【学术动态】自然智慧城市商业模型：一套揭示绿色基础设施投资多重效益的快速决策支持和情景分析工具

本刊“学术动态（Planning Reviews）”栏目，推介国内外学术书籍和文献报告、关注国际研究动态和前沿热点、分享规划案例研究。本期“城乡可持续发展”专栏，向大家推介一篇关于自然智慧城市商业模型的研究文献。

（专栏编辑：干靓，同济大学建筑与城市规划学院副教授）

自然智慧城市商业模型：一套揭示绿色基础设施投资多重效益的快速决策支持和情景分析工具

来源：VAN OIJSTAEIJEN W, SILVA M F E, BACK P, et al. The nature smart cities business model: a rapid decision-support and scenario analysis tool to reveal the multi-benefits of green infrastructure investments[J/OL]. Urban Forestry & Urban Greening, 2023,84: 127923. DOI:10.1016/j.ufug.2023.127923.

(图片来源：https://www.sciencedirect.com/journal/urban-forestry-and-urban-greening)

绿色基础设施（green infrastructure， GI） 可以实现（半） 自然元素的整合，为城市居民创造更健康、更具气候适应性及更宜人的社区。过去十年间，虽然得到战略层面的认可，但在实施层面仍存在巨大挑战，阻力主要来源于成本和效益衡量的不确定以及专业知识的不足。绿色基础设施（GI） 和基于自然的解决方案（nature-based solution，NBS） 理念的整合传播可以帮助克服许多障碍，但调查发现科学文献结果几乎没有落实到空间规划的绿化实践中去，对生态系统服务(ecosystem services，ES） 概念的应用也非常缺乏。

从学术角度来看，城市生态系统服务正作为一个概念被纳入城市规划，受到更多关注。ES研究可以通过知识积累，建立适用的方法和工具，在科学决策—管理—规划的制定和实施之间架起桥梁。在规划实践中纳入GI/ES/NBS学术概念已经催生了一些成果，从文本指南到建模工具，但由于它们没有提供综合的评估结果导致使用率较低，迫切需要具有易用性、全面性和可信性三大关键原则的新工具。

本文介绍了近年来在学术界和实践界的密切合作中不断完善、并于2022年9月28日正式发布的自然智慧城市商业模式（NSC-BM） 工具，这种跨学科的知识整合和货币化评估方法，可以在早期项目规划和设计阶段系统地进行指示性的情景比较分析，帮助规划的落地并监测城市战略目标的推进。

自然智慧城市商业模型的基础包括：

（1) 共同创造和共同设计（co-creation and co-design）

在开发NSC-BM的整个过程中，关注的重点是实施主体的参与，特别是针对该工具在当地的可使用性。

（2) 无障碍多标准决策分析(MCDA)

NSC-BM提供了MCDA的基础，结合了经济成本和效益评估，旨在通过整合和规范一种方法，在城市建设的早期绿化项目中实施ES评估。

（3) 绿色—灰色—混合型情景分析

NSC-BM为小规模和定义明确的城市项目区量身定做，可用于评估绿色、灰色和混合解决方案如何在情景基础上影响ES的产生，有助于探索不同空间解释所产生的权衡，调整或改进项目计划，并获得适当的政府推动力或资金。

（4) 多层次的价值归属

NSC-BM 的效益评估方法遵循Kettunen(2009)提出的估值金字塔理论，即所有的ES都可以在很大程度上被定性描述，其中一小部分可以被定量评估，而只有一小部分可以被货币化，整个工具都强调了在公共决策中承认这些不同价值维度的重要性。

自然智慧城市商业模型旨在供公共部门官员和实践者使用，以探索各种土地利用方案中绿化措施的多重效益，特别是在项目早期阶段，以提高全方位对ES价值的认识。模型预设为一个自动化的Excel工具，根据土地利用类型学来估算ES 影响和基础设施相关成本。本文通过位于荷兰卡佩尔市的试点案例来具体说明该工具的使用流程。该案例位于荷兰卡佩尔市一个社区，占地6000m²，2022年约有13,000名居民，规划采取气候适应性设计的形式，以应对越来越频繁的极端天气事件和面对洪水的结构脆弱性。经过与当地居民和设计团队的磋商，市政府规划了一个绿化方案，旨在恢复韧性，为当地居民创造一个宜人的生活环境。按照NSC-BM的工作流程，对该案例进行了如下评估。

步骤0：项目情景描述

用户首先需要描述基线情景的空间解释，以及未来可能的变化。可以提交的数量不受限，建议输入4到6个方案，避免评估过于复杂。景观类别和类型是预设的，可以通过下拉菜单选择。

对于本案例定义了三种情景：

（1) 一是基线情景，描述了项目开始时的空间要素和效益。

（2) 二是改造方案，实现GI 数量增加10%的目标，它涉及到建设可渗透的街道和停车位，以及建设水渠以补救洪水风险。此外，大树(病树)被新树取代。

（3) 三是“改造PLUS”， 利用NSC-BM智能设计，在有限的预算影响下直接进行升级。一小部分的休闲草地被更多元的绿色元素所取代：小树、花田、灌木植物和高草等。

步骤1: 生态系统服务选择

根据市政当局的具体情况和利益相关者的沟通结果，选择用于评估的生态系统服务。本案例选择：

减轻洪水风险，小气候调节：根据建立气候复原力的总体目标确定；

生物多样性：由于该地为重要的水果产地，需考虑肥料对生物的影响；

审美评价：项目区域由住宅邻里组成，关注居民对生活环境的审美的评价。

步骤2: 参数选择

生态系统服务的估值和货币化的基本公式需要额外数据，基本计算方法如下：

（1) 工作表A：水源保护

保留系数(RC)表示GI保留径流的百分比。通过结合年平均降雨量、不同GI类型的表面积和保留系数，可以计算出每年保留的径流量。

（2) 工作表B：生物多样性

包括三个方面：生境类型的范围、土地利用多样性计算和特定物种的生境潜力估计。首先要量化不同类型例如草坪、高草、中间绿地、树木的面积，保证总的生境面积与项目面积相等。再通过多样性指数表明在一个空间场景中存在的土地利用类型，同时考虑丰富性和均匀性。最终通过Shannon-Weaver指数确定栖息地的有效数量。

（3) 工作表C：生物多样性

最后一个部分针对特定物种。专家从不同的分类群中选择了34个目标物种：鸟类、蝴蝶、蜜蜂和两栖动物，并根据各自的生命周期(食物供应、筑巢机会和越冬或庇护场所)，检查其最低栖息地要求来评估。

（4) 工作表D：生态系统文化服务

研究还引入了一个基础的评估方法CES，每一个要素需要根据其重要性进行加权，评分为1-5，每个场景综合评分为0-3。这样可以对相对重要性和交付的有效性进行综合评估。

步骤3: 定量研究

小气候调节：由于基线情景中已经存在的绿色基础设施，仅略有改善。

水治理方面：将不渗透路面替换为所有半渗透路面，与基线场景相比，保留能力提高了40%以上。

生物多样性：一些鸟类的栖息地适宜性方面取得了进展，从“具有中等潜力的栖息地”发展到“非常合适的栖息地”。除此之外，预计没有其他物种会从目前的改造计划中受益。然而，从改造到改造PLUS的小幅调整显示，生物多样性的栖息地有了相当大的改善，鸟类、苍蝇和蜜蜂都有望拥有更多的栖息地潜力。

有效物种数量：从基线方案的1.70增加到改造的3.21和改造PLUS的3.94，预计将因当地绿地表面积增加10%而增加一倍，而因GI变化仅会进一步增加22%。这强调了绿色空间质量通常比数量更重要。

步骤4：资格审查

用户需要对每个方案在不同生态服务的表现进行评分，评分范围从0(对期望结果无贡献)到3(对期望的水平/结果贡献巨大)，结果以蜘蛛图的形式显示出来。

步骤5：成本的货币化估算

经济数据依据建筑和维护成本的最低和最高值，提供了不同基础设施类型的单位成本的指标。建议用户采用本地数据来覆盖自定义值列中的数据库信息，可以提高结果的准确性。用户还可以更改货币、贴现率等相关数值。

本次案例中，改造建筑成本估计为587 888 欧元，PLUS 方案为592 108 欧元。基线维护成本为109773.37欧元，改造方案为110 772.85欧元，PLUS方案是112 816欧元。这些维护费用很多来自于私有屋顶的维护，不会影响到市政决策。

步骤6：效益的货币化估算

微气候调节：年度总经济值为降低冷却成本和改善热舒适度的效果的总和；

保水和渗透：降低污水处理成本及纳税人对排水的贡献部分可归因于雨水排放；

审美欣赏：进行了捆绑生态系统服务估值研究，所用方法来源于《自然智慧城市技术手册》第12-55页。

对试点案例的研究结果发现：改造方案使当地的保水和渗水能力增加了40%；由于绿色基础设施份额的增加，该地区的冷却能力略有增加，平均降低0.71度；居民日常审美满意度方面也取得了明显进步。改造PLUS方案通过预算增加不到1%的调整，使该地区的生物多样性和生境得分明显提高，同时对其他生态系统服务也有小的改善。评估切实表明绿色基础设施的质量通常比数量更有价值，而且不一定意味着成本更高。改造中维护成本预计会略高，但也创造了大量的附加值。美学欣赏和水治理的货币效益估计表明，每年增加的效益大大超过了每年额外的维护费用。关于生物多样性的栖息地，本研究对选定目标物种的栖息地潜力进行影响评估，引入了恢复性和再生性行动维度，使非人物种能够茁壮成长，并提供了绿地质量重要性的具体和可解释的证据。

在实践中，该工具可通过整合生态系统服务思想，从对生态系统服务和价值的影响方面比较几种不同的空间方案，为地方当局提供决策依据。同时一些附加价值在共同利益方面，向目标受众传递关键信息，使其成为当地使用的具有战略价值的工具。

生态系统服务的货币化是一个热点话题，特别是在考虑可转移性和普遍性时。其它价值计算方法受到相关地区的社会文化和经济背景的严重影响。开发者建议在可能的情况下用当地信息覆盖数据库，以提高结果准确性。此外，需要强调的是NSC-BM是为早期项目阶段所准备的，仅可以提供数量级的指示而不是精确数值，从而进行情景比较，帮助决策者选择前进的道路。通过NSC-BM使用，地方当局可以非常直观地监督未来项目的生态系统服务实施情况，该工具不仅仅是一个规划工具，还能提供适应和优化设计的方案，可在未来不断改进，完善框架体系，辅助规划设计。

（供稿：陈延亮，同济大学建筑与城市规划学院硕士研究生）

本文为《城市规划学刊》原创文章 

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