建立国土空间规划生态安全空间技术底图体系

建立国土空空间规划生态安全空空间技术底底图的体系系探索清华大学建建筑学院副副教授饶饶戎博士士科技部—清华大学城城乡生态态规划与生生态修复国国家重大科科研成果办办公室20190828“多规合一一”与空间间规划体系系变革专题题论坛2019（第十四届届）城市发发展与规划划大会中国城市科科学研究会会和郑州市人人民政府主办目录0.导言1.生态系统与生态人居安全2.生态功能区划与生态系统统3.国土空间规规划中生态空间4.国土空间规划的的生态空间控控制的技术术体系构成成5.案例解读0.导言国土生态安全国土生态安全与与国土生态态空间的关关系保障国土安全的的途径意义方法如何建立支撑生态优先国家战略的

？如何构建保障生态优先国家发展的

？科学逻辑体系科学技术系统生态优先，，绿色发展“多规合一一”与空间间规划体系系变革专题题论坛国家安全战战略的必要要基础垂直管理与与法制化管管理以中央统合合的体系化化管理关系到国家家战略、国国家复兴和国家可持续发展展的关键环环节国土生态安安全“多规合一一”与空间间规划体系系变革专题题论坛国土空间规规划国土生态安安全的土地地空间必然的因果果关系影响着中国国社会可持持续发展的的动力保障全民福福祉和全民民健康的必必要资源属于国家资资源、国家家权利和国国家责任生态破损正在影响着着中国社会会秩序稳定定与社会资资源配置的的有序化生态系统安全土地资资源的保护空间公共服务的重要义务和权利利国土生态安全与国土生态空间的关系“多规合一一”与空间间规划体系系变革专题题论坛实现基于不不同生态分区的垂直管控不同生态分分区上打破行政区划的的分割国土生态体体系上进行行体系化组组织实现对生态态系统安全空间保护性的管控基于国土生生态安全的的顶层设计生态系统的安全受到到威胁基础性地保护国土生生态安全对生态系统结构与形态的保保护保障国土安安全的途径径“多规合一一”与空间间规划体系系变革专题题论坛落实国土生态安安全与人居居生态安全全是国计民生与国家战略略的一体化化保障实现对生态态系统安全空间保护性的管控解决生态安全保保护对城乡乡规划发展展的必要性与先决条件件上位约束束地方、不同同专业部位位之间的利益纠葛与权利利纠葛空间结构基于国土生生态安全的的顶层设计意义“多规合一一”与空间间规划体系系变革专题题论坛实现基于不不同生态分区的垂直管控不同生态分分区上打破行政区划的的分割客观落实先导性国土空空间生态安安全方法保证科学导向构建生态系统规划科学客观依据技术底图生态规划建构国土空间和城乡建设的生态安全科学规划体系“多规合一一”与空间间规划体系系变革专题题论坛生态安全空空间技术底底图的体系系国土空间规规划基于生态优优先先导性空间间控制生态系统安全生态人居安全生态功能安全生态资源安全生态安全空空间技术底底图的科学学体系本底条件生态系统学学地理学生态学1.生态系统与生态人居安全地理过程生态系统的概念、分分类生态系统的组成成分生态系统的的营养结构生态系统的的功能与性性质气候与人居居系统自然生态系系统中的人人类活动生态系统、生态资源生态系统与与人居系统统研究地理要素或者地理综合体体空间分布布规律、时间间演变过程程和区域特特征的一门门学科,是自然科学与与人文科学学的交叉，具有综合性、交交叉性和区区域性的特特点。从强调陆地表层系系统的综合合研究,研究范式经历着着从地理学学知识描述述、格局与与过程耦合合，向复杂杂人地系统统的模拟和和预测转变变地理学(geography)地球表层它是由岩石圈、水水圈、大气气圈、生物物圈和人类智慧圈圈等相互作用、、相互渗透透形成的自自然-社会会-经济综综合体。研究对象地理要素简称水土气生人人五大要素技术变化水大气土壤生物人类活动自然生态系系统复合生态系系统人工生态系系统生态发育自然演进人类活动人为扰动+地理综合体体地理综合体体地质水文文气候。。。植物动物物微生物。。。地理过程两个部分无生命物质质有生命物质质无机环境生物群落生态学是德国生物物学家恩斯斯特·海克克尔于1866年定定义的一个个概念研究生物体与其周围环境(包括非生物条件和生物条件)发展为"研究生物物与其条件件之间的相相互关系的的科学"生态学成为一门门有自己的的研究对象象、任务和和方法的比比较完整和和独立的学学科。生态学(Ecolog)研究核心相互关系的的科学任何生物群落总总是通过连连续的能量—物质交换与其生存的的自然环境不可分割地地相互联系系和相互作作用着，共共同形成统统一的整体生态系统的的概念自然界面积大小悬悬殊整个生物圈到一一滴水及其其中的微生物都可看作是生态系统生态功能单位生态系统生态系统是是地球表层层的基本组组成单位整个地球表表层就是由由大大小小小各种不同同的生态系系统镶嵌而而成森林、草原、荒荒漠、冻原原、沼泽、、河流、海海洋、湖泊泊、农田和和城市等；例如分布有森林、灌丛丛、草地和和溪流的一个山地地地区或是是包含着农农田、人工工林、草地地、河流、、池塘和村村落与城镇镇的一片平平原地区都都是生态系统。生态系统的分类类型上分类类区域上分类类两个部分作为系统能量来来源的太阳辐射能温度、水分分、空气、、岩石、土土壤和各种种营养元素素等物理、化学学环境条件件；生物物质代代谢的原料料如CO2、H2O、O2、N2和无机盐类类等。地理过程+生态系统构成生物生长、、发育的能能量与物质质基础又称为生命支持系系统无生命物质质有生命物质质无机环境生物群落气候地质水文。。。生态系统的组成成分有生命物质质生物群落无生命物质质自养型生物，包括各种种绿色植物物和化能合合成细菌异养型生物，包括草食食动物和食肉动物异养型微生物，如细菌、、真菌、土土壤原生动动物和一些些小型无脊脊椎动物，靠分解动植物物残体为生生态系统的核心三大类群生产者消费者分解者两个部分通过营养或或食物传递递形成的一一种组织形式生态系统最最本质的结结构特征生态系统的的营养结构无生命物质质有生命物质质无机条件生物群落生产者消费者分解者指生态系统中中的无机环境与生物群落之间和生产者、消消费者与分分解者之间完全被动地接受受环境的影影响，在正正常情况下下的一定限限度内具有反馈机能使它能够自动调节，，逐渐修复复与调整因因外界干扰扰而受到的的损伤维持正常的结构与功能保持其相对平衡状态生态系统的功能与性质质因此，生态态系统又是是一个控制制系统或反馈系统开放系统使我们对生生命自然界界的认识提提高了科学学逻辑水平平为我们观察分分析复杂的的自然界提提供了有力力的手段成为解决现现代人类所所面临的环环境污染、、人口增长长和自然资资源的利用用与保护等等重大问题题的理论基基础之一生态系统研究的意义气候变化环境影响地球生态系统扰动人居系统安安全自然力推动动人居空间人为扰动人居运行资源消耗人居系统生态退化人居过载格局失衡人为活动气体排放城市热岛化学污染光污染声污染水污染固废排放自然资源消消耗人居生态系系统地外深空扰扰动地质运动扰扰动海洋运动扰扰动植物光和扰扰动生物循环扰扰动大气环流扰扰动系统灾害扰扰动臭氧层资源源消耗土壤退化与与沙化生物退化与与灭绝地球固碳资资源消耗有效水资源源枯竭土地资源破破损消耗生态系统退退化破碎气候与人居系统统人居生态系统地球生物圈地球自然生态系统城市人工生态系统村镇人工生态系统农田及人工近自然野化复合生态系统资源输出输出能量释放扰动扰动输入消耗释放能量转换转换消耗自然生态系系统中的人类活动自然生态系统中中，人类活动是其循环演进的的一个组成部分。。存在但不仅仅是是其活动，，影响着地地球气候变变化。人类在有限的能能力条件下下，尽可能能参与到核核心影响气气候变化的的碳排放引引起温室效效应的调控控之中。能源需求能力后果成本价值价格资产资本交易生存理念客观规律规范标准政策导向持续发展生态系统自自维护能力力生态人居自自平衡能力力自然城乡共共生和谐系统人居城乡生生态修复系系统人类生存生态资源条件持续能源生产材料生命条件存续方式行为效益共生关系生态系统、生态资源与人类类生存人类生存生态资源条件人居生态系统自然生态系统非生物生态态资源系统统地球气候变变化适应系系统生物生态循循环链系统统自然环境保保护与影响响系统人居行为生生态组织系系统人类生态文文明建设系系统人工景观生生态功能系系统人居与自然然共生保护护系统自然与人居居共在生态态系统自然与人居居生态安全全人工综合集集成调控系系统适宜人居的的生态健康康人工宜居质质量调控系系统自然生态演演进的自维维护保育系系统自然生态服服务功能输输出保护系系统自然生态扰扰动的自恢恢复缓冲系系统人居生态的的人工运行行与循环功功能系统生态人居科科学与人文文组织建设设系统人居的自然然功能人工工保护与修修复系统地球生物圈圈生态承载功能调调节系统地球球生生物物圈圈生生态态资资源源循环环与与再再分分配配组组织织系系统统地球球生生态态危危机机应应急急反应应预预警警监监控控系系统统地球球人人类类生生态态安安全全与与人人居居健健康康动态态管管理理与与平平衡衡组组织织行行动动系系统统生态态系系统统与人人居居系系统统2.国土土空间间规规划划的的生态态功能能《全国国生生态态功功能能区区划划》战略略意义义内容容生态态功功能能与与生生态态系系统统的的关系系全国国生态态功功能能区划划中华华人人民民共共和和国国环环境境保保护护部部中国国科科学学院院2008年7月18日发布布《全国国生生态态功功能能区区划划》2015年11月13日发布布《全国国生生态态功功能能区区划划》（修修编编版版））加强强重要要区区域域自自然然生生态态保护护优化化国土土空空间间开开发发格局局增加加生生态态用用地地保护护和和扩扩大大生生态态空空间间的的要要求求目的的全国生态功能全国国生生态态功功能能区区划划2008年针对对我我国国国国土土空间间具具有有战略略性性基基础础性性约束束性性全国国生生态态功功能能区划划意意义义对于于推推进进形形成成人口口、、经经济济和和资资源源环环境境相协协调调的的国国土土空空间间开开发发格格局局，，加加快快转变变经经济济发发展展方方式式,促进进经济济长长期期平平稳稳较较快快发发展展和社会会和和谐谐稳稳定定具有有重重要要战战略略意意义义科学学开开展展生生态态环环境境保保护护工工作作的的重要要手手段段指导导产产业业布布局局、、资资源源开开发发的的重要要依依据据战略略意意义义由经验验型型管理理向向科学学型型管理理转变变由定性性型型管理理向向定量量型型管理理转变变由传统统型型管理理向向现代代型型管理理转变变基于于气气候候和和地地貌貌的的分分区区方方法法：将全国国陆陆地地生生态态系系统统划划分分为3个生态态大大区东部部季季风风生生态态大大区区西部部干干旱旱生生态态大大区区青藏藏高高寒寒生生态态大大区区生态态大大区区又又分分为为3个等级级生态态功功能能一一级级区区：生态态功能能二二级级区区：生态态功能能三三级级区区：对生态态系系统统现现状状趋趋势势、、构构成成、、特特征征和和地地表表现现象象的的辩辩识有利利于于国家家战战略略的的宏宏观观决决策策支支撑撑与与阶阶段段性性战战略略结结构构调调整整与与组织织国务务院院全全国国生生态态区区划划与与城城市市生生态态规规划划内容容国务务院院全全国国生生态态区区划划与与城城市市生生态态规规划划结论论区域域生生态态特特征征生态态系系统统服务务功功能能生态态敏敏感感性性空空间间分分异异规规律律全国国生生态态系系统统分分布布全国国生态态环环境境十十年年变变化化（（2000~2010年））调调查查评评估估报报告告发发布布全国国生生态态功功能能区划划2015自然然生生态态系系统统人工工生生态态系系统统社会会生生态态系系统统生态态因子子生态态关系系生态态系统统体系系逻辑辑地球球生生态态系系统统国土土生生态态系系统统地域域生生态态系系统统城乡乡生生态态系系统统国际公域生态态系统全球生态功能能区划国家生态功能能区划人居系统生态态规划城市生态系统统规划乡村生态系统规划生态功能与生态系统的关关系3.国土空间规划划的生态空间国土空间规划划中生态空间间分类解析的的示意国土空间客观空间现象空间主观空间国土空间受限空间逻辑空间组织空间国土空间安全空间优化空间调节空间国土空间自然空间复合空间人工空间科学关系构成关系保障关系管控关系国土空间规划划中生态空间分类类解析的示意国土空间规划的生生态安全空间间国土自然生态态安全空间国土人居生态态安全空间气候与气象地质环境安全全水文资源安全全非生物条件生物条件植物系统动物系统微生物系统人工条件土地利用环境影响城乡建设国土空间规划划基于生态优先先先导性空间控控制生态系统安全生态人居安全生态功能安全生态资源安全保障国土生态态安全的受限管控空间4.国土空间规划划生态空间控控制的技术体系构成成生态空间控制的途径与与方法国土空间规划划与城乡规划划生态空间控制制的技术体系系构成现状动态管控控的技术系统客观量化界定定的科学系统国土空间规划划与城乡规划划生态空间控制制的技术体系系构成基于地理学解读与辨识基于生态学、观生态学的算法基于卫星遥感感技术解析基于田野调查查集成统计基于现状存在在属性归纳现状动态管控控的技术系统客观量化界定定的科学系统国土空间规划划与城乡规划划生态空间控制制的技术体系系构成基于地理学解读与辨识基于生态学、观生态学的算法基于卫星遥感感技术解析基于田野调查查集成统计基于现状存在在属性归纳基于生态学的的科学逻辑基于生态人居科学理论基于生态多专业学科群基于生态技术耦合集成基于卫星遥感空间底图现状动态管控控的技术系统客观量化界定定的科学系统基于地理学解读与辨识基于生态学、观生态学的算法基于卫星遥感感技术解析基于田野调查查集成统计基于现状存在在属性归纳基于生态学的的科学逻辑基于生态人居科学理论基于生态多专业学科群基于生态技术耦合集成基于卫星遥感空间底图地理过程地理综合体生态功能生态系统结构构表徵现象辨识识表象过程推演演客观耦合辨识识动态复合演进进国土空间规划划与城乡规划划生态空间控制制的技术体系系构成现状动态管控控的技术系统客观量化界定定的科学系统基于地理学解读与辨识基于生态学、观生态学的算法基于卫星遥感感技术解析基于田野调查查集成统计基于现状存在在属性归纳科学的辨识技技术\科学的因子分析对现象辨识的的科学起源基于生态学的的科学逻辑基于生态人居科学理论基于生态多专业学科群基于生态技术耦合集成基于卫星遥感空间底图建立在国土空空间生态本底底条件下的空空间管控建构生态本底底条件的生态底图国土空间规划划与城乡规划划生态空间控制制的技术体系系构成国土空间规划变革革的核心与基础现状动态管控控的技术系统客观量化界定定的科学系统国土空间规划划与城乡规划划建构生态安全底图图的技术体系构构成国土空间生态系统安全—动态监控与预评估国家主体生态功能能区—生态现状变量量监控与预评评估国土空间规划划—国土生态空间间与城乡生态框架量化修正与界界定``国土空间规划划与城乡规划划建构生态安全全底图的技术术体系构成国土空间生态态系统规划城乡生态系统规划划城乡生态规划划国土与城乡生态修复规划划城乡生生态策策略设设计城乡生生态安安全设设计城市/镇村生生态规规划专项生态修修复规划国土与与城乡乡生态策策略设设计国土与与城乡乡生态系统规规划系统国土空空间生生态系统安安全—动态监控与与预评估国家主体生生态功功能区—生态现现状变变量监监控与与预评评估国土空空间规规划—国土生生态空空间与与城乡乡生态态框架架量化化修正正与界界定5.案例解解读长春-吉林区区域空间发发展战略生生态态系统统规划30479平方公公里长春、、吉林林生态态区域域专题7：不同同人居居系统统城市市空间间的生生态类类型划划分研研究专题8：自然然系统统恢复复及城城市生态修修复研研究专题9：基·于城市生生态规规划的的管控控策略略研究究2-3个生态态城市市示范范基地地生态绿绿地系系统示示范基基地生态修修复与与恢复复示范范基地地专题10:科技部部生态态规划划数据据库（（GIS）支持持的生生态规规划生态规规划的的基础础研究究生态规规划分分析研究框架现状动动态管管控的技术术系统统研究究专题1：地质质水文文水资资源研研究专题2：植物物系统统研究究专题3：气候候气象象研究究专题4：生态态资源源与生生态承承载专题5：城乡乡生态态规划划分析析、编编制专题6：生态态城市市与绿绿色建建筑理理论生态规规划数数据库库（GIS）支持持的生生态规规划生态基基础研究地质类类基础础研究究水文类类基础础研究究气象类类基础础研究究植物类类基础础研究究土地利利用类类基础础研究究自然形形态研研究资源环环境类类基础础信息息社会经经济类类基础础信息息生态分分析生态适适宜性性分析析生态安安全框框架分分析植物生生境生态功功能分分区生态承承载分分析城乡生生态系系统规规划编编制叁自然与与人居居系统统划分分生态等等级分分区生态建建设等等级分分区生态规规划总总图生态规规划的的解读读生态规规划的的产业业策略略生态系系统规规划导入城乡乡规划划建构生生态本本底条条件的的生态态底图图社会主主成因因分析析工作框框架客观量量化界界定的科学学系统统现状动动态管管控的技术术系统统貮壹肆自然系系统保护自自然生生态的的格局局与健健康人居系系统建构山山水林林城的的人居居系统统目标定性定形定量定质性质与与定位位模式与与结构构容量量与与规规模模方法法与与手手段段自然然系系统统恢恢复复及及城市市生生态态修修复复研研究究自然然生生态态系系统统保保护护与与恢恢复复的的格格局局与与模模式式依据据自自然然资资源源保保护护自然然系系统统不同同人人居居系系统统城城市市空空间间的的生生态态类类型型划划分分研研究究嵌入入不不同同自自然然生生态态系系统统的的生生态态人人居居格格局局依据据生生态态资资源源调调控控人居居系系统统的的容容量量、、规规模模通过过标标准准、、规规则则、、条条例例实实现现生生态态区区域域建建设设的的落落实实与与应应用用规划划框框架架导入城城乡乡规规划划体体系系肆区位位研究究范范围围：30479平方方公公里里东：松松花花江江南：东东南南山山地地分分水水岭岭西：松松辽辽分分水水岭岭北：第第二二松松花花江江区位位地质质类类基基础础研研究究水文文类类基基础础研研究究气象象类类基基础础研研究究植物物类类基基础础研研究究土地地利利用用类类基基础础研研究究自然然形形态态研研究究资源源环环境境类类基基础础信信息息社会会经经济济类类基基础础信信息息壹生态态基基础础研究究现状状动动态态管管控控的的技技术术系系统统地质质类类基基础础研研究究水文文类类基基础础研研究究气象象类类基基础础研研究究植物物类类基基础础研研究究土地地利利用用类类基基础础研研究究自然然形形态态研研究究资源源环环境境类类基基础础信信息息社会会经经济济类类基基础础信信息息壹生态态基基础础研究究地质质类类因因子子分分析析地质质灾灾害害分分布布一级单因子要素地质类地表高程地貌类型地层分布土壤类型地表坡度地质构造分区图现状状动动态态管管控控的的技技术术系系统统地貌貌类类型型地层层分分布布图图土壤壤类类型型坡度度大地地构构造造分分区区图图地质质灾灾害害分分布布土壤壤侵侵蚀蚀程程度度图图地质质类类因因子子分分析析地质质类类基基础础研研究究地质质类类基基础础研研究究水文文类类基基础础研研究究气象象类类基基础础研研究究植物物类类基基础础研研究究土地地利利用用类类基基础础研研究究自然然形形态态研研究究资源源环环境境类类基基础础信信息息社会会经经济济类类基基础础信信息息水文文类类因因子子分分析析水资资源源承承载载力力与与人人均均水水资资源源量量水文类因子平均值降水0.16771河流、湖泊0.194199地表水资源0.164915地下水资源0.201925可利用量0.27125壹生态态基基础础研究究现状状动动态态管管控控的的技技术术系系统统水资资源源可用用水水资资源源可利利用用水水资资源源总总量量地下下水水超超采采情情况况水系系分分布布图图水文文类类基基础础研研究究地下下水水水水质质综综合合评评价价图图水文文类类基基础础研研究究用水量分分析水网聚集集度分析析水文类因因子分析析地质类基基础研究究水文类基基础研究究气象类基基础研究究植物类基基础研究究土地利用用类基础础研究自然形态态研究资源环境境类基础础信息社会经济济类基础础信息区域气候候类型气象灾害害气候因子子时空分分布特征征水分因子子、气温温因子、、光照因因子气流因子子、空气气成分等等干旱、暴暴雨/洪涝、低低温/冷害、高高温/热浪、大大气污染染等风环境对对城市建建设的影影响年降水分布图有效积温分布图(单位：℃)年气温分布图壹生态基础础研究现状动态态管控的的技术系系统地质类基基础研究究水文类基基础研究究气象类基基础研究究植物类基基础研究究土地利用用类基础础研究自然形态态研究资源环境境类基础础信息社会经济济类基础础信息人居系统统绿地系系统规划划区域生态态安全框框架绿地系统统生态规规划自然系统统绿地系系统规划划植物生境境生态功能能分区植物功能能植物生态态习性防护绿地地居住区绿绿地生产绿地地附属绿地地生态景观观绿地基底廊道斑块公共绿地地林带水域、沼泽林地草地农田道路沟渠壹生态基础础研究现状动态态管控的的技术系系统植被覆盖盖类型图图植被区划划图林草地分分布植被分布布图植物NDVI2000-2010植物类基基础研究究生物多样样性水文类基基础研究究植物类因因子分析析绿地景观观类型图图动物资源源地质类基基础研究究水文类基基础研究究气象类基基础研究究植物类基基础研究究土地利用用类基础础研究自然形态态研究资源环境境类基础础信息社会经济济类基础础信息4一级单因子要素二级子因子要素三级子因子要素土地利用类土壤类土壤类型坡度土地生产力黑土类型黑土分区土地利用类因子权重平均值土地利用0.398668426坡度0.268320108土壤类型0.194880108土地生产力0.138131358壹生态基础础研究现状动态态管控的的技术系系统土地利用用土地利用用类因子分析析土壤类型型土地生产产力土地利用用类基础础研究地质类因因子分析析解读水文类因因子分析析解读植物类因因子分析析解读土地类因因子分析析解读壹生态基础础研究地质类基基础研究究水文类基基础研究究气象类基基础研究究植物类基基础研究究土地利用用类基础础研究自然形态态研究资源环境境类基础础信息社会经济济类基础础信息坡度分析析坡坡向分析析高程分析析汇汇水分析析聚集分析析水系聚集分析析剖面分析人居聚集分析壹生态基础研究现状动态管控控的技术系统统坡度分析坡向分析汇水分析自然形态研究究高程分析聚集分析人居聚集分析析水系聚集分析析东南部山区大黑山及平原原三维图乡镇分布地质类基础研研究水文类基础研研究气象类基础研研究植物类基础研研究土地利用类基基础研究自然形态研究究社会经济类基基础信息矿产水产资源环境类基基础信息壹生态规划的基基础研究现状动态管控控的技术系统统现状交通人口生态适宜性分分析生态安全框架架分析植物生境生态功能分区区生态承载分析析社会主成因分分析生态分析客观量化界定定的科学系统貮生态适宜性分分析生态安全框架架分析植物生境生态功能分区区生态承载分析析社会主成因分分析生态分析客观量化界定定的科学系统统摸清生态本底底资源，了解解区域生态资资源构成及分分布特征格局构建貮生态适宜性分分析生态安全框架架分析植物生境生态功能分区区生态承载分析析社会主成因分分析大型斑块及生生态交错带水水体斑斑块廊道交交通廊道维护生态格局局，建立区域生态安全全框架体系生态分析客观量化界定定的科学系统统貮生态适宜性分分析生态安全