存量主导地区的科学城规划编制方法探索与实践——以广东省东莞中子科学城为例

刘 欢 王陈平 刘思辰 LIU Huan,WANG Chenping,LIU Sichen

0 引言

2018年1月，国务院印发《关于全面加强基础科学研究的若干意见》，对加强基础科学研究作出重大部署，提出21世纪中叶将我国建设成为世界主要科学中心和创新高地。除了上海张江、北京怀柔和合肥滨湖3个科学城之外，深圳、东莞等城市也都在谋划科学城。

科学城是科技创新由“郊区化”“园区化”向“城区化”模式转变的产物[1]。不同于高新区等一般创新地区，科学城在创新平台类型、人群构成等方面有显著差异。科学城的规划也有较强的特殊性，不能简单套用一般地区的规划编制思路[2]。特别是存量主导地区的科学城，由于建成度高、增量用地少且分散，开发难度较大，需要探索因地制宜的空间布局模式和规划实施路径。

本文分析科学城规划面临的新背景，总结科学城规划编制应注重3大方面的转变；并根据广东省东莞中子科学城位于存量地区的特点，提出因地制宜的规划对策，制定切实可行的实施路径。

1 科学城规划的新背景及研究综述

1.1 规划背景

（1）科学研究从“郊区”走向“城市”，更注重与产业需求结合

科学城起源于第二次世界大战（以下简称“二战”）时期，大致经历了3个阶段（见表1）。二战期间，以美国为首的发达国家为了研究原子弹等核装备，建设了一批远离城市的“科学园区”；其园区的规模较小，一般为5 km²左右。二战以后，日本、德国等国为了快速恢复经济，也建设一批科学城，如筑波、大德等科学城。总的来说，2000年以前的科学城一般由政府主导，侧重于纯粹的科学研究，由于缺乏与城市、产业的联系与互动，难以对本地的经济起到重大促进作用[3-4]。

表1 科学城的发展历程示意Tab.1 Development history of science city

步入2000年，人们逐渐认识到“科学”必须与“城市”相结合，才能更好地带动经济发展。最近几年，我国建设的科学城都位于制造业发达的区域、城市建成区边缘、交通便利和自然风光优美的地区，如上海张江科学城、北京怀柔科学城等。这类科学城更强调其功能的综合性，除重点发展“基础研究—应用研究”等核心功能之外，科学城内还包括“成果转化—孵化中试—生产制造”等功能，形成完整的创新链，其用地规模是国外“科学园区”数十倍，一般为100 km²左右。

（2）科学城的开发走向存量主导的地区，规划实施难度较大

科学城的开发一般由政府主导，依托大面积的建设用地、大量的资金投入建设大科学装置等重大创新平台，带动区域产业升级、促进经济持续增长。但我国经历了30多年快速发展，制造业发达、科学城建设迫切的地区（如珠三角、长三角等）面临着建设用地短缺的严峻问题，有限且破碎的增量空间难以满足科学城复杂的功能需求。

存量主导地区的土地开发有3种模式（见表2）：市场主导，对存量用地进行城市更新；政府主导，对重点存量用地进行土地整备；利用有限的增量用地（如政府储备用地）。但前两种方式需要复杂的制度设计、长时间的协调成本和较高的经济投入，开发难度较大。总之，存量主导的地区，政府不能完全按照自己的意愿处理存量用地、快速地集聚基础研究平台等核心功能。这成为存量地区科学城规划编制和实施的最大困难[5]。

表2 存量主导地区的土地开发模式Tab.2 Land development model in built-up areas

1.2 研究综述

目前关于科学城规划编制的研究主要集中在空间布局、产业发展、公共配套等方面。在空间布局方面，王振茂等[6]借助有机生长的理论，同时结合科学的发展规律及人的需求，确定了科学城“组团环抱”的空间布局模式；翁阳等[7]基于科研人员的时空间行为研究，建立科学城的空间适应性评价标准，提出科学城整体空间布局的优化方法；张玲玲等[8]分析了科学城的4大核心功能，并提出中心式、平行式、交叉式和综合式4种布局模式。在产业发展相关研究中，袁晓辉等[9]围绕科学城的发展方向、重大基础设施建设、创新环境营造等方面，论述了科学城规划建设的要点和主要思路。在公共配套方面，主要聚焦科学家等特定人群的特殊需求，提出公共服务配套的类型及规模等要求[10]。

总体来说，目前针对科学城的相关研究主要局限在某些特定领域，缺少全面而系统的研究。由于科学研究的特殊性和城市系统的复杂性，科学城的规划建设必须具有全局思维和系统思维，统筹产业空间、城市空间，同时兼顾开发与运营管理等思维。

2 科学城规划编制思路的3大转变

2.1 产业空间组织模式转变：由“单一创新”到“网络协同”

（1）集聚高端平台，重点强化原始创新能力

与工业园、科技城等相比，科学城的创新平台类型和创新主体均有较大差异（见表3）：工业园以生产制造为主，重在规模经济，以产业工人为主要就业人群；科技城以技术开发、成果转化和高新制造为主，以工程师为主要创新人群；而科学城则以基础研究、应用研究为核心功能，以科学家和高级工程师为核心创新人群。

表3 3类典型创新地区的对比分析Tab.3 Comparative analysis of three typical innovation regions

同时，通过对国内3个已批科学城进行对比研究，总结出科学城必须具备的4大类创新平台（见表4）。其中大科学装置是科学城的核心要素，是面向社会开放的、支撑科学研究的公益性公共实验平台；研究型大学和科研院所是科学城的重要知识资源，具有科学研究、技术开发、人才培养等多重责任；顶级企业研发中心是技术创新的主体，是推动创新的主力军，主要围绕市场的现实与潜在需求，将科学发现最终转化为生产力。

表4 科学城的4大类核心平台Tab.4 Four core platforms of science city

（2）全创新链协同，构建开放共享的创新网络

与科技城相比，科学城内的创新平台类型多、能级高，其创新网络更加复杂（见图1），围绕大科学装置呈圈层式布局：核心圈层主要集聚研究型大学和众多的科研机构，以基础研究和应用研究为主；中间圈层集聚顶级企业研发中心、技术转移中心，以技术开发和成果转化为主；外围为制造圈，主要承接原始创新的外溢，以生产制造为主[11]。3个圈层共同构成功能混合、高效互动、协同创新的立体创新网络。

图1 创新网络对比示意图Fig.1 Comparison of innovation networks

2.2 城市营造模式转变：由“单一的园区”到“复合的城区”

（1）舒适安全的交通，打造适宜步行的城区

城市的步行化已成为一种不可逆转的潮流，很多国际创新城区均已建成全球著名的步行友好城市，如美国的波特兰、西雅图和波士顿。步行不局限于单纯的出行用途，也是建构紧密的社会网络的重要手段。同时，步行也能增加城市活力，利于培育创意创新、开放包容的生活与工作氛围，促进高素质人群和企业集聚[12]。

步行城市的营造需要系统性的策略（见图2）。首先，可靠、便利的轨道交通是步行城市的重要前提：城区内应采用有轨电车、地铁和城际轨道等多种方式，保证轨道站点500 m的覆盖率达90%以上，促进人员及要素的高效流动。其次，职能清晰、快慢分离的道路系统是步行城市的重要支撑：生活性干道从社区内部穿过，串联社区主要的服务中心；交通性干道从社区之间穿过，作为社区间的连通道路；快速路从片区边缘经过，快速疏解对外交通，强化科学城的对外交通可达性。另外，社区之间有多级绿带和街道，作为组织社区生活的公共空间。

图2 步行城市的多系统营造策略Fig.2 Multi-system construction strategy of pedestrian city

（2）功能高度混合，建设包容创新的城市环境

既有研究表明，随着经济和社会的发展，创新城市的用地向多用途用地、多维度混合方向发展[13]。为提供多样的空间、激发城区的活力，科学城在空间要素供给上呈现“用地功能混合、建筑新旧融合”两大特征。在规划布局中，在步行尺度内应混合布局研发、工业、居住、商业、文体、公园绿地等用地，满足人群基本的生产、生活和休闲需求（见图3），构建适宜步行的社区，作为科学城的基本单元；在物业类型上，鼓励建筑新旧融合，增加人才公寓、宿舍和LOFT公寓等不同类型的居住产品，吸引不同层次的研发人才，促进人员间的交流。

图3 创新社区内功能混合示意图Fig.3 Mix of functions in innovation community

（3）高品质的服务，营造国际化品质及氛围

科学城建设的核心在于科学，而品质则在于“城”的功能配置。科学城的规划设计应充分考虑科学城的人口构成（见图4），结合科学家和工程师的特殊需求（见图5），在空间组织和设计上凸显多样化和创意性，通过提供高品质的公共空间、多类型的服务设施和文化场所，促进科研人员的交流，进而促进思想碰撞、激发科学灵感。如张江科学城，在城市副中心设置艺术馆、科学会堂、图书馆、体育馆等设施，提高对各类人才的吸引力。

图4 科学城的就业人口构成Fig.4 Population composition of science city

图5 科学城内的特色公共设施Fig.5 Characteristic public facilities in science city

2.3 开发运营模式转变：由“政府主导”到“政企合作”

（1）理清政府和企业的职能，确保高效协作

科学城以原始创新为主，由政府主导，投入大、建设周期长、经济回报慢，需寻找更多元的开发模式，形成高效协作的机制。可采取“政府主导、多类企业配合”（见表5）的开发建设模式，发挥政府和企业在开发中的优势，确保高品质和高效率。

表5 多主体参与的科学城开发模式Tab.5 Development mode of science city with multi-agent participation

大科学装置集聚区由政府投资，科研院所和高校负责建设和后期管理；科学城内的其他重点地区（如科研院所集聚区、综合配套区）以政府主导、国企参与的方式，最大化发挥国企在重大产业项目、交通及公共配套、人才公寓建设及运营管理方面的作用[14]；一般地区（如产业转化区、生活配套区）应该尊重现状权属，发挥市场的力量共同建设，促进创新空间特色、差异发展。

（2）多样化的土地供应模式，激发创新潜能

在土地供应方面，应根据创新平台的用地需求、土地利用现状，制定多样化的土地供应策略（见图6），满足科学城对高品质、包容性创新空间的需求。

图6 土地供应模式示意图Fig.6 Schematic diagram of land supply mode

①高效利用增量，提高科研实力。由于大科学装置、科研院所、高水平大学等核心平台对用地规模、自然环境等要求较高，需利用有限的增量用地，重点引入以上高能级平台，强化科学城的创新实力。同时为了满足高素质人群对公共配套和住房的需求，也可高效地利用部分增量用地建设商务公寓、人才房、公共服务设施等，快速集聚创新人才。

②挖掘存量空间，营造创新活力。由于旧村、旧厂房拆除难度大、更新周期较长，但对维持城市空间的多样性也较为重要，可鼓励微改造、功能置换，为初创企业提供低价的创业空间、居住空间，激发创新活力。

3 存量主导地区科学城的规划实践

3.1 东莞中子科学城的简介

（1）基本情况及建设意义

中子科学城北临松山湖高新区，南接深圳光明科学城，面积为53.3 km²，是广深科技创新走廊上创新资源最集聚、自然风光最优美的地区之一。依托散裂中子源和华为终端总部，将成为粤港澳大湾区国际科技创新中心的核心载体和示范区域。

建设中子科学城有助于汇聚世界一流科学家，弥补原始创新的短板，解决一批“卡脖子”的重大科学难题和前沿科技瓶颈，提升我国在交叉前沿领域的源头创新能力和科技综合实力，代表国家参与全球科技竞争与合作，争夺我国在国际科技竞争中的话语权和主导权。

（2）中子科学城的特殊性

中子科学城内可建设用地总面积约28 km²，现状已建用地约16 km²，建成度高、配套单一、品质不高；现状建设以村镇企业和村庄为主（见图7-图8），权属复杂。中子科学城规划面临两大核心问题：如何根据科学城的发展需求，运用政府和市场的力量，实现存量地区的蜕变；如何快速提升城市环境和服务品质，吸引高水平研发人员，促进产业和人群的迭代更替。

图7 中子科学城现状用地图Fig.7 Land use status of Neutron Science City

图8 中子科学城现状用地构成Fig.8 Current land composition of Neutron Science City

3.2 存量主导地区科学城的规划编制思路

结合中子科学城内的创新资源分布及存量地区的特点，在空间布局结构、对外交通网络、创新平台构建、创新城区营造等方面，提出因地制宜、切实可行的规划思路。

（1）应对存量地区的特征，明确科学城的核心功能和重点建设区域

散裂中子源和华为终端总部是中子科学城的核心引擎，位于科学城的南北两翼，中部为大量的存量地区。

为最大限度地激活中子源和华为的溢出效应，规划从土地权属、建筑质量、改造意愿等方面进行全面摸查，确定“两心一轴一带”的空间布局（见图9）。“两心一轴”作为中子科学城的核心功能区和重要引擎，由政府主导开发建设，集聚大科学装置、重点实验室、科研院所和企业研发总部，打造以科学家、工程师为主体的科研空间；“一带”，即通过制定用地使用正负面清单（见表6），引导市场参与建设，打造9个功能混合、多元包容的创新社区，承接“双心”的外溢功能，逐步实现存量地区的腾笼换鸟和品质提升。

图9 中子科学城空间结构示意图Fig.9 Schematic diagram of the spatial structure of Neutron Science City

表6 建设用地的正负面清单Tab.6 Positive and negative list of construction land

（2）构建高水平的对外交通，强化网络互连，破解空间瓶颈

科学城是大科学装置和科研机构高度聚集、学科交叉、多元融合的综合性地区。科学城创新活力的保持、产学研的高效互动，需要广泛的国际合作和人才交流，科学城内的研发人员具有国际化和高流动性等特点[15]。

中子科学城位于产业链发达、科研实力雄厚的粤港澳大湾区，应争取引入城际轨道、东莞市内轨道、深圳13号线等轨道交通（见图10），高效、便捷地连接区域创新节点，促进资源共享，提高中子科学城的创新辐射能力，同时也能破解空间不足的瓶颈。

图10 中子科学城与周边创新区衔接示意图Fig.10 Schematic diagram of the connection between Neutron Science City and surrounding innovation areas

（3）围绕两大引擎构建创新网络，促进科学与产业的结合

围绕散裂中子源和华为终端总部两大核心引擎，中子科学城建构“科学研究—技术开发—产业应用—孵化加速—生产制造”的完整创新链（见图11），促进科学与技术的结合，以此提高东莞乃至大湾区的创新能力和制造业的国际竞争力。

图11 中子科学城创新链布局示意图Fig.11 Schematic diagram of innovation chain layout of Neutron Science City

为了有的放矢地进行创新平台的布局，规划开展两个针对性的专题研究。《科学规划》联合中国科学院、中国科学院大学，以散裂中子源为核心支撑，从大科学装置与学科关系入手，提出引入南方光源等，构建大科学装置集群；发展7个重点学科、建设4个重点实验室；策划5大应用领域、10余个创新平台，分别落实用地及建设规模、建设要求等（见图12）。《产业规划》则以华为终端总部为核心，研究产业的各个环节对创新空间的需求；落实定制化共享创新平台的类型和规模，引导企业建设创新中心。

图12 《科学规划》专题核心成果Fig.12 Core results of "scientific planning"

（4）为研究人员提供定制服务，营造有吸引力的创新城区

为营造具有吸引力的创新城区，规划组织鱼骨状的对外交通干道，避免大量交通从社区内部通过，打造对外畅达、内部宁静的慢行社区；顺应原有城区肌理，建设主次分明、网络渗透的街道空间和公共场所；布局三级绿道系统，凸显山水交融、蓝绿交织的城区风貌，引导低碳健康的出行方式（见图13）。

图13 绿道与社区的关系示意图Fig.13 Schematic diagram of relationship between greenways and communities

结合人口规模及整体空间结构，构建“城区—社区”两级公共设施布局，形成全覆盖、人性化的公共服务体系。借鉴国际创新城区的经验，根据创新人群的构成，在各级中心增加品质提升类配套，如文化馆、美术馆、剧院、特色学院、创客咖啡等，搭建研发人员的文化生活圈，吸引人才集聚，营造有活力的创新氛围。

（5）尊重土地权属，制定政府和市场合作共赢的开发模式

与国内外其他新建的科学城不同，存量主导地区的科学城必须有的放矢，保障大科学装置、国家实验室等核心建设项目，探索具有特色和可操作性的实施方案（见图14）。

图14 土地开发模式示意图Fig.14 Schematic diagram of land development mode

①大装置创新平台：政府通过土地整备和提供部分增量土地，建设大科学装置集群，布局重点实验室集聚区和共性技术平台集聚区，形成3个既相互独立又密切互动的功能组团，吸引科研院所、研究型大学入驻。

②企业创新平台：围绕华为终端，利用政府储备用地，对接企业和市场的需求，由政府主导打造定制化的创新服务综合体，集聚创新要素，提升整体创造力。

③创新活力带：根据地块权属及建筑质量，划分更新单元；通过3种更新方式实现“腾笼换鸟”，逐步推动存量地区从“工业园区”到“创新社区”的进化。

4 结论

科学城是近年在国家“加强基础研究”的战略下，由政府主导建设的新型创新空间；一般位于产业化能力强、经济较发达、存量用地主导的地区。政府不能完全按照自己的意图随意处理存量用地。这是科学城规划及实施面临的最大难点。本文探讨了存量主导地区科学城的规划方法与实施路径，主要结论和思考如下：

（1）存量主导地区的科学城更应具有全局思维和系统思维，统筹城市空间供给、创新平台布局、城市品质营造，同时兼顾开发建设、运营管理等方面，以强化基础研究，促进科学城对本地经济提供持续动力。

（2）存量主导地区的科学城开发建设，应根据政府和市场的职能，进行合理、有序的分工：政府制定规则，激发市场的积极性，通过土地整备、利用增量用地等方式，建设大装置集群、国家实验室集聚区，强化科学城的核心功能；市场则根据政府制定的规则，进行城市更新、居住及商业一般配套设施的开发，打造高品质的空间。

（3）科学家和工程师是科学研究和技术创新的核心力量。存量主导地区的科学城规划更应重视高素质科研人员的人本需求，提供高标准、定制化的综合交通、公共配套、公共空间等服务，打造更有活力和包容性的创新城区。

科学城在我国仍属新生事物。不同的科学城其发展动力、发展模式、发展路径都不尽相同，需要继续深入研究。