沿海城市社会生态基础设施的时空异质性对空间规划与治理的启示——以澳门为例

《Habitat International》：Spatial-temporal heterogeneity of social-ecological infrastructures for spatial planning and governance in coastal cities: The case of Macau

社会-生态基础设施（SEI）的多尺度时空异质性分析，揭示陆地与海洋尺度效应差异、时空演变稳定性及非线性特征，为沿海城市空间治理与可持续发展提供决策依据。

　　

李茂林|陈明宝|王平

澳门科技大学海洋发展中心，中国澳门999078

摘要

社会生态基础设施（SEI）包括社会基础设施（SI）和生态基础设施（EI），是城市向人类提供服务的重要载体，其质量对城市的可持续发展至关重要。然而，以往的研究主要集中在单一尺度上基础设施的可及性上，很少有研究系统地探讨其在多尺度上的时空异质性。本研究从“微观-宏观-中观”视角构建了SEI的框架。研究结果包括：（1）从过去到未来，SEI在两个尺度上的趋势相对稳定，但SI的变化幅度小于EI。（2）土地上的尺度效应比海上更强，并表现出显著的空间异质性；陆地SI与EI的匹配度较低，而海洋SI与EI的匹配度较高。（3）在潜在因素方面，海洋SEI的非线性特征比陆地SEI更为明显。（4）土地的空间发展受到阻碍并面临巨大压力，而海洋空间仍具有一定的发展潜力。本研究为SEI的研究提供了新的视角，并为空间治理和规划提供了一些帮助。

引言

城市与社会生态系统之间存在复杂而密切的关系（Cumming等人，2014；Janssen等人，2010）。广义上讲，社会生态系统强调人类社会与自然环境之间的相互作用和依赖关系，而城市作为重要的社会组织形式，在这一理论框架中占据核心地位（Davidson等人，2019；Grêt-Regamey等人，2019）。狭义上，社会生态系统关注城市内社会活动与自然环境之间的互动，探讨各种社会活动与基础设施之间的相互作用及其对城市可持续性的影响（de Andrés等人，2017；Ramaswami等人，2016）。沿海城市的可持续发展涉及可持续发展目标11和14（Cisneros-Montemayor等人，2021；Grêt-Regamey等人，2019），社会生态基础设施对于支持城市的可持续发展至关重要（Weiss等人，2018）。与内陆城市相比，沿海城市居住着大量人口（Goldewijk，2005；Smith & Archer，2020），它们面临的基础设施服务问题（如空间冲突、分配不公）更为复杂和突出（Aguilera等人，2020；Buzzanga等人，2023）。随着城市化的加剧和气候变化（Ohenhen等人，2024；Song等人，2018），沿海城市的社会生态基础设施将面临更加严峻的挑战。

作为维持城市正常运转的重要手段，SEI与城市韧性和社会生态耦合密切相关（Mangone，2016；Yang & Sono，2025）。在可持续发展目标的框架下，以韧性为导向的城市发展所体现的协同效应和权衡为SEI提供了明确的方向（Sharifi等人，2026）。在此背景下，SEI不再仅仅是一个一般的基础设施概念，而是被赋予了促进社会生态系统可持续发展的新内涵（Li等人，2024）。SEI的价值在于通过配置关键要素来协调提升社会公平、生态保护和空间治理（Chen & Liu，2025；Yang等人，2026）。因此，不应孤立地理解SEI，而应将其纳入社会生态耦合和可持续发展目标的框架中。

SEI是一个涵盖提供社会服务和生态保护的设施的总体概念，包括社会基础设施（如学校、超市、码头、锚地）和生态基础设施（如湿地、森林、公园）。社会基础设施具有很强的经济属性，直接影响经济发展和生活便利性，但也可能破坏环境和资源（Latham & Layton，2022；Manthey，2024）；相比之下，生态基础设施的经济属性较弱，但其重点在于环境保护和可持续发展（Fisher等人，2021；Jones & Russo，2024）。在现代城市发展中，两者之间存在冲突与合作。深入探讨它们之间的内在联系对于提升城市服务质量和后续的空间治理与规划至关重要（Marull等人，2023；Mudapakati等人，2024）。然而，以往的研究主要集中在单一尺度上某一基础设施（如绿地、医院）的可及性（Ekkel & de Vries，2017；Freiria等人，2019；Papadopoulos等人，2023）。很少有研究深入探讨这些因素在多尺度上的关系及其内在驱动机制。

目前，许多研究分析了基础设施的可及性（Chang等人，2023；Cioclu等人，2024；Koo等人，2023），这些研究为城市空间治理和规划做出了重要贡献。例如，对波兰学校可及性和连通性的研究揭示了教育资源的空间分布不均，为后续的学校选址提供了依据（Ogryzek等人，2022）。交通基础设施的可及性对特殊经济区的后续发展至关重要，意大利南部的研究也促进了当地的土地利用规划（Buonocore等人，2023）。从城市角度来看，城市发展通常是从不发达向发达的转变过程。发达城市在发展过程中的成败对其他城市具有一定的参考价值（Arsanjani等人，2016；Maung等人，2023）。美国和中国的一些案例表明，城市发达区域的绿色基础设施通常具有更好的可及性（Dony等人，2015；Yan等人，2024）。这些研究关注城市内的发达区域，对其后续的空间发展具有参考意义。然而，涉及发达城市社会生态基础设施的系统性研究较少。从尺度角度来看，尺度效应在空间演变中存在一定的不确定性（Jaligot等人，2019；Sannigrahi等人，2019）。以往的研究主要集中在单一尺度上对社区基础设施的定量评估，而在多尺度上的相关研究相对不足。探讨SEI在多尺度上的空间异质性有助于准确识别“城市问题”的根本原因（Manthey，2024；Park等人，2024）。以往的研究可以相互补充，为城市空间治理和规划提供更全面的见解。

沿海城市空间是多种要素持续互动和耦合演化的结果，不仅具有显著的社会生态复杂性，还对区域可持续发展具有深远影响（Ahsan等人，2024；Rui，2025）。基于可持续发展目标和社会生态系统理论，本研究旨在揭示SEI的空间异质性及其原因，从而为沿海城市的空间治理和规划提供借鉴。本研究的目的包括：（1）从多尺度视角揭示SI和EI的时空关系（包括时间演变、从中心到边缘的空间梯度、可及性和连通性以及匹配关系）；（2）从线性和非线性两个方面探讨SEI的空间异质性内在机制；（3）确定SEI的关键要素，为空间治理和规划策略提供启示。

章节片段

理论框架

基于社会生态系统理论，本研究从宏观和微观视角推导出沿海城市SEI的中观内涵（图1）。在微观层面上，沿海城市是由多个陆地和海洋单元组成的有机体，这些单元涵盖不同的尺度（如村庄、城镇和县）。这些陆地和海洋单元通过个体或社区的生产和生活活动与陆地和海洋生态系统相互作用（如建筑、生物多样性）

趋势分析模型

经验正交函数（EOF）是一种用于分析从过去到现在某一变量时空变化的方法（Shen & Lu，2024；Wang等人，2023）。研究区域共有m个样本，每个样本有n个观测值（图3a）。因此，观测数据可以表示为矩阵形式X=(x_{ij})。X可以分解为时间矩阵T和空间矩阵S，其中< />< />和的展开分量。为了提取有效的时空信息

趋势演变

在空间上，SEI中第一个空间特征向量的贡献超过70.5%（图6a和b）。从时间上看，SEI的时间系数整体上变化平滑，除了T₃（2020--2023）之外，T₁（2012--2016）和T₂（2016--2020）的时间系数接近0，这表明澳门SEI的时空变化显著。

空间特征向量和时间系数（图6c）在两个尺度上都吻合良好，但SEI

与其他城市的比较

澳门SEI的空间梯度表现出明显的非平稳性。总体而言，其SI梯度从中心向边缘递减，与某些城市（如北京、德黑兰和福州）的发现有相似之处（Du等人，2020；Rabiei-Dastjerdi等人，2018；Zhao等人，2018）。然而，与澳门的空间结构不同，澳门的空间结构是多中心的。因此，其SI梯度在转变过程中表现出显著波动

结论

本研究建立了从微观、宏观和中观视角出发的SEI研究框架，并探讨了澳门SEI在两个尺度上的时空异质性。土地上的尺度效应比海上更强。SEI的空间异质性大于其时间异质性。从时间上看，SEI的发展相对稳定。与EI的发展相比，SI的发展更为稳定。在空间上，陆地上的SEI具有明显的

CRediT作者贡献声明

李茂林：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，验证，监督，软件，资源，方法论，正式分析，数据整理。陈明宝：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，可视化，监督，资源，项目管理，方法论，调研，资金获取，正式分析，概念化。王平：撰写——审稿与编辑，监督，软件，资源，方法论，资金获取。

资助

本研究得到了南方海洋科学与工程广东实验室（珠海）（项目编号：SML2020SP002）；国家自然科学基金-澳门科技发展基金（NSFC-FDCT）联合项目（项目编号：0011/2021/AFJ）；国家自然科学基金（项目编号：42476240）的资助。

利益冲突声明

作者声明没有已知的财务利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

致谢

我们感谢编辑和审稿人对本文的宝贵意见。