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1 地理格局的概念内涵 所谓地理格局(Pattern)，是指地理环境时空异质性的外在表征，“格局”一词在复杂性学科中又被称作“构型”。地理格局直接影响国土空间的光能、热能、生产力、生物多样性、生态系统、水分等重要因子分布。按照地理格局的时空特性区分，可以分为3种格局:①空间格局，是地理环境和生态变量在空间梯度上展现出来的异质性分布特征，它决定了国土空间系统的结构、流率、循环活动等基本特性。②时间格局，是指不同状态变量的地理因子在限定时间区间内表现出的异质性特性。③时空格局，是空间格局和时间格局耦合形成的一种格局类型。空间格局和时间格局是对地理系统运行机制进行限制和控制的基本结构，会导致不同地理单元在不同的时段内具有异质性的功能。地理格局包括自然地理格局和经济地理格局，其概念内涵是以下诸组成要素的复合体: （1）地理空间结构。它是指在一个特定的空间范围或区域内，地理诸要素的有机组合关系。作为地理空间组成要素的各类地理事物，诸如河流、土壤、地貌、植被、气候、岩石等，都是受某种统一的基本规律支配的。在这种基本规律支配下，地理空间形成了一个具有等级、有序和特定格局的空间结构体系。例如，中国地势西高东低，呈现海拔差异明显的3级阶梯状结构。地貌类型上有高原、盆地、平原、沙漠、河流、湖泊、海洋；气候类型上有热带、亚热带和温带季风气候，也有温带大陆性、高原山地和海洋性气候；流域面积超过1000平方千米的河流有11500多条，面积在1平方千米以上的天然湖泊有2700多个，等等。这些自然地理诸要素的有机组合，形成了中国复杂的自然地理空间结构。国土空间设计的功能定位和治理规则制定，必须要与地理空间结构体系及其分异规律为基本前提。 （2）地理空间分布。地理空间的分布与尺度有密切关系，通常可以分为两个不同的层次:一是全球和国家层面上的地理空间分布，主要受自然规律分布的影响，地理空间地带性就是这种宏观意义上空间分布规律的基本表达。例如热带雨林、亚热带常绿阔叶林、温带落叶阔叶林和北方针叶林在地理空间的分布，就属于这种宏观层次的地理空间分布。二是区域和地方层次的地理空间分布，主要受社会经济规律分布的影响。例如，在长江三角 洲地区，上海、杭州、南京、苏州、合肥、宁波、嘉兴、湖州等不同等级层次在地理空间上的分布，就属于这种中微观层次的地理空间分布。国土空间主体功能区、经济区、用途区等的划分，深受地理空间分布的规律制约和影响。 （3）地理空间差异。地理空间在区域上的分布是很不均衡的。这需要从以下两个方面去做深刻的理解:一是地理空间总是存在差异，无法在地球表面上找到任何两个完全相同的地理空间。换句话也可以说，任何两个地理空间的资源丰度、自然资源适宜性、地形地貌、开发成本、区位优劣、人力资源、初始条件、基础水平、发展机遇等都会存在不同适度的差异。二是人类社会发展的进程，本质上也要求此种不均衡性的存在。如果地理空间完全没有差异，物质的迁移、能量的交换、信息的流动因为缺少梯度就将全面停滞。因此，国土空间设计的策略需要考虑区域的均衡，但必须保持某种合理的区域发展梯度，把区域的空间差异规范在某个临界阈值之内。否则，区域发展就缺少了原动力。 （4）地理空间循环。地理空间存在两个基本循环:一是地质大循环。它是指地表岩石矿物的风化过程及其产物的迁移、淋溶、搬运、转化和累积等过程，在地球表面周而复始地进行。它是固结在岩石中的营养元素经过风化以后释放出来，成为生物可以利用的有效元素。固结状态的岩石矿物成为地表松散堆积物，产生蓄水性能、保热性能和通气性能。其中，次生黏粒矿物的形成，能吸附与交换一定数量的阳离子，因而使土壤具有一定的保肥性能。这就为地球生命和陆地植物的生存、演化和发展，创造了适宜的生长条件。二是生物小循环。它是指岩石经风化后释放出的化学元素在生物体与土地(土壤)之间的循环。具体来讲就是:植物从土地中吸收化学元素，尤其是营养元素，形成植物体。后者供动物生长，而动植物残体回到土地中，在微生物和动物的作用下转化为植物的化学成分，构成物质与能量的循环，促进地球生态系统生产力的形成和发展。国土空间设计，不仅要研究全球生态系统的地质大循环，同时还要研究局部生态系统的生物小循环；要把“土壤圈”和“水圈”的生物地球化学循环作为国土空间设计研究的核心问题，任何国土空间设计都不能破坏或者阻隔地理空间的地质大循环和生物小循环。 （5）地理空间节律。地理空间随时间重复出现的变化规律通常称为自然地理环境的节律性，是自然界一种特殊的时间循环，也是一种递进中的循环，主要由天文因素和地球运动特性所决定。它主要有3种类型:一是周期性节律，是自然地理过程按严格的时间间隔重复的变化规律。它发生在地球自转和公转及地表光、热、水的周期性变化基础之上。例如春夏秋冬的季节节律、潮汐的周日变化等。二是旋回性节律，是以不等长的时间间隔为重复周期的自然演化规律。例如地质时期古生代、中生代和新生代的地壳演化，冰期—间冰期的气候旋回等。三是阶段性节律，是生物自身特性所形成的节律，具有阶段性的特点。例如生物生长在每一个生长期内，其生长过程符合罗吉斯蒂曲线即S形曲线，多年的记录就反映出阶段性的节律重复。国土空间设计需要充分考虑自然地理空间各种要素具有周期性和阶段性的特点，按照持续发展的节律性更加精准和精细地制定各种设计方案。 （6）地理空间竞争。在国土空间开发利用过程中，除了面临资本竞争、生产竞争、利润竞争和技术竞争等以外，另外一个很重要的就是对地理空间的竞争，包括对地理位置的竞争，如市场范围的竞争、生产地点和原料地点的竞争等。之所以会出现地理空间竞争，主要有两个方面的原因:一是，在众多的地理空间系统中，开发者总是会选择用途最为合适的、经济最为合算的、时间上最为合宜的空间区域。这种选择上的“受胁迫”状态或“非自由”状态，本身就体现出了竞争的内涵。二是，在众多的开发者中，均不同程度地需要同一类的空间地域，势必就会出现对于区域开发程度、对于资源利用经济性、对于区域识别优先度等一系列复杂的竞争关系。国土空间设计必须十分重视地理空间的竞争现象，以地理空间的竞争关系作为重要的设计依据，才能更好地保障空间治理的有序性。 2 设计遵循的地理格局 地理空间的结构系统性、天然不均衡性、地表形态有序性、地理过程动态性、空间竞争性、空间连通性等，毫无例外地会影响并制约国土空间设计的过程和效果。因此，国土空间设计必须遵循以下地理格局的内在规律，尤其是自然地理格局结构和功能，才能实现天人合一的至高境界。 （1）地理格局的整体性。气候、地质、地形、水文、土壤、植被、野生动物、土地利用等地理格局要素，是一个相互作用、相互依赖的有机系统，整体性是其最重要的特性。对其中任何一个要素的改变，都会影响其他要素变动。例如对地下水的开采，会引起土壤、植被、野生动物等的结构改变和退化。国土空间设计的重要准则就是必须遵循地理格局的整体性规律，将大尺度的自然地理山水与微观的建筑构图做整体性结合，将山、水、植物、野生动物、建筑等自然和人工要素做整体性处理。国土空间设计的另外一个重要准则就是要寻求保持地理格局的整体性，或者说在这种整体性遭到了破坏之后如何去修复它，以此来形成地理格局的整体性特征来对抗种种的商业化过程。到目前为止，没有一种经济学理论可以将那些跨越各个异质性地理空间界限的内在联系统一起来。国土空间设计可以将经济、利益、建筑、景观这些看上去彼此分离的要素整合起来，将那些仅通过单纯的市场运行中分裂及商品化从而受到损害的空间联系通过创造、修补等设计手段保持下去或恢复过来。时间的连续性、空间的整体性和利用的多样性构成了地理空间格局整体性的3个描述向度，是国土空间设计生命景观过程的自主表现，也是自然地理格局生命有机体演化的内在规律，它们应该成为一个有机的整体。 （2）地理格局的地域性。受地球公转和自转等而产生的地质构造的作用，使各种地理格局的空间分布存在着明显的地域性。地域分异规律导致地理空间格局间自然资源本底、生态系统、资源承载能力、生态足迹、社会人文等各不相同。不同地域，其气温、降水、风、气压、温度、蒸发和日照，地貌形态的高度、坡度和地面切割程度，第四纪地质的残积物、坡积物、崩积物、洪积物、冲积物、湖积物、风积物、海积物、冰碛物，水文地质的容水性、持水性、给水性、透水性、水质、径流，江河水文的流量、径流总量、径流深度、径流模数、径流系数、年径流量变差系数，岩土的物理性质、水理性质、力学性质、工程地质类型，地质构造的褶皱、断层、裂隙和劈理，土壤的机械组成、水分状况、养分结构、交换量、酸碱度、盐基饱和度等，都是呈地域性分布的。它们的组合，就像7个音符可以组成无限多的乐曲一样，可以构成无限多的地理空间格局。国土空间设计必须要因地制宜，遵循地理格局地域性的多样化，采取适地、适时、适宜的方法和手段，才能创造出符合自然地理格局规律的设计方案。 （3）地理格局的协同性。地理格局存在着明显的协同效应，简单地说就是“1+1>2”的效应。例如胡焕庸线，这条线从黑龙江省瑷珲到云南省腾冲，大致为倾斜45°基本直线，该线东南方36%国土居住着96%人口，而该线西北方人口极低。其原因就是该线东南方属湿润和半湿润地区，雨量和耕地的匹配产生了协同效应，其生产力远远高于该线西北方区域，所以能够承载更多的人口，自古以来就是经济基础更好的区域。国土空间设计就是要遵循地理格局的这种协同效应，通过两种或两种以上的组分调配，产生更大的增效作用。例如，对于干旱缺水地区，国土空间设计可以基于自然解决的方案，通过设计回收、再利用、再循环水系统，通过设计混合灰色和绿色基础设施系统，通过设计家庭雨水收集、农业雨水收集、学校雨水收集系统，通过设计含水层补给和生态恢复系统等，来解决水资源短缺的问题，如此就可以产生协同效应，促进区域的可持续性和复原力。当人类面临自然资源枯竭的现实问题时，单一的生态、环境、经济或社会途径都无法有效解决资源硬约束，国土空间设计可以让不同学科领域直接通过复杂的耦合方式集成在一起，运用有效的设计手段和策略，通过多学科之间的相互作用，获得最佳的解决方案。国土空间设计的协同不是协同的设计，不是把设计任务按照学科分解到不同领域的专家去实施后进行整合，而是在国土空间这个平台上，不同学科的思想、观念、方法、模型、路径的高度耦合、共同作用的结果。 （4）地理格局的自组织性。从涌现理论和协同学理论的角度看，地理空间格局的演化机理主要是自组织力、他组织力和噪声效应3种动力系统综合影响的结果。国土空间设计需要倡导基于自然的解决方案，遵从地理格局的自组织力作用规律，以最小的耗费产生最佳的效果。所谓地理格局的自组织性，就是指地理空间在没有外部指令干扰的情况下，系统按照相互默契的某种规则，各尽其责而又协调地、自动地形成有序结构。从热力学的观点来说，地理空间的自组织是指系统通过与外界交换物质、能量和信息，而不断地降低自身的熵含量，提高其有序度的过程。自组织理论认为，系统的有序是通过涨落来实现的。自组织理论主要由3个部分组成:耗散结构理论、协同学、突变论。例如地理空间的森林生态系统，其各组成要素如植物、动物及微生物的内部以及之间都存在非线性作用，正是这种非线性作用使得一些有利于发展的因素增长了，而不利于发展的因素衰减、同化了，为森林生态系统不断地向更高级转变提供了前提条件；也正是这种非线性作用才涌现出各要素简单相加所不具有的森林强大的生态环境保护功能。城市发展从聚落—村镇—城镇—城市—城市群的形成过程中，通过市场机制的作用，实现要素资源由低层次向高层次城市功能的转化，也是一种自组织过程。研究表明，地理空间的自组织属性愈强，其保持和产生新功能的能力也就愈强。 原标题：国土空间设计的思想基础——地理格局思想 本文选自 《国土空间设计》（点击蓝色字体即可购买）  咨询图书相关信息，开发票 |
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