隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展,生態(tài)環(huán)境持續(xù)惡化,面對城市發(fā)展帶來的人類對生活環(huán)境質(zhì)量的迫切需要,人居環(huán)境科學(xué)成為當前生態(tài)環(huán)境質(zhì)量研究的熱點領(lǐng)域[1]。在人居環(huán)境中,城市是人類改造自然最徹底,也是受環(huán)境變化影響最顯著的區(qū)域,成為研究者關(guān)注的典型區(qū)域[2?4]。對全球社會而言,良好的生態(tài)環(huán)境是可持續(xù)發(fā)展不可或缺的組成部分[5],要提高人居環(huán)境質(zhì)量,就需要對城市生態(tài)環(huán)境進行深入、科學(xué)的分析。學(xué)者們通常從社會感知角度評價城市居住空間質(zhì)量,認為其內(nèi)涵包括:自由不受壓制的居民生活、和諧的人際關(guān)系、健康的居住環(huán)境以及可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)[6?9]。隨著對生態(tài)環(huán)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(tài)質(zhì)量評價[10],以便為提升城市生活環(huán)境質(zhì)量提供參考。

目前對于居住空間的生態(tài)質(zhì)量概念還沒有明確的定義,相關(guān)研究多圍繞可持續(xù)性、生態(tài)和諧與生態(tài)安全等概念展開[11],生態(tài)居住區(qū)是指符合生態(tài)學(xué)原理、社會經(jīng)濟自然協(xié)調(diào)發(fā)展、物質(zhì)、能量信息高效利用、生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)的人類聚居區(qū)[12]。適用于生態(tài)質(zhì)量評價的一般方法非常廣泛,包括從系統(tǒng)生態(tài)學(xué)的角度進行城市生態(tài)質(zhì)量動態(tài)評價[13],通過生產(chǎn)力水平等生物物理量進行度量[14],或者基于生態(tài)風險等概念進行生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(quán)重及解讀結(jié)果等方面存在主觀性,難以獲得普遍適用的結(jié)論;且生態(tài)環(huán)境部分的指標單一,指示性低;再者指標評定多采用統(tǒng)計數(shù)據(jù),以城市內(nèi)部區(qū)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(qū)域的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能[19?20]及環(huán)境污染損失的綜合效果,從而整合不同指向的生態(tài)資源的環(huán)境效應(yīng)評估生態(tài)質(zhì)量。因此,本研究基于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)原理,分析城市內(nèi)部生態(tài)質(zhì)量以及生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的空間分布。研究結(jié)果可以為城市規(guī)劃提供依據(jù),也可以為提升城市居民生活水平提供參考。

1數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1數(shù)據(jù)來源

水資源和城市噪音質(zhì)量數(shù)據(jù)來自《深圳市環(huán)境質(zhì)量報告書2005》,區(qū)發(fā)病率數(shù)據(jù)來自《深圳市衛(wèi)生局統(tǒng)計資料匯編2005》,深圳市2005年土地利用圖(空間分辨率30m)及數(shù)字高程圖(DEM)來自國土資源與房產(chǎn)管理局,相關(guān)統(tǒng)計資料來自《深圳市統(tǒng)計年鑒》。

1.2生態(tài)質(zhì)量評價方法

Ehrlich等[21]在1974年提出生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的概念,指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程形成及維持的、人類賴以生存的自然環(huán)境條件與效用。本文基于此,考察生態(tài)系統(tǒng)價值和人類建設(shè)活動對生態(tài)質(zhì)量的影響,即將兩者對城市生態(tài)系統(tǒng)的價值增減統(tǒng)一為生態(tài)質(zhì)量指數(shù)的度量。由于生態(tài)系統(tǒng)具有服務(wù)功能,城市生態(tài)系統(tǒng)對生態(tài)質(zhì)量產(chǎn)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(tài)用地產(chǎn)生的功能值相同,生態(tài)用地面積與其對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的增加值成正比。提取研究區(qū)域內(nèi)各生態(tài)用地面積即可得生態(tài)系統(tǒng)增加值:,ijiY=∑Y×Q(1),iY=∑Y(2)Yi表示某類型的生態(tài)用地產(chǎn)生的增加值,Yij表示某類型某生態(tài)用地斑塊產(chǎn)生的增加值,Qi表示該斑塊的面積,Y表示全部生態(tài)用地類型產(chǎn)生的增加值。人類建設(shè)污染環(huán)境,對生態(tài)質(zhì)量產(chǎn)生減損值。采用環(huán)境經(jīng)濟學(xué)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(jù)人力資本法[23]將研究區(qū)內(nèi)大氣污染導(dǎo)致的健康損失成本作為廢氣相關(guān)的生態(tài)質(zhì)量減損值,包括住院損失的勞動時間價值、醫(yī)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(huán)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(chǎn)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(yī)療護理費用(元/人);M表示污染覆蓋區(qū)域內(nèi)的人口數(shù),單位(萬人);Ri,R0i表示分別為污染和清潔區(qū)i種疾病的發(fā)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(shù)a和b以及復(fù)合污染損失率R,由式(7)得到水污染的經(jīng)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(yīng)的污染損失率,RM表示最高濃度時對應(yīng)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(fù)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(jù)防護費用法,計算將現(xiàn)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(jù)城市生態(tài)特性,考慮3個基本效應(yīng)。其一是距離衰減規(guī)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(yīng),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(yīng),受體的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)是所有鄰近主體產(chǎn)生的增減量算術(shù)之和。通過上述三種效應(yīng)綜合,分析城市生態(tài)質(zhì)量空間分布,計算過程均在ArcGIS9.3平臺上實現(xiàn)。

1.3影響因素空間評價方法

數(shù)據(jù)經(jīng)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(shù)據(jù)進行緩沖分析,與土地利用數(shù)據(jù)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(jié)果進行疊加分析。

2結(jié)果分析

2.1居住環(huán)境質(zhì)量的空間分布

根據(jù)以上方法得到生態(tài)質(zhì)量空間分布圖(圖1),可以發(fā)現(xiàn):生態(tài)質(zhì)量指數(shù)最低的柵格大部分位于寶安區(qū);生態(tài)質(zhì)量指數(shù)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(tài)質(zhì)量狀況歸為5個等級(表1)。30m分辨率的研究結(jié)果有助于理解整個深圳市的居住空間生態(tài)狀況,對此結(jié)果進行分區(qū)統(tǒng)計則有助于分析影響生態(tài)質(zhì)量的宏觀因素,為改善生態(tài)質(zhì)量措施的制定和執(zhí)行、提高其目的性和針對性提供依據(jù)。由于深圳市的特區(qū)占地面積較廣,從大小上與市區(qū)大致相同。在特區(qū)內(nèi)按照市區(qū)、特區(qū)外按照街道為單位提取范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)柵格點統(tǒng)計區(qū)域均值,得到生態(tài)質(zhì)量等級圖(圖2)。從表2可以發(fā)現(xiàn):全市生態(tài)質(zhì)量指數(shù)均值為49208.0,屬于中等水平。大鵬和南澳街道,即龍崗區(qū)南部的生態(tài)質(zhì)量指數(shù)在深圳市最高,其北部生態(tài)質(zhì)量指數(shù)為最低。以福田為中心向兩側(cè)居住空間生態(tài)質(zhì)量指數(shù)逐漸降低,東部地區(qū)的生態(tài)質(zhì)量多優(yōu)于西部地區(qū),北部地區(qū)的生態(tài)質(zhì)量稍劣于南部地區(qū)。特區(qū)內(nèi)的生態(tài)質(zhì)量平均來說優(yōu)于特區(qū)外,特區(qū)內(nèi)由東向西生態(tài)質(zhì)量變差,特區(qū)外則呈斑塊狀交錯分布。