碳排放约束下京津冀地区建设用地利用效率时空演化特征与影响因素研究北大核心CSCD

碳排放与建设用地利用效率具有显著的相互约束效应,建设用地低碳高效利用对实现区域高质量发展具有重要意义。该文通过构建碳排放约束下的建设用地利用效率评价体系,综合运用超效率模型、核密度估计、标准差椭圆等方法分析2005-2019年京津冀地区建设用地利用效率时空分异和空间特征,并探究建设用地利用效率变化的影响因素。结果表明:1)京津冀地区建设用地碳排放呈“先升后降再升”的变化趋势,净变化量为18387.308×104t;2)碳排放约束下的京津冀地区建设用地利用效率呈“先降再升”的特征,经济较发达城市的建设用地利用效率改善较明显,南部体量较小的城市呈波动式提升趋势;3)京津冀地区建设用地利用效率空间上呈东北—西南向分布,形成中北部和南部双核心的总体格局,核心城市集聚作用明显;4)人口规模与碳排放约束下建设用地利用效率呈显著负相关,而经济水平和对外贸易对建设用地利用效率具有显著正向作用。最后为提升京津冀地区建设用地利用效率,实现低碳高效发展提出相关建议。     

长江经济带城市建设用地利用效率空间非均衡性及影响因素

构建随机前沿生产函数模型测度了长江经济带2005—2018年间城市建设用地效率,采用空间统计模型分析其空间非均衡性,并深入探究形成其空间分异的主要影响因素。结果表明:2005—2018年,长江经济带城市建设用地利用效率逐渐上升,但效率并不高;长江经济带城市建设用地利用效率空间分布呈现东北高、西南低的空间集聚特征,表现出明显的空间非均衡性;长江经济带城市建设用地效率空间非均衡性主要受经济发展水平、城镇化水平、政府干预程度、产业结构、外商投资水平、科技水平、土地市场化程度等7个因素影响,各因素对不同区域的影响程度和方向存在较大差异。     

南昌市土地利用的空间冲突测算与分析

以南昌市1995年、2005年和2015年3期遥感解译数据为基础,利用生态风险评价模型中的空间外部压力值、空间暴露性指数和空间稳定性指数3个因子构建空间冲突模型,借鉴倒"U"型模型,将空间冲突划分为稳定可控、基本可控、基本失控和严重失控四类。研究表明:①南昌市1995—2005年空间分布格局中耕地占50%左右,建设用地增长迅速,其余均在减少,且城市扩张以消耗耕地面积为主。②1995—2015年的空间冲突呈持续增长态势,均以可控级别为主,但严重失控级别增长迅速,由1995年的2. 05%增长到5. 21%,形势不容乐观。③不同土地利用类型之间的生态服务价值不同,空间冲突级别也有很大差异,失控级别由大到小依次为建设用地、耕地、水域、林地和其他用地。④1995—2015年生态服务价值逐渐降低,空间冲突加剧,利用Google Earth影像平台查看部分区域,发现城乡过渡地带严重失控区域较多;城市内部基本失控区域较多;稳定可控区域中多为水域、沼泽等土地利用类型;鄱阳湖支流附近的基本可控区域较多;偏远乡村冲突区域远低于城市。     

东北地区建设用地开发强度格局演变的空间分异机制

建设用地开发强度是区域建设用地开发利用程度及其对区域人口和经济社会承载强度的综合反映。本文以东北地区179个县域空间为基本研究单元,应用冷热点、空间变差函数、GWR模型等定量方法对建设用地开发强度的时空分异格局演变及分异机制进行了探讨,得出以下结论：① 2000-2015年东北地区建设用地开发强度总体呈现出增长态势,但空间分异显著,各单元间建设用地开发强度高低的相互作用及联动效应较为明显,但建设用地开发强度的空间分布逐渐趋于非均衡,建设用地开发强度的冷热点分布格局与全局分异变化及空间异质性态势基本吻合;② 2000年东北地区开发强度格局分异由政府财政投入力度、用地投资强度和产业结构水平共同影响,到2005-2015年发展演化为政府财政投入力度、用地投资强度、经济发展水平和产业结构水平共同影响;③ 2000-2015年政府财政投入力度、用地投资强度、经济发展水平和产业结构水平与东北地区建设用地开发强度格局分布态势具有一定的关联性,但在不同区域呈现出影响程度的差异性。     

建设用地利用效率的区域差异及空间配置——基于2003—2008年中国省域面板数据

建设用地利用效率是指区域单位面积建设用地上所承载的工业化和城镇化功能。从工业化与城镇化2个方面,通过极差、极差倍数和离散系数等指标揭示我国建设用地利用效率的区域差异及其空间特征。我国建设用地利用效率存在非常显著的区域差异,地带性特征是其最明显的空间特征。建设用地利用效率在空间指向上具有一致性,但绝对量与增速之间存在"倒挂"关系。基于政府层级体制和行政指令的资源分配机制与建设用地的利用效率是不相关的。由于资源配置与效率的背离必然会损失效率,进而探讨通过建立跨区域交易制度和相应的补偿机制以实现对建设用地资源更有效率的空间配置。     

长沙都市区生境质量对城市扩张的时空响应

生境质量是评价生态环境的重要指标,掌握其对城市扩张的时空响应规律,有助于提升都市区城乡规划质量和生态管控的合理性。本文在运用InVEST模型对长沙都市区1995-2015年生境质量时空演化的基本特征进行分析的基础上,利用缓冲区由内向外逐层剖析,探讨长沙都市区近20年来城市扩张格局及其对生境质量的影响。结果表明：①长沙都市区建设用地面积从170.26 km²增至487.19 km²;三环线以内建设用地快速扩张,从三环线起向外扩张逐渐放缓;②生境质量中等及以上的区域占比从1995年的43.49%下降到2015年的27.22%,生境质量平均值则相应地从0.46下降到0.31,且退化最明显的区域从核心外围区(5-10号缓冲区)外移到三环线附近(10-15号缓冲区);③各圈层建设用地扩张强度与生境质量变化之间存在显著的空间负相关性,生境质量变化对城市扩张响应最强烈的区域始终位于核心外围区;④建设用地空间布局零散和几何形态不规则程度的增加加剧了生境质量的退化,并在三环线附近区域(10-15号缓冲区)表现最为明显,应成为未来长沙都市区城乡规划和生态管控的重点区域。     

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。     

区域建设用地开发强度格局演化及影响因素分析——以陕西省为例

区域建设用地开发强度是揭示土地利用效率、社会经济发展水平与国土空间开发状态的重要指标,对其变化进行监测与管治是优化国土空间开发格局,实现区域可持续发展的重要手段。构建建设用地开发强度量化模型,以陕西省为例,计算2000—2015年县域建设用地开发强度指数,利用空间自相关分析方法揭示其空间格局和演化特征,并采用最小二乘法(OLS)和地理加权回归(GWR)模型识别建设用地开发强度格局演化的影响因素。结果表明:(1)2000—2015年陕西省建设用地开发强度总体呈现增长态势,内部空间分异显著,高强度区集中在榆林、延安、西安、安康等地,低强度区集中在咸阳、宝鸡、铜川、商洛、渭南、汉中等地。(2)陕西省建设用地开发强度呈现出明显的空间集聚状态,热点区稳定分布在西安市辖区及周边区县,冷点区分布在延安南部、咸阳、铜川、渭南和汉中等部分区域;县域建设用地开发强度逐步提升的同时,区域开发不平衡现象日益突显。(3)固定资产投资、居民消费水平、财政投入力度、耕地资源和地形条件是影响陕西省建设用地开发强度空间分异的主要因素,但在不同县域其影响程度大小具有显著差异,且个别因素的影响具有不稳定性。     

长春市城市建设用地演进的空间识别及影响机制研究

随着城市化进程的加快,城市建设用地扩张成为人地关系及可持续发展面临的重要问题,社会各界对城市化与建设用地扩张的关注也越来越多。以长春市中心城区为研究对象,利用1800~1995年统计资料,1995年、2000年、2005年和2010年的遥感影像图及规划统计数据,运用GIS技术提取城市建设用地规模、形态、增长幅度、平均中心等信息,建立一种在空间上有效识别城市建设用地扩张的简便方法,对研究区1995~2010年不同阶段的城市建设用扩展进行空间识别,计算城市建设用地扩张速度、强度、形态紧凑度、分维指数等空间特征量,归纳长春市1995年以来,随城市化发展,城市建设用地空间扩张现象和特征。并结合经济社会统计相关数据及区域分析方法,分析城市建设用地扩张与其各类驱动要素之间的关系。结果表明,长春市建设用地空间扩张与形态演化既具有一般规律又具备特殊性,表现出建设用地总量增加、产业拉动性强、扩张速度快、强度高、空间形态不规则、城市中心迁移方向与建设用地扩张基本一致等特征。这些现象和特征形成的主要影响因素为快速城市化背景下开放式交通系统的高密度开发。     

中国建设用地与区域社会经济发展关系的空间计量研究

利用空间计量模型,对中国大陆地区的30个省、市、自治区2008年的建设用地面积与社会经济发展之间的关系进行了研究。研究表明:30个省、直辖市和自治区地区建设用地面积、GDP、总人口和城市化率都有显著的空间相关特征,一个区域社会经济的发展不仅会驱动自身区域建设用地的扩张,而且会带动邻近区域的建设用地的增长。传统上只从时间维度出发的研究思路,忽视空间维度的相关性和异质性,低估了区域社会经济发展对建设用地增长的作用,必须在普通面板线性回归模型中描述的基础上引入空间变量进行修正。计量模型检验表明,城市化水平对建设用地总规模的影响不甚显著。说明中国大部分省份的农村居民点用地的利用效率普遍偏低。因此,农村居民点用地的调整与优化已迫在眉睫,从长远看来,提高城市化水平,打破城乡二元化的土地制度,建立统一的土地市场,是缓解土地资源紧缺、提高土地利用效率的有效途径。     

基于土地利用的河北省生态系统服务权衡/协同关系研究

在分析土地利用变化的基础上,基于InVEST模型计算1985-2015年河北省农作物生产、碳储量、生境质量和土壤保持4种生态系统服务,利用ESCI指数、相关分析法、ESTD模型及双变量局部空间自相关方法识别不同尺度生态系统服务空间格局变化及权衡/协同关系。结果表明:1)1985-2015年河北省土地利用变化剧烈,建设用地、林地面积不断增加,耕地、草地、未利用地逐渐减少,但不同时段变化趋势不同。受土地利用变化影响,河北省4种生态系统服务变化趋势迥异:农作物生产水平不断提升,碳储量呈先增后减趋势,生境质量变化平稳,土壤保持呈波动减少态势。2)从省域尺度看,河北省各类生态系统服务之间相互影响,碳储量与农作物生产以及土壤保持与生境质量均呈现协同关系,农作物生产与生境质量、土壤保持以及碳储量与生境质量、土壤保持均呈现权衡关系;从区域空间分异看,供给服务与支持服务间权衡/协同关系空间变化明显,支持服务中碳储量与生境质量总体上呈现西北协同—东南权衡关系,生境质量与土壤保持以协同关系为主,碳储量与土壤保持以权衡关系为主;从县域尺度看,土壤保持与碳储量、生境质量以及农作物生产与碳储量、土壤保持的权衡/协同关系集聚特征明显,而生境质量与农作物生产、碳储量的权衡/协同关系集聚特征较为分散。理清不同区域生态系统服务间的关系,可避免不必要的权衡风险,为优化河北省土地利用空间布局、实现社会经济发展与生态系统服务双赢奠定研究基础。     

2015—2020年中国土地利用变化遥感制图及时空特征分析

持续地开展国家尺度土地利用/覆盖变化遥感监测对于新时代国土空间规划和“美丽中国”蓝图绘制具有重要的科学价值。本文采用Landsat 8 OLI、GF-2等卫星遥感数据,融合遥感大数据云计算和专家知识辅助人机交互解译方法,研发了中国土地利用变化（2015—2020年）和2020年土地利用现状矢量数据（CLUD 2020）,建立了完整的30 a（20世纪80年代末—2020年）每隔5 a的30 m分辨率中国土地利用动态数据库。基于CLUD 2020数据,从全国和区域两个尺度揭示了2015—2020年中国土地利用变化的总体规律、区域分异和主要特征。研究表明：将遥感大数据云计算生成的30 m分辨率植被覆盖变化和地表类型变化检测信息融入到人机交互遥感解译方法,可有效地提高大范围土地利用变化遥感制图的效率和变化图斑辨识的准确性;精度评价表明,CLUD 2020一级类型制图的综合精度达95%。总体上,全国范围内国土空间开发强度与2010—2015年比较进入相对稳定状态。期间全国耕地面积仍保持减少态势,空间分异特征为耕地南减北增,东北松嫩平原及其与三江平原交界区大规模的旱地向水田转移,西北新疆南部开垦和北部退耕/撂荒并存;全国城乡建设用地持续增加,空间分异特征表现为由以往的沿海地区和超大、大城市集聚转向中西部地区的大中小城镇周边蔓延为主。全国范围的林草自然生态用地面积持续减少,但强度与2010—2015年比较有所下降;受气候变化的持续影响,青藏高原地区的河流湖泊等水域面积显著增加。以上土地利用变化格局与“十三五”期间国家高质量发展、生态文明建设宏观战略和气候变化的影响密切相关。     

中国建设用地变化的空间分异特征

采用变异系数、希尔指数与空间自相关方法对我国2002—2008年建设用地变化的区域差异及空间相关性进行了探讨。结果显示:(1)2002—2008年我国区域建设用地的变化差异总体上呈减小趋势,但区域差异仍较为明显。(2)我国区域建设用地的增长呈现明显的空间二元结构,东部地区"高高"聚集,西部地区"低低"聚集。当前我国土地利用处于"倒U"型变化曲线的顶部区域,土地利用的压力依然很大,应根据土地利用变化的差异性及空间相关性,科学地制定区域土地供给政策。     

多中心城市群土地利用/覆被变化地学信息图谱研究——以长株潭城市群为例

多中心城市群具有交通网络发达、功能联系密切、空间多维复合等特征,其土地利用/覆被变化（LUCC）是一个相当复杂的过程。采用地学信息图谱方法,探索城市群LUCC数量结构与时空格局一体化耦合机理,研究用地变化与区域发展互动关系,有助于深入揭示多中心城市群土地利用时空演变规律,为同类城市群的国土空间规划和健康发展提供参考。本文以典型案例长株潭城市群为例,构建1995—2015年四个时期地学信息图谱,并耦合重心转移模型,在总体量化分析基础上,重点从城际与城乡视角深入解析城市群土地利用时空变化特征和一体化发展态势。研究结果表明：① 土地利用总体动态加速演变。四期建设用地扩张年动态度分别为1.06、4.10、2.21和7.39,转移强度动态增加,耕地和林地呈加速减少态势。② 城际与城乡地类图谱转移呈现多维演变。图谱“15（耕地→建设用地）、25（林地→建设用地）、45（水域→建设用地）”重心由株洲城区（Ⅰ 期）向长沙城区（Ⅱ 期和Ⅲ 期）再向湘潭城区（Ⅳ期）迁移,经历“相对均衡-长沙加速崛起-有机均衡”和“城市加速集聚-城乡相对均衡”演变过程。③ 近年来,城际转移强度差异缩小,转移结构分异增加,区域主体功能逐步凸显。同时,外围区县加速发展,城乡一体化水平明显提升。④ 城市群土地利用涨落势图谱与经济社会一体化发展高度耦合,同时耕地保护与高质量发展有待加强。     

基于贝叶斯层次时空模型的甘肃省土地利用程度演变分析

以甘肃省为例,在基于Google Earth Engine (GEE)平台实现1995年、2000年、2005年、2010年、2015年和2020年土地变化监测的基础上,利用贝叶斯层次时空模型(BHM)分析土地利用程度的时空变化特征。结果表明：① 研究期间内甘肃省土地利用程度呈增长趋势,其中1995―2000年和2010―2015年增长速度较明显;② 土地利用程度空间格局“东高西低”,热点区域主要分布在陇中、陇东和陇南地区;③ 土地利用程度局部变化呈现明显区域差异,整体表现为“东弱西强”,局部变化热点区域主要分布在河西地区;④ 影响土地利用程度变化的主要因素是经济规模和产业结构,其中经济因素影响程度最高。     

南昌市土地利用的空间冲突风险评估及分区优化研究

以土地利用的导向功能为基础,将南昌市1995、2005和2015三期20种土地利用类型划分为生态生产空间、生产生态空间、生态空间和生活生产空间。利用空间复杂性指数、空间脆弱性指数和空间稳定性指数3个因子构建冲突模型,借鉴倒“U”型模型,将空间冲突分为4类：稳定可控、基本可控、基本失控和严重失控,在冲突级别的基础上利用优化产业结构、生态系统修复等措施,建立10个亚功能区,优化土地资源,缓解空间冲突,实现可持续发展。研究结果表明：①1995—2015年中南昌市三生空间格局以生产生态空间为主,其次是生态空间、生态生产空间以及生活生产空间,生活生产空间所占比例在上升,其余均在减少,呈现“一升三降”特点;②1995—2015年南昌市三生空间空间冲突愈演愈烈,严重失控单元持续增长,但2005—2015年的增长速度较1995—2005年稍慢,南昌市三生空间冲突失控态势严峻;③不同空间类型冲突存在较大差异,均以可控级别为主,其中失控级别占比由大到小：生活生产空间?生产生态空间?生态生产空间?生态空间;④利用10个亚功能区优化南昌市70%以上的区域,其中以城镇用地等为主的两个亚功能区,70%以上属于允许建设区,以滩地、湖泊、林地等为主亚功能区65%以上属于禁止建设区,符合土地利用总体规划。     

城市化对西安市降水及河流水文过程的影响

为探究城市化对西安市降水机制及城市河流灞河下游水文过程的影响,根据西安市及灞河1970-2015年水文气象资料以及由遥感影像解译得到的土地利用数据,在分析西安市降水、土地利用特征及灞河下游降水、径流变化特征的基础上,运用水文特征参数时间序列法分析城市化对西安市降水的影响以及灞河水文过程的影响。结果表明：1970-2015灞河降水量呈不显著下降趋势,而径流量呈显著下降趋势;西安市土地利用程度较高,土地利用变化表现为耕地及林地向建设用地转移;受城市化影响,西安市降水机制发生了改变,强降水频次呈增加趋势,且城区增幅大于郊区;降水年内分配不均匀,越来越集中于夏季,增加了城市内涝的威胁;城市化对灞河下游降水-径流关系产生了影响,降水对径流的影响呈减弱趋势,而城市化对径流的影响呈增强趋势;此外,受城市化影响,灞河下游径流量年内波动趋缓,特别是汛期;城市化是影响径流变化的主要因素（61.5%）,降水变化是影响径流变化的次要因素（38.5%）;灞河下游径流量的减流主要是水利工程的作用及过量开采傍河地下水。     

黄土丘陵沟壑区生态移民过程及其生态系统服务价值评价——以宁夏海原县为例

以海原县为研究对象,以2000、2005、2010和2015年遥感数据为基础数据,综合运用土地利用动态度、生态系统服务价值评价模型、地理探测器等模型对海原县2000—2015年的生态系统服务价值时空变化进行研究。结果显示：2000—2015年海原县土地利用类型发生明显变化,林地、建设用地、水域以及园地面积分别增加24 532.56hm2、13 233.71hm2、1 093.58hm2和812.16hm2,而耕地、草地和未利用地面积呈下降趋势,其中未利用面积下降幅度最大,共减少21 333.05hm2;研究期间海原县生态系统服务价值呈现出逐年增加的变化趋势,由2000年的37.25×108元增加至2015年的62.23×108元,变化率为67.07%,而林地、园地和水域面积的增加是海原县生态系统服务价值增加的关键;从态系统服务价值空间分布来看,海原县生态系统服务价值在空间呈现出由西南向东北递减的变化趋势;研究期间研究区生态系统单项服务价值均呈现出增加的变化趋势,其中废物处理和水源涵养增加量最大,其次是生物多样性和气候调节,而食物生产、原材料生产以及娱乐文化增加量最低,说明海原县的生态系统调节服务>支持服务>供给服务>文化服务;通过地理探测器诊断发现草地、园地、林地、气候调节、土壤形成与保护、生物多样性保护的决定力q值均＞0.8,说明这6项因子对研究区生态系统服务价值变化具有重要的影响作用。     

长江经济带生态用地变化类型识别及驱动因素分析

生态用地能够为人们提供生态产品和生态服务,对于维持生态系统健康与安全有着不可替代的作用。在我国城镇化进程快速推进的过程中,生态用地被大量侵占、受损严重,许多土地生态功能丧失。本研究基于1995-2015年的土地利用数据,探究长江经济带生态用地变化时空演变规律,并使用地理探测器和地理加权回归模型对于生态用地变化的驱动机制分别开展全局效应与局部效应分析。本研究将生态用地变化划分为5个类型:严重受损、轻微受损、保持不变、轻微恢复、明显恢复。研究结果表明:1995年至2015年,长江经济带生态用地面积呈现先增加后减少的趋势,但是总体的趋势是减少的,受损面积大于恢复面积。其中,减少的面积主要来自于林地和耕地。在这20年间,从生态用地变化类型来看,保持不变类型的面积最大,其次是轻微受损和轻微恢复类型。生态用地变化是多种因素相互作用的结果,而任何两个驱动因子共同作用的解释力都大于单一的驱动因素。此外,根据地理位置的不同,不同驱动因子对于生态用地变化的影响也不同。本文研究结果有助于土地管理者和政策制定者更好地制定区域和地方的相关土地利用政策。相关经验教训也可以推广到其他地区,以更好地管理生态用地,实现可持续发展。