中国超大城市土地利用状况及其生态系统服务动态演变

随着城市的快速发展,城市用地及其生态服务功能也在不断发生变化。近十几年间,中国城市发展迅速,超大规模城市的土地利用以及生态系统服务动态演变的一般特征以及差异值得关注。研究以中国1995年非农业人口超过200万的9个超大城市为研究对象(包括上海、北京、天津、重庆、南京、西安、哈尔滨、武汉和广州),对各城市不同用地类型在1995年至2008年这一阶段的利用动态度进行分析。然后以用地结构和谢高地等^[1]提出的大陆生态系统服务价值当量表为基础估算了城市土地生态系统服务价值,并且对城市土地利用结构与生态系统服务之间的关系进行了分析。最后为证明研究结果可信,对每种用地类型对单位面积生态系统服务价值系数的依赖性进行了敏感性分析。结果表明,9个超大城市用地结构变化趋势总体一致, 主要缩减地类为农田和水体,增长地类为建设用地、林地和城市绿地。单位面积生态系统服务价值量1995年总体范围为4996-8854元/hm²,排序为广州>武汉>哈尔滨>南京>西安>天津>北京>上海>重庆,2008年范围为4746-8777元/hm²,排序为广州>哈尔滨>西安>上海>重庆>北京>武汉>南京>天津,各城市均值由1995年的7189元/hm²降到2008年的6987元/hm²。人均享有生态系统服务价值量1995年总体范围为284-7983元/人,排序为哈尔滨>西安>北京>广州>武汉>南京>天津>重庆>上海,2008年范围为305-4538元/人,排序为哈尔滨>重庆>西安>广州>武汉>北京>南京>天津>上海,各城市平均值由1995年的1677元/人降到2008年的1230元/人。超大城市土地生态系统服务动态演变的一致特征是人均享有生态系统服务价值下降,主要减弱的生态系统服务为水文调节和粮食生产,增强的服务为娱乐文化和废物处理,而单位面积生态系统服务价值与生态系统服务结构9个城市之间存在差异。敏感性分析结果显示所有土地类型的敏感度指数皆小于1,证明研究结果可信。研究结果说明城市可持续发展主要面临的问题之一是建设用地无序扩张和各类生态用地的配置不均衡,可为中国迅速城市化的新兴大型城市的生态建设提供参考和指导。     

广州市生态可持续发展水平对比评价

基于城市自然-经济-社会复合生态系统原理,应用层次分析法、综合指数法,建立城市生态可持续发展水平测度指标体系,并将广州市与北京、上海、深圳市进行对比评价,最后得出各城市生态化水平、生态可持续发展水平及发展特点等结论。广州现状自然生态化水平、生态可持续发展水平低于深圳、略低于北京,高于上海,在国内大城市中属良好水平;经济生态指数低于深圳、略低于上海,高于北京,在国内大城市中也属良好水平;社会生态指数在四城市中最低。指标及其权重的选定考虑了各指标的层次性、代表性,也考虑到指标数据资料易统计、更客观和可比较等原则。     

京津唐城市生态系统能值比较

运用能值(emergy)分析方法,以京津冀地区的北京、天津、唐山为研究对象,建立了复合生态系统与可持续发展的能值指标,对3个城市1991～2005年自然环境与社会经济可持续发展状况进行了比较分析.研究结果表明:1991～2005年期间,由于北京、天津的本地资源能值对经济发展的驱动力不足,城市发展对外部输入能值的依赖程度越来越高;北京、天津、唐山社会子系统的能值指标均呈上升趋势,城市居民生活水平和经济发展水平不断提高;北京经济子系统的各项指标均优于天津和唐山,但环境子系统和能值可持续指标体现出,北京的环境压力最大、可持续发展能力低于天津和唐山.在此分析基础上,对北京、天津、唐山的可持续发展提出了几点建议,为制定城市发展策略和产业调整提供科学依据.     

海峡两岸16个沿海城市生态系统功能比较

城市是一类社会-经济-自然复合生态系统,辨识其复杂的功能特征,需要一套科学的评价指标体系。选择北京、上海、深圳、广州、宁波、温州、天津、厦门、大连、无锡及台北、高雄、新竹、台南、台中、基隆16个中国大陆东部沿海与中国台湾岛西部沿海典型城市为研究区,结合城市生态系统理论、国家生态市建设指标、国内外生态城市评价指标及两岸沿海城市特色指标,构建两岸沿海典型城市生态系统功能评价指标体系,评价其社会、经济、自然子系统各自的功能及其协调发展程度。在自然子系统方面,由生态空间为基础,通过量化其提供的服务与自身代谢能力,说明自然子系统功能;社会子系统则通过其自身基本的人口承载能力、安全保障相关的社会稳定性及城市文化延续性进行判断;经济子系统功能需涉及当前的状态与未来的发展潜力,在此分别由生活富裕度与产业竞争力两方面进行探讨。基于3个子系统标准化后的数值构建协调系数,借以量化子系统间的协调发展情况。研究结果表明,由于台湾地区城市发展阶段相对超前,演化过程也相对成熟,于社会、经济子系统及整体功能上都有较高的功能值。依据本研究现有数据分析结果,16个典型城市中,单就各个子系统功能得分,自然子系统功能以台湾地区基隆市及大陆地区温州市较佳,社会子系统以台湾地区台北市及大陆地区厦门市较佳,经济子系统以台湾地区台北市及大陆地区北京市较佳。由于子系统间的协调发展有助于城市生态系统整体功能的提升,因此,台湾地区的基隆市及大陆地区上海市在社会、经济及环境保护的协调发展上亦有另一方面的借鉴意义。     

基于生物物理视角的城市生态竞争力

研究城市的生命支持系统、系统解析城市运行的生物物理代谢过程是深入揭示现代城市"病"产生机理与作用规律的新视角.借助生态能量学方法之一 --能值方法对城市生态经济系统进行了系统分析,并构建了综合性城市生态竞争力指数UECCI,将之应用于北京、上海和广州3个案例城市1990年到2005年的评价中.同时,引入并整合台北(1991和1998年)和澳门(1990、1993、1995、1997、2000、2003和2004年)的能值分析结果进行参照对比.结果显示:研究期内3个案例城市生态经济系统的演化趋势呈现很好的一致性,但广州的UECCI一直高于北京和上海,广州城市生态经济系统在可持续发展的长远尺度上似乎更具有生态竞争力;与台北与澳门的进一步比较发现,尽管中国大陆城市经济发展程度不及台北与澳门,其UECCI总体上却高于台北和澳门.     

城市生态支持系统瓶颈分析方法及应用研究

城市是由社会、经济和自然 3个子系统构成的复合生态系统 ,城市的发展需要凭借城市生态支持系统的支撑。城市生态支持系统由多个因子组成 ,瓶颈要素是城市生态支持系统中阻碍和制约城市发展的因子。基于供需平衡原理 ,建立了以瓶颈指数和瓶颈等级为基础的瓶颈要素评价方法 ,并采用此方法对不同情景下各目标年广州城市生态支持系统瓶颈要素进行了辨识。分析结果表明 ,在当前资源利用及环境保护水平情景下 ,广州市城市生态支持系统不能适应广州城市未来的发展 ,对城市发展的制约作用十分明显 ;在实施生态调控策略情景下 ,瓶颈要素的制约作用有所缓解 ,广州城市生态支持系统支撑能力得到极大扩展 ,为城市生态系统实施可持续发展战略奠定了生态基础     

一种城市生态系统现状评价方法及其应用

生态城市建设是未来城市发展的最终趋势。从结构、功能、活动、发展演化规律等方面来看,城市生态系统都可以被看作一个动态变化的系统。将可持续发展理论引入到城市生态系统现状评价中,提出和解释了城市生态系统可持续发展概念;从可持续发展的角度,评价城市生态系统的现状,建立城市生态系统可持续发展评价指标体系。在此基础上,利用集对分析方法,将评价城市生态系统可持续发展水平的多个指标系统合成一个与最优评价集的相对贴近度,用来描述城市生态系统可持续发展水平,并将该方法应用于兰州市城市生态系统现状评价。结果表明,在2004—2010年间,兰州市城市生态系统可持续发展水平呈现折线型关系,而且有明显的陡降现象。具体变化趋势是从2004年的0.5081平缓上升到2005年的0.5581、然后陡降到2006年的0.4073、接着平缓上升直到2009年的0.5010、最后平缓下降到2010年的0.4706。尽管不同时期城市生态系统可持续发展水平有所变化,但是总体来说,一直处在基本可持续发展的水平,协调程度一般;该评价方法能够很好的反映城市生态系统的发展现状,为建设生态城市提供科学依据。     

基于能值分析方法的城市代谢过程——案例研究

城市代谢过程研究是实现城市生态规划和环境管理等实际工作优化与决策的关键理论问题之一。核算了1999-2006年北京代谢过程中能值通量和强度,并依照Eco-Indictor 99的划分标准,结合自然系统对污染物的自净化及污染对经济系统和生态系统的损害程度测度方法(DALY法和PDF法),从城市代谢生产过程和消费过程研究城市代谢对人群健康和自然生态系统的影响,结果表明:(1)北京城市代谢过程大部分依赖于外部购买的不可更新资源的消耗;(2)外部购买的不可更新资源主要依赖于它省的资源供给,对国外资源利用很少,说明北京是一个本国资源依赖性的城市,而且这种依赖程度在不断增长;(3)当前过快的城市代谢过程主要由固定资产建设所拉动,随着北京基础建设程度放缓,这种高依赖性的代谢模式会的到一定的改变;(4)在考虑生态损失的情况下其可持续发展水平有5%的下降。该研究克服传统外在预警式评价方法的局限,综合评价城市生态系统内在代谢过程及代谢水平,为城市生态规划和环境管理提供更为有效的优化与决策依据。     

基于文献计量的城市空间紧凑度研究知识图谱分析

城市是地球上扩张速度最快的栖息地,城市的无序扩张被称为城市蔓延,城市蔓延带来了一系列社会和环境问题。为了应对城市蔓延所带来的问题,紧凑城市的相关理论逐渐得到重视。城市空间紧凑度量研究是紧凑城市的主要内容之一,以Web of Science数据库为数据源,运用文献计量法绘制城市空间紧凑性度量研究知识图谱,梳理城市空间紧凑性度量研究脉络,以期指导未来的紧凑城市研究。主要有以下发现：(1)城市紧凑性度量指标的研究基本遵循由粗略到详细,由外部到内部,由形态到功能,由静态到动态,由二维到三维的认知过程;(2)城市功能紧凑度研究相比形态紧凑度研究较为不足,中国的可持续发展应更加关注城市的功能效率;(3)新兴众源地理信息数据可以作为遥感数据的重要补充以丰富未来城市紧凑度度量的研究。未来城市紧凑度度量指标应统筹微观和总体,并兼顾公平和效率。     

基于熵理论的城市生态系统服务流定量评估——以北京市为例

量化评价生态系统的服务功能是合理开发生态资源、实现可持续发展的重要前提.生态系统服务流能够为生态系统服务功能的量化评估提供解决方案.本文以四大生态系统服务类型为框架,构建了城市生态系统服务流评估体系;将生态系统服务流重新分类,引入熵理论,对指标及系统无序度、发展演变方向进行定量评价;并以北京市为研究对象,选择24个因子开展案例研究.结果表明:2004—2015年间,北京城市生态系统服务总熵值为0.794,总熵流为-0.024,系统无序度较大,濒临非健康状态;系统熵值3次取得极值,3个变化周期内系统熵值的年平均变化幅度逐渐增大,说明人为活动对城市生态系统干预强度增大;2007年熵流达到最小值,生态环境质量最高;北京市常住人口总数与城市生态系统熵流拟合函数的决定系数为0.921,说明人口数量与城市生态环境状态有很强的相关性.     

中国典型城市群城镇化碳排放驱动因子

城市群作为推进国家新型城镇化的战略举措,是国家参与全球竞争与国际分工的主要地域单元。以中国典型城市群6个代表性城市(北京、天津、上海、广州、武汉和重庆)为案例,采用因素分解法将碳排放的影响效应分解为4部分,包括人口规模效应、经济发展效应、能源强度效应和碳强度效应,研究2000—2014年城镇化过程中碳排放的驱动机制。主要结果:(1)各城市群的经济总量均有增长,能源效率逐渐提高,碳排放强度在北京、上海和重庆的是下降趋势,在天津呈上升趋势,而在广州和武汉则趋于平稳状态,各城市群能源消耗中各种能源的比重和碳排放量的变化存在着较显著的差异性;(2)天津和广州的4个碳排放影响效应整体上是逐渐增大,北京和上海是趋于平稳对称,武汉和重庆是先减小后增大。研究表明,经济和人口对碳排放具有正向作用,能源强度对碳排放具有负向作用。通过研究中国典型城市群碳排放的驱动因子,有助于城市群碳排放权交易的政策制定以及城市群发展模式规划。     

熵权模糊综合评价法在城市生态安全评价中的应用

为了拓新城市复合生态系统生态安全评价方法的研究,根据压力-状态-响应模型,构建了一个有3个要素和33项具体指标的城市生态安全水平度量的指标体系,并运用客观的熵权法赋权、模糊综合评价法以及划分的等级标准对我国5个经济发达城市的生态安全水平进行量化分析.结果表明,苏州市和北京市对“较安全”级别的隶属度最大,分别为0.376和0.286;深圳市、上海市和广州市则处于“临界安全”状态.另外,深圳市具有较大的系统压力,苏州市的系统状态和系统响应表现最优.与其它评价方法相比,该方法评价过程简易,结果定量和相对客观可信.     

基于DMSP/OLS影像的我国主要城市群空间扩张特征分析

20世纪90年代以来,随着中国城市化步伐的加快,城市用地空间扩张极为明显。采用1992、1995、2000、2005、2009年5期的夜间灯光影像数据提取了京津冀、长江三角洲和珠江三角洲城市群的城市像元,并从空间扩张强度、扩张类型以及方向性空间扩张特征3个方面对三大城市群城市用地的空间扩张特征进行了分析,同时还从社会经济方面对城市群空间扩张的驱动因素进行了讨论。结果表明,三大城市群的空间扩张特征既存在共性也存在明显的差异,同时社会经济的快速发展对城市用地的扩张具有明显的驱动作用,为进一步推动中国城市化进程提供了数据支撑。     

城市复合生态及生态空间管理

城市是一类基于区域水-土-气-生-矿五类生态因子,生产-流通-消费-还原-调控五类生态过程,以及经济-政治-文化-社会-环境五类生态功能,在时间-空间-数量-结构-功序范畴耦合的复合生态系统。阐述了城市复合生态的整合机制、体制、结构、功能的内涵,提出以净化、绿化、活化、美化、进化型安全生态保障目标,生物链-矿物链-服务链-静脉链-智慧链五链合一的循环经济耦合构架,以及污染防治、清洁生产、产业生态、生态社区和生态文明五位一体的和谐社会建设模式为城市生态管理的3个支柱。城市生态管理是对城市涵养、调节、流通、供给和支持五类生态服务功能的调节、修复和建设而不只是保护城市生物。城市生态空间是指城市生态系统结构所占据的物理空间、其代谢所依赖的区域腹地空间,以及其功能所涉及的多维关系空间。通过天津、扬州、淮北、合肥等市复合生态规划与建设的案例,阐述了区域、市域、城域和社区/园区4尺度城市生态空间的管理方略。最后以延庆和北京主城关系的演变探讨了复合生态位势在城市生态管理中的应用。     

京津冀城市群城市化强度与生态韧性的耦合协调分析

探索市域尺度与格网尺度下城市化强度与生态韧性之间的作用机制，对提高生态韧性水平、提升城市发展质量、促进城市群可持续发展具有重要意义。以京津冀城市群为研究区，基于2000—2020年土地利用数据、人口密度数据和社会经济数据，尝试构建一套完整的城市化强度与生态韧性指标体系。利用景观安全度模型修正了“规模-密度-形态”生态韧性方法，以市域尺度与格网尺度对比分析为手段，结合耦合协调度模型与Tapio解耦模型，探究二者的时空分异格局及协同演化特征。结果表明：(1)不同尺度下，城市化强度和生态韧性在全局上变化趋势相反且错位关系明显，北京、天津城市化强度高而生态韧性较低；格网尺度下，城市化强度与生态韧性的分布形状存在差异：城市化强度多呈现中心-外围空间分布，生态韧性呈多样化、零散化特征。(2)不同尺度下，城市化强度与生态韧性的耦合协调度逐年增强，北京、天津最高，廊坊、石家庄、衡水、沧州次之，邯郸、邢台相对较低；格网尺度下，局部区域出现特殊现象：北京、天津中部出现初级协调、轻度失调；邯郸、邢台小部分区域达到良好协调。(3)城市化强度与生态韧性的脱钩关系处于良性发展状态，弱脱钩、扩张负脱钩呈上升变化，而...     

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。