城市河岸带土地利用和景观格局变化的生态环境效应研究——以北京市典型再生水补水河流河岸带为例

以北京市典型再生水利用河流(清河、北小河、坝河和通惠河)及其流域为主要研究对象,利用1989年、2000年和2008年3期Landsat TM数据,借助于土地利用类型特征参数、景观聚集度、景观斑块密度等指标,在流域和河岸带尺度上,分析1989～2008年研究区土地利用变化的多尺度时空分异特征及其变化轨迹.基于流域尺度的分析结果表明,土地利用类型面积的变化主要为城乡建设用地增加和林地减少;与1989～2000年间相比,2000～2008年的研究区土地利用变化率相对减小.基于河岸带尺度的分析结果表明,1989～2008年期间,因城市化发展导致沟渠、库塘等水域面积减小;耕地主要分布在100～500m河岸缓冲带范围内;城乡建设用地主要集中分布在500～800m河岸缓冲带范围内,城乡建设用地由1989～2000年间的分散扩张转变为2000～2008年间的有序优化整合,扩张范围趋向远离河道的河岸缓冲带区域;2000～2008年间,新增林地密集分布在100～200m和700～800m河岸缓冲带区域.内河流域生态廊道功能主要体现在沿河道200m的河岸缓冲带范围内,以再生水为补充水源的高度人工化的城市内河流域生态廊道效应在增强.     

东北样带土地利用变化对生态服务价值的影响

根据中国东北样带上不同的土地利用组合类型, 分别选取抚松县、磐石市、公主岭市、通辽市及林西县作为典型区, 运用GIS 和遥感技术分析近30 年来不同类型区土地利用变化对生态系统服务价值的影响。本文选取基于货币量的价值量评价法, 参考Costanza 等人的研究 成果, 结合研究区的实际情况, 运用中国陆地生态系统服务单位面积价值的平均值来分析研 究区的生态系统服务价值变化情况。研究结果表明, 1976-2000 年间东北样带土地利用类型变化很大, 土地利用程度均呈加大趋势, 耕地、林地和草地的ESV 均有较大变动, 不同类型区单位面积的ESV 差别也很大, 其基本分布规律为林区> 农林交错区> 牧区> 农牧交错区> 农区。敏感性分析结果表明, 研究区内ESV 对生态服务功能价值指数是缺乏弹性的, 研究结 果是可信的。     

上海城市边缘区样带LUCC的生态效应分析

为分析城市化土地利用变化对区域生态效应的影响,根据相关社会经济统计数据和上海1987年、1995年、2003年3期Landsat5 TM遥感影像记录的土地利用/覆被数据,运用RS和GIS技术,以上海西南城市边缘区典型轴向城市化样带为例,采用生态足迹法分析该样带内人类的生态供给与需求;提出评价区域人类活动生态效应的新计算方法,得出区域生态效应综合指数与弹性指数的模型,并根据该模型计算出的指数,对样带区域总体及其中城乡区域在城市化过程中的生态效应进行比较与动态分析。结果表明:1)区域生态效应是区域人类活动生态正、负效应叠加后的综合效应;2)区域生态效应具有惯性,人类不合理开发所致的区域生态环境现状在相当一段时期内还将持续;3)20年来该样带城市化区域生态环境质量呈现骤减、缓减、恢复的过程;4)以土地利用为主要表征的城市化使城乡区域生态效应的性质和强度产生空间分异,城市边缘区的生态正、负效应正发生着新一轮平衡,且对整个样带生态系统发挥良性作用。     

湖南省不同区域及其林业用地的景观格局特征

在总结和参考前人区划成果的基础上,通过新老区划原则的严格界定,提出了新的湖南省林业区划方案.在该方案中,湖南省被划分为5个一级区和9个二级区.在此基础上,又利用全省2004年1:1万比例尺土地利用现状图件,分析了湖南省不同区域及其林业用地的景观格局特征.结果表明,洞庭湖区域、湘中区和湘南区的景观异质性较高,这几个区域对于全省的景观格局起控制作用.湘中区和长株潭地区的景观破碎化程度最高,湘南区最低,这与区内不同的人类活动强度完全成正比.在不同亚区中,洞庭湖丘陵亚区和武陵山亚区分别对洞庭湖区域和湘西区域的多样性指数变化起控制作用;而长株潭核心区亚区、湘西武陵山亚区和湘中涟邵盆地亚区的景观的破碎化程度严重,因此,这几个区域应当是是今后区域开发过程当中应当重点加以保护和生态修复的区域.而在林业用地当中,长株潭区域和湘中区域的景观破碎化程度最高,湘西和湘南区域的破碎化程度相对较低.今后应该继续加大对湘西和湘南地区的林业保护,同时加强长株潭、湘中和洞庭湖区域的林业建设.     

近5 a来科尔沁沙地典型区域地下水埋深变化分析

 从2002至2006年奈曼旗地下水埋深监测数据中,选取典型区域的18个监测点,分为三个样带,对其地下水埋深的时空变化及其与降雨量的关系进行分析。结果表明,近5 a典型区域地下水埋深均呈下降趋势,教来河沿岸变化最为明显,年际最大水位差达2.11 m,变化幅度13.6% ~51.4%;空间分布上以教来河沿岸地下水埋深最大,近5 a平均为6.15 m;典型区域年内最高地下水位出现在3—4月,最低水位在8—9月;近5 a来降雨量和多年降雨量分别与同期地下水埋深变化的分析表明,降雨量对研究区地下水埋深影响较小。     

NECT样带1984～1996土地利用变化分析

在分区选择典型样点的基础上,从土地利用结构类型和土地利用强度等方面对中国东北带（ＮＥＣＴ）近年来的土地利用变化进行分析,揭示出样带上土地利用发生变化较剧烈的区域为农牧交错带,变化的原因主要是人类活动强度的增加。此结论对样带上的生态敏感区域制定土地利用开发与管理下策应具有意义。     

黄土台塬区土地利用转移流及空间集聚特征分析

提出了土地利用转移流和土地利用活跃度的概念,基于Landsat 遥感影像数据,采用土地利用变化测度模型,以5 年和25 年两种时间尺度对黄土台塬区土地利用时空动态特征进行分析,并将密度制图法应用到土地利用变化的空间集聚特征识别中.研究表明：① 黄土台塬区耕地占绝对优势,后备耕地资源严重不足,林地、草地、水域比例较低,存在较大生态风险;② 耕地与建设用地、草地、林地之间的转移关系是黄土台塬区土地利用转移的关键关系,决定着台塬区土地利用变化特征;③ 1985-2010 年耕地转建设用地流高达26668.80 hm²,占土地转移流40.75%,草地转耕地流18923.90 hm²,占28.91%,建设占用耕地情况严重,耕地占补平衡主要通过挤占草地实现;④ 25 年以来,土地利用变化对水域扰动最大,其次为森林,草地第三;⑤ 土地利用变化存在阶段性,1990-2000 年土地利用变化速率高于其他时段;⑥不同时间尺度下土地利用变化的空间集聚特征不同,25 年尺度下城镇附近土地变化幅度较高,5 年尺度下土地利用变化热点区由台塬中部向东西边缘区推移.     

土地空间分形结构的尺度转换特征

应用分形理论以及多元相关分析、灰色关联分析方法,分析浙江省慈溪市土地空间分形结构的尺度转换特征。结论为:①慈溪市、贵州省不同尺度分割区域的土地空间分形结构均客观存在,不因尺度不同而变化;②尺度转折点因尺度不同而出现,贵州省(省域尺度)土地利用存在尺度转折点,慈溪市(县域尺度)土地利用不存在尺度转折点;③不同尺度的慈溪市、贵州省土地空间结构的分维不仅主要受到土地类型本身几何属性的影响,而且其所受到的影响跨尺度存在;④尺度的差异造成不同影响因子的影响程度随尺度出现变化;平均图斑形状指数对慈溪市土地空间结构的分维影响最大,图斑数则对贵州省土地空间结构分维的影响最大。     

珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量时空变化特征及其影响因素识别

土壤有机碳库动态变化对区域乃至全球碳平衡具有显著影响,快速城市化地区社会经济迅速发展中土地利用/覆被变化剧烈,其农田耕层土壤有机碳库变化问题倍受关注。选择珠三角核心区为研究区域,基于1980与2015年农田耕层土壤有机碳含量数据,以乡镇为单元分析农田耕层土壤有机碳库储量的时空变化特征,并通过地理探测器定量识别其影响因素的主导因素。结果表明：1）珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量1980―2015年间损失巨大,损失量达67.16%,同时其空间变化具有典型的城镇集群指向特征,即距离城镇集群越近,损失程度越大;2）珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库储量的时空异质性变化受到气候变化、地形状况、水文环境、社会经济发展、土地利用变化和农田景观变化等多种因素的影响,且其影响力存在较大差异,各因素贡献力（q统计量）介于0.004~0.256之间;3）珠三角核心区农田耕层土壤有机碳库时空变化主导影响因素的贡献力表现为农田景观变化＞二三产增长胁迫＞水网密度＞土地结构变化。     

乡镇尺度绿洲土地利用空间格局动态模拟与分析

以新疆三工河流域为研究区,根据历史土地利用变化过程及其主要人文驱动因素——人口、经济、技术和市场,设计参考模式、经济模式和生态模式3种社会经济发展模式模拟未来土地利用数量需求情景,采用CLUE-S模型分别模拟了地方区、兵团区未来土地利用空间格局的演变过程。模拟结果显示：地方区与兵团区Logistic回归的ROC系数均大于0.7,在40 m×40 m栅格粒度除地方区1998年Kappa系数为0.75外,其余均大于0.8,说明CLUE-S模型能够有效模拟干旱区乡镇尺度绿洲的土地利用变化过程,其计算的土地利用空间发生概率是合理的,不同需求情景下的空间动态模拟结果有效性好,可作为区域土地资源可持续利用规划决策的参考依据。     

城市群空间结构效益评价与优化研究——以长株潭城市群与环洞庭湖城市群为例

从城市群规模效益、距离效益和空间联系效益3个方面出发,运用ArcGIS和城市相互作用强度模型对长株潭城市群和环洞庭湖城市群空间结构效益进行评价比较分析。结果表明：环洞庭湖城市群在外在规模上具有相对优势,具体表现为人口规模、空间规模以及城市数量较大,但城市群的紧凑度不高,城市规模等级结构优势不够明显,空间可达性较差,重要城市之间的空间联系不够紧密,呈现“大而散”的特征;相对而言,长株潭城市群城市数量、人口规模及用地较小,但其紧凑度及规模效益较高,城市规模等级结构优势度相对较高,可达性较好,重要城市之间的空间联系较为紧密。在此基础上,以实现城市群空间结构效益最大化为目标,构建了以长沙为中心城市的“一心两圈三轴”结构体系。     

城市群、产业集群与开发区互动发展研究——以长株潭城市群为例

城市群、产业集群与开发区的协同发展是实现城市群地区可持续快速发展的重要手段。在已有文献研究的基础上,基于宏观与微观相结合的视角,梳理了城市群、产业集群与开发区三者之间的关系及互动机制。认为城市群是新型城镇化的主体形态,是产业集群和开发区发展的空间载体,城市群为开发区和产业集群发展提供生产要素、服务和市场;开发区是城市群的创新创业高地与产业集聚、集群发展的重要场所,是城市群的重要生产功能区;产业集群是产业发展的重要组织形式,是推动开发区和城市群发展的重要驱动力。产业集群与开发区共享着城市群的资源与服务,开发区通过产业集聚与创新,产业集群通过产业链延伸、耦合与创新,与城市群形成生产要素、市场交易、创新与服务等方面的多维度相互作用,最终实现三者的协同发展。基于城市群、产业集群与开发区规模、结构、职能和创新等4个方面的17个指标,采用典型相关分析法,以长株潭城市群为案例区,对城市群、产业集群与开发区两大变量组进行了互动因素与强度的量化分析,结果表明：① 长株潭城市群、产业集群与开发区已形成有效互动。其中,城市群通过经济规模、城市结构、创新投入与产出、服务职能的发展,促进产业集群的经济规模、产业集聚、经济效益与产业创新,以及开发区的建设品质、产业集聚与产业效率的发展。开发区通过产业集聚与创新效率的提高,产业集群通过产业规模、效益协同开发区效率的提升,强化了城市群规模、结构、创新与职能的发展。② 长株潭城市群通过经济规模、结构、创新与服务四类因子,对产业集群与开发区产生了全面的促进作用,但产业集群与开发区并未完全协同地促进城市群发展。③ 要进一步提升产业集群的效益与开发区的效率,加强其对城市群发展与繁荣的支撑作用,全面实现三者的多维良性互动,提高城市群的核心竞争力。     

土地集约利用与城市化相互作用的定量研究——以中国三大城市群为例

基于京津冀、长三角和珠三角三大城市群2007-2013年土地集约利用与城市化水平的测度,运用协整检验、脉冲响应和方差分解等计量方法,对其城市化与土地集约利用的动态关系和相互作用强度进行研究。结果表明：三大城市群土地集约利用与城市化水平之间存在长期的正向促进作用,但作用强度不同;城市化对土地集约利用的作用强度表现为京津冀>珠三角>长三角,而土地集约利用对城市化的作用强度则表现为长三角>京津冀>珠三角;京津冀和珠三角城市群应在城市化进程中加强城市土地的内涵挖潜,而长三角城市群应逐步调整和优化城市发展模式,从而实现三大城市群城市化与土地集约利用的协同发展。     

探索长株潭城市群建设用地的时空变化及重心移动（英文）

Urban agglomeration is caused by the continuous acceleration of the urbanization process in China. Studying the expansion of construction land can not only know the changes and development of urban agglomeration in time, but also obtain the great significance of the future management. In this study, taking Changsha-Zhuzhou-Xiangtan(Chang-Zhu-Tan) urban agglomeration in Hunan province as a study area, Landsat images from 1995 to 2014 and Autologistic-CLUE-S model simulation data were used. Moreover, several factors including gravity center, direction, distance and landscape index were considered in the analysis of the expansion. The results revealed that the construction area increased by 132.18%, from 372.28 km~2 in 1995 to 864.37 km~2 in 2014. And it might even reach 1327.23 km~2 in 2023. Before 2014, three cities had their own respective and discrete development directions. However, because of the integration policy implementation in 2008, the Chang-Zhu-Tan began to gather, the gravity center moved southward after 2014, and the distance between cities decreased, which was in line with the development plan of urban expansion. The research methods and results were relatively reliable, and these results could provide some reference for the future land use planning and spatial allocation in the urbanization process of Chang-Zhu-Tan urban agglomeration.     

快速城市化地区生态系统对土地利用变化的响应——以长株潭城市群为例

采用土地利用经济生态位模型、土地利用程度综合指数模型和生态服务价值评价方法,结合长株潭区域1996—2005年的土地利用更新调查数据,研究该区域生态系统对土地利用变化的响应。结果表明：（1）长株潭城市群非农用地对农用地的捕获力呈逐年增强的趋势,土地利用整体上朝利用强度增大、广度增加的方向发展,而区域生态系统服务价值量则呈现逐年下降的趋势;（2）长株潭城市群生态服务功能价值量分别与土地利用生态位差值和土地利用综合指数呈显著的负相关关系,其中与土地利用综合指数相关度最高;（3）在推进新型城市化过程中,控制非农用地的外延扩展,增加农地转用的生态补偿,减小土地利用的经济生态位差值能有效抑制农地的快速减少,促进区域“经济”与“生态”的协调发展。     

基于土地集约利用的长株潭城市群建设用地供需仿真模拟

土地集约利用反映了土地利用的综合状态,是协调土地供需平衡的重要指标。运用系统动力学（SD）构建城市建设用地供需反馈关系回路以及指标变量函数,在此基础上,建立长株潭城市群建设用地供需系统模型,仿真模拟低土地集约利用度、中等土地集约利用度、高土地集约利用度三种不同状态条件下,2016-2030年区域的建设用地、工业用地和居住用地供需变化趋势。结果表明：① 研究区用地规模仍处于扩张状态,城市建设用地数量增长速度总体较快。但三种发展状态下用地增长规模、速度存有差异;② 在低集约度模式下,建设用地规模及供地数量大,易造成土地资源的浪费;高集约度模式下,建设用地供给紧缩,用地规模增长缓慢,总规模偏小,不利于城镇化的良性发展;中等集约度模式则在用地规模和供给量上均与社会经济发展相适应,能体现现代城市发展理念;③ 工业用地占建设用地比例保持在15%~21%之间,其中低集约度模式下比例逐年上升,中等和高集约度模式下呈缓慢下降并趋于稳定之势;居住用地占建设用地的比例维持在27%~35%之间,其中低集约度和中等集约度模式用地占比呈下降趋势,高集约度模式比例总体维持在较高水平。研究通过对三种发展模式的设定,确定了不同指标在三种模式下的变化趋势,可为土地供需决策优化、城市建设规划及土地供给侧结构性改革提供科学参考。     

快速城镇化背景下长三角城镇建设用地群态化特征及演变模式

城市群作为国家新型城镇化的主体形态,表征其空间结构和组织演变的城镇建设用地具有明显“群态化”特征。借鉴群落生态学理论,利用城镇用地开发速率指数、景观指数、核密度估计等方法,对长三角城市群1978—2017年城镇建设用地的规模分布、形态变化和集聚状态进行探讨,提炼出快速城镇化背景下城镇建设用地的群态化演变模式。研究结果显示：① 随着长三角城镇建设用地的不断增长,城镇建设用地规模表现出从低级向高级逐渐跃迁的层级变动特征和明显的区域分异,汇合成群态化发展的“量”的物质基础。② 在空间发展上,城镇建设用地斑块趋于紧密、均衡,其形态变化由分散、无序逐渐变为集中和规整;在空间集聚上,城镇建设用地热点区向大城市集聚,逐渐打破城市行政界线,呈组团式发展态势,催生出群态化演变的“质”的提升。③ 在40年的快速城镇化过程中,长三角城镇建设用地经历了独立发育模式、优先生长模式、组团嵌套模式和圈层共生模式,最终形成“群内有群、多重嵌套”的群态化模式。本文通过分析城镇建设用地群态化的演变过程,重新解读城市群作为城镇化的主体形态这一现实规律,为推进新型城镇化进程和促进城市群高质量一体化发展提供相关的理论基础。     

土地利用冲突的时空格局刻画与多情景模拟研究——以长江三角洲城市群为例

科学刻画与模拟土地利用冲突的时空演化格局是精准认知区域土地利用结构进而寻求人地关系协调的基础。采用景观格局指数构建土地利用冲突模型,借助GIS等手段分析长江三角洲城市群1980—2020年间土地利用冲突的时空演化特征,并结合斑块生成土地利用变化模拟模型和多目标规划法多情景模拟2035年的土地利用冲突格局。结果表明：①长江三角洲城市群土地利用冲突受地形等因素影响呈现“北高南低”的分布格局,且在高速城镇化和城市无序蔓延等因素作用下,人地关系趋于不协调发展,土地利用冲突程度逐年加剧。②受人口迁徙和城镇化发展阶段的影响,土地利用冲突的热点区域由乡村空间转移至了城市空间。③在土地利用过程中,耕地是各利益主体争夺的核心区域,也是权衡土地利用冲突的“关键地带”。④可持续发展情景兼顾了经济发展与生态保护两方面的用地需求,是缓和土地利用冲突的一种合理选择。     

东中部地区城市人口、经济与城市建设用地的非均衡与协调性分析

基于2000、2015年中国东中部地区261个地级市统计与土地利用数据,运用空间自相关模型,变异系数和三元协调度模型分析其城市人口、GDP和城市建设用地的空间集聚态势和非均衡变化过程,揭示人口城市化与土地城市化的协调程度。结果显示：（1）城市人口、GDP和建设用地的Moran’s I指数均为正值且2015年的值大于2000年的值,显示出明显的空间集聚特征,且在2000—2015年集聚特征不断加强;（2）城市人口密度和人均GDP的变异系数分别从2000年的1.38和0.91下降到2015年的0.96和0.70,地均GDP从1.32上升到1.77,表明城市人口密度和地均GDP的差异在逐步减小,但地均GDP的不均衡性却在增大;（3）2015年,共有171个地级市城市用地规模增长弹性系数小于1.12且人均城市用地小于115m²,但有104个地级市地均GDP在1000元/m²以下,表明虽然绝大部分地级市城市化规模和速率都在可控范围之内,城市用地经济产出仍然相对较低;（4）90%以上地级市的城市人口、GDP和城市建设用地三者在两个研究时间段内处于协调发展状态。     

全球气候变化背景下基于土地利用的人类活动对城市热环境变化归因分析——以京津冀城市群为例

近年来全球气候变化已经影响到人类生活的所有地区,气候系统变化的规模和现状是数千年来前所未有的。与此同时,中国城镇化进程显著加快,尤其以城市建设用地扩张主导的土地城镇化最为突出,导致城市热环境脆弱性加剧。已有研究探索了特定类型土地利用变化对于城市热环境的影响,但忽视了全球气候变化背景下自然气候和人类活动共同作用城市热环境变化的双重过程。因此,本研究提出一种基于土地利用类型的城市热环境变化贡献度算法,旨在厘清自然气候（表征为土地利用平均温度变化）和人类活动（表征为土地利用类型转变）对于区域热环境变化的单独贡献。本研究使用中分辨率成像光谱仪（Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）地表温度及发射率数据,定量计算2005—2020年四季和昼夜京津冀城市群各城市土地利用类型平均温度和面积变化对于城市热环境变化的分别贡献。该算法计算各城市四季和昼夜地表温度变化与MODIS LST产品误差在1 K以内。2005—2020年各城市地表平均温度大多数呈增长态势,其中冬季白天增温幅度最高。耕地、城市建设用地和农村居民点对城市热环境变化的贡献度较其他土地利用类型突出。京津冀城市群中各城市人类活动对城市热环境变化的单位贡献强度远高于自然气候（4.03~648.07倍）,而人类活动的贡献总量（-0.25~0.92 K）低于自然气候（-2.40~6.50 K）。研究结果对于京津冀城市群空间协同发展和适应及减缓气候变化等具有重要的科学意义和实践价值。