论城市空间破碎化研究

空间破碎化是城市空间演进的客观现象,表现为城市空间单元碎化、空间分割加强、空间联系弱化和空间整体功能下降,具有空间形态的封闭性、空间联系的阻隔性和空间功能的失配性等特征,是城市品质提升和可持续发展的重要制约因素,是城市空间格局与过程分析的新内容。“空间破碎化”是对“景观破碎化”的拓展和深化,有助于从更为综合整体的空间视角研究城市。“空间破碎化”研究应遵循“格局过程刻画→形成机理分析→调控模式设计”的分析框架,围绕城市空间破碎化的概念、特征、测度、机理、动态模拟和调控模式等内容,采用景观指数、空间句法、多智能体情景模拟和地学信息图谱集成的方法进行多学科融贯的综合分析,可为制定城市发展政策、促进城市发展转型、实现城市可持续发展提供理论指导和方法支撑。     

长沙城市空间破碎化的格局特征及其影响因素

空间破碎化是城市空间结构研究亟待深化的重要课题。从形态、联系以及功能3个维度构建城市空间破碎化测度指标,并运用地理探测器模型,探讨长沙城市空间破碎化的格局特征及其影响因素。主要结论：① 城市空间破碎化可从形态分割、联系阻隔、功能失序三方面进行测度,形态分割可用平均地块面积指数表征,联系阻隔可用平均阻抗指数刻画,功能失序可用功能多样指数、邻接冲突指数来反映;② 长沙城市空间破碎化呈现圈层式分异为主、扇形扩展分异为辅的格局特征,低破碎化区主要分布在城市核心区,高破碎化区沿着特定的扇面向外围扩展,且主要分布在大型封闭社区、工业园区、山地绿地及大型站场等区域;③ 长沙城市空间破碎化的空间分异是多因素综合作用的结果,其中海拔、坡度等自然因素是基础因素,土地价格、人口密度、设施投入是主导因素;④ 长沙城市空间破碎化治理可从突破市场供给约束、市场需求约束和设施丰度约束三方面着手,采取针对性调控对策,以最大程度地消减空间破碎化带来的负面效应。     

和田绿洲景观破碎化特征及驱动因素

景观破碎化改变着区域景观结构的完整性和系统的连通性,对景观的稳定性和可持续发展具有重要影响。选取新疆和田绿洲为研究区,以1970年新疆考察数据与MSS影像,1990、2000、2013、2018年4期Landsat TM/ETM+同月相数据为主要数据源,采用景观指数法、移动窗口法、梯度分析及归因分析等方法开展绿洲景观破碎化的时空格局变化及驱动因素的研究。结果表明：近50年来,景观分裂指数（DIVISION）由0.94减少到0.89,香浓多样性指数（SHDI）从1.44减少到1.28,绿洲景观破碎化整体呈现减缓趋势。其中,城市景观破碎化程度最低,沿破碎化梯度从城市中心向外围呈现出先上升后下降的趋势。此外,景观破碎化程度与农业的发展呈倒“U”型函数关系,当农业扩张在绿洲面积的40%—50%时,景观破碎化程度达到峰值。人口增长,农业扩张与社会经济发展共同影响着绿洲破碎化的时空格局。本研究不仅为干旱区绿洲景观破碎化格局的空间变化分析及驱动因素研究提供科学依据,也对绿洲生态景观的规划与可持续管理具有重要的意义。     

地理学视角下城市复杂性研究综述——基于近20年文献回顾

城市作为组织结构复杂的开放人地地域系统,一直是地理学的研究核心之一。论文以2000—2020年相关文献为数据源,构建一套定量分析与定性认知相结合的文献分析判读体系,基于地理学视角从概念内涵、研究主题、技术方法等方面综述城市复杂性研究成果并开展讨论。过去20 a来,中国的城市复杂性研究逐渐从单尺度的格局、过程和机制研究转向于多尺度下复杂交互过程的集成与综合研究,并逐步形成了城市设施网络、城市人居环境、城市经济活动以及城市空间治理4个主要主题,在数据方法上逐步转向于空间技术及社会计算支持下的全景式全生命周期数据支撑的多维场景化分析。今后及未来一段时期,地理学视角下的城市复杂性研究需要进一步加强城市数字基础设施建设及全周期信息采集能力,加深对城市生态经济体系的综合测度及监控,增强跨区域发展机制影响下的城市流空间研究。     

城市脆弱性的综合测度研究

通过分析城市"人-地"复合系统的特点,对目前基于单一视角的城市脆弱性测度进行了有机拓展,构建了基于"非空间-空间"的城市脆弱性综合测度理论模型;以多准则决策分析技术和基于GIS的多准则决策分析技术为基础,分别给出了城市非空间脆弱性和空间脆弱性定量测度的技术方法,实现了对城市脆弱性的综合测度。合肥市的实证研究表明:合肥市1998-2012年的非空间脆弱性总体呈下降态势,但在2011年发生突变反弹;合肥市空间脆弱性可被划为低、较低、中、较高和高5种脆弱性分区。该项研究可为城市脆弱性研究领域提供理论方法参考和实践应用借鉴,为制定城市可持续发展政策提供科学依据。     

地理探测器方法下甘肃白龙江流域景观破碎化与驱动因子分析

基于GIS技术、景观格局指数、主成分分析和地理探测器的方法,定量分析了1990~2014年甘肃白龙江流域的景观破碎化及其驱动因子。结果表明：1990~2014年甘肃白龙江流域景观破碎化程度先增加后降低;研究期间流域东南部的景观指数变化最为剧烈和复杂,主要是文县和武都区;人类干扰（人类活动强度和土地利用类型）和地形因子（高程、坡度和坡向）对景观破碎化空间分异的影响显著不同,其中人类干扰是景观破碎化空间分异的主要驱动因子。     

区域景观破碎化的多尺度空间变异研究——以贵州省乌江流域为例

有效揭示景观格局及其空间变异特征是研究景观功能和动态的基础。选择贵州省乌江流域为案例区,基于土地利用分类数据,采用GIS、景观格局分析和地统计学软件,探讨了该区景观破碎化的空间格局、变异特征及其尺度依存性。结果表明:景观破碎化空间变异与研究幅度呈现非常明显的幂率关系,且具有4 590 m的特征尺度。景观破碎化呈现一定的空间分布格局。结构性因素引起的空间变异起主要作用,参数呈现显著的空间自相关,数据序列较复杂。东北-西南方向和东-西方向上的分形维数较大,空间自相关距离较短。     

城市格网化及其景观生态效应研究——以西安市为例

以西安市为例，对城市格网化的概念、成因及景观生态效应进行了系统的分析。城市格网化是一种大规模网状或格状的土地利用空间结构现象，技术、功能优先的现代城市规划方法是其主要成因。景观生态效应主要表现在自然生境的破碎化、城市景观的同化、开放空间环境的退化等方面。减小格网化现象的负面效应有赖于城市景观生态重建，结合西安市实际提出了若干措施。     

城市化与PM2.5时空格局演变及其影响因素的研究进展

快速的城市化和经济发展在改善我们物质生活的同时,也因其剧烈人为活动导致了严重的环境污染,尤其是近年来以细颗粒物(PM_2.5)为首要污染物的城市与区域空气污染问题凸显。而传统的研究更注重孤立地开展空气污染或城市化的研究,缺乏对二者相互耦合关系的综合研究。本文以中国近年来广受关注的以PM_2.5为首要污染物的城市空气污染为切入点,系统地分析总结了在城市化与PM_2.5时空格局演变及其影响因素方面的主要研究进展,包括研究框架、主要方法和相关的主要研究成果等。指明该领域的研究已从空间格局分析逐步深入到健康影响、社会经济驱动等相关方向,并已延伸至复合主题的研究。未来,开展更为深入细致的研究,对于拓展城市与景观生态学的理论体系,了解城市化与城市空气质量的影响关系,解析不同城市发展阶段所面临的城市空气质量问题,将具有重要的科学与现实意义。     

GIS与RS技术支持下的北京西北地区景观格局优化

在区域尺度上以城市化过程为特征的土地利用活动对景观功能的稳定和景观结构的差异性有着深刻的影响。选择北京西北地区为研究区域, 应用RS 与GIS 技术, 对1989 年、1996 年、2005 年三期LANDSAT TM 图像进行解译判读, 深入分析研究区景观格局时空变化特征, 发现城市扩展造成了生态绿地破碎化、景观连通性降低及景观单一等一系列问题。在此基础上, 本研究以景观流运行受距离、障碍等因素影响原理作为出发点, 采用累积耗费距离模型, 结合景观组分的生态系统服务功能价值和空间作用, 研究了北京西北地区景观结构紧密性和生态功能空间差异, 进而构建源地、生态廊道和生态节点等景观组分来加强生态网络的空间联系, 最后提出本研究区域的景观格局优化方案。该研究方法及结果对北京地区景观生态规划和建设具有重要的理论依据和和参考价值。     

土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局表征——以广东省惠州市为例

土地利用变化对生物多样性和生态过程有着深刻的影响,与城乡景观格局变化密切相关。尝试将土地利用变化驱动力——土地经济生态位的理论和方法引入到景观生态学当中,为城乡空间景观格局空间表征提供新的方法。通过选取表征景观格局指标的破碎化指数、分形维数,利用Envi4.8、Arcmap10.0,Fragstasts4.1等软件,以广东省惠州市为例,在分析土地经济生态位与景观类型、景观指数之间的关系基础上,对土地经济生态位变化下的城乡空间景观格局进行表征。结果表明：不同景观土地面积数量的增减与该类型土地经济生态位升降具有一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的景观土地面积增大,反之则减小;土地经济生态位越小,表征景观格局的景观破碎化指数、分维数指数越大,破碎化指数与分维数指数的增减与土地经济生态位升降表现出一致性的规律,土地经济生态位上升,相应的破碎化指数、分维数指数则增大,反之则减小;城乡空间景观格局变化的发生主要出现在土地经济生态位高的区域。土地经济生态位的变化是城乡景观格局变化的重要影响因子,能够很好解释城乡空间景观格局特征。     

Analyzing the Impacts of Urban Expansion on Green Fragmentation Using Constraint Gradient Analysis

Many existing gradient analysis methods are arbitrary or too simple in gradient partitioning and unsuitable for cities with irregular forms. We propose an improved gradient analysis method with urban structural features as spatial constraints to properly partition an urban area into more homogeneous buffers. Taking the Wuhan metropolitan area in China as an example, we use the improved gradient partitioning method and six landscape metrics to characterize urban expansion and green space fragmentation in 1989, 2001, and 2013 and investigate the relationship between urban green fragmentation and urban expansion using correlation analysis and regression modeling. The results show that the fragmentation of built-up area in each buffer generally decreases from 1989 to 2013, but the fragmentation of green space increases. For each time point, with growing distance from urban centers, the fragmentation of built-up area increases and green space fragmentation decreases. This shows that urbanization exerts a significant influence on fragmentation of urban green space from both a temporal and a spatial perspective. Intensive urban expansion moved outward mainly at the cost of agricultural land and resulted in more fragmented green space in the urban fringe. Further quantitative analyses show that the area ratio and fragmentation of the built-up area are statistically negatively correlated with the fragmentation of green space. The improved gradient analysis with spatial constraints can generate more homogeneous ring gradients and then lead to more reasonable results, thereby helping to better understand how urban expansion affects landscape dynamics.     

景观生态学视角下长春城市功能空间耦合特征研究

基于1995年、2003年、2011年长春市土地利用现状图和相关年份统计年鉴,结合ArcGIS10.2和Fragstats3.3技术平台,综合利用景观生态学方法从微观视角选取城市贫困空间、城市扩展新区以及城市单位社区对不同地域城市功能空间的耦合特征进行了研究,结果表明：① 城市贫困空间用地组合混乱无序,工业空间、居住空间与服务空间镶嵌分布,由此造成城市功能空间生产与生活功能的相互干扰;② 外部扩张的扩展模式导致城市扩展新区地域内城市功能空间的破碎化以及离散化程度不断加剧,并且工业空间在城市扩展新区内呈现出近域推进与广域扩散并存复杂化特征;③ 城市单位社区用地类型不断趋于合理化,用地混合程度不断提高,城市功能空间不断优化重组,城市功能空间界限开始模糊化,城市单位社区不断向社会型社区转型。最后给出了长春城市功能空间优化调控对策,即完善城市工业用地分类标准、倡导城市功能有机融合与适度分散、合理引导传统工业外围扩散。     

国外城市怀旧:一个地理学的研究视角

城市怀旧研究是认识城市空间的社会、文化和情感意义的重要途径,近年来逐渐成为国外学者关注的热点话题。基于地理学视角,以Web of Science为数据源,利用Citespace软件对国外城市怀旧的地理学研究进行了知识计量分析,并基于原文回溯,对该研究进行综述,发现：近年来国外城市怀旧的研究越来越受到地理学者们的关注;研究热点呈现出以“怀旧”、“城市”和“记忆”为中心,向“地方”、“历史”、“地理”和“景观”等多方面拓展的趋势;研究内容上,主要集中在城市怀旧的构成维度与多维空间尺度、城市怀旧与记忆、身份认同及怀旧旅游的关系、城市怀旧的触发要素与影响因素、城市怀旧对地方建构的影响、城市怀旧应用研究等方面。研究方法上,国外城市怀旧研究逐渐由定量研究转向定性和定量研究相结合,GIS技术、认知地图和景观分析等方法对于拓展城市怀旧的研究将起着重要作用。最后,文章指出城市怀旧的本质及其所反映的城市人地关系特征研究、城市怀旧的影响及其作用机制研究、城市怀旧的符号景观及空间特征研究以及城市怀旧与地方建构的关系研究是未来我国城市怀旧研究中值得深入的重要领域。     

大数据时代城市时空间行为研究方法

信息技术的快速发展带来了“大数据”时代的到来,改变了城市的空间组织和居民行为,并使得城市时空间行为研究方法面临变革。本文在总结传统城市时空间行为研究方法存在问题的基础上,对影响其变革的数据获取与处理技术进行梳理,重点从居民时空行为、城市空间及城市等级体系3个方面综述了国内外应用大数据进行城市时空间行为研究的最新进展,构建了基于大数据应用的城市时空间行为研究方法框架。本文认为,大数据时代城市时空间行为研究方法的变革主要取决于对反映居民时空行为的网络或移动信息设备数据的挖掘、处理及应用,但是还需要进一步推动相关学科间的交叉与融合,加强社交网站等网络数据在居民时空行为和城市空间研究中的应用,并指导城市规划编制与管理方法的创新。     

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。     

都市农业景观破碎化过程对生态系统服务价值的影响——以西安市为例

利用西安市土地利用解译图及社会经济数据,在界定都市农业景观的前提下,分析西安市都市农业景观破碎化过程,在此基础上分析都市农业景观破碎化对生态系统服务价值的影响。结果表明：① 1999-2011 年,西安市都市农业景观的斑块密度、分离度指数增加,都市农业景观呈破碎化趋势;② 都市农业景观分离度与都市农业生态系统服务总价值及各项价值均呈较强的负相关关系;破碎化过程中废物处理及土壤形成价值减少量最大,同时食物生产价值减少率最大,减少了12.73%,娱乐文化减少的价值量及减少率最小,为1.93%;③ 耕地、林地、水域呈景观破碎化趋势,而园地聚集度上升,同时耕地、林地、水域的生态系统服务价值下降,园地生态系统服务价值增加。     

长江经济带景观格局动态演变及其景观生态环境效应

利用2000年、2010年、2020年3期土地利用遥感监测数据,通过景观格局指数、区域生态环境质量指数定量探究长江经济带土地景观格局的时空变化特征及其生态环境响应。研究表明：① 长江经济带上、中、下游区域的林地、草地等生态用地与人造地表的分布存在空间错位,生态用地主要转为耕地和人造地表;② 景观层级上,斑块的聚合度降低、破碎化程度加剧、多样性程度有所增加,类型层级上,耕地的破碎化程度增加,人造地表在空间上的连接度加强,趋于规模发展;③ 2000—2020年,经济带生态环境质量改善和恶化并存的特征弱化了整体生态质量的时间变异性,生态环境质量指数的低值区与长江经济带三大城市群的分布存在空间布局相似性;④区域土地资源供给与发展水平的空间错位、土地利用主导功能转型下的生态变化、人口虹吸效应、产业结构等影响长江经济带生态环境的空间分布。