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北京是一个有3000多年建城史、800多年建都史的历史文化名城，从周代小封国的都邑蓟城，到战国七雄之一的燕国都城，历经秦汉隋唐统一国家的区域性重镇幽州，至辽金成为北方少数民族政权的统治中心，并最终发展到元明清大一统王朝的首都。在它从小到大不断走向辉煌的持续变迁中，自然生态和人文生态起到了重要作用，二者的碰撞和融合极大丰富了北京城市生态文化的内涵。
早在宋金对峙的时候，大理学家朱熹就对北京优越地理环境赞叹不已，“天地间好个大风水！冀都山脉从云中发来，前面黄河环绕，泰山耸左为龙，华山耸右为虎。嵩山为前案，淮南诸山为第二重案，江南五岭诸山为第三重案。故古今建都之地，皆莫过于冀都”。身处南宋朝廷的朱熹，为什么对金朝的中都城的地理环境会有如此的评价？其实这段论述反映了中国古代的地理文化观念。
古人认为：天下山脉都发源于中国西北高原上的昆仑山，它向世界发端出五条支脉，其中三支在中国。《史记》记载大禹治水时，曾对这三列山脉进行了一次大规模的勘察与梳理，并神格化地称为三大干龙。三支龙脉由西向东延伸，又分别被长江、黄河和鸭绿江三大水系分割，形成了“长江与南海夹南条干龙尽于东南海，黄河与长江夹中条干龙尽于东海，黄河与鸭绿江夹北条干龙尽于辽海”的地理格局。那么每条干龙从起点到入海又按远近大小分为远祖山、老祖山、少祖山。北京的少祖山就是天寿山，绵延万里的北干龙来到北京，形成西、北、东三面合围之势，像一座屏风置于北京城的背后，北京城就像一把宝座，端端正正摆在正中，既可南向俯视中原，又有南干龙、中干龙等重重案山围护，乃中华大地上难得的藏风聚气之地。因此与历史上的其他都城相比，北京才是“王不得不王，霸不得不霸”的地方。朱熹阐述的传统生态文化观，为后来历代统治者建都北京找到了理论支撑。
从今天人文地理科学的角度分析，北京在中国大地理格局中确有得天独厚的优势。北京位于华北平原与西北蒙古高原、东北松辽平原三大地理单元之间的过渡带。从地理高差上看，是从平原向山地、高原过渡；从气候上看，是从温暖向温凉，半湿润向半干旱、干旱过渡，长城内外就是400毫米降雨量的分界线。三大地理环境产生了不同生产和生活方式，孕育了不同的民族，形成了蒙古高原的游牧民族与游牧文化、东北森林民族与森林文化以及华北平原上的汉民族与农耕文化。因此北京成为南北交往、农牧交替、文化交流的要冲地带。它的地势像一个半封闭的海湾，西北是燕山山脉，西南是太行山脉，东面是渤海湾，构成了守护北京小平原的西、北、东三面天然屏障，南面与华北大平原接壤地带，密布的河流沼泽构成水网天堑，它既是中原汉族政权抵御北方游牧民族南侵的军事要塞，又是北方少数民族南下的前哨基地。此外这里平缓的地势、丰沛的水源、肥沃的土壤和茂密的森林也为都城的发展提供了丰厚的生态资源基础。北京在中华民族漫长的农耕文明和民族斗争不断东移的历史发展中，其重要地位日益突出。
近千年来的建都实践证明了北京地理环境的优越性。辽、金、元、清，都是崛起于北方的朝代，当他们从长城以北地区到达北京之后，这里的自然环境既能被他们所适应，又远比他们早期生活的地方优越。金朝天德二年（1150年）七月，有意迁都的海陵王就是借询问丞相，为什么自己种的200株莲花不能成活？引发群臣对燕京与上京（黑龙江白城）相比具有“地暖”“地广土坚”的地理优势认同，从而实现了为南下问鼎中原，控制淮河以北土地，迁都燕京建立金中都的政治目的。元代在辽金的基础上建立大都，这是因为蒙古贵族认识到北京位于东西地势的交汇点上，处于统一大帝国的中心位置，进可以扼控全国，退可以依托故地漠北。清代建都北京，也多是出于同样的思维。明代迁都北京，则是为了巩固中国农耕文明从西向东迁移变动的成果，采用了天子守边的策略，效仿汉唐借助外围的防守拱卫京师。
北京的建都一方面促进了城市的发展，但另一方面随着人口增长和人类活动加剧也构成了对生态环境特别是区域植被的影响。辽南京城市规模很小，采伐量小；金中都开始进行大规模的城市建设，但使用了大量从太行山砍伐积存的木材，对金中都周边森林的采伐并不太严重；元大都的建材与能源供应，较多地依赖于北京西山与永定河上游流域的森林，导致了区域植被状况发生了明显转折。明代为城市建设采伐木料与砍材烧炭消耗的森林大幅度增长，达到了森林采伐的高峰。清代煤炭的大量使用，减少了木材的消耗，却出现了水源被破坏等新问题。城市发展与区域生态退化的逆向变化构成了北京环境变迁的主线，但能延续千年足以证明北京环境和森林资源的丰富，是优越的生态环境支撑了北京的发展。
水是城市的生命之源。世界上城市的产生往往都和一条大河有关系，塞纳河产生了巴黎，泰晤士河孕育了伦敦，永定河则是北京的母亲之河。永定河古称㶟水、无定河等，是由来自黄土高原的桑干河与来自蒙古高原的洋河汇合而成，全长600多千米。永定河汹涌澎湃，穿行于深山老林之间，至京西陡然冲出山谷，在京南小平原伸展流淌，造就了北京小平原形同蛛网的河流，星罗棋布的湖泊。在商代以前，永定河出山以后的主河道是斜向东北方向，经过今天的昆明湖注入清河。大约在西周时候，主河道又移至今天的紫竹院一带，经过积水潭向东流，注入北运河。大约在春秋到西汉之间，永定河又经过积水潭向南，流经北海、中海地区，斜穿今天的北京城，经过龙潭湖出城，流向东南。唐代以后，永定河过卢沟桥后分为两支，一支仍走凉水河线，另一支向南折再向东南流，后者逐渐成为永定河的主流。永定河由北向南的大幅度摆动，为北京小平原留下了丰富的河湖与泉流。影响北京最重要的三条水脉莲花池水系、玉泉山水系、高梁河水系历史上都是永定河古道，永定河水通过地下涌泉的途径补给了这些河流的源头。
3000多年以前，当北京城的原始聚落开始发展的时候，华北平原和内蒙古高原以及东北平原之间的文化交流早已存在。当时北京小平原与华北大平原之间散布的沼泽湿地，成为南北交通上的严重障碍。只有沿着太行山东麓的山前台地北上，才最容易通行。因此从华北大平原进入北京小平原之前，必须渡过永定河，而渡过永定河的最好地点，就是后来兴建卢沟桥的地方。渡口是最容易形成聚落的地方，但永定河的流量极不稳定，因此古蓟国都城“蓟丘”就在离其最近而又不易遭受洪水威胁的地方发展起来。“蓟丘”的城址位于今天北京西二环广安门桥东北100米处，这里不但地势较高，而且处在古永定河冲积扇的潜水溢出带上，地下水源充沛，便于凿井汲水，特别是其西侧溢出地表的承压地下水，喷泊成流泉，汇流为小溪，停潴为湖沼，为古蓟城提供了源源不断的活水。这个湖古称西湖，就是今天北京西客站西面的莲花池的前身。从西周肇始迄于金代的2000多年里，早期的北京城即蓟城、幽州和辽南京、金中都都坐落在莲花池东，莲花池水系是早期北京城的主要水源。金代中都城内的皇家御苑西华潭（即鱼藻池，现为南青年湖），就是引用莲花池水辟建的。
在金中都东北郊，还有一处源于高梁河水系的更辽阔的水泊，名叫白莲潭（即积水潭）。有“小尧舜”之称的金世宗利用这片天然水面，营建了一座皇家离宫，名叫大宁宫，这就是今北海公园的前身。同时，金代还凿渠引玉泉之水入白莲潭，又引白莲潭水入闸河，东至潞县与白河相连，以向中都城转运漕粮。潞县遂取“漕运通济”之义，命名为通州。
元以金代大宁宫为中心建大都城，城址从莲花池水系迁到高梁河水系上来，使城市获得了更加充足的水源。这个转移是元大都城市建设大获成功的自然地理基础，以至于今天的北京人还在享受着它带来的恩泽。元大都新城址处于北京小平原上永定河冲积扇的脊部，比金中都地势要高，既可减轻永定河泛滥冲决之威胁，还有利于排水。此外，作为游牧民族的蒙古族，“逐水草而居”，将高梁河上一带湖泊纳入到大都的总体规划之中，把三组宫殿环列在湖泊东西两岸，并将这片湖泊作为整个城市中心的依托。汪洋若海的积水潭不仅是大都城规划设计的依据，还成为京杭大运河漕运的终点码头，为了使积水潭保持一定的水量以利漕运，元代将玉泉水系与白浮泉水，通过“瓮山泊”汇聚起来，引入大都城内，并在下游兴修闸河连接通州，数以千百计的漕船自江南源源不断地驶进大都城，停泊在积水潭内，积水潭出现了“舳舻蔽水”的盛况。北京此后的近千年的成长、发展、繁荣，无不仰赖于玉泉水系的滋润。在20世纪70年代以前，汩汩的泉水从玉泉山麓一直流贯整个北京城，沿途流经玉河、高水湖、养水湖、昆明湖、金水河、北长河、南长河，东、西、南、北、前三门护城河，内城六海，紫禁城内外金水河以及陶然亭湖、龙潭湖等，环汇于东便门外大通桥一带，注入通惠河。由天然水源、人工河湖组成的这个密集的河网体系，曾是北京城生产、生活、军事、运输的重要生态命脉。
完善的水系还带来了巨大的生态文化效益，不仅起到了美化城市、改善环境的作用，同时很多水域还发展成为风景名胜区和游览胜地，成为北京生态建设的重要文化载体。西苑三海成为元明清三代的皇家御园，玉泉山、瓮山泊发展成为清代皇家园林静明园和清漪园。与此相关的作为入城水道的长河，尤其是高梁桥一带，成为元代、明代城里人郊外踏青的首选之地。这里“夹岸高柳，垂丝到水”，每逢清明节、端午节，“踏青游者以万计”。通惠河不仅成了大都赖以生存的命脉，还是一条供城里人游览的风光河。这里高柳拥堤，碧波清流，附近还有一些名胜古迹，金代章宗放鹿的鹿苑，方广十余里，古树偃仰，浓翠照人。河边酒肆歌台，水上青帘画舫，人称“北方秦淮河”。再加上二闸附近专做河产鲫鱼汤的酒楼饭馆，引来都人仕女，竞相游玩。
北京是中国古代都城的最后总结，它以“象天设都”为匠意，以《周礼·考工记》中“营国制度”为模本，以儒家礼制为依据，以风水理论为规划限定条件，有机地协调了自然与人的关系，实现了北京近千年的可持续发展。
从生态规划的角度看，“法天象地”不仅强化了“君权神授”的权威，更主要的是体现了中国古代独有的宇宙观，即把天地人作为一个整体来认识和对待，从而确立了都城功能分区和生态资源分配秩序。在中国古代天文学中，日月以及金木水火土“五星”合称“七政”，通过观测它们的运行来确定四季的变化。为选择经久不变的恒星当坐标，天象学家把天空中的黄道与赤道附近的28个星座统分成了东、南、西、北四个象限，这四个象限实际上是4个恒星团，分别用四种动物来代表：东青龙；西白虎；南朱雀；北玄武。每个恒星团中包含7个由若干恒星组成的星座，古人称为“宿”，共二十八宿。二十八宿围拱着紫微垣，犹如群臣环绕帝宫。紫微垣其实就是北极星，居于中天，位置永恒不变，古人认为是天帝居住的地方。它所对应的人间的位置就是国之中心——紫宫，又称紫禁城。紫微星居紫微垣中为天帝，主宰上天；君主居紫禁城内为皇帝，主宰人间。
北京城是“法天象地”的宇宙象征主义代表作。紫禁城位于城市东西南北交叉轴的中心。宫城用“紫微”颜色装饰，象征着世界的中心——北极星的光辉，整座城市的中心是皇城，皇城的中心是宫城，宫城的中心是太和殿，太和殿的中心又有象征宇宙中心的须弥山，其上有须弥座，它的九层台象征着九重天。这一人间天上的中心，是藏风得水、生化万物的地方。以太和殿为核心，宫城、皇城、内城、外城四套城池象征着层层星垣，由内向外延展，分别作为皇帝、皇家、官宦与平民的生活场所。四周又以天、地、日、月四坛拱卫，并由金碧辉煌的中心建筑和其周围数以千万计呈灰色的四合院交相辉映，将对大自然的谦恭情怀与崇高的诗意组合起来，形成任何文化都未能超越的有机图案，反映了中国古代具有人文特质的生态观念。
风水理论的阴阳之说对明清北京城的影响也颇为明显。阴阳之说既是一种对立统一哲学观，也是一种辩证处理问题的方法论。北京城的建设按照阴阳和谐、生化万物的原则进行了完整都城生态设计，从而形成了人工建筑与自然环境高度统一的空间格局。中轴线上巍峨的城楼，金顶、红墙是阳刚的，但绿树常青的景山和回环相抱的金水河是阴柔的。金碧辉煌的宫殿及建筑群是阳刚的，但西侧的北海、后海、中海、南海、什刹海、西海六海的水面是活泼阴柔的，在这片水面上，有山、有谷、有岛、有堤，有成片的树林花木，完全是中国园林艺术宝库。天坛是严整的，龙潭湖是活泼的；先农坛是严整的，陶然亭是活泼的；地坛是严整的，青年湖是活泼的；日坛是严整的，团结湖是活泼的；月坛是严整的，钓鱼台是活泼的；整个北京城是庄严雄伟的建筑群，那么三山五园和南苑则是诗情画意的。
由“阴阳相生”推导出来的生态平衡观念，也贯穿于城市各个单元的设计中。胡同蒙语是“井”的意思，每个胡同既是一个人文聚落单位，也是一个供水生态单位，供水量与用水量是平衡的。胡同多设计为东西走向，适应了城市西北高、东南低的地势，保证了排水的通畅，汇水面积与排水是平衡的。四合院多为正南正北取向，充分利用了四季阳光资源，庭院多植花木，一些王府大院还设有后花园，建筑与庭院是平衡的，因此从景山俯瞰内外城，院落都掩映在绿树丛中。
在城市平面中占有重要比例的“九坛八庙”，沿袭了自周代传承下来的种植树木的定制，形成了大面积的城市森林，形成了建筑群融于树群的平衡。以天坛为例，总面积约273公顷坛域里，内、外二重坛墙构成“回”字形布局，内坛以规模宏大的祭天建筑为主；外坛以大片植物为主，仅有三处附属建筑。整个坛域内建筑仅占5%，其余皆为林木覆盖，既充分保证了祭坛幽静深远、肃穆祥和的祭天氛围，也为都城开辟出了大片生态空间。
总之，从北京城市历史变迁中可以看出，其产生、发展、不断地壮大以致辉煌，有其深刻的地理和生态基础，是它在中国地理环境中的特殊区位生态条件与中国的生态文化在历史的发展进程中相互作用，成就了伟大的古都北京。它积累下来的促进人与自然和谐发展的宝贵财富，必将成为启迪今天北京生态文明建设和可持续发展的重要智慧源泉。