生态空间安全技术的底图的体系

建立国土空间规划生态安全空间技术底图的体系探索清华大学建筑学院副教授饶戎博士科技部—清华大学城乡生态规划与生态修复国家重大科研成果办公室20190828“多规合一”与空间规划体系变革专题论坛2019（第十四届）城市发展与规划大会中国城市科学研究会和郑州市人民政府主办

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3.国土空间规划中生态空间4.国土空间规划的生态空间控制的技术体系构成5.案例解读0.导言

国土生态安全国土生态安全与国土生态空间的关系保障国土安全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”与空间规划体系变革专题论坛国家安全战略的必要基础垂直管理与法制化管理以中央统合的体系化管理关系到国家战略、国家复兴和国家可持续发展的关键环节国土生态安全“多规合一”与空间规划体系变革专题论坛国土空间规划国土生态安全的土地空间必然的因果关系影响着中国社会可持续发展的动力保障全民福祉和全民健康的必要资源属于国家资源、国家权利和国家责任生态破损正在影响着中国社会秩序稳定与社会资源配置的有序化生态系统安全土地资源的保护空间公共服务的重要义务和权利国土生态安全与国土生态空间的关系“多规合一”与空间规划体系变革专题论坛实现基于不同生态分区的垂直管控不同生态分区上打破行政区划的分割国土生态体系上进行体系化组织实现对生态系统安全空间保护性的管控基于国土生态安全的顶层设计生态系统的安全受到威胁基础性地保护国土生态安全对生态系统结构与形态的保护保障国土安全的途径“多规合一”与空间规划体系变革专题论坛落实国土生态安全与人居生态安全是国计民生与国家战略的一体化保障实现对生态系统安全空间保护性的管控解决生态安全保护对城乡规划发展的必要性与先决条件上位约束地方、不同专业部位之间的利益纠葛与权利纠葛空间结构基于国土生态安全的顶层设计意义“多规合一”与空间规划体系变革专题论坛实现基于不同生态分区的垂直管控不同生态分区上打破行政区划的分割客观落实先导性国土空间生态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”与空间规划体系变革专题论坛生态安全空间技术底图的体系国土空间规划基于生态优先先导性空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间技术底图的科学体系本底条件生态系系统学学地理学学生态学学1.生态系系统与生态态人居安安全地理过过程生态系系统的概念念、分分类生态系系统的组成成成分生态系系统的的营养结结构生态系系统的的功能能与性性质气候与与人居居系统自然生生态系系统中中的人人类活动生态系系统、生态资源生态系系统与与人居居系统统研究地理要要素或者地理综综合体体空间间分布布规律、、时间间演变变过程程和区区域特特征的的一门门学科,是自然科科学与与人文文科学学的交交叉，具有有综合性性、交交叉性性和区区域性性的特特点。从强调陆地表表层系系统的的综合合研究究,研究究范式经经历着着从地地理学学知识识描述述、格格局与与过程程耦合合，向向复杂杂人地地系统统的模模拟和和预测测转变变地理学学(geography)地球表表层它是由岩石圈圈、水水圈、、大气气圈、、生物物圈和人类智智慧圈圈等相互作作用、、相互互渗透透形成成的自自然-社会会-经经济综综合体体。研究对对象地理要要素简称水土气气生人人五大要素技术变变化水大气土壤生物人类活动自然生生态系系统复合生生态系系统人工生生态系系统生态发育自然演进人类活动人为扰动+地理综综合体体地理综综合体体地质水水文文气候。。。。植物动动物物微生物物。。。。地理过过程两个部分无生命命物质质有生命命物质质无机环境生物群群落生态学学是德国国生物物学家家恩斯斯特··海克克尔于于1866年定定义的的一个个概念研究生物体体与其周围环环境(包括括非生物物条件和和生物条件)发展为"研究究生物物与其其条件件之间间的相相互关关系的的科学学"生态学成为为一门门有自自己的的研究究对象象、任任务和和方法法的比比较完完整和和独立立的学学科。。生态学学(Ecolog)研究核核心相互关关系的的科学学任何生物群群落总总是通通过连连续的的能量—物质交交换与其生生存的的自然环环境不可分分割地地相互互联系系和相相互作作用着着，共共同形形成统统一的的整体生态系系统的的概念念自然界界面积大大小悬悬殊整个生物圈圈到一一滴水水及其其中的的微生物物都可看作作是生态系系统生态功能单位生态系统生态系系统是是地球球表层层的基基本组组成单单位整个地地球表表层就就是由由大大大小小小各种种不同同的生生态系系统镶镶嵌而而成森林、草原原、荒荒漠、、冻原原、沼沼泽、、河流流、海海洋、、湖泊泊、农农田和和城市市等；例如分布有有森林、、灌丛丛、草草地和和溪流流的一个个山地地地区区或是是包含含着农农田、、人工工林、、草地地、河河流、、池塘塘和村村落与与城镇镇的一一片平平原地地区都都是生态系系统。生态系系统的分类类型上上分类类区域上上分类类两个部分作为系统能能量来来源的的太阳辐辐射能温度、、水分分、空空气、、岩石石、土土壤和和各种种营养养元素素等物理、、化学学环境境条件件；生物物物质代代谢的的原料料如CO2、H2O、O2、N2和无机机盐类类等。地理过过程+生态系系统构成生物生生长、、发育育的能能量与与物质质基础又称为生命支支持系系统无生命命物质质有生命命物质质无机环境生物群群落气候地质水文。。。。生态系系统的组成成成分有生命命物质质生物群群落无生命命物质质自养型生物物，包括括各种种绿色色植物物和化化能合合成细菌异养型生物物，包括括草食食动物物和食肉动动物异养型微生生物，如细细菌、、真菌菌、土土壤原原生动动物和和一些些小型型无脊脊椎动动物，靠分解动动植物物残体体为生生态系系统的核心三大类群生产者者消费者者分解者两个部分通过营营养或或食物物传递递形成成的一一种组织形形式生态系系统最最本质质的结结构特特征生态系系统的的营养结结构无生命命物质质有生命命物质质无机条件生物群群落生产者者消费者者分解者者指生态系系统中中的无机环环境与生物群群落之间和和生产者者、消消费者者与分分解者者之间完全被动地地接受受环境境的影影响，，在正正常情情况下下的一一定限限度内具有反馈机能使它能够够自动调调节，，逐渐渐修复复与调调整因因外界界干扰扰而受受到的的损伤维持正常的结构构与功能保持其相对平衡状状态生态系系统的功能与与性质质因此，，生态态系统统又是是一个个控制制系统统或反馈系系统开放系系统使我们对生命命自然界的认认识提高了科科学逻辑水平平为我们观察分析析复杂的自然然界提供了有有力的手段成为解决现代代人类所面临临的环境污染染、人口增长长和自然资源源的利用与保保护等重大问问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全全自然力推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耗耗人居生态系统统地外深空扰动动地质运动扰动动海洋运动扰动动植物光和扰动动生物循环扰动动大气环流扰动动系统灾害扰动动臭氧层资源消消耗土壤退化与沙沙化生物退化与灭灭绝地球固碳资源源消耗有效水资源枯枯竭土地资源破损损消耗生态系统退化化破碎气候与人居系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统统中的人类活动自然生态系统中，，人类活动是其循环演进的一一个组成部分。存在但不仅仅是其其活动，影响响着地球气候候变化。人类在有限的能力力条件下，尽尽可能参与到到核心影响气气候变化的碳碳排放引起温温室效应的调调控之中。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维维护能力生态人居自平平衡能力自然城乡共生生和谐系统人居城乡生态态修复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资资源系统地球气候变化化适应系统生物生态循环环链系统自然环境保护护与影响系统统人居行为生态态组织系统人类生态文明明建设系统人工景观生态态功能系统人居与自然共共生保护系统统自然与人居共共在生态系统统自然与人居生生态安全人工综合集成成调控系统适宜人居的生生态健康人工宜居质量量调控系统自然生态演进进的自维护保保育系统自然生态服务务功能输出保保护系统自然生态扰动动的自恢复缓缓冲系统人居生态的人人工运行与循循环功能系统统生态人居科学学与人文组织织建设系统人居的自然功功能人工保护护与修复系统统地球生物圈生生态承载功能调节节系统地球生物圈生生态资源循环与再分配配组织系统地球生态危机机应急反应预警监控控系统地球人类生态态安全与人居居健康动态管理与平平衡组织行动动系统生态系统与人居系统2.国土空间规划的生态功能《全国生态功能能区划》战略意义内容生态功能与生生态系统的关系全国生态功能区划中华人民共和和国环境保护护部中国科学院2008年7月18日发布《全国生态功能能区划》2015年11月13日发布《全国生态功能能区划》（修编版）加强重要区域自然然生态保护优化国土空间开发发格局增加生态用地地保护和扩大生生态空间的要要求目的全国生态功能全国生态功能能区划2008年针对我国国土土空间具有战略性基基础性约束性全国生态功能能区划意义对于推进形成成人口、经济和和资源环境相协调的国土土空间开发格格局，加快转变经济发展展方式,促进经济长期平稳稳较快发展和社会和谐稳定定具有重要战略略意义科学开展生态态环境保护工工作的重要手段指导产业布局局、资源开发发的重要依据战略意义由经验型管理向科学型管理转变由定性型管理向定量型管理转变由传统型管理向现代型管理转变基于气候和地地貌的分区方方法：将全国陆地生态态系统划分为3个生态大区东部季风生态态大区西部干旱生态态大区青藏高寒生态态大区生态大区又分分为3个等级生态功能一级级区：生态功能二级区：生态功能三级区：对生态系统现状状趋势、构成成、特征和地地表现象的辩辩识有利于国家战略的宏宏观决策支撑撑与阶段性战战略结构调整整与组织国务院全国生生态区划与城城市生态规划划内容国务院全国生生态区划与城城市生态规划划结论区域生态特征征生态系统服务功能生态敏感性空空间分异规律律全国生态系统统分布全国生态环境十年年变化（2000~2010年）调查评估估报告发布全国生态功能能区划2015自然生态系统统人工生态系统统社会生态系统统生态因子生态关系生态系统体系逻辑地球生态系统统国土生态系统统地域生态系统统城乡生态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体生态功能生态系统结结构表徵现象辨辨识表象过程推推演客观耦合辨辨识动态复合演演进国土空间规规划与城乡乡规划生态空间控控制的技术术体系构成成现状动态管管控的技术系统统客观量化界界定的科学系统统基于地理学学解读与辨识识基于生态学、观观生态学的算法基于卫星遥遥感技术解析基于田野调调查集成统计基于现状存存在属性归纳科学的辨识识技术\科学的因子分析对现象辨识的科学起源基于生态学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间间生态本底条件件下的空间管控控建构生态本底条条件的生态底图国土空间规划与与城乡规划生态空间控制的的技术体系构成成国土空间规划变革的的核心与基础现状动态管控的技术系统客观量化界定的科学系统国土空间规划与与城乡规划建构生态安全底图的技术体系构成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区—生态现状变量监监控与预评估国土空间规划—国土生态空间与与城乡生态框架量化修正与界定定``国土空间规划与与城乡规划建构生态安全底底图的技术体系系构成国土空间生态系系统规划城乡生态系统规划城乡生态规划国土与城乡生态修复规划城乡生态策略设设计城乡生态安全设设计城市/镇村生态规划专项生态修复规划国土与城乡生态策略设计国土与城乡生态系统规划系统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区—生态现状变量监监控与预评估国土空间规划—国土生态空间与与城乡生态框架架量化修正与界界定5.案例解读长春-吉林区域空间发展战略生态系统统规划30479平方公里长春、吉林生态态区域专题7：不同人居系统统城市空间的生生态类型划分研研究专题8：自然系统恢复复及城市生态修复研究专题9：基·于城市生态规划的的管控策略研究究2-3个生态城市示范范基地生态绿地系统示示范基地生态修复与恢复复示范基地专题10:科技部生态规划划数据库（GIS）支持的生态规规划生态规划的基础础研究生态规划分析研究框架现状动态管控的技术系统研究究专题1：地质水文水资资源研究专题2：植物系统研究究专题3：气候气象研究究专题4：生态资源与生生态承载专题5：城乡生态规划划分析、编制专题6：生态城市与绿绿色建筑理论生态规划数据库库（GIS）支持的生态规规划生态基础研究地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息生态分析生态适宜性分析析生态安全框架分分析植物生境生态功能分区生态承载分析城乡生态系统规规划编制叁自然与人居系统统划分生态等级分区生态建设等级分分区生态规划总图生态规划的解读读生态规划的产业业策略生态系统规划导入城乡规划建构生态本底条条件的生态底图图社会主成因分析析工作框架客观量化界定的科学系统现状动态管控的技术系统貮壹肆自然系统保护自然生态的的格局与健康人居系统建构山水林城的的人居系统目标定性定形定量定质性质与定位模式与结构容量与规模方法与手段自然系统恢复及及城市生态修复研研究自然生态系统保保护与恢复的格格局与模式依据自然资源保保护自然系统不同人居系统城城市空间的生态态类型划分研究究嵌入不同自然生生态系统的生态态人居格局依据生态资源调调控人居系统的容量量、规模通过标准、规则则、条例实现生生态区域建设的的落实与应用规划框架导入城乡规划体系系肆区位研究范围：30479平方公里东：松花江南：东南山地分水水岭西：松辽分水岭北：第二松花江区位地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息壹生态基础研究现状动态管控的的技术系统地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息壹生态基础研究地质类因子分析析地质灾害分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动态管控的的技术系统地貌类型地层分布图土壤类型坡度大地构造分区图图地质灾害分布土壤侵蚀程度图图地质类因子分析析地质类基础研究究地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息水文类因子分析析水资源承载力与与人均水资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0.27125壹生态基础研究现状动态管控的的技术系统水资源可用水资源可利用水资源总总量地下水超采情况况水系分布图水文类基础研究究地下水水质综合合评价图水文类基础研究究用水量分析水网聚集度分析析水文类因子分析析地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息区域气候类型气象灾害气候因子时空分分布特征水分因子、气温温因子、光照因因子气流因子、空气气成分等干旱、暴雨/洪涝、低温/冷害、高温/热浪、大气污染染等风环境对城市建建设的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研究现状动态管控的的技术系统地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息人居系统绿地系系统规划区域生态安全框框架绿地系统生态规规划自然系统绿地系系统规划植物生境生态功能分区植物功能植物生态习性防护绿地居住区绿地生产绿地附属绿地生态景观绿地基底廊道斑块公共绿地林带水域、沼泽林地草地农田道路沟渠壹生态基础研究现状动态管控的的技术系统植被覆盖类型图图植被区划图林草地分布植被分布图植物NDVI2000-2010植物类基础研究究生物多样性水文类基础研究究植物类因子分析析绿地景观类型图图动物资源地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息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0.138131358壹生态基础研究现状动态管控的的技术系统土地利用土地利用类因子分析土壤类型土地生产力土地利用类基础础研究地质类因子分析析解读水文类因子分析析解读植物类因子分析析解读土地类因子分析析解读壹生态基础研究地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究资源环境类基础础信息社会经济类基础础信息坡度分析坡坡向分析析高程分析汇汇水分析析聚集分析水系聚集分析剖面分析人居聚集分析壹生态基础研究现状动态管控的的技术系统坡度分析坡向分析汇水分析自然形态研究高程分析聚集分析人居聚集分析水系聚集分析东南部山区大黑山及平原三维图乡镇分布地质类基础研究究水文类基础研究究气象类基础研究究植物类基础研究究土地利用类基础础研究自然形态研究社会经济类基础础信息矿产水产资源环境类基础础信息壹生态规划的基础础研究现状动态管控的的技术系统现状交通人口生态适宜性分析析生态安全框架分分析植物生境生态功能分区生态承载分析社会主成因分析析生态分析客观量化界定的科学系统貮生态适宜性分析析生态安全框架分分析植物生境生态功能分区生态承载分析社会主成因分析析生态分析客观量化界定的的科学系统摸清生态本底资资源，了解区域域生态资源构成成及分布特征格局构建貮生态适宜性分析析生态安全框架分分析植物生境生态功能分区生态承载分析社会主成因分析析大型斑块及生态态交错带水水体斑块廊道交交通廊道维护生生态格格局，建立区域生生态安安全框框架体体系生态分分析客观量量化界界定的的科学学系统统貮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社会主主成因因分析析生态分分析客观量量化界界定的的科学学系统统植物绿绿量率率分析貮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区生态承承载分分析社会主主成因因分析析植物绿绿量率率分析析依据生生态承承载能能力，，保障障生态态安全全生态分分析客观量量化界界定的的科学学系统统貮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城乡生态系系统规规划编制客观量量化界界定的科学学系统统以生态等等级分分区保护自自然系系统，，提高高生态态能力力以生态建建设等等级分分区控制人人居系系统的的开发发，优优化城城市空空间格格局以区域植植物群群落规规划实现区区域基基于客客观植植物状状况的的生态态生物物多样样性以绿量率率、绿绿容率率规划划，保障障区域域生态态服务务功能能实现现以城市容度度控制制生态资资源的的释放放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人居适适宜系系统自然控控制系统人居适适宜系系统分分布区区域自然系系统控控制区区域城乡生态系系统规规划编制客观量量化界界定的的科学学系统统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自然生生态系系统生态功能等等级分分区五五级包包括：：生态保保护区区、保保育区区