远程耦合：绿色基础设施绩效评价的空间生态智慧

王云才 刘 玲

1 远程耦合为GI绩效评价提供新思路

在人类社会发展的大多数时期，人与自然相互作用的区域发生在局部尺度，而今随着全球化、城镇化进程的加速，跨区域早已实现互联互通，资源和人类的流动性得到极大增强，出现跨越空间尺度的耦合现象，如污染物的扩散和远距离人类活动等[1]。为理解这些远程距离的复杂关系，2013年刘建国等提出“远程耦合”(社会经济和环境的远距离相互作用)的综合框架，框架由5个相关部分组成：系统、流、相关利益者、原因和影响，其中系统与系统之间通过流进行连接，每个单独的系统均包括相关利益者、原因和影响(图1)。该框架研究和解释多个人类与自然耦合系统(Coupled Human and Natural Systems，CHANS)①的可持续发展问题，这正是生态智慧所倡导“天人合一”思想的重要体现。在远程耦合的生态智慧引导下，其生态实践的研究重点包括生态系统服务(Ecosystem Services，ESs)、城镇化与土地利用/覆被变化、贸易与环境变化等诸多方面[3]。

图1 远程耦合框架(作者改绘自参考文献[2])

绿色基础设施(Green Infrastructure，GI)的雏形以1850年的城市公园出现为标志，发展至今研究尺度横跨场地、区域至国土，自下而上包括绿色化的工程设施、绿色空间网络和国家自然生命支持系统[4]。GI是景观研究与实践的重要类型，是ESs的空间载体和供给系统[5]。根据Fisher等[6]对ESs空间特征的认知，GI提供的ESs分为原位型、全向型和定向型，这说明ESs不仅可满足原位空间的人类需求，也会转移和流动至远程空间并实现该区域的人类福祉[7]，这些具有流动性特征的ESs本文称作非原位ESs(包括全向型与定向型)。基于ESs的GI绩效评价是对GI提供ESs的效益能力的度量，目前其研究重点已由供给、需求转向供需匹配[8]，本文则侧重：GI提供的非原位ESs在满足人类福祉和需求的期望和程度，并以需求效度作为度量标准。

影响需求效度表征的重要因素是认知ESs与人类福祉的空间交互关系。目前对GI非原位ESs与人类福祉关系的研究多集中在以下几个方面：供需匹配关系[9]、生态系统服务流[10]、生态补偿与付费[11]、权衡/协同的利益博弈[12]等，这体现两者的级联和反馈响应关系，而两者的关系研究现已逐步从级联、反馈响应转向耦合[13]。对于人与自然耦合关系的研究理论目前主要包括元耦合[14]、近远程耦合[15]、耦合魔方[16]、耦合圈[17]和远程耦合[2]等，这些理论对认知ESs与人类福祉的复杂空间交互关系具有很好的解释价值。其中远程耦合框架更加强调远距离空间各要素的耦合关联，可整合揭示GI非原位ESs供需空间错位、供需联动、因果、反馈、利益博弈和生态补偿等内容，因此，本文期望通过远程耦合框架的空间关联、空间过程和空间协同三方面，为提升GI绩效评价的全面性和动态性提供新思路和新视角，这也是远程耦合在本研究中的核心价值。

1.1 远程耦合是解决空间关联的生态智慧

生态智慧的整体环境观要求系统性看待因GI非原位ESs流动而产生的空间分异，理解空间并不是孤立存在而是具有系统性、关联性的特征[18]。远程耦合是运用整体环境观来揭示空间分异性的生态智慧，根据流的方向，将系统定义为发送系统、接收系统和外溢系统(图1)。发送系统是起点和来源，接收系统是目的地和接收者，外溢系统是由发送系统和接收系统相互作用产生影响的系统，各系统的数量可以是0～n，这取决于研究内容的时空复杂程度[2]。远程耦合的三大空间系统相比生态系统服务的供需空间，强化了供需的运动方向和外溢特性，如在内蒙古防风固沙服务研究中，运用HYSPLIT模型模拟空间流动，发现该服务的接收系统不仅包括我国东北和北部地区，还对我国中南部及朝鲜、韩国、日本、蒙古、俄罗斯等周边国家产生外溢效益[19]。

对于GI非原位ESs来说，远程耦合可以认知不同服务类型的发送起点和接收终点的空间差异性，如GI是防风固沙服务的发送系统也是旅游服务的接收系统；认知流的传输由发送系统提供的潜在供给和潜在需求到达接收系统的实现需求量具有数量差异性；外溢系统是由自然特性或人力驱动而产生的空间，它与接收系统或需求空间并不完全重合，其产生的效益或影响也更容易被忽略，因此最大化积极的外溢效益和最小化消极的外溢影响是认知外溢价值的目标[20]。

1.2 远程耦合用“流”揭示空间过程的生态智慧

生态智慧的动态发展观要求动态地看待GI非原位ESs的流动性，理解该服务并不是静止不变而是会通过流的传输和转移将服务外溢至远程空间的特征[18]。远程耦合是运用动态发展观揭示空间流动过程的生态智慧，通过流耦合发送系统、接收系统和外溢系统，流方向具有单向、双向和多方向，流路径可传输物质流和非物质流，如物质、信息、能量和价值等内容(图1)。远程耦合通过三大空间系统和流整合揭示GI非原位ESs的“供给-流-需求”全空间过程，流是远距离空间关联的核心，如在德国的洪涝调节服务研究中，德国的上游国家为德国提供的洪涝调节服务占全国总额的64%，而德国40%的洪水调节服务又会通过河流传输到其下游国家[21]。通过远程耦合的视角揭示各类流的空间方向、空间通道和空间过程的耗散与增益等是需求效度评价的关键。

1.3 远程耦合用“效度”表征空间协同的生态智慧

生态智慧强调人与自然和谐共生，认知人与自然在空间上的耦合关系，运用客观自然规律和生态原理法则，调控相互关联的人与自然空间的结构和流动过程，实现空间协同和永续的人类惠益[22]。远程耦合是运用空间之间的因果关系及相关利益者来反映空间之间复杂非线性关系的生态智慧，原因和影响构成不同空间耦合关联的因果，相关利益者是系统之间促进或阻碍耦合关联的行为主体(图1)。通过揭示影响三大空间系统的原因和驱动力，并对应不同空间产生的消极或积极的影响，以响应和反馈供需关系的变化，同时可构建多情景供需匹配的模拟，以此来提升供需匹配的程度，实现供需空间协同。在南水北调的淡水服务研究中，以接收系统河南、河北、天津和北京为例，调水原因是我国南北方水资源和人口分布不均和北方地区水资源匮乏等，为北方带来供给农业灌溉用水和经济实现增长的积极影响，同时带来生物入侵和水营养物质增加等负面影响[23]；通过分析并结合相关利益者消除由调水带来的负面影响，为推进淡水服务更好地满足接收系统的需求并实现空间协同提供研究基础。

2 理论支撑：生态系统服务成为表征GI绩效评价的有效途径

2.1 GI绩效评价的局限性

GI绩效评价自2010年开始出现[24]，其评价内容延续了可持续场地倡议(Sustainable Sites Initiative，SITES)和景观绩效系列(Landscape Performance Series，LPS)的评价体系，基于社会、经济和环境3个维度构建可持续的评价框架。同时美国风景园林基金会(Landscape Architecture Foundation，LAF)和北京林业大学郑曦教授工作室基于可持续发展理念分别创建了景观绩效评价的在线平台②，通过对自然保护区、湿地、城市绿地、乡村等GI类型的案例调查研究展示绩效指标和量化方法的应用，为风景园林项目的循证实践提供重要借鉴。但当前的评价体系以小尺度风景园林空间对人类福祉的实证为主[25-26]，因此并不能直接度量非原位ESs与人类福祉的复杂交互关系。

本文侧重基于ESs的GI绩效评价，评价体系也是影响需求效度表征的重要因素。什么样的评价体系和量化方法可以测度远程耦合框架下GI非原位ESs供需的空间关联、空间过程和需求效度？

2.2 生态系统服务支撑下的GI绩效评价

ESs自20世纪90年代提出，其定义是为人类福祉提供直接和间接的惠益[27]。GI及其绩效评价与ESs具有紧密的联系，为人类提供供给、调节、文化和支持服务是其核心和基础的作用[28]，同时GI绩效评价自提出便参照ESs的评价体系并以ESs为理论基础[29]，通过ESs的量化指标表征GI绩效的能力。

ESs理论及其评价体系可以作为GI绩效的评价支撑和参照，通过以下三方面有效表征GI非原位ESs的需求效度。首先，根据ESs的承载力与利用程度，将供给分为潜在供给和实际供给，根据人的主观意愿和满足程度，将需求分为潜在需求和实现需求③，并通过ESs供需量化的方法和模型给予评价；其次，通过连接ESs供需的生态系统服务流认知GI效益的流动和分配机制，量化以GI为源产生的供给流和由人类自主移动至GI满足自身需求的需求流；最后，通过ESs“供给-流-需求”全过程的评价体系和不断发展的耦合模型和方法为GI绩效评价提供量化途径，真实反映GI效益的服务能力。

由此，本文基于ESs的GI绩效评价将远程耦合的空间认知框架和ESs的理论和量化方法有机结合，形成GI非原位ESs需求效度表征的重要基础。

3 技术框架：远程耦合解决GI绩效评价的逻辑思路

远程耦合为GI非原位ESs供需在空间关联、空间过程和空间协同的认知提供了新视角，ESs的理论和量化方法为GI非原位ESs供需的识别和测度等提供了理论支撑和量化途径，最后将两者进行技术衔接，共同提升GI绩效评价的动态性和全面性，重构GI绩效的技术框架和实施框架(图2)，这也是研究的核心目标。

图2 GI绩效评价的技术框架(作者绘)

1)远程耦合框架重新认知GI绩效评价的空间。在GI自然系统、流和人类系统三大空间的基础之上将发送系统、接收系统和外溢系统融入GI自然系统和人类系统之中。当GI为非原位ESs的起点时，GI是发送系统，人类系统是接收或外溢系统，如气候调节。当人类系统是非原位ESs的起点时，人类系统是发送系统，GI是接收或外溢系统，如生态旅游。流空间是非原位ESs传输供给流和需求流的路径和通道。

2)ESs的理论和评价体系作为表征GI需求效度的重要理论和量化途径。将GI产生的非原位ESs分为潜在供给和实际供给并分别测度，其中潜在供给所在的空间是GI发送系统，实际供给所在的空间是人类系统中的接收或外溢系统。将对GI产生远程需求的类别分为潜在需求和实现需求并分别测度，其中潜在需求所在空间是人类系统中的发送系统，实现需求所在的空间是GI的接收或外溢系统。流的测度分为供给流和需求流。

4 基于远程耦合的GI绩效评价的实施框架

4.1 远程耦合的空间系统实现GI供需匹配

4.1.1 供需空间匹配

GI为发送系统时，GI就是研究对象和供给源，接收和外溢系统是人类系统。供给流耦合GI发送系统和人类系统中的接收和外溢系统，供给流可分为全向型和定向型。全向型和定向型的服务效益向外扩散，由此会产生2种供需关系：接收系统与流动区重合、接收系统与流动区分离(图3)。全向型供给流多受到自然条件的影响，当与接收系统分离时，应充分认知流动机制并人为改变GI格局从而实现全向型供给流覆盖接收系统。定向型供给流可受到人为和自然条件2种因素的影响，当与接收系统分离时，应充分认知流动机制并人为改变GI格局和流动区域内的地表环境引导实现定向型供给流覆盖接收系统。因此，GI非原位供给流实现供需匹配的关键是流动区是否覆盖接收系统。外溢系统是流动区减去已被覆盖的接收系统后的范围，驱动供给流流向接收系统减少外溢和耗散是研究重点。

图3 GI非原位ESs供给流的空间特征(作者改绘自参考文献[30])

人类系统为发送系统时，接收和外溢系统是GI自然系统。需求流只有定向型，人类本体由人类系统定向流动到GI自然空间中满足自身需求。两者供需匹配的实现受到多重要素的影响，如个人和群体的收入、社会背景和偏好，GI对人类的吸引力和需求流动通道的便捷性等。因此，GI非原位需求流实现供需匹配的关键是激发潜在需求和提升GI吸引力等。

4.1.2 供需数量匹配

通过马琳等[30]和颜文涛等[9]对潜在供给、实际供给、潜在需求和实现需求在数量关系上的认知，结合供需空间匹配与调控，总结为3种调控关系：共同调控GI自然系统和人类系统、调控流空间和无须调控。

1)调控GI自然系统和人类系统。当潜在供给=实际供给且潜在需求＞实现需求时，GI所提供ESs供给利用充分且流路径通畅但仍不能满足潜在需求，需从GI格局、质量等方面调控同时改变需求结构。当潜在供给＜实际供给且潜在需求＞实现需求、潜在供给＜实际供给且潜在需求=实现需求时，对GI所提供ESs过度利用，需调整需求结构同时对GI格局进行修复提高其供给能力。

2)调控流空间。当潜在供给＞实际供给且潜在需求＞实现需求时，需认知供需空间流的过程机制，提升传输与分配效率。

3)无须调控。当潜在供给＞实际供给且潜在需求=实现需求时，是供需匹配最优状态。当潜在供给=实际供给且潜在需求=实现需求时，虽暂时无须调控，但需要紧密关注需求变化而突破潜在供给承载能力的情况。

4.2 远程耦合的路径系统实现GI供需分配

流是连接各空间系统之间的桥梁，不同的桥梁具有不同的路径、载体、传播范围和分配方式等。远程耦合中的路径系统揭示ESs从产生、流动到最终使用的全过程，而连接供给和需求的空间流则是链条中的核心环节[31]。根据千年生态系统服务评估报告(MA2005)中的分类，选择出10种GI具有流动性特征的非原位ESs，其中以GI为发送系统会产生供给全向型和定向型2种服务和流，以供给和调节服务为主：防风固沙、空气质量调节、气候调节、淡水供给、洪涝调节、水质净化、授粉；以人类系统为发送系统会产生需求定向型服务和流，以文化服务为主：美学价值、教育价值、消遣和生态旅游。通过认知特定服务流的特定分配方式，实现满足需求目标的GI供需分配。

1)全向型供给流是根据其自身属性和自然力量的驱动等流动到外部空间的过程与现象。通常由风、气等非生物因子作为载体，具有物质性、流动范围广、边界不清晰、不受空间尺度影响和衰减[30]等特征(如气候调节、防风固沙服务)。

2)定向型供给流是根据其自身属性、自然和人为的力量驱动等流动到外部空间的过程与现象。通常以水为非生物因子载体，具有物质性、流动范围固定、边界清晰、受空间尺度影响和衰减等特征(如洪涝调节、淡水供给服务)。

3)定向型需求流是人类本体或通过载体流动到GI空间当中满足自身需求的运动。通常由人造载体、虚拟载体等转运人类本体或信息，具有物质性或非物质性、流动范围广、不受空间尺度影响和无衰减等特征(如实体文化服务和虚拟文化服务)。

4.3 远程耦合的交付意愿实现GI的利益博弈

远程耦合通过空间和路径系统实现供需匹配和分配，通过各系统中因果关系和相关利益者进行动态监测与反馈，实现永续人类福祉。远程耦合对空间关联的清晰认知为生态补偿的研究提供基础，将GI发送系统确定为生态受偿区，服务的流动覆盖区确定为生态支付区，根据流方向、路径和流量确定补偿方向和补偿量等内容，最后通过市场替代法、支付意愿法等进行价值核算[32]。实现生态受偿区和服务提供者、生态支付区和服务受益人在ESs的供需交易上实现正和博弈、互惠共赢与可持续发展。

4.4 远程耦合支持下的GI绩效评价的实施框架

在远程耦合框架和ESs理论及量化方法结合的技术框架指导下，深化GI绩效评价的实施框架，该框架共分为4个步骤：认知GI关键ESs，识别、测度和制图GI关键ESs的全过程，反馈GI需求效度，GI优先级识别和重点调控(图4)。

图4 GI绩效评价的实施框架(作者绘)

4.4.1 步骤1：认知GI关键ESs

认知GI关键生态系统服务主要分3步：确定GI的研究范围、识别GI空间和确定GI关键非原位ESs类型。确定GI的研究范围是确定GI所处的研究尺度(地方、城市、流域、区域等)；识别GI空间是在研究范围内所有GI空间的识别，为GI绩效评价提供空间基础；最后确定GI非原位的关键ESs类型，这是应对关键性和紧迫性生态风险和满足远程空间人类需求的关键步骤。

4.4.2 步骤2：识别、测度和制图GI关键ESs的全过程

GI关键ESs全过程的认知包括三部分：发送系统、供需空间流、接收系统和外溢系统。发送系统由GI潜在供给和人类系统中潜在需求组成，接收和外溢系统由GI中的实现需求和人类系统的实际供给组成，供需空间流是对双向流的流量、流向、流速、流边界和分配模式等的量化。

4.4.3 步骤3：反馈GI需求效度

GI提供的非原位ESs最终是为人类所使用和消费，ESs与需求在空间和数量上的匹配程度需要需求效度的表征。供需空间匹配以测度发送系统、接收系统、外溢系统和流动区的空间匹配为研究重点，供需数量匹配以潜在供给、实际供给、潜在需求和实现需求的数量匹配为研究重点。

4.4.4 步骤4：GI优先级识别和重点调控

GI自然系统、流和人类系统是调控供需匹配的空间，识别提高GI绩效能力的空间优先级，对提供潜在供给的GI、供需流空间、潜在需求的人类系统的优先空间进行重点调控。其中GI空间的调控主要通过景观格局、景观过程、景观质量等方面，流动空间的调控主要通过流量、流向、流速等方面，人类系统的调控以需求结构等为主。

5 结语

绿色基础设施是提供多种生态系统服务的风景园林研究和实践的典型代表，人类期望从绿色基础设施中寻求更多的服务，以满足自身不断增长的需求。绿色基础设施非原位生态系统服务具有强大的流动性和外溢能力，并与人类福祉需求呈现非线性交互关系，如不能认知两者的复杂运作机制，绿色基础设施所提供的非原位ESs与价值将被极大的低估。

研究创新性的运用远程耦合的视角及其框架与生态系统服务的理论和量化方法相融合，重新构建以绿色基础设施为研究对象、需求效度为评价标准的绩效评价新框架，是一次突破性的全新尝试。以此构建的技术框架和实施框架为GI绩效评价提供范式框架，而针对GI特定生态系统服务的绩效评价体系和测度方法的选择是本文进一步研究的难点。本文旨在寻求能够更好诠释复杂风景园林系统的科学方法，以此推动专业循证实践的不断发展。

注释：

① 人类与自然耦合系统是人类与自然的不断相互作用。远距离自然系统之间相互作用和远距离人类系统之间相互作用再耦合，便是多个人类与自然耦合系统的远程耦合[1]。

② 景观绩效评价在线平台(https :// www.landscapeperformance.org)，景观绩效评价系统在线平台(http://www.lpes.com.cn)。

③ 潜在供给是GI可以长期提供效益的能力，实际供给是人类实际接收的效益；潜在需求是人类系统中人类从GI中已获得的需求和尚未满足需求的总和，实现需求是人类从GI中已满足的需求。本文中实际供给和实现需求满足需求的空间不同，但两者含义相同。