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.     

耦合土地利用格局与过程变化的生态干扰评价——以长三角地区为例

基于长三角地区2000年、2010年和2018年土地利用数据,分析该地区农用地、建设用地和生态用地时空变化特征,耦合生态斑块空间格局变化、生境面积增减和生态破碎化过程,提出生态干扰格局指数和生态干扰过程指数,定量评价土地利用变化过程中的生态干扰。结果表明：① 2000—2018年,建设用地快速扩张占用了大量农用地及生态用地,土地利用强度呈现先增后减的趋势;② 生态干扰格局指数和生态干扰过程指数时空差异明显,经济发展和城镇化水平较高的地区更易出现生态负干扰,且干扰程度趋于增加;③ 尽管部分区域生态用地净面积有所增加,但其实际受到的生态干扰过程并未减轻,甚至呈现负向化发展趋势。研究有助于深入理解生态用地变化过程中蕴含的生境数量、质量和空间关系,能够为快速城镇化地区生态文明建设和治理提供决策依据。     

1990—2014年印度城市扩张时空特征对比分析

印度是人口仅次于中国的发展中国家,也是“一带一路”倡议的重要节点。印度正处于城市化快速发展阶段,分析印度城市化特征具有重要意义,而中国国内关于印度城市化和城市扩张的研究和报道相对较少。论文选取10个人口超过100万的印度城市,获取1990、2000和2014年基于Landsat影像的土地利用数据和人口数据,采用圈层分析法将城市划分为等间距的同心圆圈层后统计各圈层内建设用地密度,选取增长率、密度、强度以及景观指数指标对印度城市扩张进行多维度对比分析。研究发现：①城市土地扩张快于人口增长,1990—2000、2000—2014年土地年均增长率分别是人口年均增长率的3.27和2.43倍。②建设用地密度随着与城市中心距离增加而衰减,且在一定距离内快速下降;同圈层内建设用地密度随时间逐渐增加;城市以分散的方式向外扩张,城市形态变得更加松散,特别是在第二阶段(2000—2014年)。③建设用地斑块破碎化程度与城市扩张强度的空间变化相吻合。城市扩张最活跃区域与景观破碎度最严重区域都随时间不断向外推进,城市扩张对景观格局产生显著影响。在全球城市扩张背景下,研究结果将为理解城市扩张时空特征而提供印度样本,也将为研究其他地区城市扩张提供分析方法和思路。     

长江三角洲城市群区域滨海湿地利用时空变化特征

应用遥感和地理信息系统技术,以研究区遥感影像为主要数据源,研究了1990～2000年和2000～2005年间长江三角洲城市群区域围海造地行为下滨海湿地利用的时空演变特征。围海造地在不同城市化发展时期分别为农业用地和建设用地扩张所需。以海岸线为基准,通过分别向陆地和向海洋方向进行滨海湿地分区,每个方向设立7个缓冲带,靠近海岸线的前6个缓冲带宽1km,第7个缓冲带宽10km。结果表明,1990～2000年期间,围海造地以农业用地扩张为主,其平均年扩张速率为48.9km2/a,明显大于建设用地的平均年扩张速率(28.2km2/a);而2000～2005年期间,建设用地成为围海造地的主要目的,建设用地平均年扩张速率大幅增大至91.8km2/a,而农业用地平均年扩张率仅为4.2km2/a。在空间分布上,1990～2000年期间,农业用地平均年扩张百分率最大值出现在距海岸线5km的陆地缓冲区;但在2000～2005年期间,各陆地缓冲区农业用地面积在减少,其平均年扩张百分率为-1.3%/a;而建设用地在各缓冲区的平均年扩张百分率由1990～2000年期间的0.62%/a增大为2000～2005年期间的2.66%/a。对长江三角洲滨海湿地土地流转驱动力的分析表明,城市化是建设用地扩张的重要驱动力;一些天然滨海湿地直接转变为建设用地,两个时期建设用地净扩张区域相同,即距海岸线1～3km和>6km陆地缓冲带;还有一些天然滨海湿地,如滩涂,被用于水产养殖,而转变为人工湿地,在1990～2000年期间,农业用地的扩张区域是距海岸线4～6km的陆地缓冲带,在2000～2005年期间,农业用地的扩张区域是1～3km的近海缓冲带。     

协调发展视角下大南昌都市圈城市增长边界的划定

科学划定城市增长边界(UGB)能合理引导城市发展方向,有效抑制无序蔓延。基于协调发展视角,结合多目标土地利用适宜性评价方法与PLUS模型划定大南昌都市圈刚性UGB及自然增长、政策约束、协调发展3种情景下的弹性UGB。结果表明：(1)多目标土地利用适宜性呈现空间差异且存在重叠和交叉,协调发展最适宜区与农业生产最适宜区、生态保护最重要区重叠面积相比城镇建设最适宜区均有所下降;(2)刚性UGB面积占研究区总面积的76.11%,保障大南昌都市圈城市扩张严格遵循生态保护红线和粮食安全底线;(3)PLUS模型模拟结果总体呈耕地、林地、草地、未利用地减少以及水域和建设用地增加的趋势,其中建设用地扩张最显著,但协调发展情景下城市扩张得到有效约束,且该情景下弹性UGB能有效减缓城市扩张占用农业或生态价值最高区域,更能优化城市景观格局。研究结果有利于引导和实现大南昌都市圈城市可持续发展,也可为其他城市三生空间协调发展提供参考。     

基于DLS模型的城市土地政策生态效应研究——以深圳市为例

以快速城市化典型地区——深圳市为例,结合土地利用变化与生态质量评价模型对城市土地利用的数量控制和空间控制两类生态政策的生态效应进行了评估。结果表明:(1)在城市化发展过程中,由于城市用地扩张,城市生境面临破碎化增加、连通性降低、生境质量下降等生态风险,生态政策的实施可以在一定程度上缓解上述生态风险。(2)数量控制的生态政策可以提高土地利用的集约性,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势和增强景观连通性,但可能造成城市开发强度上升,对城市用地周边生态环境产生影响。(3)空间控制的生态政策可以维护生态用地格局,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势,但在维护景观连通性方面作用有限。(4)两种政策同时使用会产生协同效应,其效果优于单独使用两种政策。     

基于网格单元的西北干旱区城市土地覆被/土地利用时空变化研究——以新疆喀什市为例

利用1995、2005和2015年3期Landsat遥感数据,提取新疆喀什地区喀什市土地覆被/土地利用信息,并将各时期用地分类数据分别转入50 m×50 m的矢量网格单元,建立基于矢量网格单元的土地覆被/土地利用网格图,探讨喀什市1995-2015年土地覆被/土地利用时空变化特征及驱动因素;通过叠加分析,研究时期内各用地类型之间相互转换和替代关系。结果显示：（1）1995-2015年间喀什市土地覆被/土地利用变化剧烈,以建设用地面积变化最为显著,20 a间面积增加近3倍,未利用地和绿地面积均有所减少,水体的面积变化显现波动态势。（2）1995-2015年喀什市建设用地扩张主要以"摊大饼"式的外延扩张为主,但也伴随少量内部填充的集约式增长模式,通过回归分析,建设用地面积的增加与城市人口的增加和社会经济的发展具有紧密的正相关关系。（3）建设用地在扩张过程中主要侵占和替代了未利用地和绿地,并且绿地的增加与减少和未利用地的侵占与被侵占有着直接关联。     

青藏公路对区域土地利用和景观格局的影响——以格尔木至唐古拉山段为例

根据1995年和2000年土地利用数据,运用ARC/INFO软件和景观生态学方法,研究了青藏公路沿线格尔木、曲麻莱、治多3个县(市)的土地利用变化和景观格局变化,修订了单一土地利用类型动态度计算公式,重点分析了公路缓冲带的土地利用变化、景观格局变化和建设用地缓冲带的土地利用变化。主要结论如下:①研究区建设用地增加迅速,林地、水域、未利用土地增加,耕地大量减少,草地退化严重,其中曲麻菜县草地减少22.8%,未利用土地增加 43.96%;②景观破碎化程度加剧,分维数、多样性指数和景观破碎度均增加;③与其它交通干线对沿线的 “轴向”影响不同,该段青藏公路以“点”型的辐射效应为标志,且仅仅影响建设用地周围的区域,格尔木市的影响范围是3 km,五道梁的影响范围是1km; ④K=(Ua+Ub－2Uc)Ua－1T-1×100%,可准确地反映单一土地利用类型变化特点。     

全球超大城市空间扩张及分形特征研究

超大城市是全球经济、文化以及高科技产业发展的承载体和重要纽带,其形态结构特征和人口聚集效应是城市化影响的典型表现,然而当前对于全球超大城市形态特征及扩张模式的研究相对不足。基于2000—2020年全球城市土地利用/覆盖变化数据（GULUC-30）,利用城市扩张强度差异指数分析了超大城市用地的时空变化规律;而后运用面积—半径标度分析模型研究了超大城市的分形特征及扩张模式,最后基于城市用地面积和城市人口之间的线性关系评价城市用地效率。结果发现：① 2000—2020年东南亚和东亚的中国超大城市用地扩张最剧烈,城市用地面积分别扩张了3148.32 km²和5996.26 km²,城市扩张强度差异指数平均值大于3;② 2000—2020年超大城市的形态特征和扩张模式向着更加集约和紧凑的方向发展,径向维数平均值由1.54增加至1.56,分维差呈逐年减少趋势,城市内部结构一体化特征显著;③ 北美和欧洲的超大城市用地效率低,2020年城市用地面积与城市人口比值系数范围为0.89~4.11;南亚和非洲城市用地效率高,比值范围为0.23~0.87。超大城市空间扩张格局和形态变化的认识对于城市用地的集约利用和可持续发展具有重要参考价值。严格控制超大城市扩张规模,促进城市用地的均衡发展是建设韧性城市和实现城市地区可持续发展的必要条件。     

基于DLS模型的城市土地政策生态效应研究——以深圳市为例

以快速城市化典型地区——深圳市为例,结合土地利用变化与生态质量评价模型对城市土地利用的数量控制和空间控制两类生态政策的生态效应进行了评估。结果表明：(1) 在城市化发展过程中,由于城市用地扩张,城市生境面临破碎化增加、连通性降低、生境质量下降等生态风险,生态政策的实施可以在一定程度上缓解上述生态风险。(2) 数量控制的生态政策可以提高土地利用的集约性,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势和增强景观连通性,但可能造成城市开发强度上升,对城市用地周边生态环境产生影响。(3) 空间控制的生态政策可以维护生态用地格局,遏制景观破碎化和生境质量下降趋势,但在维护景观连通性方面作用有限。(4) 两种政策同时使用会产生协同效应,其效果优于单独使用两种政策。     

城市化背景下农业景观变化对生态服务影响——以西安都市圈为例

快速城市化推动了农业类型转变和农业景观格局的变化对农业生态服务产生了重要影响。应用景观生态学和生态服务理论与方法,以西安都市圈为例,研究了快速城市化背景下农业景观变化过程及对生态服务的影响。结果表明:(1)1988-2013年西安都市圈农业景观逐渐破碎化、景观格局多样化和景观斑块形状不规则化,斑块密度指数、多样性指数和景观形状指数分别提高了32%、35%和30%,以耕地为主导的景观类型优势逐渐降低。(2)区域城镇和工矿扩张、道路及旅游景区(点)建设、大田农业向都市农业转变等是导致本区景农业观破碎化的主要因素。(3)1988-2013年生态服务总值下降了1.3%,以生产性和文化休闲服务上升和生态与生命支撑性服务下降为特征。城镇及居民点扩展区域是生态服务大幅度下降区域;果业基地、退耕区和城市内部遗址公园等是生态服务较大幅度提高区域。(4)在中心城市扩张与农业转型时期,以耕地景观的破碎化为主导,生态服务增加;在区域整体(网状)城镇化时期,以建设用地扩张导致的景观整体破碎化,使生态服务会减少。     

中国城市建设用地转型阶段及其空间格局

1978年改革开放以来,社会经济快速发展不断改变着中国城市建设用地形态,并在不同区域表现出非均衡的空间差异。基于中国1981—2015年城市建设用地面积和人口数据,综合运用滑动T检验、K密度估计（KDE）和基尼系数等方法,识别中国城市建设用地转型的关键节点,并揭示其时空特征。结果表明：① 中国城市建设用地形态经历了“面积低速扩张—人均用地收缩”（1981—1990年）、“面积中速扩张—人均用地低速上升”（1990—2000年）、“面积快速扩张—人均用地快速上升”（2000—2015年）3个转型阶段。② 1990—2000年和2000—2015年两个转型阶段,面积转型的空间格局演变缓慢,表现出以东部长三角、珠三角为核心的大聚集和中西部以省会城市为中心的小分散格局,而人均用地转型空间格局呈由东部聚集向全国蔓延的演变趋势。③ 1990—2015年,城市建设用地面积的空间非均衡性表现为先逐渐缩小后逐渐扩大的动态演变特征,人均用地的空间非均衡性表现为先逐渐缩小后趋于稳定的演变特征。④ 中国城市建设用地转型符合区域土地利用转型的理论模式,与社会经济发展阶段转变相对应,空间格局演变揭示了国家发展战略由东部优先向区域协调发展转变的现实情况。研究在内容上弥补了土地利用转型阶段定量识别的不足,可为新时代社会经济转型背景下城市建设用地管控工作提供理论和数据依据。     

2000—2020年印度土地利用的时空演化及驱动因素分析

印度已成为全球十大经济体之一,也是全球增长最快的新兴经济体。作为世界耕地大国和农业大国,印度的土地利用格局演化对全球粮食安全和可持续发展意义重大。收集了印度2000、2010和2020年3期土地利用数据,借助景观格局指数、土地利用动态度模型、土地利用转移图谱等方法刻画了印度土地利用的规模、组成、形态、格局及时空演化特征,研究发现：①印度的土地利用类型中,耕地占比最高,2020年占总面积的62.91%。斑块形态较复杂,其面积加权平均斑块分维数为1.37。耕地总面积保持相对稳定,与其他用地类型的转入转出整体保持平衡,但耕地转为建设用地的比率近年来快速增加,2010—2020年建设用地成为耕地主转出类型,反映了快速城市化与人口增长的影响。②林地为印度第二大用地类型,空间集聚特征明显。林地面积持续而缓慢地减少,2000—2010年主要退化为未利用地（转出比率19.73%）,2010—2020年主要与草地相互转换（转入转出比率分别为17.94%、18.17%）。③印度草地分布破碎离散,因转入大于转出,总面积持续小幅度增加,2000—2010年、2010—2020年草地新增面积分别占所有用地新增面积的28.31%、28.64%,新增用地多由林地转入（分别为18.91%、18.17%）。④建设用地主要分布于首都新德里及印度东部的西孟加拉邦和阿萨姆邦,斑块相对规则。近年来,印度建设用地面积不断扩张,2010—2020动态度达2.51%,主要由耕地转入。⑤构建地理加权回归模型,发现极端温度、高程、人口、GDP与政策是印度耕地与建设用地演化的主要驱动因子。     

长三角地区城市土地利用与生态环境效应的交互作用机制研究

论文以“长江三角洲城市经济协调会”内16个核心成员城市作为典型案例,构建城市土地利用与生态环境效应评价指标体系,运用灰色关联评价模型探究2000—2015年间城市土地利用与生态环境效应的时空演变规律与耦合度变化,解析系统间交互作用机制。结果表明：① 长三角地区城市土地利用指数不断增加,社会经济发展与土地利用开发均起到正向促进作用。社会经济发展对城市生产、生活空间和环境质量产生更多需求,建设用地扩张、耕地面积被侵占、人口承载增大也是导致城市土地利用指数上升的重要因素。② 区域生态环境质量整体表现平稳,效应映射到空间上,变化幅度与演变特征明显。浙江省的城市生态环境质量高于上海与江苏的城市,这与环境自净能力、污染处理设施建设以及生态保护理念的宣传等因素相关。③ 城市土地利用与生态环境效应耦合度较低的城市占多数,处于失调状态。城镇化进程中用地扩张呈现低密度、分散化倾向,对生态安全和环境质量扰动强烈,导致城市土地利用与生态环境保护的空间偏离度加大。④ 城市土地利用系统与生态环境系统各要素间存在较强的相互作用关系,要素胁迫与约束作用强度大小差异明显。     

关中-天水经济区土地利用变化模拟预测及景观格局动态变化

利用2000年和2010年两期TM影像,应用遥感和GIS技术获取关中-天水经济区2000-2010年土地利用变化数据,对研究区土地利用时空状态进行分析,并借助CA-Markov模型对该地区土地利用变化趋势进行情景模拟,深入分析了10 a来和2020年研究区土地利用变化的数量和空间特征以及由此所引起的一系列生态环境效应,主要表现在：过去10 a来城镇建设用地面积增加迅速,耕地和草地面积则减少,城镇建设用地的扩展是通过占用大量城郊的农田来实现的,通过这10 a间的快速城市化进程看出,研究区的城市扩张和基本农田保护之间已经开始产生矛盾;研究区土地利用实际变迁面积约占全区总面积的24.39%,也就是说全区约1/4的土地在这10 a间都发生了变化,从而反映出人类活动之强烈;未来10 a耕地和草地面积将持续下降,耕地面积的减少速度变快,城镇建设用地面积仍然迅速增加,且主要有耕地和草地转化而来,未来10 a研究区土地利用实际变迁面积约占全区总面积的11.43%。景观指数的分析结果表明了研究区内的景观趋向破碎化、复杂化和均匀化发展,景观的稳定性和抗干扰性减小。     

西宁市城市生态用地空间格局变化及其生态系统服务价值评估

基于Landsat TM/8OLI(2000年、2005年、2010年和2015年)4期遥感影像,应用人工目视解译和监督分类等遥感技术方法,揭示西宁市城市生态用地的空间结构变化,评估其生态系统服务价值。结果表明:2000~2015年间生态用地面积减少了15.2%,建设用地增加了113%;其中,建设用地和林地面积一直处于上升趋势,农田面积一直处于下降趋势,草地和水域面积在小幅度内波动,裸地面积在2005~2010年是上升趋势,从2010年开始迅速下降。15年间西宁市区生态用地的变化导致生态系统服务价值也发生了很大的变化,2000~2015年,西宁市区生态系统服务总价值降低了7.5%,其中农田所提供的生态系统服务价值降低最大,降低了56.3%。城市生态用地结构的变化导致生态系统服务价值的变化,而城市生态用地的变化主要受经济的发展、人口的增加以及政府出台政策的影响。     

黄河流域城市群扩张的时空格局演化及情景模拟——以呼包鄂榆城市群为例

黄河流域城镇扩张对区域景观格局影响显著,城市群人口聚集与增长引发了流域“人-地”矛盾和“空间冲突”等一系列生态环境问题。基于土地利用数据和FLUS模型对2025年和2035年呼包鄂榆城市群城镇化与土地利用时空演化特征进行多情景模拟预测。结果表明：① 1990—2018年呼包鄂榆城市群整体发展水平较低,建设用地面积经历了“平稳增加-缓慢增加-急剧增加”的变化过程,区域总体以草地为主,其占土地总面积的50%以上,其次是未利用土地和耕地,林地和建设用地次之。② 城市群扩张最剧烈地区在空间上主要发生在呼和浩特市、包头市等城市主城区,且扩张模式以外延式扩张为主,扩张来源主要是耕地、草地等生态用地。③ 三种情景模拟发现,2025年和2035年区域土地利用变化的空间结构和特征差异明显。自然发展情景下,城市扩张不受约束,高速增长占据了大量生态用地;加入生态约束条件很好的控制了对草地和林地的占用;经济发展情景下,城市扩张将进一步占据更多的未利用土地和耕地。本研究通过城市群扩张时空格局演化及情景模拟分析,尝试为区域规划、城市空间规划和区域生态空间保护提供多角度、多情景和可选择的政策决策参考。     

长江三角洲生态用地破碎度及其城市化关联

破碎化是当今地表自然景观演化的重要形式。基于县(区) 行政单元,利用GIS 技术和景观生态方法,定量探讨了长江三角洲生态用地破碎分区及其城市化关联,研究结论有：① 建立了生态用地破碎度综合模型,并与城市化规模和空间构型等参数聚类,将全区划为2 个 高破碎区、3 个中等破碎区和2 个低破碎区;② 基于区县尺度和30 m 分辨率影像的生态用 地破碎度是城市化、生态用地特征及其他干扰源的综合表现,与城镇化水平和城镇用地比例 等规模参数相关性不明显,相关系数分别为0.303、0.432,但与城镇用地聚合度呈现明显的负相关,相关系数为-0.807;③ 破碎分区及破碎度的城市化关联为不同生态用地空间战略的选择提供依据,对面向生态保护的城市化空间引导和规划具有指导意义。     

基于生态安全导向的城市空间扩展模拟与分析北大核心CSCDCSSCI

进行城市空间扩展模拟分析研究,对于城市生态安全格局优化具有重要意义。基于Dyna-CLUE模型进行广州市的城市空间扩展模拟与分析,结果表明:城市化到现阶段,政府采取的土地利用数量调控对城市空间扩展的影响较为重要,空间区划的引导作用相对不明显;建设用地聚集度持续增大,单位面积内的斑块数则先增后减,二者揭示出的景观特征不完全一致;城市空间是外缘、飞地式和内填式三种空间扩展模式共同作用的结果,但在1990-2005年以外缘和飞地式为主,在2005-2020年则以外缘和内填式为主,此时新增斑块与原有斑块的建设用地连成大斑块,单位斑块上的建设用地数量呈降势,前后两个时段内,城市由"摊大饼"外延式逐渐转向集约节约的内填式扩展,城市生态文明建设初显成效。     

河北雄安新区建设的区域地表本底特征与生态管控

河北雄安新区建设对于实施京津冀协同发展战略及有机疏解北京非首都功能、优化区域空间格局,提升京津冀城市群生态系统服务和改善人居环境具有重要意义。本文基于多期遥感图像、土地利用/覆盖变化数据、生态系统服务评估数据以及高精度城市地表信息等专题数据集,从雄安新区建设涉及的京津冀城市群区域背景和规划区覆盖范围两个层面揭示了新区建设的区域地表本底状态,并提出了相应的生态保护与管控建议。结论表明：京津冀城市群正呈现建设用地快速扩张以及由此导致的下垫面不透水地表高密度连绵集聚式态势,城镇用地和城市不透水地表较2000年分别增长了1.27倍和1.43倍,且接近15%的子流域水生态系统健康状况受到不透水地表的严重影响。雄安新区建设涉及的雄县、容城、安新三县以农田、乡镇及农村聚落和水域及湿地生态系统为主,其开发建设应围绕实现疏解北京非首都功能为目标,适度控制人口、产业规模,建设宜居生态健康城市。规划初期,应将其纳入国家海绵城市建设试点范畴,参照国际低影响度开发模式,加强城市绿色基础设施建设。基于当前下垫面特征,前期规划应考虑构建新区与保定、北京和天津城市之间的绿化生态斑块和生态廊道;新区内建设用地不透水地表整体比例应控制在60%之内,核心区不超过70%。新区建设过程中需确立“以水定城”理念,在新区基础设施建设、供排水方面充分考虑雨水收集和循环利用。