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环境设计和规划的生态势在必行
摘要
环境设计和规划是人类适应生活的重要工具。设计师和规划人员依靠经验，工艺和环境知识来塑造优选的未来。生态素养会增强建筑环境的设计和规划。“恢复力”和“生态系统”的概念为生态学家和从业者在设计和规划领域的合作提供了机会。城市对自然灾害的恢复力和沿海“绿色”基础设施代表了基于生态原则的环境设计和规划应该被应用的两个领域。“可持续倡议”是跨学科合作的实际例子。
背景介绍
目前世界人口的一半以上都居住在城市地区和城市，到2030年，北美，欧洲和拉丁美洲的这一比例可能接近80％（UNPF 2007），利用美国生态学会地球管理计划指导设计和规划建筑环境变化的机会是前所未有的。传统上塑造建筑环境的主要行业是建筑业、城市和区域规划、土木工程、景观建筑和城市设计，而且律师、开发商和公职人员都广泛参与其中。然而，环境健康和生态功能都从传统上被忽视了，导致了经济和人类福祉上的负面影响。
设计和规划中对生态理解的内涵可以让这些领域的专业人士创建更多可持续建筑，社区，景观和区域。同样，对设计和规划有广泛理解的专业人员能更有效地应用这
简而言之
- 由于形式遵循自然界的功能，因此环境设计和规划应遵循自然的原则，以创建更具可持续性功能的建筑，基础设施，景观，城市和地区。
- 目前，环境设计和规划专业人员将生态原则应用于其工作的能力有限。
- 从功能，经济收益和市场性的角度来看，生态启发式设计是合理的。
- 弹性为教学环境设计和规划以及生态环境提供了一个统一的框架。
- 真实世界的战略，如提高城市抵御自然灾害影响的能力，为跨学科合作提供了机会。
些知识。研究、教育和构建环境实践中的生态原则的挑战可以通过生态学家和专业人士规划，设计工程和构建生态环境中更多的交流和合作来克服。围绕现实世界的挑战，跨学科协作可以得到加强并且变得更有意义。
挑战
著名的卡内基梅隆大学社会科学家Herbert Simon说：“每个人都在设计谁想出了旨在将现有条件改变为优选条件的行动方案。产生物质文物的智力活动从根本上等同于为患病患者或为公司制定新的销售计划或为国家制定福利政策的人。所以，对构建来说，设计是所有专业训练的核心：它是区分专业和科学的主要标志”。 如果我们接受Simon关于设计的定义，将其扩展到计划——我们如何设计旨在改善建筑和自然环境的行动方案？这个方向表明设计师和规划师应该具备生态素养。然而，主要职业人员评审标准和课程表明他们历史和能力的差异与生态学和其他环境科学有关。
在设计和规划中，两个子学科 - 建筑学和工程学 - 具有最长的制度史，但是在其当前的教学结构内实现生态素养的能力最小。历史上，建筑一直关注美学，形式和对象制作。虽然没有教授生态学，但建筑师在物理学，微气候学和微积分学方面有着良好的学术基础;了解建筑过程必须与现场条件相关联;并擅长学习创意技巧。在20世纪90年代，卡内基基金会的一项研究主张将建筑教育从制造对象转移到“社区建设”。这份报告和对“绿色”建筑设计的兴趣日益增加，已成为增加建筑环境教育的动力。
传统上，工程教育专注于严格的，但往往还原性的定量分析。环境被视为一个独立部分的可衡量的集合。如果不考虑外部影响和后果，这种机械化观点可能是有效的，例如设计一条公路将汽车和卡车从一个点移动到另一个点或处理废水。正如建筑一样，对可持续发展的兴趣越来越大，正在推动学科变革，特别是在生态工程发展领域（例如雨水管理方面）。然而，由此产生的工程系统通常关注单一植物物种的生理功能——例如养分吸收——而不是更一般的生态或生态系统方法。
城市和区域规划在20世纪60年代远离了建筑，景观建筑和土木工程的历史根源，几乎完全集中在社会科学和政策问题上，导致规划者对物质世界的理解不甚了解。规划教育通常持续2年，比其他学科短，这限制了深度学习的机会。规划者通常对土地使用和环境法律有很好的理解。 尽管景观设计师和规划师Ian Charger倡导的规划和设计的生态方法一直具有影响力，而地理信息系统（GIS）技术的应用越来越广泛，规划人员通常通过GIS使用Charger的覆盖框架，而对生态学的理解很少。
虽然土木工程和建筑在每个行业内都有相对大量的人员，城市规划中等，但景观建筑（的从业人员）很少。景观建筑在19世纪从园艺和城市公园开始出现。尽管景观建筑起源于园艺，但景观建筑教育主要侧重于美学设计。Charger提倡更彻底的生态教育和综合的课程——将生态学，地质学，地貌学，气候学，水文学，土壤学和人类生态学等综合课程纳入设计和规划工作中。唉，没有其他的景观设计项目进展得如此之快，Charger仍然是这个学科中有争议的人物。尽管如此，景观生态学领域以及对可持续设计的兴趣日益增加仍导致景观建筑学的生态学价值得到重新认识。在所有建筑环境专业人员中，景观设计师可能在环境科学领域接受了最正式的教育。
城市设计代表了建筑，规划和景观建筑的象征性交叉点。一般来说，城市设计师都是以这三个分支学科中的一个为基础的，并在另外两个分支学科中接受专门培训，留给生态学的空间很小或没有空间。然而，对城市生态的兴趣日益增加，引发了景观城市主义，生态城市主义和景观生态城市主义等新兴领域。这些新领域的支持者主张改变城市主义的设想，首先关注景观和生态，而不是强调交通和建筑结构的传统城市主义。
相反，因为过去100年来生态学作为现代科学出现，生态学领域的科学家对研究城市环境的兴趣相对较少。只有在20世纪后半叶，才有一种从“生态原始”自然系统向城市生态学自身的转变。这种转变不仅使生态学家能够理解生物在城市环境中的作用，而且随着恢复生态学作为一门学科发展，还允许从被动研究转变为优化生态功能的已建系统的设计和建造。因此，生态学家，规划师和设计师的融合技巧和兴趣为有效合作奠定了基础。
使生态相关
如果生态素养因时间限制被纳入设计相关领域而被认为是一项挑战，那么生态学的特征和过程需要在设计师和设计师的客户所赞赏的环境中进行设计——例如：
一个功能性资产的个人网站设计，而不是整个景观的特点;
直接或间接的社会和经济利益贡献者;
设计的一个组成部分，并结合其他设计重点;
或者，多重效益的提供（例如，为单一绩效目标的设计，如雨水管理，可能会带来额外的益处，如改善栖息地质量和重建）。
例如，绿色（植被）屋顶具有多种环境效益，包括减少雨水，城市和建筑物降温以及栖息地供应（Fernando ET AL。2007）。 绿色屋顶还可以提供直接的经济效益，如城市综合排污系统的基础设施节省，夏季城市能源需求下降（热岛效应），以及房间窗户俯瞰绿色屋顶的酒店住客的额外费用。 在绿色屋顶上开支的恰当理由是文化上的依赖。 文化优先事项的例子包括欧洲的城市生物多样性（Mortimer 2008），美国降雨减少（Fernando ET AL。2007）以及在亚洲高密度城市进入绿色空间的简单途径（Endue and Hen 2005）。 因此，就适当的区域价值，激励措施和经济节约而言，营销生态效益对实施至关重要（Felon and Pickett 2005; Maratha ET AL.2007; Felon 2013; Pickett等人。 2013）。
生态和设计的新集结点
新兴的社会问题（如城市化日益加深，对气候变化的兴趣）以及概念（如韧性）正在改变环境设计和规划，工程和生态学方面的教育重点。 城市热岛和极端天气事件的增加也促使人们重新讨论如何设计有弹性的建筑，基础设施，景观，城市和地区。鉴于其与快速变化，脆弱性，抗灾能力是一个在生态学，城市生态学，规划和景观建筑等学科中越来越具有吸引力的概念。 根据生态学家兰斯冈德森和他的同事们的说法，“生态学文献以两种不同的方式定义了恢复力，每个方面反映了稳定性的不同方面。 一个定义侧重于效率，稳定性，[和]可预测性 - 工程师对故障安全设计的所有要求。 另一个侧重于持续性，变化和不可预测性 - 所有属性都被进化生物学家和寻找安全 - 失败设计的人所拥抱和赞美“（Henderson ET AL。2002）。 第一个定义与强调平衡和稳定性的生态学和工程学中的主流观念联系在一起。 第二种定义是从“新生态学”和物理学出发的，它关注非平衡动力学和生态系统对广泛和不确定变化的适应性。
在很大程度上，在2001年9月11日的恐怖袭击事件（Vale和Campanella 2005）以及经历了一系列自然灾害和人为灾害（包括2005年的卡特里娜飓风和2005年的超级风暴桑迪）后，美国计划者对复原力的兴趣出现了。
尽管生态学家们已经推测了复原理论在城市规划中的应用（Grove 2009），但是生态学术界和规划专业人士之间缺乏合作性的复原力研究。 在大规模灾难发生后，美国公众经常转向规划者。 研究表明，通过发展社会资本，保护自然资本，弥合不同学科的知识领域（Walker and Salt 2006; Chain ET AL。2009），这些悲剧的复原力将得到提高。韧性目标通常体现在联邦政策中。 例如，最近更新的国家洪水保险计划社区评估系统协调员手册“鼓励社区利用所有可用的工具实施全面的当地洪泛平原管理计划”，并“承认当地的努力，包括保护和恢复自然功能和资源洪泛平原和沿海地区以及开放空间保护“（FEMA 2013）。 在这种情况下，恢复工作包括重建已经养殖或以其他方式发展到接近其自然发展前状态的区域，生物工程渠道稳定，拆除海堤以允许海滩侵蚀，执行湿地或河岸栖息地恢复，以及移动堤坝以允许频道曲折。
将复原力融入生态和设计的机会
城市对自然灾害和沿海绿色基础设施的抵御能力为生态学家和设计师与规划师之间的跨学科合作提供了两个前景。 仅在美国，2011年数十亿美元的灾难就达到了14个，相比之下，前几十年平均为三到四个（WWW.Noah.gov/extreme 2011）。 历史知识常常解释了为什么城市对极端事件的抵御能力低下。 18世纪初，当法国选择新奥尔良的地点时，他们尊重密西西比河三角洲的生态限制，并在该地区天然堤后面的最高地点定居（Barry 1997; Birch and Waster 2006）。 新奥尔良由于这种智慧而兴旺发达。 随后的定居，通常与自然系统不一致，改变了该地区和新奥尔良市的城市，水文和生态结构。 这些变化使该地区更容易受到卡特里娜飓风等风暴的袭击。
最近，超级风暴桑迪强调了危险在不安全的地点建立定居点。1968年，麦克哈格对史坦顿岛进行了适宜性分析- 纽约市的五个行政区之一 - 基于探索地质，地形，水文，土壤和植物之间关系的生态学方法（Charger 1969）。 Charger的分析揭示了合适的区域和其他不适合城市的区域史坦顿岛的发展; 在超级风暴桑迪之后，不适合的地区与联邦紧急事务管理局确定的撤离地点相匹配（图1）。
在由纽约市现代艺术博物馆举办的2010年预示性新兴电视展上，几项景观生态城市主义策略重新设想了纽约港周围的纽约和新泽西海岸线（Burdensome ET AL。2010; Oppenheimer 2011）。 这些策略提出了城市发展的新形式，其中基于生态的适应性基础设施在2012年超级风暴桑迪之后获得了更大的关联。例如，景观建筑师Kate For和SCAPE / LANDSCAPE AR ARCHITECTURAL PLLC团队提出了建筑结构Bay Ridge Flats浅水海域 - 布鲁克林红钩村附近 - 鼓励牡蛎和其他海洋生物的生长。 这个被称为“牡蛎”的计划旨在培育活跃的牡蛎养殖床，使用绿色基础设施作为附属基础，努力改善海平面上升的后果（图2）。
韧性为环境提供了两个设计和规划：
（1）有些地方太危险，无法定居，应避免在城市发展和城市发展
（2）生态学理解可以导致城市减灾和适应战略。 然而，弹性的概念可能不一定有助于设计师，规划者或公众接受或回应反对第一课的论点，这一课在文化和政治上是敏感的，涉及权利（个人，集体，非人类）以及历史和文化像新奥尔良和纽约市这样的地方的重要性。 城市生态可以揭示模式和驱动这些模式的过程; 尽管如此，还是需要一个集体的决策策略来应对这种激烈的可能性。
绿色 - 或者说是更好的术语 - “生态” - 基础设施提供了一种“现实世界”的策略来促进城市地区生态系统服务的提供（图2）。 美国环境保护局将绿色基础设施定义为“一个适应性术语，用于描述使用自然系统的一系列产品，技术和实践 - 或模仿自然过程的工程系统 - 提高整体环境质量并提供实用服务”（Benedict和McMahon 2006; Rouse和Burgomaster 2013）。 通过将自然和建筑环境编织在一起，生态基础设施就像“城市织物中的组织”。
生态基础设施战略为缓解极端天气对脆弱沿海人口的负面影响提供了一种综合方法。 沿海地区拥有世界城市人口的比例越来越大，其中经济不景气，残疾人，老年人和年轻人尤其容易受到极端天气事件的影响。 生态基础设施系统可以帮助减轻自然灾害的影响，并改善这些脆弱社区的环境，经济和人民的生活健康（Dunn 2010）。 如果适当地融入城市或地区，此类系统还可以通过提高服务规定的效率和减轻现有基础设施系统的负担来降低成本（Berlioz 2011）。 除了更清洁的空气，水和土壤之外，这些干预措施可能导致更低的水电费和更多的气候变化有弹性的，美观的，
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