城市住区形态时空模拟——以厦门岛为例

住区形态变迁受到人口迁移、住区满意度和低碳城市发展政策等因素的限制,常用的土地利用模型难以有效表征这一相互制约关系,使得这方面的研究仍然相对不足。通过耦合SD模型和CLUE-S模型,充分发挥了2个模型在宏观情景模拟和微观土地分配上的优势,模拟了住区、人口、住区碳足迹等制约因素的相互关系,为住区形态变迁时空模拟提供了一种有效的方法。以厦门岛为例,根据研究区历史统计数据、问卷调查数据构建了住区形态变迁SD模型,模拟了基准情景、紧凑情景和低碳情景3种不同发展情景下各类住区类型的用地需求,结合CLUE-S模型预测了3种情景下2009年—2020年各类住区类型的用地范围。结果表明,基准年住区类型Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三者占地面积比例为1∶1.18∶0.83,基准情景下2018年住区类型Ⅲ将成为主要的住区类型。低碳发展和紧凑发展是惯性发展的两种极端情况,体现在总住区面积、人均住宅面积和人均碳足迹大小的变化,但是对厦门岛总人口数量的影响并不大。根据目前厦门的发展趋势,低碳发展情景与紧凑发展情景相结合可能更靠近现实。在空间分布上,住区类型Ⅰ未来不再新建;住区类型Ⅱ遵循现状继续发展的惯性较大;住区类型Ⅲ分布在征地成本相对较低的区域。模型模拟结果能够为住区用地规划、住区发展对策建议提供有效的技术支撑。     

住区形态变迁与居民通勤能源消费的关系

快速城市化和城市扩张引发了住区形态的变迁,但形态变迁与居民通勤能源消费关系还不明确,如何通过城市的可持续公共管理政策来控制城市住区形态变迁过程下通勤能源消费及其温室气体排放有着重要意义.以厦门为例,通过土地利用与交通耦合模型TRANUS的情景分析研究了住区形态的变迁对人口、工作以及土地消费空间分布的影响,进而分析了不同情景下通勤能源消费和温室气体排放的水平.结果表明: 基准情景下交通出行早高峰能源消费总量为54.35 tce,CO₂排放为119.12 t;住区形态变迁情景下,通勤能耗和CO₂排放同比基准情景均增加12%;通过适当的土地利用、交通和经济政策的实施,通勤能源消费与CO₂排放同比基准情景减少7%,说明城市公共政策能够有效地控制住区形态变迁背景下通勤能源消费和温室气体排放的增长.     

城市物质代谢的生态效率——以深圳市为例

城市可持续发展研究的关键是城市物质代谢通量及其效率研究,但物质代谢通量仅能反映代谢速率,而其生态效率则能反映支持社会经济发展的物质代谢能力。从工业、生活的源头循环(减少原生资源的消耗)和末端循环(减少污染物的产生)角度,构建城市物质代谢生态效率的度量模型,并依据中国城市化发展进程,选定深圳市作为研究区,核算城市水、能量和废物代谢通量以及代谢的生态效率。结果表明:随着深圳市社会经济的快速发展,水、能源和废物代谢通量呈现出增长势头,但代谢的生态效率不断提高。1998～2004年间,GDP增长2.7倍,城市水和电的代谢通量分别增长1.5倍和3.0倍;工业增加值增长3.7倍,工业水、电、能源和废物的代谢通量分别增长1.9、3.5、2.7倍和2.0倍;常住人口增长1.5倍,居民水和电的代谢通量分别增长1.8倍和1.7倍;资源效率提高1.8倍,环境效率提高3.7倍,生态效率提高2.3倍。虽然深圳市物质代谢的生态效率在提高,但是随着物质资源的日益稀缺,物质代谢的生态效率仍需进一步提高,而提高城市物质代谢生态效率的关键是资源效率和环境效率的协同发展,以及逐步构建废物资源化的循环链条。     

贵阳市不同形态住区的日照环境

本研究选取贵阳市高层高密度、高层低密度、中层高密度、中层低密度、低层高密度和低层低密度6种不同形态的住区为对象,通过构建日照合规率和建筑日照时数比,对比分析6种不同形态住区的日照环境特征及其影响因素。结果表明: 贵阳市6种不同形态住区的日照合规率平均值分别为36.9%、61.9%、20.6%、69.6%、26.5%、45.0%,低密度形态住区的日照合规率比同类型高密度形态住区平均高2.25倍,低密度形态住区的日照环境较好。不同类型低密度形态住区的日照环境不同,高层低密度和中层低密度形态的日照时数集中在5～6 h,建筑日照时数比分别为0.24和0.32;低层低密度形态的日照时数以6～7 h为主,建筑日照时数比为0.28。相对于其他形态住区,低层低密度住区的日照环境最好。容积率与住区0～1 h日照时数的建筑日照时数比呈显著正相关。     

厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率评价

自然水循环与社会水循环的关联研究是制定系统性水代谢对策的前提。从水资源代谢过程与格局角度,用物质流分析法(MFA)剖析了亚热带季风气候雨影区缺水城市枯水年份资源水与虚拟水耦合代谢的路径、数量,提取代谢效率评价所需的过程与结构指标,以社会、经济、生态环境效益最优化为评价原则构建了城市水资源代谢效率评价指标体系,采用层次分析法赋权,评价了近10年来枯水年份厦门市资源水与虚拟水耦合代谢效率。结果表明,厦门水资源代谢效率呈加速提高趋势,主要由用水效率类和水代谢过程与结构类指标驱动。说明提高水资源代谢效率的根本对策在于用水行为和用水过程与结构的改善。采用情景分析法设计主导驱动指标不同组合下水资源代谢效率情景方案,提高了方案的可操作性,可基于这些指标制定水资源管理对策。基于MFA结果提取指标丰富了指标体系构建理论。     

城市住宅建筑系统流量-存量动态模拟——以北京市为例

地面建筑物的累积与更新是城市化过程的结果与显性特征之一。城市建筑系统在不同层面上与外部环境系统进行着物质能量交换,对这种交互产生的资源压力与环境胁迫的关注,使其成为城市代谢研究领域中的热点问题。系统分析与模拟城市建筑物流量-存量的动态变化过程及其资源环境响应,对于揭示城市建筑系统代谢机理,提高城市总体规划精准性、强化资源系统韧性管理、提升废弃物处置效率等宏观战略具有重要意义。以北京市为例,基于Stella建模平台,构建了城市居民住宅建筑系统流量-存量的动态模拟模型,定量模拟了不同管理情景下钢材需求量与建筑拆除垃圾产生量的变化区间。结果表明:(1)基准情景下,北京住宅建筑新建流量前期增速较快,2005年达到峰值3024.1万m~2,而拆除流量约于2057年达到峰值,拆除面积为2073.14万m~2;城市住宅建筑存量最高值出现在2075年左右,面积为7.51亿m~2;(2)与基准情景相比,如果人均住宅建筑面积提高到45 m~2,从现在到模拟期结束(2019—2100)将增加钢铁需求量3251.65万t;而如果延长住宅建筑寿命至设计值,同期可减少钢铁需求量3022.9万t;(3)基准情景、大面积情景以及长寿命情景下,北京市城镇住宅建筑拆除垃圾峰值产生量分别为0.29亿t、0.39亿t、0.20亿t,政府管理部门应采取有针对性的应对措施,提前做出综合利用和处理处置方案。     

城市代谢效率研究的热点识别与综合效率实证研究

城市代谢是城市可持续发展研究的重要部分,其有序运行为城市发展与居民生活提供重要保障,代谢效率的提高有助于缓解资源利用与环境保护间的矛盾。通过分析国内外近30年的城市代谢效率的研究进展,整合代谢效率研究热点选取综合效率评估所需指标,并以深圳市为案例研究,结合数据包络分析（DEA）模型对城市物质代谢综合效率进行评估。结果表明：（1）近30年城市代谢研究处于蓬勃发展阶段,中国在相关研究领域中的影响力凸显,而城市代谢效率研究主要关注能源、水资源、碳氮元素及耐用物质（主要为建筑材料）等要素及其环境效应;（2）基于上述要素对深圳城市代谢的综合效率进行评估,其综合效率在2005-2017年间呈波动状态,多数年份城市代谢过程取得了高效运行（效率值大于1）,但仍存低效年份,包括2006（0.96）、2007（0.76）、2011（0.85）和2013（0.97）年,研究期间综合效率提高不明显。在资源投入与效益产出方面,深圳市在水资源利用效率方面需进一步提高;在当前资源消耗水平下经济效益仍有提高潜力;在减少碳氮元素的环境排放及建筑垃圾产生的效率方面有一定程度的提高。（3）通过城市代谢效率研究的热点识别,可明晰目前城市代谢综合效率评估所需涵盖的要素,由此建立评估体系可用于综合效率评估的实践,通过案例分析研究其反映城市资源利用效率动态的可行性,以期为城市可持续发展评估提供科学参考。     

网络视角下城市物质代谢过程解析——以京津冀13城市为例

城市作为物质吞吐量的集中区，往往存在一定的资源消耗和环境问题。京津冀是中国北方经济规模最大的地区，负载着巨大的资源环境压力。以京津冀地区为例，在计算城市物质输入与输出的基础上，运用生态网络分析方法对代谢系统内部的具体路径和节点关系进行深入探究，并分析其变化。结果表明，京津冀地区97%的流量都集中于各城市内部，各城市之间的优势互补有待加强。2017年京津冀13城市代谢总流量增长为2000年的3.3倍，其中承德、秦皇岛和唐山增长最为迅速，而衡水是唯一一个流量下降的城市。各城市的关键路径中有71.8%呈现流量上升态势，加工制造业为涉及关键路径最多的部门，其中加工制造业-环境为大多数所有城市共有的关键路径。掠夺/控制是京津冀13城市的主导关系类型；2000—2017年间13城市总体的生态关系良性转变少于劣性转变，致使共生关系数量下降，需要从交通运输业、采掘业和加工制造业等重点部门上寻求突破。关键路径及生态关系等代谢网络特征及其变化的识别，有效打破了城市代谢的“黑箱”,为缓解不同城市物质利用所带来的资源环境问题提供可靠理论依据。     

从城市到城市群：京津冀物质代谢特征及影响因素

随着城市化进程和一体化战略的持续推进,城市管理者急需了解城市规律以消减生态-资源-环境挑战,并提供坚实物质基础。以京津冀城市群及其组成城市为研究对象,创新性地从城市群和城市两尺度核算并分析了2000—2017年物质消耗状况及变化趋势,识别并对比了主要贡献物质、贡献部门和影响因素。研究表明：(1)研究期间,京津冀城市群物质消耗量总体上升。从物质类型看,主要由非金属矿物(>34.2%)拉动;从产业结构看,受到工业部门(>58%)绝对影响。首要驱动因素为经济规模(>50%)。(2)各城市物质消耗量与城市群较为类似,总体也呈增长态势,几乎均受到非金属矿物和工业部门驱动,且经济规模起到正向促进作用,不同的是物质消耗强度作用类型多样,且产业结构效应在城市中贡献更为突出。研究结果在一定程度上明确了城市及城市群代谢的规律,能够为优化资源利用效率和资源配置结构奠定基础,为城市及城市群生态管理与调控提供切实可行的落力点。     

基于景观生态学的城市人居环境代谢研究范式与研究框架建构

人居环境建设已经成为中国城市发展和当代生态学研究的新兴命题,基于物质代谢研究成果,系统剖析城市人居环境问题,提升城市化过程的生态文明水准成为推动新型城市化发展的重要路径选择。通过对人居环境视角和社会代谢视角的城市研究进行简要回顾,认为两种视角的有机整合可以弥补各自的理论和方法论缺陷,进而凝练出新的城市生态学研究思路。利用景观生态学理论和概念体系,建构了多层次、多维度的城市人居环境代谢研究范式和基本研究框架。这一范式可以从多尺度和多维度反映城市人居环境代谢的过程特征,厘清城市人为活动和各种资源环境问题的关联关系,整合多学科的知识和技术手段,解析城市人居环境的时空动态演化过程及其驱动机制,为城市人居环境研究学科的发展创造有利条件。通过建构基于景观生态学的城市人居环境物质能量代谢研究框架,还可以有效推进城市人居环境物质能量代谢中的格局-过程-尺度耦合问题,数据采集、储存与分析问题和效应调控与过程管理问题的研究,对于完善城市代谢研究方法,促进城市人居环境建设具有重要的参考和借鉴意义。     

营口市城市及村镇聚落增长与土地利用变化的模拟预测

基于辽宁省营口市1988、1992、1997、2000和2004年5期Landsat TM卫星遥感影像数据,利用城市增长和土地利用变化模拟模型SLEUTH模拟预测了6种预案（当前趋势预案、无保护预案、适当保护预案、管理增长预案、生态可持续预案和区域及城市规划预案）下2005—2030年营口市城市及农村聚落的增长和土地利用变化情况.结果表明：1988—2004年,营口市城市及村镇聚落的增长面积为14.93 km²;1997—2004年,研究区水域、园地、矿山、耕地等土地类型面积的变化较大.2005—2030年,生态可持续预案下,营口市城市及村镇聚落的面积将缓慢增长,较好地保护耕地、林地等资源,但在一定程度上将限制城市及村镇聚落的增长;无保护预案下研究区城市及农村聚落的增长速度最快,耕地流失面积较大;当前趋势预案下,耕地流失面积与无保护预案相近,但耕地流失的格局不同;适当保护预案和管理增长预案下,耕地的流失面积较小;区域与城市规划预案下,城市及村镇聚落增长主要分布在城市开发区和城市周边地区.利用不同预案下的SLEUTH模型可以模拟不同土地管理政策对城市及村镇聚落增长和土地利用变化的影响,对我国实施统筹城乡发展、建设社会主义新农村具有指导意义.     

基于层次分析法和熵权法的宁夏城市人居环境质量评价

城市人居环境已成为日益关注的热点问题,同时也是城市化水平和城市可持续发展的重要衡量因素之一.本文以宁夏回族自治区的5个地级市为研究对象,采用层次分析法(AHP)构建以生态环境、社会环境、人文环境和经济环境为系统层的评价指标体系,并利用AHP和熵权法结合的方法确定指标权重,对城市人居环境质量大小进行综合评价.结果表明: 5个城市的人居环境质量大小顺序为银川市(0.85)、石嘴山市(0.62)、吴忠市(0.43)、中卫市(0.33)和固原市(0.32);生态环境质量得分最高的是石嘴山,银川市的社会环境、人文环境和经济环境质量均最佳,中卫市和固原市的4大系统层指标质量得分均较低.5市人居环境内部各组分的协调程度均较好,其中,吴忠市、固原市、中卫市均达到良好协调,银川市和石嘴山市为一般协调.不同城市间同一系统层指标的协调度均较低,城市间的社会环境建设失调,其余也均为勉强协调.宁夏城市的人居环境质量总体不容乐观,城市间的协调度亟待提高.宁夏城市人居环境的建设需要加快发展弱势指标,统筹协调城市内部和城市间全方面的发展,以此为宁夏的城市化建设和城市可持续发展提供有力保证.     

Relocation,consolidation, and settlement pattern in the Canadian subarctic

The relocation and consolidation of subarctic native populations into settlement patterns designed according to southern, urban models has often resulted in cultural confusion and an increase in interpersonal tension, alcohol abuse, and violence. Through a review of selected case material, and the detailed examination of one relocated community, the dynamics of this situation are highlighted. Where native communities have re-established themselves beyond the reach of government planners, the recreation of more culturally appropriate settlement patterns has ensued.     

城市空间形态紧凑度模型构建方法研究

我国城市空间形态的急剧变化给经济、社会、城市建设等带来诸多问题,使相对脆弱的城市生态环境承受巨大的压力,对城市可持续发展构成了一定的影响。深入了解城市景观的格局演变过程和机理,并构建适宜的城市空间形态定量化评价模型对于推进我国城市可持续发展、合理利用和保护区域生态环境具有重要的现实意义,也是我国城市发展的紧迫需求。在Thinh等提出的城市紧凑度算法的基础上,构建了一种城市空间形态定量化评价指标,即标准化紧凑度指数(normalized compactness index, NCI)。NCI将圆形区域作为标准度量单位,实现测算结果的标准化,在一定程度上避免了城市面积因素对评价结果所带来的影响,因而便于城市之间或同一城市不同时段间的城市空间形态紧凑程度的比较分析,为城市空间形态紧凑程度的定量评价提供了一种新的技术方法。     

How to preserve a butterfly species within an urbanising settlement and its surroundings: a study of the scarce copper (<Emphasis Type="Italic">Lycaena virgaureae</Emphasis> L.) in southern Sweden

Urbanisation is a rapidly ongoing process worldwide with profound consequences for wildlife in urban and peri-urban areas. Species are affected by habitat loss, habitat alternation and degradation, fragmentation and increased human population and activity. Habitat loss can occur due to construction of housing and infrastructure in peri-urban areas and within urban areas due to compaction. Undeveloped areas can also be changed from ruderal land, wilderness areas or leftover green space to more formal and more intensively used urban green space. This study investigated a butterfly species, the scarce copper (Lycaena virgaureae L.), in an urbanising and expanding settlement in a rural location in southern Sweden. The scarce copper is still relatively common in Sweden, but has experienced severe decline in certain areas and in other parts of Europe. Patch occupancy and abundance of the species were investigated in 44 patches ranging from urban and peri-urban to rural locations. Habitats investigated were parks, urban grasslands managed for biodiversity by the local authority, unmanaged abandoned arable sites, road verges, meadows and pastures. In total, 624 sightings of scarce coppers were recorded. The highest abundances were observed in larger unmanaged patches and in meadows in peri-urban areas, while pastures had low abundances. In urban parks, no coppers were found. The smaller sites managed for biodiversity by the local authority within the settlement were often occupied by the scarce copper, although abundances were low (mean number of individuals 3?±?1.2). In patches which were cut, copper numbers dropped in almost all cases to zero after cutting. Patch occupancy was affected by habitat characteristics such vegetation height, tree succession, abundance of Rumex acetosella (sheep’s sorrel), as well as landscape features such as length of forest edge. Factors identified as influencing abundance were the same, but additionally also flower abundance. The current high abundances of the scarce copper in the area will not be ensured in the longer term when all building plans are implemented and no other measures are taken. Recommendations are made on management and planning to preserve the species in the study area.     

豫东平原聚落景观格局变化

中国的快速城镇化必然导致聚落景观格局的变化,但目前相关研究对平原地区关注相对较少。文中选取豫东平原地区的开封、商丘、周口市,运用GIS空间分析方法和ENVI遥感影像处理技术,对该地区1972、2015年市域中观尺度上的聚落规模、聚落景观空间变化特征进行分析。结果显示:(1)在聚落发展过程中,1972—2015年聚落斑块数量有所减少,聚落规模逐渐扩张,市域内最大聚落斑块扩张相对更为明显;对聚落斑块扩张强度的分析发现,城市市辖区及周边乡镇聚落扩张强度相对较高。(2)地区内聚落斑块空间分布表现出聚集分布特征,但该时期聚集程度有所减弱;两个年份聚落核密度分布格局大致相似,局部地区存在多核扩散现象,市域尺度上的核密度分布存在地区差异。(3)对斑块形状指数的分析发现,研究区狭长或曲折聚落斑块在空间上分散布局,整体上区域内聚落形状趋于规则。(4)随着距河流、道路距离的增加,聚落斑块总面积和数量有所减少,且道路对聚落分布仅在一定范围内存在较大影响,距中心城市0—6km范围内聚落受中心城区发展辐射影响较大。本文的分析可为平原地区聚落景观的优化布局和聚落用地的集约化发展提供一定的参考。