隨著我國經濟的快速發展,生態環境持續惡化,面對城市發展帶來的人類對生活環境質量的迫切需要,人居環境科學成為當前生態環境質量研究的熱點領域[1]。在人居環境中,城市是人類改造自然最徹底,也是受環境變化影響最顯著的區域,成為研究者關注的典型區域[2?4]。對全球社會而言,良好的生態環境是可持續發展不可或缺的組成部分[5],要提高人居環境質量,就需要對城市生態環境進行深入、科學的分析。學者們通常從社會感知角度評價城市居住空間質量,認為其內涵包括:自由不受壓制的居民生活、和諧的人際關系、健康的居住環境以及可持續的生態系統[6?9]。隨著對生態環境的重視程度和研究定量化的要求不斷上升,需要更細化的生態質量評價[10],以便為提升城市生活環境質量提供參考。

目前對于居住空間的生態質量概念還沒有明確的定義,相關研究多圍繞可持續性、生態和諧與生態安全等概念展開[11],生態居住區是指符合生態學原理、社會經濟自然協調發展、物質、能量信息高效利用、生態系統良性循環的人類聚居區[12]。適用于生態質量評價的一般方法非常廣泛,包括從系統生態學的角度進行城市生態質量動態評價[13],通過生產力水平等生物物理量進行度量[14],或者基于生態風險等概念進行生態環境質量分析[15],然后運用指標體系[16?18]等手段進行綜合研究。單純采用指標體系的方法,在選取指標、制定權重及解讀結果等方面存在主觀性,難以獲得普遍適用的結論;且生態環境部分的指標單一,指示性低;再者指標評定多采用統計數據,以城市內部區片為評價單元,空間分辨率低。

本研究擬采用遙感影像像元的空間分辨率,貨幣化城市地域居住空間鄰近區域的生態系統服務功能[19?20]及環境污染損失的綜合效果,從而整合不同指向的生態資源的環境效應評估生態質量。因此,本研究基于生態系統服務原理,分析城市內部生態質量以及生態質量指數的空間分布。研究結果可以為城市規劃提供依據,也可以為提升城市居民生活水平提供參考。

1數據來源與研究方法

1.1數據來源

水資源和城市噪音質量數據來自《深圳市環境質量報告書2005》,區發病率數據來自《深圳市衛生局統計資料匯編2005》,深圳市2005年土地利用圖(空間分辨率30m)及數字高程圖(DEM)來自國土資源與房產管理局,相關統計資料來自《深圳市統計年鑒》。

1.2生態質量評價方法

Ehrlich等[21]在1974年提出生態系統服務的概念,指生態系統與生態過程形成及維持的、人類賴以生存的自然環境條件與效用。本文基于此,考察生態系統價值和人類建設活動對生態質量的影響,即將兩者對城市生態系統的價值增減統一為生態質量指數的度量。由于生態系統具有服務功能,城市生態系統對生態質量產生增加值,其評價方法借鑒Costanza等[22]的研究成果,認為同類型生態用地產生的功能值相同,生態用地面積與其對生態系統產生的增加值成正比。提取研究區域內各生態用地面積即可得生態系統增加值:,ijiY=∑Y×Q(1),iY=∑Y(2)Yi表示某類型的生態用地產生的增加值,Yij表示某類型某生態用地斑塊產生的增加值,Qi表示該斑塊的面積,Y表示全部生態用地類型產生的增加值。人類建設污染環境,對生態質量產生減損值。采用環境經濟學方法,對廢氣、廢水和噪音3種具有較強空間影響的減損項使用不同方法計量。根據人力資本法[23]將研究區內大氣污染導致的健康損失成本作為廢氣相關的生態質量減損值,包括住院損失的勞動時間價值、醫療費用以及患者死亡損失:0[()]()iiiiiiL=p×∑T+D×d+Y×M×R?R,(3)L表示環境污染對人體健康的損失值(萬元);p表示人力資本(取人均凈產值,單位:元/(年•人));Ti表示i種疾病患者人均喪失勞動時間(年),即住院時間;Di表示i種疾病患者死亡的平均誤工(年);di表示i種疾病的患病死亡率;Yi表示i種疾病患者平均醫療護理費用(元/人);M表示污染覆蓋區域內的人口數,單位(萬人);Ri,R0i表示分別為污染和清潔區i種疾病的發病率(人/10萬)。參考污染損失?濃度曲線法[24],對不同污染物計算曲線參數a和b以及復合污染損失率R,由式(7)得到水污染的經濟損失。即:a=[(1?RB)/RB]^((1+CM/CB)/(CM/CB?1)),(4)b=21×G^(99/(CM/CB?1)),(5)×r=1/(1+a+e?bc),(6)S=K×R,(7)CB表示污染物的本底濃度,CM表示引起水體嚴重污染時的臨界濃度,RB表示本底濃度時對應的污染損失率,RM表示最高濃度時對應的污染損失率,r為單類污染物損失率。對不同的污染物類型使用概率理論計算復合污染損失率R。S為污染物價值損失,K為水資源價值。根據防護費用法,計算將現實噪音降低到無害的程度所付出的防護工程成本:Y=Q×C,(8)C表示單位長度防護成本,Q表示噪音路段長度。根據城市生態特性,考慮3個基本效應。其一是距離衰減規律,受體距離主體距離越近,受其價值增減的影響就越大;其二是面積效應,作用距離相等時,面積越大的主體對受體的作用越大;其三是綜合效應,受體的生態質量指數是所有鄰近主體產生的增減量算術之和。通過上述三種效應綜合,分析城市生態質量空間分布,計算過程均在ArcGIS9.3平臺上實現。

1.3影響因素空間評價方法

數據經上述計算后匯總到矢量圖上,在ArcGIS9.3平臺上對不同用地類型數據進行緩沖分析,與土地利用數據保持相同的空間尺度。通過距離分析和柵格運算取得衰減效果,最后將各類型結果進行疊加分析。

2結果分析

2.1居住環境質量的空間分布

根據以上方法得到生態質量空間分布圖(圖1),可以發現:生態質量指數最低的柵格大部分位于寶安區;生態質量指數最高的柵格大部分沿東海岸分布。在30m為分辨率的柵格圖層中按照Percentile劃分法將生態質量狀況歸為5個等級(表1)。30m分辨率的研究結果有助于理解整個深圳市的居住空間生態狀況,對此結果進行分區統計則有助于分析影響生態質量的宏觀因素,為改善生態質量措施的制定和執行、提高其目的性和針對性提供依據。由于深圳市的特區占地面積較廣,從大小上與市區大致相同。在特區內按照市區、特區外按照街道為單位提取范圍內的數據柵格點統計區域均值,得到生態質量等級圖(圖2)。從表2可以發現:全市生態質量指數均值為49208.0,屬于中等水平。大鵬和南澳街道,即龍崗區南部的生態質量指數在深圳市最高,其北部生態質量指數為最低。以福田為中心向兩側居住空間生態質量指數逐漸降低,東部地區的生態質量多優于西部地區,北部地區的生態質量稍劣于南部地區。特區內的生態質量平均來說優于特區外,特區內由東向西生態質量變差,特區外則呈斑塊狀交錯分布。