权衡生态安全与城市扩展模拟的山地城市增长边界划定

进行城市空间增长边界模拟研究,对区域有序开发土地资源和有效保护生态效益具有重要意义。传统方法未考虑到现实约束下生态需求对城市扩展的影响,缺乏一定的客观评价。本文以2005年和2015年两期城镇建设用地数据为基础,从协调城市扩展与生态安全的视角出发,借助ArcGIS平台构建改进CA模型,模拟了2025年万州城区的城镇用地扩展情况,并划定了城市增长边界。首先,通过计算生态敏感性、生态服务价值和禁止开发区划定生态保护红线,结合水域用地得到生态安全格局;其次,合理选取城市扩展潜力因子建立Logistic驱动评价体系,并纳入可控的邻域作用和随机作用构建CA模型模拟城市扩展的空间形态;最后,综合评价划定出2025年城市增长边界。结果表明:(1)以2005年为基期模拟2015年研究区的城镇用地情况,模拟总精度为96.80%,Kappa系数为0.86,模型效果好;(2)2025年模拟的城市增长边界内面积为166.79 km~2,占研究区面积的15.32%。模拟结果可为城市空间规划提供定量支撑,保障了城市扩展的可持续性,对生态环境敏感、城市用地紧张的山地型城市的增长边界划定具有参考价值。     

基于资源环境承载力的合肥市增长边界划定

在快速城市化和主体功能区战略背景下,滨湖城市作为城湖共生体,具有湖泊生态系统和城市社会经济系统双重属性,既是中国新型城市化格局中最具活力和潜力的核心单元之一,又是湖泊生态环境问题集中激化的高度敏感区,保护与开发并重,发展与风险共存。以行政区划调整后将巢湖纳入内湖的新合肥市为例,借助GIS平台,运用单因子评价法和综合敏感性评价法构成城市生态适宜性评价的方法体系,以水域因子、坡度因子、湿地因子、覆被因子、灾害风险因子组建资源环境约束指标体系,将合肥市域划分为极高敏感区、高敏感区、中敏感区、低敏感区、非敏感区5 种资源环境承载类型区;基于反规划理念,构建滨湖城市空间增长模型,并划定作为城市扩展生态底线的刚性和弹性空间增长边界。在此基础上,统筹考虑城市空间资源环境保障能力、人口与用地规模,结合城市总体规划方案,明确城市空间扩展方向,科学划定城市近期、中期和远期的增长边界。该方法在中国滨湖城市的空间增长规模与方向、湖泊生态系统安保与开发、城市用地调控与优化组合以及城市规划方案的合理性评价方面可提供科学决策依据。     

基于城市扩展模拟与生态—规模约束的深圳市城市开发边界划定北大核心CSCD

针对城市盲目扩张与无序蔓延等问题,该文提出一种基于生态—规模约束的城市开发边界划定方法:基于元胞自动机构建多城市扩展因子驱动与多元胞状态转换作用的城市扩展模拟模型;根据作用方式不同,将生态约束分为刚性约束和弹性约束两类,分别考虑二者对城市扩展的影响模式,构建以城市扩展模拟为基础,在生态—规模约束下的城市开发边界划定框架。以深圳市为研究区,将生态保护红线和生境质量分别作为生态刚性约束和弹性约束,以2015年为基期,模拟2018年和2025年城市扩展情形,并划定2025年深圳市城市开发边界。结果表明:2018年深圳城市扩展模拟结果总精度为97.42%,Kappa系数为0.948,2025年新扩展区域主要集中在宝安区和龙岗区,是未来城市发展重点区域。该城市开发边界划定方法在保证城市高质量发展的同时,使生态环境得到有效保护,可为引导深圳市及其他城市健康发展提供参考。     

权衡城市扩张与永久基本农田保护的城市增长边界划定——以武汉市为例

城市增长边界划定是优化城市空间结构和管理格局、增强城市综合承载力的有力手段。然而,由于城市周边的耕地质量较高,城市增长边界与永久基本农田保护在空间上存在显著的冲突。已有的城市增长边界划定研究大多忽略了城市扩张与永久基本农田保护的冲突,不利于城市周边优质耕地的保护。针对这一问题,该文利用土地系统模拟与优化模型(LANDSCAPE),以武汉市为例,开展了权衡城市扩张与永久基本农田保护的城市增长边界划定研究。结果表明:LANDSCAPE模型在城市增长边界划定过程中能够权衡城市扩张与永久基本农田保护,既能满足城市增长的需求,又有效避让了城市周边的优质耕地和重要生态用地,实现了城市扩张与永久基本农田保护的空间协调;该文提出的城市增长边界划定方法可以为快速城市化地区合理划定城市增长边界、实现区域土地资源的合理有效利用提供方法支撑。建议相关部门应同步划定城市增长边界与永久基本农田边界;同时在城市扩张与耕地保护冲突激烈区域设置耕地保护弹性区,并在该弹性区权衡城市扩张与优质耕地保护。     

城市群国土空间生态修复区域诊断——以粤港澳大湾区为例

基于人类干扰评估和生态网络构建,识别粤港澳大湾区国土空间生态修复区域,划定生态源地修复区、生态廊道修复区和踏脚石修复区,提出国土空间生态保护与修复策略。结果表明：1)湾区人类活动对生态环境干扰强度高、影响范围广,高干扰和较高干扰区域占湾区总面积的48.65%,集中分布于湾区中部;2)湾区生态网络整体呈现“两横四纵”的特征,包括北部连绵山体生态屏障、南部近岸海域生态防护带、东部和西部陆域廊道以及中部水域廊道;3)湾区国土空间生态修复区包括生态源地4 687.42 km²,生态廊道1 362.71km,踏脚石833.82 km²,主要分布于肇庆市、惠州市、江门市,从生态网络功能与结构完整的角度,提出国土空间生态修复策略;4)湾区亟待突破区域本位主义理念,凝聚国土空间生态修复协同处置的共识,组建跨域协同治理机构,主导跨区域国土空间生态修复工作。     

生态阻力面模型构建及其在城市扩展模拟中的应用

本文将城市扩展视为城市用地克服生态阻力向外扩散的过程,基于最小累积阻力模型(MCR)进行方法创新,在模型中引入不同等级源的相对阻力因子,并考虑生态障碍对于城市扩展的刚性约束,构建适合于城市扩展模拟的生态阻力面模型(UEER)。在此基础上,利用广州市土地利用第二次调查数据、遥感影像数据、DEM数据以及其他生态要素相关数据,通过源的确定与分级、基面阻力综合评价、UEER模型运算等步骤,构建了广州市城市扩展的生态阻力面,并用于模拟城市用地扩展至不同规模情景时的空间分布及边界。结果表明:①通过UEER模型生成的生态阻力面能够综合反映城市扩展水平过程所需克服的生态阻力,因此能够反映生态约束下城市扩展的空间运动趋势,可以用于城市扩展模拟。②与基于MCR模型的模拟结果相比,基于UEER模型的模拟结果更加符合实际并体现生态保护的要求。从城市扩展的规模与强度控制看,模拟结果更加符合实际需求,并体现政策调控方向。从城市形态以及与生态要素的关系看,一些重要的生态要素在快速城市化进程中能够得以保留,同时生态障碍作为生态隔离,能够有效地防止城市的蔓延式扩展,从而使城市扩展表现出明显的组团式特征。     

黄河重要水源补给区生态红线划定研究

在分析黄河重要水源补给区生态环境特征的基础上，从生态弹性力、生态敏感性和社会经济影响力三方面构建了生态红线划定评价体系，运用GIS空间分析技术构建黄河重要水源补给区的空间属性数据库，采用层次分析法确定了各指标权重，运用空间分析、叠加分析技术将黄河水源补给区分为生态红线区、生态黄线区和生态绿线区，最终确定了各区的生态保护重点及管护对策。研究结果表明：生态红线区占整个区域的38.4%，主要分布在玛曲境内的黄河及其支流的源头、甘南临夏两州农牧交错带和白龙江沿岸地区。生态红线区应该实行最严格的管控措施，严禁各种开发活动。生态黄线区占整个区域的39.1%，主要分布在临夏州南部，甘南州西北部和南部，因其生态战略地位重要，以生态修复和治理为重点，严禁有损主导生态功能的开发建设活动。生态绿线区占整个区域的22.5%，主要分布在临夏州的北部和甘南州的中部，这些地区可进行适度开发，通过生态产业的发展带动经济转型升级和环境保护的良性互动。     

耦合SOFM与SVM的生态功能分区方法——以鄂尔多斯市为例

辨析区域主要生态环境问题及其空间异质性,划定生态功能区,对保障区域生态安全和国土开发优化具有重要指导意义。以往自下而上的分区研究多基于行政区或流域开展,难以体现行政区或流域内部的生态功能分异。以鄂尔多斯市为例,基于生态系统服务与生态敏感性构建区域生态功能分区指标体系,耦合自组织特征映射（SOFM）网络与支持向量机（SVM）划定鄂尔多斯市生态功能分区。结果表明,区域内各生态功能分区指标呈现明显的空间分异特征,通过SOFM网络基于栅格进行指标聚类,构建分类效果指数筛选最佳聚类方案,将区域分为7种不同的生态功能类型。最终,利用SVM识别最优分区界线,将鄂尔多斯市分为11个生态功能区。本文构建分类效果指数实现多分类方案优选,使用机器学习算法解决自下而上的自然分区容易弱化要素空间位置属性的问题,完成了从分类到分区的定量转换,有助于提升分区的空间精度与客观性,为生态功能分区与分区边界划定提供了新的方法途径。     

“反规划”视角下城市增长边界划定研究——以徐州市中心城区为例

元胞自动机(CA)在划定城市增长边界方面具有重要作用。以往研究多侧重于传统规划理论下约束性CA的应用方面,而在保持景观的完整性及与规划目标(如城市发展方向、优质农田保护及生态环境保护等)的显式结合方面则较为不足。该文以徐州市中心城区为例,借鉴"反规划"理念,运用多准则判断CA模型,通过嵌入生态保护及城市发展方向等规划目标,模拟出徐州市2020年城市空间格局;在此基础上,进一步划定研究区的城市增长边界;将其与规划结果对比发现,该方法具有较好的适用性和可靠性,可为辅助规划实践及城市管理提供决策支持。     

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。     

基于生态足迹的西安城市生态游憩空间优化研究

城市生态游憩空间是进行城市生态游憩活动的重要基础,生态游憩空间的合理配置是生态休闲城市建设的重要内容。基于生态足迹理论模型,构建生态压力指数标准,并结合空间叠加分析法分析了西安市市区生态游憩空间的分布现状以及生态足迹、生态承载力、生态盈亏和生态压力情况。结果表明：西安市市区的人均生态赤字达到了1.4136 hm²/人,生态压力指数为13.2,生态环境状况极不安全;并且区域内生态游憩空间布局和当地的生态环境状况相矛盾。针对西安市生态游憩空间目前存在的问题,对生态游憩空间布局进行优化调整,构建西安市生态游憩廊道系统,对西安市未来城市生态文明建设、城市优质生活环境的塑造和生态安全格局的构建具有重要意义。     

城市增长边界研究进展——理论模型、划定方法与实效评价

新型城镇化背景下,传统粗放的城镇土地利用模式难以为继,控制城市规模、优化空间格局已成为当前国土资源管理的重点工作之一。城市增长边界(UGB)作为一种西方国家控制城市蔓延的技术手段和政策工具已逐渐被引入国内。采用文献资料法和归纳演绎法,梳理并分析了国内外城市增长边界的理论模型、划定方法与实效评价,挖掘未来城市增长驱动力和增长边界制定方法可能的研究方向,为后续研究和未来其在中国的实践提供参考。结果表明：① 城市增长边界实证研究的理论基础主要源于古典单中心城市模型,由于国情不同,国内主要关注经济水平、产业结构和可达性对城市增长的影响,而国外在此基础上还关注公共政策和服务、外部性以及主体间的博弈对城市蔓延的促进或抑制作用;② 城市增长刚性边界划定主要以土地适宜性和承载力评价为基础,弹性边界可采用元胞自动机进行空间辅助模拟;③ 国外城市增长边界的实施效果具有地区差异性,国内目前还缺乏城市增长边界实施效果评价相关方面的研究。因此,城市增长驱动力后续研究应吸纳多源理论,识别不同尺度下其机理特征,探索宏观环境的情景变量对微观环境下“驱动力—城市增长”这一关系的影响。城市增长弹性边界制定需要考虑城乡土地利用转换背后不同情景下主体间的复杂博弈对用地转换在空间上分布的决定作用。为了保证政策的持续性和统筹区域发展,未来需要明确城市增长边界的管理机构,制定对应的法律条款和管理体系。     

近30a黄河流域中心城市空间扩展特征及启示

探究城市空间扩展特征,认识城镇用地开发效率,有助于科学践行城市开发边界和高质量发展政策。基于城市空间、人口和经济数据,采用扩展强度指数、差异指数和耦合协调度模型,分析1992—2020年黄河流域8个中心城市空间扩展数量和质量的时空特征及启示。结果表明：(1)中心城市平均扩展面积315 km²,下游城市扩展规模大于中上游,济南市、郑州市、西安市和银川市扩展强度较高。(2)各市空间扩展与人口、经济耦合关系呈下游向中上游、中游向上下游递减的分布特征,平均值分别由1992年0.42、0.19提升至2020年0.89、0.81,扩展质量整体向好。(3)城市空间扩展分异是自然区位、经济发展、政策条件等多方面综合驱动的结果。(4)严格落实流域高质量发展政策,科学践行城市开发边界,协调优化城市用地扩展与人口、经济之间相互关系,合理规划城市发展,是黄河流域中心城市实现高质量发展的重要路径。     

北京城市居民日常活动空间的社区分异

居民日常活动空间直接反映其对城市空间的利用状况及生活质量,从而得到地理学、规划学、社会学等领域的关注。中国城市在市场化转型、快速城市化等背景下,社会阶层分化与居住空间分异日益明显,城市社区无论在社会构成还是在建成环境上都呈现出显著的空间分异。基于对北京城市居民活动日志问卷调查数据,借助GIS可视化与空间分析方法,通过对北京城市不同类型社区居民日常活动的时空分布、活动空间形态及面积等特征的比较,揭示不同社区居民的日常活动空间的社区分异,试图将基于人口属性、设施供给的社区分异研究拓展到基于日常行为的居民对城市空间利用的社区分异。     

基于水文效应的城市增长边界的确定——以镇江新民洲为例

城市增长边界(UGB)是城市增长管理、控制城市无序蔓延的重要工具,但如何科学定量划定城市增长边界一直是一个技术难题。针对目前城市增长边界定量划定研究的不足,提出一种基于城市水文效应,适用于城市内涝易发区的城市增长边界划定方法。该方法整合了元胞自动机(CA)模型与区域水文模型(SCS),通过CA模型预测城市不透水面积的扩张范围与形态,并以此作为城市水文模型的参数,评估城市淹水面积的比例及风险,最后根据风险水平确定城市增长边界。以镇江新民洲为例,实证研究了该地区的城市增长边界的合理划定,研究发现该区域城市扩张规模控制500 hm2之内,城市在最大降雨条件下城市积水面积的风险水平能有效降低。研究结果可为新民洲的水文风险控制及城市规划提供依据,同时可为其他城市增长边界划定提供方法参考。     

基于居住区比较的西宁城市居民日常活动空间研究

采用2013年西宁市城市居民周日和周一连续两天的活动日志调查数据,利用趋势面和路径缓冲区方法表征和测度西宁市城区单位、郊区单位、城区商品房、郊区商品房、城区混合5类居住区居民的活动空间,并进行比较研究,在行为层面上对西宁城市居民日常活动空间特征及成因进行解读,利用多元线性回归模型分析活动空间的影响因素。结果表明:(1)单位居住区居民形成了职住接近主导的近家工作活动空间,商品房和混合居住区居民形成了较为扩展的工作活动空间;(2)各类型居住区居民工作日非工作活动近家集聚;(3)休息日单位居住区居民活动空间较工作日扩展,郊区商品房居住区居民活动空间较工作日收缩,城区商品房与混合居住区与工作日几无差异;(4)郊区居民活动空间范围显著大于城区居民,居住区距离市中心的距离对西宁城市居民日常活动空间范围具有正向影响;(5)住房属性是影响居民日常活动空间的重要变量,工作日商品房居住区居民活动空间显著大于单位居住区居民,而休息日各类型居住区居民活动空间范围的差异缩小。     

国土空间规划中生态空间和生态保护红线的划定

省级空间规划是为实现“多规合一”而开展的基础性制度尝试,其核心内容划定“三区三线”是通过科学分析自然与社会本底,对各类空间边界进行严格勘定,作为管控国土空间的抓手。生态空间和生态保护红线是“三区三线”中“生态先行”理念的载体。以《生态保护红线划定技术指南》为基础,对福建省开展基于资源环境承载能力评价和国土空间开发适宜性评价要求的陆上全域生态保护等级和保护优先序评价,探讨和实践省级空间规划中生态空间和生态保护红线的划分方法,以期为沿海多山省份的空间规划提供参考。结果显示：福建省生态空间陆域占比为78.76%,涵盖了88.07%的森林、71.23%的草地、64.44%的水域和47.72%的裸地;生态保护红线陆域占比为20.90%,以生物多样性维护红线、水源地保护及水源涵养红线为主。     

居民福祉视角下城市生态治理效率的溢出效应 ——基于长三角城市群的检验

基于居民福祉视角构建城市生态治理效率评价体系,采用SFA模型测度长三角城市群26个城市2004—2019年的生态治理效率,引入空间计量模型识别其空间溢出效应及影响因素。研究发现:(1)长三角城市群生态治理效率整体不断趋好,空间格局表现出"沿海-沿江-内陆"的阶梯式递减特征。(2)生态治理效率的空间正向溢出效应显著。(3)区域生态治理效率与其经济发展水平间存在倒"U"型关系,即"福利门槛"假设存在;产业结构和城市绿化的直接及间接效应对生态治理效率均有阻碍作用,而外商投资却发挥着积极作用,表明"污染天堂假说"不一定成立。因此,基于居民福祉开展城市生态环境治理过程中应考虑城际之间空间溢出效应,加强城际之间联动合作。     

基于潜力—约束和SLEUTH模型松散耦合的南京城市扩展模拟

将潜力—约束与SLEUTH模型进行松散耦合,在建设用地适宜性评价的基础上,将不同生态安全格局情景融入SLEUTH模型的排除图层,对研究区2013-2040年的城市用地空间扩展进行多情景模拟。研究表明:(1)两个模型的松散耦合能够有效提高像元尺度上模型校正的精度。(2)用地扩展在以"边缘增长"和"填充增长"为主的同时,在城市外围形成了较为明显的"跳跃式"发展,表明模型的松散耦合能够更好地捕捉城市发展政策所导致的新城市增长中心。(3)三种生态安全格局情景方案的城市用地模拟结果均呈增长趋势,但高生态安全格局情景的新增城市用地面积和增长率均最小,表明将生态敏感性作为城市发展的约束图层,能够有效保护研究区的自然生态空间,大幅降低生态安全风险。     

基于潜力—约束和SLEUTH模型松散耦合的南京城市扩展模拟北大核心CSCDCSSCI

将潜力—约束与SLEUTH模型进行松散耦合,在建设用地适宜性评价的基础上,将不同生态安全格局情景融入SLEUTH模型的排除图层,对研究区2013-2040年的城市用地空间扩展进行多情景模拟。研究表明:(1)两个模型的松散耦合能够有效提高像元尺度上模型校正的精度。(2)用地扩展在以"边缘增长"和"填充增长"为主的同时,在城市外围形成了较为明显的"跳跃式"发展,表明模型的松散耦合能够更好地捕捉城市发展政策所导致的新城市增长中心。(3)三种生态安全格局情景方案的城市用地模拟结果均呈增长趋势,但高生态安全格局情景的新增城市用地面积和增长率均最小,表明将生态敏感性作为城市发展的约束图层,能够有效保护研究区的自然生态空间,大幅降低生态安全风险。