城市绿色空间的生态系统服务功能研究进展:指标、方法与评估框架

绿色空间作为城市生态系统的重要组成部分,为城市提供了一系列生态系统服务功能。绿色空间生态系统服务的评估重点在于确认合适的功能指标和量化方法。以此为目的,首先,讨论了绿色空间的生态系统服务功能指标体系;其次,从"基于观测数据的统计分析""模拟模型"和"专家访谈与公共参与"三方面总结归纳了绿色空间功能指标的评估方法;最后,基于多元的方法论,结合时空尺度(时间尺度和空间尺度)下生态系统服务功能价值的变化响应,提出集成的城市绿色空间生态系统服务的评估框架。     

基于元胞自动机模拟城市扩张下的绿色基础设施布局演变与内涝风险评估——以武汉市为例

武汉作为中国中部地区城镇化发展最为迅速的城市之一,提供重要生态系统服务功能的绿色基础设施面临建设用地扩张下的空间置换、总量缩减、结构破碎等问题。以武汉市绿色基础设施雨洪调蓄功能为切入点,通过遥感影像解译结合地形、土地利用等数据对武汉市域内的绿色基础设施进行空间格局及水文区位分析;通过构建模拟城市扩张的元胞自动机模型,整合城镇建设用地增长的发展引导约束条件与空间控制约束条件作为运算规则,计算转换概率来模拟城市的扩张;以此分析城市扩张所带来的不同类型绿色基础设施的格局演变与内涝风险。研究发现在城市扩张过程中武汉市水文关键区位敏感性高且易被侵占,建成区将面临雨洪调蓄功能降低所带来的内涝风险。城市扩张与用地的博弈难以避免,绿色基础设施作为发挥城市雨洪调蓄功能的天然载体,其结构完整性对于城市水文过程良性循环起本底作用。保护在城市发展过程中敏感性高、易被侵占且具有关键水文功能的区域,根据风险程度建立多级控制体系,对于武汉市绿色基础设施保护及内涝防治具有重要意义。     

基于系统地图法的城市生态系统负面 服务研究进展述评

城市绿色空间有益于人类健康福祉的积极作用已成为全球共识,但其可能产生的生态系统负面服务还未受到足够关注,展开相关研究有助于提升城市绿色空间促进健康福祉的能力。以Scopus、Web of Science和Google Scholar为文献检索数据源,运用系统地图法对全球的城市生态系统负面服务研究进行全面回顾。首先,总结了研究的时空分布特征和研究对象特征,阐明了城市生态系统负面服务的定义,指出了城市生态系统负面服务的4种主要类型。其次,阐述了城市生态系统服务量化评估研究的主要评估内容、数据收集方法和主要评估方法。再次,总结了当前研究中各类型生态系统负面服务的影响机理及规避路径。最后,从正视城市生态系统负面服务问题、加强基础性科学研究、重视研究成果转化3个方面提出了国际经验对中国研究和实践的启示,并针对性地提出了面向风景园林专业的基本性策略。研究结果对我国开展城市生态系统负面服务的研究和实践具有借鉴和启示意义。     

城市绿地生态系统服务指标体系构建

城市绿地生态系统作为有生命的绿色基础设施,在维护生态系统稳定、发挥生态服务功能、提高环境质量等方面起着积极的作用。生态系统服务是当前生态学与生态经济学研究的热点,城市绿地生态服务功能及其量化评估方法已成为国内外可持续发展研究的重要内容。基于城市环境和绿地特征,分析国内外自然生态系统和城市生态系统服务指标分类,建立了一套新的城市绿地生态系统服务指标体系。该指标体系针对市民需求,易于理解和接受,同时反映了城市绿地服务功能,有助于开展定量化生态服务价值评估工作。     

高密度城市绿色屋顶社会功效分析及其设计策略研究——以上海市黄浦区为例

城市高密度发展,公共绿地空间逐渐趋向立体化,绿色屋顶成为重要的社会活动场所,具有调节生态、活动聚集、城市美化等社会功效,主要分为花园型、组合型、草坪型、餐饮型、室外活动型、自发活动型、美化型7种,并常设立于高密度城市主要的5类建筑（居住、商业、旅游、办公、科教文卫）中。然而,绿色屋顶的使用功能常与建筑类型不匹配,有些绿色屋顶与建筑之间无法顺畅地连接通达,还有部分绿色屋顶的使用率不高,导致其社会功效无法充分发挥。基于上海市黄浦区的286个已建成绿色屋顶的大数据分析,通过对绿色屋顶“功能耦合”“空间连接”与“使用活跃”的三大社会功效的探索,提出5类建筑可以更好地发挥高密度城市绿色屋顶社会功效,减少人居活动空间压力,促进城市结构立体化发展。     

生态系统服务评估在美国城市绿色基础设施建设中的应用进展评述

城市绿色基础设施提供着雨洪管理、空气净化、气候调节、能耗节约、提供生态栖息地以及文化功能等重要的生态系统服务。近年来,在美国国家环保局、美国风景园林基金会等相关组织机构的倡导下,生态系统服务监测和评估被结合到城市绿色基础设施的规划建设之中。本文分析了城市绿色基础设施生态系统服务的研究进展和评估方法,并归纳了现今美国生态系统服务评估在绿色基础设施建设中的应用方式,包括为政策制定提供量化依据、为项目认证提供评价标准、以及为项目建设提供收益分析3种类型。最后,本文探讨了对我国绿色基础设施建设的相关启发,包括加强城市绿色基础设施生态系统服务研究和实践的结合,重视城市绿色基础设施生态系统服务的整体性和协同性,以及完善基于生态系统服务的城市绿色基础设施绩效监测体系3个方面。     

城市绿色空间系统规划设计综合评价的新方法

针对目前我国城市建设中亟需对城市绿色空间进行系统性,定量化的综合评价研究,该文从城市绿色空间在城市中所具有的自然生态,城市空间,历史人文三方面的功能出发,制定了相应的评价指标,并且引入Hopfield神经元网络模型的有关方法探讨了城市绿色空间系统的综合评价问题。     

城市绿色基础设施的生态服务评估模型研究

生态系统服务是绿色基础设施的终端产品,绿色基础设施是生态服务的物质载体。实际生活中,人们真正利用和享受的是绿色基础设施提供的净化空气、降温减噪等生态服务。论文应用生态系统服务理论和量化计算方法,针对城市的生态环境特征和面临的生态问题,通过因子选取、参数设定、量化计算和空间制图四个步骤构建了城市绿色基础设施的生态服务评估模型,并应用模型对哈尔滨曲线社区绿地的生态服务进行了计算分析和整体评价。评估模型可以定量化地计算绿色基础设施对城市的生态贡献,为城市生态评价、绿地效益分析提供了新的技术方法与手段,也为促进城市绿地规划精细化和重效益发展提供了新思路。     

基于生态系统服务簇分析的城市生态空间碳汇能力综合提升

【目的】城市生态空间兼具多种生态系统服务与多元生态价值。评估生态系统服务、识别生态系统服务簇有助于揭示不同服务的空间分布格局,为武汉生态空间建设提供可行性参考,制定差异化碳汇能力提升策略,以助力武汉市生态文明建设,为实现“双碳”目标提供科学依据和实践路径。【方法】以武汉市为例,选取与城市生态空间自然基底相关的碳储量、生境质量、水源涵养、水质净化、土壤保持5类模块,运用ArcGIS软件和InVEST模型分别进行生态系统服务评估和空间制图,使用自组织特征映射（self-organizing feature mapping, SOM）聚类模型识别生态系统服务簇,并着重考虑碳汇与4类生态系统服务的组合关系。【结果】根据生态系统服务簇的分布区域与组合模式,识别出生态均衡簇、生态保育簇、游憩水源簇、水土保育簇、人居环境簇、生态脆弱簇6类,再根据碳汇发育程度划分为碳汇保育区、碳汇潜力区、碳汇稀缺区3类分区。【结论】基于碳汇能力提升重新审视生态系统服务簇,为分类、分区提升碳汇能力提供了一种新的思路和方法,对优化城市生态空间布局具有重要意义,更有助于绿色低碳发展,推动“双碳”目标实现。     

基于EFM修正的城市生态空间服务 价值评价模型

科学认识生态系统服务价值是构建城市生态格局的 基础性工作。针对自然生态系统空间场景,等效因子法基于 1个国家甚至全球平均水平的价值当量开展评估,是国内外较 为公认的生态系统服务价值评估方法。城市人类活动集中,生 态系统服务的时间动态性和空间异质性特征明显,但适应城市 场景的生态空间服务价值评价的研究成果相对较少,更未形成 统一的定量测算方法。根据天府新区规划建设实践需求,通过 文献调查,结合专家访谈,在等效因子法的基础上,开展了基 于城市场景的生态系统服务价值理论和实践研究,主要包括确 定了5个自然地理和3个社会经济因素修正系数,对基础当量 表进行时间动态性、空间异质性的价值修正,结合各类生态系 统的面积Aj及1标准当量的价格D值,建立了同时受自然地理 和社会经济两方面突出影响的城市地区生态空间服务价值动态 评价模型。研究结果为天府新区基于生态空间服务价值量化评 价的规划选址及空间布局提供了科学依据,以期为城市生态空 间绩效评估、生态价值转化、生态空间格局优化提供理论支 撑,助力生态文明建设国家战略的实施。     

基于ESs的城市绿地健康影响研究：服务功能、内涵及机制

城市绿地不仅具有供给、调节、支持和文化生态服务功能,更对居民健康和福祉提供诸多物质和非物质服务。通过梳理城市绿地生态系统对健康影响的服务功能,提出城市绿地ESs健康影响内涵,基于服务量-暴露水平-接触体验-效益的现实理论路径提出城市绿地ESs之于健康影响的机制解析框架与分析模型,以期为推动城市绿地ESs的健康影响研究奠定理论和技术基础。     

基于CVM的屋顶绿化生态系统服务价值 及影响因素研究

屋顶绿化是基于自然解决方案缓解城市化各种负面效应的重要途径。然而,目前其生态系统服务价值评价尚缺乏整体性与系统性。通过在全国发放的783份有效问卷,采用条件价值评估方法对屋顶绿化的生态系统服务价值进行了估算,并运用相关分析与二元Logistic回归模型,对被访者屋顶绿化建设的支付意愿及其影响因素进行了定量分析。结果表明：1)被访者对屋顶绿化建设具有较高的支持率(总支持率为58%)和支付意愿[平均支付意愿为136.6元/(年·人)];2)全国屋顶绿化生态系统服务的总价值约为1158.4亿元,表明屋顶绿化具有较大的经济价值与发展潜力;3)功能认知、推广态度、环境影响认知是被访者支付意愿的主要影响因子,表明公众对屋顶绿化的认知与了解水平能够影响其支付意愿;4)专业相关人员与其他被访者对屋顶绿化的认知水平与支付意愿没有显著差异,因而在未来屋顶绿化推广过程中首先应注重提升相关专业人员的认知水平。研究结果可为中国屋顶绿化的推广与应用提供决策参考。     

An Assessment of Ecosystem Services of Urban Green Spaces Based on i-Tree

Ecosystem services of urban green spaces play an important role in the sustainable development of the urban ecosystem. How to quantify the ecological benefits of urban green spaces and evaluate their ecological services is a hot topic in related fields. Currently, with the advancement of science and technology, the assessment method has been developed from the traditional ones such as the Council of Tree and Landscape Appraisers(CTLA) method, afforestation cost method, and carbon tax method to CITYgreen and i-Tree. The latter two models have been widely used in countries of Europe and America, while the use of i-Tree has not been promoted in China. In this paper, i-Tree Eco(UFORE) was selected for research, and its application in the assessment of the ecosystem services of urban green spaces, including energy saving, air quality improvement, interception of rainwater, and aesthetic benefits, were analyzed. This study aims to provide a theoretical and scientific basis for the introduction and localization of i-Tree, as well as its generalization in the assessment of forest ecosystem services domestically.     

基于多源数据的成渝城市群绿色空间生态系统服务功能供需评价

随着城市规划逐步转向国土空间规划,准确掌握宏观尺度中的城市群绿色空间的服务特征成为规划决策的重要前提。基于多源数据,利用水量平衡方程、土壤流失方程、INVEST模型识别城市群绿色空间生态系统服务功能,利用Z-Score标准化评价生态系统服务功能供需平衡匹配的时空演变规律。结果显示:1)成渝城市群水源涵养服务供给、需求量整体提升;水土保持服务供给量提升,需求量降低;生物多样性维持服务供给量降低,需求区域由南部山林地转向城市群内部山脉区域;2)成渝城市群水源涵养服务整体需求量大于供给量,供需空间匹配严重不均;水土保持服务供给量大于需求量,供需空间基本匹配;生物多样性维持服务供需空间基本匹配,城市群外围区域显著优于中部区域。据此,提出成渝城市群中4种类型的城市单元,并基于其城市发展现状与生态系统服务状态提出规划策略,以期为成渝城市群发展规划提供科学依据。     

Modeling the reduction of urban excess heat by green roofs with respect to different irrigation scenarios

Urban heat reduction by evaporative cooling from extensive green roofs is explored by applying irrigation scenarios to green roofs located in different climate zones using a coupled atmosphere-vegetation-substrate green roof model. The model,which is integrated in the building energy simulation software Energy Plus,is validated with eddy covariance surface energy fluxes from a green roof in Berlin,Germany. The original model wasmodified to include interception and an improved runoff calculation. Three irrigation scenarios were defined( no irrigation,sustainable irrigation by harvested runoff water,unrestricted irrigation) to study the heat reduction potential in terms of surface energy partitioning and sensible heat fluxes( QH). The irrigation scenarios are compared to two white roofs( albedo equal to 0. 35 and 0. 65) and a black roof.High correlation of sensible and latent heat( QE) fluxes between measured and modelled data for the original and the modified version of the green roof model were observed( for the original model,R~2= 0. 91 and 0. 81 for QH and QE,respectively,while for the modified version R~2= 0. 91 and 0. 80,respectively). The modified version was applied to study irrigation,due to lower systematic errors for QH,QEand better performance for the substrate moisture content. In comparison to a black roof the green roof reduces urban excess heat by 15%-51%with sustainable irrigation,by 48%-75%with unrestricted irrigation,but drops to 3% for unirrigated roofs in the different cities. Sustainable irrigation can be effective in climates with high annual( or summerly) precipitation.     

Green roof energy and water related performance in the Mediterranean climate

Performance of vegetated roofs are investigated in terms of their expected benefits for the building and the urban environment, due to their recognised energy and water management potential scores. A review of related worldwide experiences is reported for comparison purposes. The investigation is here performed within the specific climatic context of the Mediterranean region. Full-scale experimental results are provided from two case studies, located in north-west and central Italy, consisting in two fully monitored green roofs on top of public buildings. The attenuation of solar radiation through the vegetation layer is evaluated as well as the thermal insulation performance of the green roof structure. The daily heat flow through the roof surface is quantified showing that the green roof outperforms the reference roof, therefore reducing the daily energy demand. As for water management, it is confirmed that green roofs significantly mitigate storm water runoff generation – even in a Mediterranean climate – in terms of runoff volume reduction, peak attenuation and increase of concentration time, although reduced performance could be observed during high precipitation periods.     

QUANTIFYING THE CARBON STORAGE CAPACITY AND ITS SPATIAL DISTRIBUTION PATTERNS OF GREEN SPACES IN A METROPOLITAN AREA: A CASE STUDY OF SEOUL,SOUTH KOREA

As a significant habitat type in cities, green spaces can provide various ecosystem services. Among them, the carbon storage of green spaces would effectively alleviate greenhouse effect, which is particularly important under the global warming. Due to difficulities in accessing high-resolution spatial data, previous research has summarized green spaces into different land use types to calculate carbon storage. However, since different vegetation communities have different characteristics, carbon storage capacities of green spaces vary. Focusing on the Seoul City, South Korea, this research aims at exploring the carbon storage capacities of varied green spaces and its distribution patterns. Based on the high-resolution habitat data of Seoul City in 2005 and 2015, the Integrated Valuation of Ecosystem Services and Tradeoffs (InVEST) model is used to estimate and visualize the carbon storage capacities of 17 types of green spaces to reveal the distribution patterns of carbon storage of different communities in the city’s green spaces. This study not only provides a scientific basis for ecological protection practices and sustainable land planning and management in Seoul and other similar regions, but also offers a reference for urban ecosystem service assessment and green space renewal strategy development in China.     

从需求识别到模拟验证：城市街区绿色 基础设施对温度的精准调控

在城市双修和韧性城市的双重背景下,绿色基础 设施作为一种基于自然的解决方案,提供综合的生态系统服 务,其中的降温调节服务能有效缓解城市高温风险,改善人 体热舒适度。在降温调节服务供需视角下,提出一套针对高 温灾害问题的街区GI精准调控方法,即深化降温调节服务评 估框架-识别优先级空间-实施GI调控策略-提出降温目标- 模拟验证策略效益,并以武汉市武昌区为例,进行了方法实 操。从需求识别到模拟验证可知：城市街区绿色基础设施对 温度精准调控方法,能有效提高降温调节服务效益,为城市 微小尺度级别管理提供了普适的参考框架,在高度城市化中 具有重要的现实意义。