沈阳市城市扩展与土地利用变化多情景模拟

利用基于遥感手段获取的沈阳市城市扩展与土地利用变化历史数据,对SLEUTH城市扩展模型进行校正,对未来(2005~2030年)不同管理情景下的城市扩展与土地利用变化过程进行模拟,并对其发展变化趋势和生态环境影响进行分析与比较。结果显示,在三种管理情景下,未来的沈阳市城市建设用地都将持续增加,大量的耕地资源被侵占;但不同管理情景下,城市景观格局和区域面临的景观生态风险却表现出明显差异。SLEUTH模型的模拟结果较好地反映了沈阳市不同土地利用政策、规划方案等对未来城市扩展和土地利用变化以及区域景观生态风险的潜在影响,同时也指出了当前城市增长管理政策中存在的不足之处。     

南通市建设用地扩张情景模拟与景观生态效应

选择城镇化进程快速、区位条件特殊的南通市作为案例,集成CLUE-S模型与Auto-logistic回归模型构建适合不同情景的建设用地扩张的动态分布模型。通过1987年以来遥感影像获取的4个时段的南通市建设用地增长时空特征分析提取先验知识规则,模拟在基准、经济发展、生态保护等情景下建设用地增长与空间布局,通过景观学知识分析其空间扩张的生态效应。结果表明,1987年以来,南通市建设用地扩张剧烈,空间上围绕城区和乡镇中心快速蔓延,呈现“轴线增长-内部填充”交替的周期性波动规律。Kappa系数与模拟正确率（PCM）显示,构建的复合集成模型具有较高的可靠性,能够应用于对未来建设用地空间分布的模拟。模拟结果显示未来建设用地扩张集中在城镇周边,其中在经济发展情景下还有向东部沿海滩涂扩展的趋势。由于扩张剧烈,在建设用地集中区呈现出融合成更大面积分布区的现象。建设用地空间扩张的斑块密度和景观形状指数均较高,景观格局趋于不稳定,破碎化相对严重。     

城市景观生态研究的现状与发展趋势

从城市景观格局、景观动态变化及其驱动机制、土地利用与土地覆盖变化、生态恢复与生态合理性建设和城市景观生物多样性等5个方面总结了城市景观生态研究的发展现状。从分析结果看,城市景观动态变化的驱动机制、结构与功能的生态合理性评估、格局的优化设计模式和城市发展过程中的决策支持与管理等研究领域还存在着明显的不足,难以满足城市景观生态理论和应用发展的需求,应当成为今后研究工作的重点。此外,城市景观生态研究是一个多学科的综合性研究范畴,景观生态学研究人员必须与相关学科的专家密切协作,才能够推动上述理论和应用问题的解决。     

基于景观格局优化的北京市域生态环境保育途径

北京城市空间持续扩张导致对地域生态系统的胁迫不断增强,城镇发展空间和自然生态空间的矛盾日趋尖锐,城市的可持续发展受到制约.如何合理配置城市用地和区域空间资源,使城市与自然的关系重归和谐,已成为北京城市发展必须面临的重要课题.运用生态敏感性与适宜性分析的方法,辨识与诊断北京市域生态系统存在的问题.尝试通过景观格局的整体优化, 实现生态环境的保育,使城镇生态景观斑块镶嵌于自然生态景观基质中,并通过多种类型的生态廊道相连, 提高地域生态系统稳定性,防止城市发展空间无序蔓延,为城市地域生态系统服务功能的正常发挥提供保障.     

景观演化特征指数及其应用

随着中国城市化建设的快速推进,城市蔓延式增长和生态空间持续性萎缩成为普遍的现象,以地表硬化为主要特征的城市景观格局变化得到广泛关注,而景观扩张指数(Landscape Expansion Index, LEI)是测度这一现象的重要工具。但在新型城镇化背景下,由于大城市空间结构调整优化以及城市绿化率的提高,硬化地景观的收缩与消亡已成为城市景观演变的另一重要形式,因此亟需新的有效手段来刻画城市发展的新特征。在此背景下,本文在LEI指数的基础上,提出景观演化特征指数(Landscape Evolution Characteristic Index, LECI),尝试综合描述城镇化过程中硬化地景观斑块扩张与收缩的动态特征;并基于邻域特征计算的景观演化特征指数,包括景观演化模式识别指数(Landscape Evolution Pattern Index, LEPI)和景观演化规模指数(Landscape Evolution Area Index, LEAI),协同分析两个或多个时相景观格局演变过程中的斑块新生与消亡。本文将LECI指数应用于武汉都市发展区1990-2010年期间的城市硬化地景观演变过程中,与基于最小包围盒的景观扩张指数(LEI)对比分析,结果表明：①LEPI能准确识别不同规模和形状斑块的空间扩张模式,LEAI能够较好反映斑块扩张强度并表征景观扩张方向;②LEPI能有效识别城市景观演变中消亡斑块的湮灭模式,研究区内硬化地景观消亡现象明显加剧,可能与政府加强城市内部改造及绿化建设有关;③LECI指数变化分析发现,武汉都市发展区研究期内的城市景观扩张强度有所放缓,飞地式和边缘式空间增长构成斑块演变的主体,城市硬化地景观扩张模式在空间上呈现明显的梯度分异规律,随距主城区的远近呈现填充式/包围式、边缘式/邻接式到飞地式/孤立式的演替。     

长三角快速城市化地区景观多功能性演变——以苏州市为例

评估快速城市化地区的景观多功能性演变特征对于理解城乡发展转型下的资源配置与优化、制定合理的区域土地管理与规划政策至关重要。论文以长三角经济区中城市化进程最为突出的代表性城市——苏州市为研究区,选取居住承载、粮食供给、生境维持、水源涵养、气候调节与土壤保持6种景观功能指标,通过空间分析、SOFM网络模型等方法,基于1 km景观单元对区域景观多功能性的热点演变规律、权衡协同演化关系等进行分析。研究表明：① 受城市扩张影响,2000—2015年间苏州市景观多功能以居住承载功能的扩散态势为主,其他景观功能均呈现差异化缩减趋势,其中粮食供给与生境维持的功能弱化最为显著,且3种调节功能的空间分布特征存在一致性。② 随时间推移,苏州市景观多功能性逐渐增强,其高值区(>2)范围集中分布在林草地与耕地景观。在社会经济发展影响下,区域景观多功能性时空演变特征由强到弱并逐渐趋于稳定,演变热点区主要分布在乡村地区与城乡结合部,冷点区则以生态空间集聚为主。③ 景观多功能之间权衡与协同关系在研究期内的特征规律并未因时间序列演进表现出差异性,但权衡与协同程度存在波动性变化趋势。结合多功能权衡特征与多功能性热点变化规律,可在景观单元与乡镇行政单元上将苏州市划分出8类主导景观功能与4类城乡发展分区。整体而言,长三角快速城市化地区的景观多功能性优势呈“城市→近郊区→远郊区→乡村”的圈层式空间迁移过程,但多功能性映射出的土地利用多样化势必会导致更多的土地利用冲突问题,决策者应在多尺度时空耦合视角综合考虑景观管理或土地利用政策的设计与实施。     

基于遥感影像的甘达基流域博卡拉和巴拉普尔的土地利用变化及其驱动力研究（英文）

城市扩张是反映经济增长的重要指标,但随意的城市扩张也带来了严重的社会经济问题、环境问题以及城市土地管理问题。在这个背景下,理解城市扩张的过程对于指导城市的可持续增长具有重要意义。本研究采用基于遥感影像的监督分类方法,分析了甘达基流域内的两个大城市—博卡拉和巴拉普尔1990–2018年的城市用地变化。结果表明:在过去的28年,博卡拉和巴拉普尔的城市面积分别显著扩张了300%和近500%。人口增长、城市基础设施和便利的生活方式引起周边地区向城市的人口迁移,是造成本研究区城市扩张的主要原因。除此之外,不断变化的城市定义和城市边界的扩张是造成城市快速扩张的关键因素。由于上述两个城市拥有高水平的商业活动以及现代化的设施,未来城市规模可能继续扩大。应当通过城市规划和政策减少随意的城市扩张,从而实现城市的可持续发展。     

广西贵港市城市建成区景观格局动态变化研究

以高分辨率QulckBird卫星影像及航片为数据源,借助GIS技术平台获得广西贵港市4个时期城市景观类型图;运用景观格局指数定量分析城市景观格局的时空变化特征。分析结果表明,近40a来贵港市城市景观趋于有序多样化,表征城市综合发展水平的公共设施用地、市政公用设施用地和工业用地的斑块数和面积均逐年上升;建成区用地规模在经历了扩展过快和扩展不足的波动后,最近10a趋于合理,但仍存在一定程度的土地资源闲置现象;城市化过程中,城市主要景观要素（公共设施用地、工业用地、居住用地和农田）的空间形状表现出规则整齐的特征,而主要景观要素的空间分布特征具有明显的波动变化趋势。     

基于景观生态安全格局构建的城镇空间扩展模式研究——以江苏沿海地区为例

基于景观生态学的"格局-过程"理论,对维护江苏沿海地区地形地貌、水源涵养、生物多样性、游憩景观等生态系统服务的单一安全格局进行构建;根据"最小-最大约束"准则,通过镶嵌运算进行叠加,构建综合生态安全格局.运用MCR模型,设置并比对"生态安全模式""经济发展模式"和"生态与经济协调模式"等不同模式对城镇空间扩展的影响,识...     

Coupling fuzzy clustering and cellular automata based on local maxima of development potential to model urban emergence and expansion in economic development zones

ABSTRACT

Modeling urban growth in Economic development zones (EDZs) can help planners determine appropriate land policies for these regions. However, sometimes EDZs are established in remote areas outside of central cities that have no historical urban areas. Existing models are unable to simulate the emergence of urban areas without historical urban land in EDZs. In this study, a cellular automaton (CA) model based on fuzzy clustering is developed to address this issue. This model is implemented by coupling an unsupervised classification method and a modified CA model with an urban emergence mechanism based on local maxima. Through an analysis of the planning policies and existing infrastructure, the proposed model can detect the potential start zones and simulate the trajectory of urban growth independent of the historical urban land use. The method is validated in the urban emergence simulation of the Taiping Bay development zone in Dalian, China from 2013 to 2019. The proposed model is applied to future simulation in 2019–2030. The results demonstrate that the proposed model can be used to predict urban emergence and generate the possible future urban form, which will assist planners in determining the urban layout and controlling urban growth in EDZs.     

基于昆山市城乡一体化的景观动态变化分析

在我国快速城乡一体化发展的背景下,研究城乡一体化的景观格局动态变化,对城乡景观的协调发展有十分重要的意义。以昆山市域范围为研究对象,基于1985—2008年间的3期TM影像图及两期土地利用数据,采用遥感和地理信息系统相结合的技术方法,应用Image Analyzer 1.0等景观分析软件,依据城乡联系的特点对昆山市域范围的景观格局进行分类,并对其演变进行动态研究。结果表明:23年间自然景观类型的面积基本保持不变;人工景观面积显著增长了440%;半自然半人工景观面积减少了29%。乡镇的农业景观大幅度减少了312.45 km2(占总面积的33.69%),而工商业及交通用地的增幅达33.17倍。市域范围内整体斑块密度、景观斑块数量破碎化指数受人工景观类型的影响基本呈上升趋势;受可开发利用土地资源量的限制,斑块之间距离缩进,其景观分离度也呈下降趋势。说明在城乡一体化进程中,景观格局受人为影响非常严重,在城市建设的同时,自然景观格局的连续性与完整性遭到破环。     

基于GIS的佛山城市文化遗产景观风险性的评估

首先从城市文化遗产景观所处背景环境和存在状况的两个角度,构建城市文化遗产景观风险性评估体系和评估模型,应用GIS开发佛山历史文化地理信息系统,并实现城市文化遗产景观风险性的评估功能。通过对1994年和2005年佛山的城市文化遗产景观在环境风险、发展风险和遗产状况的分析表明:大气环境在环境风险中贡献较大,传统建城区的大气环境风险性呈下降趋势,而其周边地区增强;发展风险总体上增加,但随着缓冲区不同,其中土地利用变化带来的风险性最为显著;佛山城市文化遗产景观风险性随着缓冲半径有不同的变化趋势,分析认为应该建立适宜的文化缓冲区。     

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。     

Exploring the fringe belt concept in Auckland: An urban morphological idea and planning practice

The idea of urban fringe belts has been recognised as a powerful means of understanding the physical form of urban areas and the process of urban outward growth and internal change. Surrounding Auckland's city core, an inner fringe belt can be recognised. Farther out there are middle and outer fringe belts. Fluctuations in socio-economic development, the adoption of new transport modes, land reclamation and topography are major factors influencing the formation of these fringe belts. The examination of changes to fringe belts highlights important issues of urban transformation, which are pertinent to planning and design policies for urban landscape management.     

郑州市2001~2007年城市扩张过程中城市用地景观特征分析

城市用地景观对理解城市扩张过程中土地利用的内部特征及其动态变化具有重要意义。利用2001年Landsat7和2007年Spot4影像,采用人工神经网络方法,提取郑州市土地覆被变化信息;并利用景观指数中的平均斑块面积指数、景观形状指数、平均分维指数和平均连接度指数对土地利用景观沿主要方向进行梯度分析。揭示了城市扩张与土地利用的景观变化是一个过程的两个方面;主要经济发展区已成为城市空间扩张的推动力,在提高平均地块面积和地块连通性方面起到一定积极作用,在距市中心10 km范围内紧凑度提高,整体上松散式和紧凑式扩张并存。     

Identifying determinants of urban growth from a multi-scale perspective: A case study of the urban agglomeration around Hangzhou Bay,China

Analyzing the spatial determinants of urban growth is helpful for urban planning and management. In a case study of urban agglomeration around Hangzhou Bay (China), four landscape metrics (total area, total edge, landscape shape index and aggregation index) were used to describe the landscape characteristics of the urban growth at two block scales (4 km and 7 km) during two temporal intervals (1994–2003 and 2003–2009). Spatial autocorrelation regression was employed to identify the geographic determinants of the urban landscape changes. The results indicated that the urban landscapes became more dominant, unstable, irregular and compact, especially in the centers of cities. These changes exhibited notable spatial variations and spatial autocorrelation at the two block scales. The distances to national and provincial roads influenced the urban pattern changes. The impacts of the urban centers on urban expansion gradually declined with the urbanization progress. The slope factor was the most influential determinant of urban growth. Our study emphasized the importance of considering the autocorrelation and scale effects when analyzing the determinants of urban growth. These findings may help land planners create policies and strategies for future urban development.     

濒危植物四合木生境景观动态及其驱动因子分析

以1977 年MSS 及1990 年、2000 年、2005 年TM 影像数据为基本信息源,运用RS 与GIS 技术,选择若干相 关指标,在系统分析四合木生境景观构成动态变化及其自然与人文驱动因子变化特征的基础上,采用主成分分析 法进行了四合木生境景观动态驱动因子作用强度及其贡献率的定量分析。结果表明：28 年来四合木分布区景观构 成变化较大,其中四合木种群面积不断减少而耕地、城镇、工矿等人工景观类型不断扩张,沙地与其他植被面积扩 展明显,这与研究区旱化趋势加重、人为干扰强度加剧密切相关,且人为因素是造成四合木种群大面积减少及其生 境景观格局变化的主要外因。     

基于景观的干旱区城市热岛效应变化研究——以乌鲁木齐市为例

尝试将景观生态学的方法应用到热岛效应研究中,以绿洲城市乌鲁木齐市为典型研究区,基于1987—2005年间景观变化开展城市热岛效应时空变化分析。在地表温度反演和景观分类的基础上,通过划分温度景观类型,计算景观指数,构建温度景观评价体系\.结果显示,近20 a来,研究区温度景观的多样性指数由1.0395持续增加至1.2834,破碎度指数由0.1092先增至0.1834,后减到0.1616,聚集度指数也由58.9862持续降至48.9043,反映了温度景观的异质性和破碎化程度在增加,斑块呈现密集格局。在城区内部,各类城乡建设用地温度景观在1987年至1999年呈现高度破碎,到2005年部分碎片聚合,特高温城乡建设用地在此过程中变化尤为显著,热中心由热碎片形成了热团块,趋于稳定趋势。     

基于改进景观扩张指数苏锡常地区城镇扩展空间形态变化

针对目前景观扩张指数计算存在的问题,提出一种改进计算景观扩张指数的方法用于动态分析城镇空间形态变化特征。将景观格局的3 种增长模式:填充式、边缘式和飞地式分别表示为3 种拓扑关系:包含、相交及相离关系,通过判断新增城镇建设用地斑块之间的拓扑关系计算景观格局扩张的各项指数,据此对苏锡常地区1985~2008 年各阶段城镇扩展空间形态变化进行分析。从总体景观扩张模式的变化来看,苏锡常地区建设用地增长方式以边缘式的紧凑增长为主;从增长形态的空间位置来看,各市市区和各镇行政中心的增长形态基本可以归纳为以边缘式增长为主的紧凑增长形态,普通城镇则可能是紧凑增长形态或者蔓延增长形态。计算结果表明,改进的景观扩张指数方法能够动态的反映苏锡常地区城镇用地空间格局形态变化过程。进一步计算反映城镇用地分形特征的盒子维数作对比分析,从计算结果来看,随着时间推移苏锡常地区城镇用地分维数值逐渐增加,从1985 年的1.220 增加到2008 年的1.504,但增长幅度不大,说明城镇空间格局始终处于集中和均衡之间;而景观扩张指数计算结果反映,从1995 年飞地式增长模式的数量和分布开始增加之后,给城镇发展的主导的紧凑模式带来了扰动,这种扩散式的增长导致各城镇扩张的结果在空间形态上出现与总体趋势分异的现象。新建设用地的增长点引起了城镇空间结构的变化,这种发展增加了城镇空间形态的随机性和结构的不稳定性,这个结果可以作为前述盒子维数计算结果的补充,说明景观扩张指数可以解释分形这种形态结果的空间变化过程;并且通过计算景观扩张指数,决策者可以了解城镇扩展空间形态的变化趋势,从而从宏观上控制城镇的无序蔓延。     

湖北省城乡建设用地城镇化率及其影响因素

针对中国城镇化进程中城乡建设用地结构不合理的问题,提出了表征城乡建设用地结构的土地城镇化率,并以人口城镇化率为基础结合城乡用地水平构建了其理想值,借助Logistic城镇化过程模型分析了土地与人口城镇化率之间的动态耦合关系。以湖北省为例进行理论验证,根据理想值对各区县进行了城乡建设用地结构的合理性评价,并从社会经济和地理空间两方面分析了其影响因素。结果表明,非农产业比重、人口城镇化率和地形条件是土地城镇化率的主要影响因素,同时基于空间自相关性的热点分析表明,土地城镇化热点地区周围的土地城镇化率往往偏高。因此,可依据产业结构、城镇化水平、地形条件等因素制定差别化的城乡用地政策,并借助空间分析手段识别重点监控区域,提高决策的科学性。