口密度根据黄石市第六次人口普查数据获得，工业文态值通过加权计算各棕地地块到工业型国家重点保护文物单位和黄石市重要历史工业建筑的距离获得，生态系统服务功能重要性根据学者们对中国二级生态系统服务价值当量的研究[16]和对湖北省不同生态类型土地的单位面积生态价值的研究[17-19]确定，潜在生态廊道重要性指标通过形态学空间格局分析（morphological spatial pattern analysis, MSPA）和LCP方法计算潜在生态廊道并通过重力模型计算景观连接度（probability of connectivity,PC）确定[20-21]。

4.2 不同类型棕地的空间形态和空间区位均呈现显著差异性

研究显示，在空间形态方面，黄石市不同类型的棕地在地块面积和周长上呈现显著差异性（图3）。除基础设施类棕地外的其余4类棕地面积变化区间均超过60万m2，但大部分棕地的面积仍在2万～12万m2的区间；其中，面积最大的棕地地块是原料采掘类棕地，高达180多万m2。特别值得关注的是原料采掘类棕地，该类棕地具有最大的周长变化区间和最大的地块周长，一定程度上反映出该类棕地的外部衔接关系可能更复杂、对周边地块的影响可能更具多样性，与此同时，其边缘呈更多的不规则状特征。

3 黄石市棕地空间形态特征Spatial characteristics of brownfields in Huangshi City

在空间区位方面，黄石市不同类型的棕地在经济、社会和生态维度上呈现显著差异性（图4）。从经济和社会维度来看，基础设施类和非原材料加工制造类棕地多处于中心度较大、交通可达性较好和人口密度大的区域，具有较好的、灵活的再利用条件。从生态维度来看，尾矿库类棕地和基础设施类棕地多处于生态重要性高的区域，这与尾矿库类棕地多位于山体上和基础设施类棕地的码头直接位于长江沿岸有关；而尾矿库类、原料加工制造类和原料采掘类所处空间多有潜在生态廊道通过，属于亟待进行生态修复的区域。

4 黄石市棕地空间区位特征Locational characteristics of brownfields in Huangshi City

5 “城－棕－绿”空间格局：耦合特征与潜在绿色空间

5.1 “城－棕”：棕地空间分布与城市空间要素高度耦合

基于对识别出的5 5 5块棕地的分析发现，黄石市棕地数量较多、规模不一，基本沿着山脉、长江、铁路、公路呈“一横四纵”分布（图5）。整体上棕地分布与城市自然环境要素和建成环境要素关系紧密，呈现出耦合性的特征，本研究称其为耦合型“城－棕”空间格局。由于矿产资源多分布在山体区域，长江是工业运输的重要渠道，因此，在自然环境方面，黄石市棕地分布与山水格局关系显著。由于原料采掘类棕地对矿产资源的高度依赖，该类棕地相对集中地分布在铁山、铜绿山、黄金山、灵山等城市较大的矿藏地带；原料加工制造类棕地则多紧邻河流与原料采掘类棕地。在建成环境方面，各类棕地的分布与交通要素的关系最为密切。原料采掘类棕地或是紧邻主要交通干道，或是通过次要道路与主要交通干道相接；部分大型原料采掘场有单独的铁路站点与货运铁路直接相连，如大冶铁矿的铁山站和金山店铁矿的金山店站等。原料加工制造类棕地多位于铁路线路附近；非原料加工制造类棕地则更多受到政策要素的影响，沿道路规则分布，如灵成工业园、回归工业园等。

5 黄石市棕地空间分布Spatial distribution of brownfields in Huangshi City

追溯其原因，黄石市的发展过程为典型的工业化驱动下的城市化过程，其耦合型“城－棕”空间格局就是在城市与工业的4个发展阶段的演变过程中形成的（图6）。1）早在西周晚期铜绿山地带就开始了采铜或冶铜，春秋战国时期在五里界古城遗址和草王嘴城遗址处形成了矿石的开采、冶炼中心和初加工产品的集散地和古代居民的经济生活中心[22]；宋代以后，大冶市逐步建成，现在的主要建成区就在这片区域的北侧；东汉的道士洑镇、元末的石灰窑镇、明代的黄石港镇均依托长江便利的水运条件，成为江南江北物资聚集和流散地，亦初步搭建黄石市沿江发展的基础。2）清代末年，洋务运动的开展拉起了黄石市近代工业化进程的序幕；随着1892年大冶铁矿运矿铁路的竣工通车，黄石市西部与东部通过铁路联通，初步搭建起城市骨架；在大冶铁厂、富华与源华煤炭、黄石电厂、华新水泥厂等一系列大型重工业企业的带动下，大规模工矿企业周边兴建居住区、学校、铁路公路等服务型配套设施，城市空间主要围绕大型工矿点状发展。3）1949—1989年，黄石市定位明确为“采矿、冶炼、建筑材料为主的重工业城市”，随着逐步扩大龚家巷冶金机械工业区与下陆工业区典型产业集群，各大厂矿连成一片，城市沿长江和铁路迅速带状扩张，黄石市“入”字形城市结构基本确定。4）21世纪初，城市跨过黄荆山，转向沿大冶湖发展，武九线、国道106与4条隧道让城市突破黄荆山的限制，也让工矿业用地脱离城市重点发展地区。

6 黄石市“城－棕”空间格局的形成过程The formation process of the “city-brown” spatial pattern in Huangshi City

5.2 “棕－绿”：位于城市关键生态节点的棕地可成为绿色空间建设与优化的重要潜在用地

通过分析黄石市棕地分布与现状绿色空间的关系发现，棕地在一定程度上威胁了重要生态斑块的完整性和绿色空间的连通性（图7）。在本研究中，重要的生态斑块是指生态源地，即MSPA中景观连接度高的核心区；城市绿色空间的连通廊道是指基于上述核心区利用LCP方法获取的潜在生态廊道。一方面，存在129块棕地与重要生态斑块相交，占现状棕地数量的22.91%，面积高达18.75 km2，占现状棕地面积的34.53%。其中，采掘类棕地的数量最多、面积最大，与采掘类棕地对矿产资源的依赖性和矿产资源空间分布密不可分。可见，部分棕地与重要生态斑块存在重合区域，威胁了重要生态斑块的完整性。

7 黄石市“棕－绿”空间格局“Brown-green” spatial pattern in Huangshi City

另一方面，没有任何棕地阻隔重要潜在生态廊道，但仍有15块棕地和45块棕地分别阻隔较重要潜在生态廊道和一般潜在生态廊道。在阻隔潜在生态廊道的棕地中，非原料加工制造类棕地的地块最多，原料采掘类和尾矿库类棕地的面积更大。棕地与潜在生态廊道的空间冲突主要集中在下陆片区、尖林山片区、龙角山片区和笔架山片区。其中，下陆片区以东钢钢铁厂为主，是典型的城市原料加工制造类棕地，阻隔了贯通黄荆山、狮子山与东方山的潜在生态廊道；尖林山片区、龙角山片区和笔架山片区分别是大冶铁矿、铜绿山铜铁矿、石灰石矿的原料采掘基地，分别阻隔了尖林山主体、龙角山和笔架山与周边区域的潜在生态廊道。可见，部分棕地阻隔了潜在生态廊道，威胁了绿色空间的连通性。在区域视角下，这些棕地占据黄石市关键生态节点，尤其是12块同时威胁完整性和连通性的棕地，具有重要生态潜质，应考虑将其纳入城市绿色空间系统，以优化黄石市的绿色空间系统。

通过分析黄石市棕地分布与绿地系统规划的关系发现，已有部分棕地被纳入《黄石市城市总体规划（2001—2020年）》（2017年修订）规划绿地的范围内，但仍有部分具有重要生态潜质的棕地未在其范围内，未来有进一步优化空间（图8）。一方面，黄石市中心城区⑤涵盖建设用地94.70 km2，其中，水域面积为25.40 km2，规划绿地面积为81.60 km2。位于中心城区的157块棕地总面积为9.82 km2，其中，有104块棕地与规划绿地相交，重合区域面积为4.33 km2，占现状棕地总面积的44.10%，占规划绿地的5.31%。与规划绿地相交的棕地主要为原料采掘类棕地，包括具有一定规模的系列矿坑和东钢钢铁厂、华新水泥厂、黄石港务局集团码头等重要历史工矿业场地。这些场地普遍分布在东方山、黄荆山和铁路沿线，即规划中其他绿地和公园绿地的范围内。可见，绿地已成为棕地的重要再生途径。但是，根据现场调研，黄荆山南麓的系列矿坑仍是裸露的荒地，需要进一步的修复工作。另一方面，在中心城区范围内，具有重要生态潜质的棕地有55块，面积高达5.81 km2，其中已规划为绿地的区域面积约为2.67 km2，仍有一半以上的区域未被纳入城市绿色空间系统。虽然已纳入规划绿地的棕地有42块，但部分棕地改造项目仅将场地内少量空间规划为城市绿地系统的一部分，从城市绿色空间的完整性和连通性来看仍有待进一步优化。在区域视角下，棕地是绿地的潜在空间，综合统筹棕地再利用与城市绿色空间系统规划，在用地紧缺与棕地修复的压力下，将有利于城市空间的合理化调整与发展。

8 黄石市棕地在城市绿地系统规划中的分布Distribution of brownfields in urban green space system planning in Huangshi City

6 结论与讨论

6.1 黄石市的棕地空间特征与“城－棕－绿”空间格局

本研究采用基于空间与非空间多源信息的棕地识别方法识别出黄石市的555块棕地，采用棕地“个体–区位”空间特征分析模型对其进行分析，发现不同类型的棕地在空间形态与空间区位上呈现显著差异。棕地的空间特征会影响再生途径的选择和再生时序的确定。在构建城市绿地空间系统的时候若能考虑到棕地的空间特征，将有利于后期绿色空间系统建设的实践可操作性。

在整体认知层面，黄石市棕地基本沿着山脉、长江、铁路、公路呈“一横四纵”分布，与城市空间要素高度耦合，呈现耦合型的“城－棕”空间格局。“棕－绿”格局的分析呈现出相当比例的棕地占据黄石市关键生态节点，特别是原料采掘类棕地，有超过1/2的地块威胁绿色空间的完整性和连通性，是绿色空间建设与优化的重要潜在空间。在棕地再生决策的时候将其能为城市提供的生态价值纳入统筹考虑，可有利于城市绿色空间的整体构建。但受可获取数据的限制，本研究在计算潜在生态廊道时采用MSPA方法，主要是对结构连接性的评估[23]，在实际生态过程与功能性的生态廊道连接方面存在一定的局限性。

6.2 资源衰退型城市“城－棕－绿”空间关系探讨

对资源衰退型城市而言，城、棕、绿在不停地进行空间转化。在前工业化时期，从广义的绿色空间逐步分化为聚居点和狭义绿色空间；在工业化初期，聚居点逐渐扩张形成城市雏形并开始进行工业生产，部分矿产资源丰富的地区开始进行采掘业生产；在工业化中期，城市进一步扩张，工业与采掘业也逐步发展，绿色空间逐步破碎化；到了后工业时期，部分工业与采矿业关停，出现大量工矿业类棕地，城市也呈现停滞或收缩的现象。哪些棕地应该继续承载城市的生产生活活动，哪些棕地又该回归自然，是生态文明建设中值得探讨的重要问题。

自工业革命以来，风景园林规划设计以绿色空间为载体，为城市提供公共活动的空间，使人类与自然和谐共处[24]。资源衰退型城市在城市转型发展时，应优先采用生态策略应对环境污染、生态系统退化等问题，而将工矿业类棕地转化为城市绿色空间是其中的一种重要途径，为城乡景观构建与城市可持续发展提供新的思路与方法。在生态文明的背景下，尤其应该注意威胁重要生态斑块完整性和威胁绿色空间连通性的棕地，将其纳入绿色空间系统，将有利于城市绿色空间网络的构建与优化。

法国城市社会学家亨利·列菲弗尔（Henri Lefebvre）认为，城市化是工业化的结果，同时二者之间存在一种辩证的关系[25]。资源衰退型城市的空间格局是多种因素综合作用的结果，包括社会经济、自然地理、交通运输及政策等多方面[26]，其“城－棕”空间格局跟城市的发展、工矿业的进程以及两者间的空间耦合关系密不可分。除了耦合型，本研究发现“城－棕”空间格局亦包括其他空间特征类型，其棕地分布与城市绿色空间的关系也更加复杂，有待进一步研究。

注释(Notes)：

① 依据中华人民共和国住房和城乡建设部《城市用地分类与规划建设用地标准》（GB 50137—2011）确定用地类型。

② 根据该报告中的解释，此处的“绿色空间”是指农田、社区公园、小径、体育场地和设施、开放空间和其他娱乐活动空间，这些空间提供了野生动物栖息地和自然保护的机会。

③ 国务院于2008、2009、2011年分3批次批准69个资源枯竭型城市，2013年，国务院印发《全国资源型城市可持续发展规划（2013—2020年）》，重新确定了67个资源衰退型城市。曾经的资源枯竭型城市盘锦市和孝义市在2013年被确定为资源再生型城市。因此，在研究时可将“资源衰退型”和“资源枯竭型”等同看待，在本研究统一使用“资源衰退型”指代。

④ 根据2019年自然资源部发布的《资源环境承载能力和国土空间开发适宜性评价技术指南（征求意见稿）》，文态空间是指因人类活动而具有特定化意义的国土空间。本研究中，工业文态值是指工业文保单位和工业历史建筑空间分布的密度值。

⑤ 根据《黄石市城市总体规划（2001—2020年）》（2017年修订），黄石市中心城区包括下陆区、黄石港区、西塞山区北部和大冶市东部部分山区。

图表来源(Sources of Figures and Tables)：

图1～8均由作者绘制。图1的底图来源：2020年4月由湖北省自然资源厅监制、湖北省地图院编制的地图审图号为鄂S（2020）003号标准地图。图2～8的底图基于资源环境科学与数据中心平台提供的城市地理基础数据绘制，该平台隶属于中国科学院地理科学与资源研究所。