武汉城市圈国土空间综合功能分区北大核心CSCDCSSCI

以武汉城市圈为典型案例区开展国土空间综合功能分区实证研究。首先基于县域土地利用数据、社会经济数据和补充调查数据,从生产、生活和生态(三生)功能角度遴选出表征国土空间不同主题要素的24个指标因子,构建基于"要素—功能"的评价指标体系;然后从评价单元开始对10类空间二级功能进行比例关系表达,并通过BP神经网络方法评价三生功能承载力;最后引入双约束聚类法划定国土空间综合功能区,并匹配相应的调控政策。研究表明:基于统一的功能分类和指标体系实现功能比例表达在不同尺度间传递;武汉城市圈国土空间可划分为3个一级综合功能区和7个二级综合功能区。研究成果可为武汉城市圈国土空间格局优化提供参考。     

武汉城市圈国土空间综合功能分区

以武汉城市圈为典型案例区开展国土空间综合功能分区实证研究。首先基于县域土地利用数据、社会经济数据和补充调查数据,从生产、生活和生态(三生)功能角度遴选出表征国土空间不同主题要素的24个指标因子,构建基于"要素—功能"的评价指标体系;然后从评价单元开始对10类空间二级功能进行比例关系表达,并通过BP神经网络方法评价三生功能承载力;最后引入双约束聚类法划定国土空间综合功能区,并匹配相应的调控政策。研究表明:基于统一的功能分类和指标体系实现功能比例表达在不同尺度间传递;武汉城市圈国土空间可划分为3个一级综合功能区和7个二级综合功能区。研究成果可为武汉城市圈国土空间格局优化提供参考。     

基于植被动态的黄土高原生态地理分区

生态地理区划作为自然区划的新分支,近年来受到国内外地理学者的广泛关注,其在认识地理分异规律及区域规划活动中发挥着重要作用。传统生态地理分区多依据自上而下的三级演绎途径,且对于多分区方案的对比与优选缺乏定量化准则。黄土高原作为中国典型的生态脆弱区,植被生长与恢复对缓解当地生态困境十分重要,因此以植被多年动态一致性特征作为分区合理性的评价指标,有助于准确揭示当地生境特点及分异规律。为此,选取热量类、水分类、地形类及地表覆被类共9个指标,采用自组织映射网络（SOFM）与GIS空间分析技术,基于黄土高原近30年来自然本底与覆被状况进行生态地理分区;并依循植被动态一致性准则,依据两步筛选法对多种方案进行优选,最终将黄土高原分为六大生态地理区。研究表明：黄土高原修正6分区方案在12个备选分区方案中效果最好;同时,修正6分区方案多年平均NPP离散系数最低,表明该分区内部离散程度最小。分区方案与既有分区方案相比具有较好的一致性,但由于区划尺度存在一定的差异,整体区域划分更为清晰。对生态地理分区方案优选定量方法的探索,有助于提升自下而上生态地理区划的客观性。     

中原城市群乡村“三生”功能分区识别及调控路径

本文基于“生产–生活–生态”3个维度，优化了乡村地域功能评价指标体系，综合运用SOFM网络、地理探测器模型和M-K检验方法，实现了中原城市群187个县（区）的最优功能聚类。结果表明：(1)研究区“三生”功能发展水平的数量结构分别呈“橄榄形”“宝塔形”和“金字塔形”特征，冷热点与数量结构特征的空间分布具有相对一致性。(2)基于乡村功能分区模型实现了乡村分区数目的客观判定，并将研究区划分为主导功能区、滞后发展功能区、复合协调功能区3大类和粮食生产主导功能区等7小类。(3)乡村地域功能分区表现为差异化的结构和空间分异特征，该特征是传统农区本底特色和乡村转型多元要素碰撞的直观表现，符合区域发展趋势。(4)结合各类分区的发展现状，提出了针对性的调控路径。以期丰富乡村地域功能理论的内涵，进一步明确传统农区的乡村发展格局，促进乡村地域系统各功能协调发展。     

太湖流域水生态功能三级分区

水生态功能分区是进行流域现代水生态管理的必然要求,是面向水质目标管理控制单元划分的基础。针对太湖流域特征,提出了太湖流域水生态功能三级分区的目的和划分原则,在其指导下构建了太湖流域非太湖湖体区和太湖湖体区水生态功能三级分区指标体系;在GIS技术支撑下,分别以太湖流域非太湖湖体区1100多个和太湖湖体区3500多个水生态功能单元为基本空间统计单位,结合分区指标数据,制作了基于水生态功能单元的各项指标的空间分布图,采用二阶聚类法并结合人工辅助的方法将太湖流域划分为21个水生态功能三级区;分区水生态特征分析结果表明全流域各分区水生生物特征均具有较大的变异性,反映出流域内水生态的空间差异和不均匀性,体现了分区结果的合理性、科学性和可靠性。     

基于K-Means聚类的辽宁省主体功能区试划研究

在国家提出的新的主体功能区概念体系和划分思路前提下,基于辽宁省主体功能区划定要求的8个基本指标项定量综合评价基础数据,选择“典型的”优化开发区、重点开发区、农产品主产区和重点生态功能区,采用K-Means聚类方法,分别在不指定初始聚类中心、指定初始聚类中心、以及PCA分析（即主成份分析）基础上指定初始聚类中心3种方法,对于全省100个县市区做4类主体功能区试划分.分别将划分结果与全省最终采用的划分方案进行比较,结果表明采用在PCA分析基础上指定初始聚类中心技术方法的划分结果更接近最终采用方案.     

国土空间管控的方法与途径

国土空间管控是对国土空间各类开发保护活动的科学谋划与管理安排,是进行国土空间宏观调控和微观管理的重要政策工具。探讨以地域功能和资源环境承载力为科学基点的国土空间管控体系框架,并以福建省和贵州省六盘水市为例,解析“三区三线”协同划定和国土开发强度并测算两个国土空间管控中技术难点的解决方法,在此基础上,提出以功能管控和参数管控为核心的多尺度、多时序国土空间管控途径。研究发现：① 功能管控以主体功能区划和“三区三线”划定方案为基础,按照四类主体功能定位、三类空间（生态、农业和城镇空间）、六类分区（生态保护红线及一般生态区、永久基本农田及一般农业区、城镇开发边界及城镇预留区）以及N类建设和非建设类用途分层级实施;② 参数管控则以国土开发强度为关键目标参数,实施基于总量-目标和过程-增幅双控的阈值管控,以及基于上限和下限双控的分类型管控途径,旨在实现各类空间内和区域整体的生产、生活、生态“三生”结构均衡协调,促进形成高质量、可持续的国土空间开发保护格局。     

基于遥感反演参数与双约束空间聚类算法的湖泊营养物生态分区

中国湖泊营养物水平和富营养化效应存在显著区域分异特征,开展湖泊营养物生态分区研究,是实现湖泊分区控制的前提和基础。本文以云贵高原亚热带湿润区为案例区,通过遥感反演得到研究区域湖泊水体的叶绿素a(Chl-a)、总氮(TP)和总磷(TN)含量,从自然地理要素、生态系统和人类活动3 方面建立指标体系;根据研究区域 DEM数据划分小流域,将各指标因子投影到小流域;在小流域尺度上,采用数理统计方法定量分析各指标分别对 Chl-a/P 与Chl-a/N 的作用,计算两种湖泊营养物生态分区评价分值;采用双约束空间聚类算法对小流域尺度上两种湖泊营养物生态分区评价分值共同进行聚类,形成湖泊营养物生态分区结果。研究发现：①通过遥感反演模型可以将少数呈点状分布的监测数据推演到面上,这在一定程度上弥补了有限的野外监测数据量难以支撑湖泊营养物生态分区的不足;②通过构建各指标因子分别与湖泊水体中Chl-a/P、Chl-a/N 的定量关系,实现了湖泊营养物生态分区中湖泊水体微观指标与湖泊流域宏观指标的有机结合;③采用双约束空间聚类进行湖泊营养物生态分区,保证了分区结果在空间上的连续性和评价分值上的接近性;④根据自然地理条件、土地利用和人类活动强度的不同,将云贵高原亚热带湿润区分为4 个区：北云南高原湖区、滇南河谷山原湖区、桂西-滇东-黔南岩溶湖区、贵州高原东北部湖区。本文提出的基于双约束空间聚类的湖泊营养物生态分区方法也可以作为其它地区乃至国家尺度湖泊营养物生态分区的借鉴。     

中国主体功能区划方案

中国主体功能区划方案是刻画未来中国国土空间开发与保护格局的规划蓝图,主体功能区规划已上升为主体功能区战略和主体功能区制度。2004-2014年,笔者组织系列研究项目,配合国家编制主体功能区规划,研究地域功能基础理论和功能区划技术流程,提出国家和省区尺度进行空间管制的地域功能区域类型为城市化区域、粮食安全区域、生态安全区域、文化和自然遗产区域等4类,在此基础上转化为以县级行政区划为单元的优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发4类主体功能区。研制了由水资源、土地资源,生态重要性、生态脆弱性、环境容量、灾害危险性、经济发展水平、人口集聚度和交通优势度等9类可定量指标及战略选择为1项定性指标构成的地域功能识别指标体系,进行了单项指标评价,开发并运用地域功能适宜程度综合评价指数进行了综合评价,测算了各省区保护类区域下限、开发类区域上限以及开发强度等关键参数;研讨了以规划为应用指向的主体功能区划分方法,形成中国首部主体功能区划方案,按照全国主体功能区规划口径,2020年与2010年相比,全国国土空间开发强度从3.48%增加到3.91%;按照省区集成的主体功能区规划口径,优化、重点、限制开发区域的土地面积比重分别为1.48%、13.60%、84.92%,城市化、粮食安全、生态安全区域的土地面积比重分别为15.08%、26.11%、58.81%。结合区域发展水平、资源环境承载状态、民生质量等相关分析,给出了主体功能区的主要特征。通过区划方案校验,国家和省区分两级采用笔者主持制定的《主体功能区划技术规程》互动完成的全国主体功能区划方案,同预判的吻合程度多为80%以上。     

现代土地利用区划新设想

回顾土地利用区划研究并分析目前发展趋向,提出现代土地利用区划新方案——土地利用功能区划。界定土地利用功能概念,依据土地利用功能内涵及分区原则,从土地资源利用基础及土地利用的经济、社会和生态环境三大功能方面构建分区指标,并采用3S技术和列联表互斥矩阵分类方法进行功能分区,该方案有助于推动区域土地可持续利用。     

中国主体功能区空间结构的多尺度解析

The spatial structures of China’s Major Function Zoning are important constraining indicators in all types of spatial planning and key parameters for accurately downscaling major functions.Taking the proportion of urbanization zones,agricultural development zones and ecological security zones as the basic parameter,this paper explores the spatial structures of major function zoning at different scales using spatial statistics,spatial modeling and landscape metrics methods.The results show:First,major function zones have spatial gradient structures,which are prominently represented by latitudinal and longitudinal gradients,a coastal distance gradient,and an eastern-central-western gradient.Second,the pole-axis system structure and core-periphery structure exist at provincial scales.The general principle of the pole-axis structure is that as one moves along the distance axis,the proportion of urbanization zones decreases and the proportion of ecological security zones increases.This also means that the proportion of different function zones has a ring-shaped spatial differentiation principle with distance from the core.Third,there is a spatial mosaic structure at the city and county scale.This spatial mosaic structure has features of both spatial heterogeneity,such as agglomeration and dispersion,as well as of mutual,adjacent topological correlation and spatial proximity.The results of this study contribute to scientific knowledge on major function zones and the principles of spatial organization,and it acts as an important reference for China’s integrated geographical zoning.     

西藏高原生态功能区划研究

在分析西藏高原生态环境特征,明确生态系统类型的结构与过程及其空间分布特征的基础上,评价不同生态系统类型的生态服务功能及其在区域社会经济发展中的作用和重要性。运用生态系统科学的原理与方法,结合遥感、地理信息系统和综合分析等手段,对西藏高原在生态区、生态亚区和生态功能区3 个级别上进行生态分区,划分为7 个生态区、17 个生态亚区和76 个生态功能区,并用3 级命名法对这些分区进行命名,绘制了西藏高原生态功能分区图,为高原生态保护和区域社会经济发展提供了理论依据。     

鄱阳湖湖区核心生态系统服务功能空间辨识

根据千年生态系统评估提出的评估概念框架,考察鄱阳湖湖区生态系统服务功能的形成机理,构建了鄱阳湖湖区生态系统服务功能表征指标体系,并利用多主题1km栅格成分数据模型,采用主成分分析法提取了鄱阳湖湖区核心生态系统服务功能综合表征指标。在此基础上,通过空间聚类分析,形成了鄱阳湖湖区生态系统服务功能分区,实现了各分区单元上生态系统服务功能的空间辨识。研究结果表明,鄱阳湖湖区核心生态系统服务功能包括了支持功能、供给功能、调节功能和文化功能,它们在空间上的排列组合形成了鄱阳湖湖区的10个生态系统服务功能分区,本文辨识了鄱阳湖湖区精细栅格水平上核心生态系统服务功能之间的差异及其空间分异特征。本研究提出的生态系统服务功能分区及其空间辨识方案,为鄱阳湖湖区生态系统服务功能的开发与保育提供决策参考信息。     

北部湾南流江流域生态功能区划?

流域尺度的生态功能区划能给流域生态环境保护提供更科学的理论依据。从北部湾南流江流域自身的地理特征出发,制定符合流域实情的区划原则,借助RS、GIS技术,采用定量和定性分析相结合的方法对流域进行生态功能区划。在空间上将南流江流域划分为6个一级生态功能区和18个二级生态功能区。6个一级生态功能区分别是：Ⅰ森林生态系统生态功能区、Ⅱ陆域水环境生态维护生态功能区、Ⅲ水土保持生态功能区、Ⅳ农林产品提供生态功能区、Ⅴ城镇发展生态功能区、Ⅵ滨海海域生态功能区。针对各个生态功能区存在的生态问题提出相应的生态系统管理措施。     

海岛(县)主体功能区划分的研究——以浙江省玉环县、洞头县为例

海岛是海中陆地,一个海岛包括岛陆、岛基、岛滩和海岛周围的海域。地域主体功能区划主要强调国土空间开发的分工和布局,要求做到国土的全覆盖。海岛县是海陆国土空间复合系统,同陆域县区一样,根据资源环境承载能力、现有开发密度和发展潜力,统筹考虑未来人口分布、经济布局、国土利用和城镇化格局,将国土空间划分为优化开发、重点开发、限制开发和禁止开发四类主体功能区。在已有陆域主体功能区划和海洋功能区划等理论的基础上,考虑陆域要素与海域要素,应用层次分析、多指标综合加权评价法和主成分-聚类分析等主要量化方法,把地理空间思想融入分析框架中,做到定性与定量相结合,从而划分出玉环和洞头二个海岛县海陆国土空间复盖的主体功能区划。陆域主体功能区与海洋主体功能区要相互衔接,主体功能定位相互协调。     

淮河流域空间开发区划研究

主体功能区划已经成为国家战略,但以行政区为基本划分单元的划分方法仍然没有遵循生态系统的完整性规律。论文将流域生态系统完整性规律引入到主体功能区划思想体系,以淮河全流域30mDEM为数据基础,运用Hydrology模型进行四级子流域划分及科学编码,以此为研究单元从空间开发约束、空间开发强度和空间开发引导三个维度构建空间开发区划指标体系,运用格网方法归并多图层要素进行流域空间开发区划,以精确反映流域覆被特征与图层对应关系,体现流域生态系统的完整性特征,同时也突破了主体功能区县域单元传统划分方法的行政区限制,最终将淮河流域划分为重点开发区、优化开发区、农业发展区、限制开发区、生态保护区,并提出相应的发展对策。     

Research on Ecological Protection and Restoration Measures in Altay Region based on the Coupling Perspective of the Mountains-Rivers-Forests-Farmlands-Lakes-Grasslands System

The adoption of both Nature-based Solutions (NbS) and a system perspective is a hot issue and an area in which there is much room for improvement in ecological protection and restoration. The study takes Altay region as an example, an area located in Xinjiang, China, which is an important ecological corridor of the national key functional area and the core area of the Belt and Road but has a fragile ecological environment and needs much enhancement in ecological protection and restoration. Guided by the concept of “mountains-rivers-forests- farmlands-lakes-grasslands (MRFFLG) system is a life community”, the coupling relationship of the various MRFFLG elements, the main ecological environmental problems and the integrated countermeasures for protection and restoration in Altay region have been analyzed in this study. The study shows that Altay region has a typical meta-ecosystem of mountain, oasis, and desert, and the connections by rivers and lakes make the ecosystem links within the region much closer. The interweaving of resource-environmental-ecological issues of the aquatic ecosystem, degradation of the quality of terrestrial ecosystems such as forests, grasslands and farmlands, the increased ecosystem fragmentation and ecological risks are the major ecological environmental issues in this region. This study takes the improvement of the ecosystem health and function in Altay region as the core goal of regional ecological protection and restoration. First, we establish a zoning governance pattern from the perspective of ecosystem integrity; second, we design governance strategies for different zones with the goal of synergistic improvements in the ecosystem functions; and finally, we clarify the key engineering tasks in different zones from the perspective of ecosystem services. Ecological conservation and restoration of the MRFFLG system is a prime example of the application and development of NbS in China. This paper constructs an analytical framework for identifying regional life communities, diagnosing ecological protection and restoration of zoning problems, and proposing classified solutions for ecological protection tasks for the protection of the MRFFLG system. This research will enrich the theory and technology for the protection and restoration of MRFFLG systems, and provide guidance for the practice of ecological protection and restoration in Altay region.     

区域旅游开发中的景观生态研究——以云南省安宁市为例*

新兴的景观生态学正在进一步拓展其应用领域。区域旅游开发过程中,运用景观空间异质性理论,结合旅游活动的开展,对开发区域的旅游景观进行生态分类和区划,是将景观生态理论应用区域旅游开发的一个新尝试。文中以云南安宁市为例,在景观类型的基础分析和景观生态区划的基础上,进行区域旅游生态区划分。主要是以生态学原理为基础进行景观类型和景观生态区的划分,同时考虑人类旅游活动对环境生态所带来的影响,并确定区域旅游的重点开发带(面)。     

基于多源地理数据融合的黑河中游土地多功能性时空格局与权衡研究

土地多功能利用是提高土地利用效率、缓解人地矛盾、促进区域可持续发展的重要途径。研究构建了“生产-生活-生态”功能的土地多功能性评价指标体系,基于3 km×3 km格网,融合了遥感、统计、POI等多源地理数据,利用投影寻踪模型对黑河中游土地多功能性进行评价,通过变量相关分析和双变量局部空间自相关分析,揭示了土地多功能权衡与协同关系,并采用RGB三通道合成与二阶聚类分析相结合进行土地功能分区。结果表明:(1)黑河中游在不同利用方式下呈现不同功能,在走廊平原区土地功能以生产功能为主导,生活功能和生态功能为辅。生产功能在走廊绿洲农业区优势明显,生活功能高值区集中于城镇等基础设施条件较好的地区,祁连山、龙首山发挥着生态屏障作用。(2)研究时段内,土地多功能性稳中增强。土地多功能性与一级功能的空间格局保持稳定,土地功能间协调性普遍增强,不同功能在空间上日益重叠。(3)按照主导利用方向,土地可划分为以农业生产与城镇空间为主体的重点开发区、优化开发区和适度开发区,以及以生态空间为主的生态屏障区、生态缓冲区和生态修复区。(4)土地多功能利用仍有提升空间,尤其要加强对非主导功能的关注,协调功能间的固有矛盾;统筹推进生态修复,关注自然资本增值,从构建区域绿水青山的格局挖掘土地价值新的增长点。     

基于中国主体功能区划的国家与省级点-轴结构解析

中国主体功能区划作为国土空间开发保护的基础制度,其空间结构是各级各类空间规划遵循的重要约束性指标以及主体功能区精准落地的关键参数。本文将面状功能区纳入点-轴系统结构,探索主体功能区点-轴结构的科学内涵,以中国主体功能区划为研究对象,聚焦国家与省级层面,着重从主体功能区点-轴结构的要素构成、功能区与点-轴结构的空间分异、以及功能区与点-轴结构的相互作用三个方面进行解析。研究结果表明：① 中国主体功能区划这张图本身就蕴含着点-轴系统结构,城市化地区是不同等级极核的集合,极核的等级和空间分布决定了开发轴线;② 点-轴地域开发系统、农业发展和生态安全地区呈现圈层式的结构特征,随着距离轴线越远,城市化类型比重越低、生态安全类型比重越高,点-轴结构受粮食安全与生态安全保障需求的约束;③ 无论是国家和省级层面,联系最紧密的区域连线与开发轴线基本吻合,不同层级等级较高的城市化功能主导区域之间的相互作用决定了主体功能区点-轴的拓扑结构,这在自然约束较弱、人类活动相对强度的区域更为显著。本文的研究成果有助于科学认知主体功能区的科学内涵及有序化的空间组织规律,为国土空间规划及功能区降尺度传导提供关键指标与参数,也将为中国综合地理区划提供重要的参考。