基于多源数据的城市住区生态宜居性评价——以深圳市为例

作为反映城市生态环境的重要指标,城市生态宜居性受到学术界越来越多的关注。结合遥感与兴趣点（POI）数据生成分类特征,利用文档主题生成模型进行特征重表达,采用随机森林模型提取住区,为后续的生态宜居性评价提供基本单元;随后,依据多源数据生成多个生态宜居性评价指标,使用基于熵权的TOPSIS方法构建生态宜居评价模型,得出每个住区综合得分;以深圳市为实验区对研究提出的方法进行了验证,并对深圳市的住区生态宜居性进行了空间分析。结果表明：（1）机器学习方法与多源数据结合可得到精细的城市功能分区图,总体精度可达82.1%;（2）基于TOPSIS方法构建的生态宜居评价框架能够对住区生态宜居性进行有效量化,综合得分高的住区多为片区绿化率高、空气质量好、建筑密度较小的住宅区,而得分较低的住区主要集中在城中村等生态环境较差的区域,结果符合客观事实;（3）深圳市内的住区及其评价得分呈现出明显的空间分异,南山、福田、罗湖区域的住宅小区较多;宝安、龙华、龙岗区内部同时包含较多的住宅小区与城中村,导致三个区内部各评价单元的得分差异较为明显;因住区数量少、绿地面积大、空气质量高等客观条件,坪山、盐田和大鹏区生态宜居得分情况较好。以上结果展示了研究方法的有效性,可为城市生态宜居建设及城市规划等提供案例参考和数据支撑。     

基于多源数据的中新天津生态城微观尺度宜居性评价

定量评估城市内部宜居性便于发现城市问题从而针对性改善环境。现有研究多囿于单一时相的静态分析,难以在微观层面揭示城市动态发展状态。本研究以中新天津生态城为例,从环境健康性、交通便捷性、城市安全性、设施便利性和经济繁荣性5个维度创建生态城宜居性评估指标体系,利用研究区2016—2020年的遥感影像、兴趣点、控制性详细规划数据等多源数据,结合熵值法和优劣解距离法从居住地块尺度对生态城内部宜居情况进行长时间序列的动态监测。结果表明: 研究期间,生态城内不同片区宜居水平有较强的时空差异性。空间上,以生态城中新合作区南部为核心,宜居性整体呈现出中心高、边缘低的特点,设施便利性、交通便捷性和经济繁荣性呈现出中心高、边缘低的特点,而环境健康性和城市安全性则呈现出中心低、边缘高的特点。2016—2020年间,生态城宜居性提升速度逐步加快,中新合作区南部的宜居性整体提升最明显。     

基于MaxEnt模型分析广东省鸟类多样性热点分布及保护空缺

随着环境问题日益突出, 生物多样性也面临着挑战。广东省丰富的水土资源孕育了大量的生物物种, 然而快速的城市扩张又对生物多样性的保护带来了一定的压力。明确广东省生物多样性保护空缺, 以便在未来城市规划布局中更好地实施保护, 缓解城市发展与生态保护之间的矛盾。空间分布格局是生物多样性保护规划的基础, 本文以全国第二次陆生野生动物资源调查鸟类数据为基础, 基于MaxEnt模型进行空间化(空间分辨率为100 m × 100 m), 通过识别热点地区, 并与现有国土规划中三条管控线对比, 识别保护空缺。本文主要有以下结果: (1)广东省建模鸟类共有13目45科173种, 其空间丰富度格局主要呈三片区分布: ①南岭片区; ②粤东片区; ③江门、阳江、云浮片区; (2)影响鸟类空间格局的环境因子在不同物种间差异明显, 总体来看土地利用类型、高程、年均温度差等因素占主导地位; (3)保护鸟类与全部鸟类的热点地区分布相似, 但空间上更为聚集, 两者的空间重叠率达63.0%, 主要分布于南岭片区、粤东片区; (4)留鸟类和迁徙鸟类的热点地区存在明显空间差异, 重叠区域仅25.3%, 留鸟类分布相对靠北而迁徙鸟类相对趋南; (5)鸟类热点分区统计对比中, 与永久基本农田的重叠率明显高于生态保护红线, 极少量分布于城镇开发边界内部, 全部鸟类、保护鸟类、留鸟类、迁徙鸟类均存在明显的保护空缺。本研究得到了精细尺度下鸟类多样性空间分布格局与保护空缺结果, 为城镇开发边界、永久基本农田、生态保护红线三条控制线内的生物多样性分区保护、管控政策实施提供了有效支撑, 为广东省的生物多样性保护、生态规划调整提供了有益参考。     

基于景观格局和生态敏感性的海南西部地区生态脆弱性分析

以海南岛西部地区为研究对象,选取分离度、分形维数、破碎度3个景观格局指标和土地沙化、土壤侵蚀2个敏感性指数,构建景观类型脆弱度和区域生态脆弱度模型,从景观格局与生态系统敏感性相结合角度探讨了区域生态环境脆弱性问题。结果表明：（1）研究区耕地的景观类型脆弱度最大,林地次之,水域最小;（2）相关分析显示,景观类型脆弱度与沙化敏感性、景观类型脆弱度与破碎度、破碎度与土地沙化敏感性、破碎度与区域生态环境脆弱性之间存在着显著和极显著的正相关关系;（3）区域生态环境脆弱性分区的空间分布与客观实际吻合良好,表现为：水平方向上,生态脆弱度大体平行于海岸线,呈条带状分布,离海岸线的距离越近脆弱度值越高;垂直方向上,生态脆弱度具有随海拔增高坡度变大而出现增大的趋势;（4）格局指数与区域生态环境脆弱性驱动力间的关联分析,表明琼西区域景观特征和区域生态环境脆弱性的变化主要受人类活动所调控,同时,还受控于海洋和地貌两大自然因素。区域生态脆弱性格局指标与脆弱性驱动力之间有着良好的信息反馈联系;（5）从景观视角出发,建立起景观信息与区域生态环境响应之间的联系,可以从更广、更高层面上来分析与评价区域环境问题,并为区域生态环境的建设提供新的研究方法和思路及有益的实践指导。     

北京市平原区受胁鸟类栖息地识别和评价

在北京分布的受胁鸟类主要分布在平原区,而平原区为城市发展的主要区域,因此,在城市管理中融入受胁鸟类保护的内容十分必要。以北京市平原区分布的24种受胁鸟类为研究对象,以鸟类对栖息地的需求为分类依据,结合国家土地利用分类标准,采用人工目视解译法,在北京市平原区的高清卫星影像图上识别出5类一级鸟类栖息地和17类二级鸟类栖息地,得到北京市平原区鸟类栖息地分布图。使用24种受胁鸟类的空间分布模型掩膜鸟类栖息地分布,得到24种受胁鸟类的预测空间分布,叠加之后获得受胁鸟类丰富度分布格局,结果显示,水域是受胁鸟类丰富度最高的栖息地。将受胁鸟类丰富度分布格局与北京市国家级和市级自然保护区分布叠加进行空缺分析,结果显示：1）北京市的自然保护区多分布在山区,不能有效保护受胁鸟类;2）受胁鸟类的保护与平原区的城市建设、绿地管理关系密切。采用分区统计方法,计算各类栖息地中分布的平均鸟类种类数,作为栖息地保护行动优先级指标,得出湖泊、水库、坑塘、滩地、沼泽地等湿地区域是具有最高保护优先级的栖息地类型,在保护实践资源充足的情况下,应对各类栖息地开展综合保护。该研究首次为北京城市区域受胁鸟类保护提出空间参考和管理建议。     

兰州市SO2时空动态分布特征及其与城市生态系统的关系

强化城市大气污染物多尺度监测手段,辨识污染物时空演变规律及其与城市生态系统各要素间的相互关系,可为城市大气环境质量综合管控提供科学依据。利用OMI、EOS/MODIS卫星影像及其他统计类数据,在分析了兰州市2006—2016年对流层SO_2柱浓度的时空分布特征基础上,进一步探讨了NDVI、工业总产值、汽车保有量等城市自然经济社会生态要素的结构变化与SO_2浓度变化的关系。结果表明:1)兰州市对流层SO_2空间分布不均,呈现出以河谷低海拔区域分布为中心,向西北、东南山地两侧递减的"倒U"形格局;2)近10年内,兰州市大气SO_2柱浓度值在0.033—0.25(多布森单位)之间,总体呈下降趋势,年均降幅为14%,降速为0.02(多布森单位)/a;3)兰州市大气SO_2柱浓度变化特征与城市工业生产和交通因素关系密切,又受地形、季节风向等气象气候条件制约;4)兰州市NDVI指数与大气SO_2柱浓度值相关性明显,兰州市植被覆盖度较低,植被指数为0.09—0.66,对SO_2净化能力有限。综合以上结果,本研究认为,通过调控城市社会、经济、自然生态系统结构,并适当采用基因工程等科学技术来增加地表植被覆盖量,是下一步兰州市大气环境质量管理的重要举措之一。     

GI引导下的采煤塌陷地生态恢复优先级评价

生态恢复优先级评价是恢复生态学研究的热点之一,而退化生态系统被恢复为何种类型是确定生态恢复优先级的前提和重点。以徐州市为研究区,将城市绿色基础设施(GI)作为塌陷地生态恢复的目标,在GIS技术支撑下,从塌陷斑块恢复为GI的适宜性及其对维持GI景观连接度的重要性两个方面,综合评价了采煤塌陷地生态恢复优先级。研究结果表明,徐州市超过半数的采煤塌陷斑块具有较高的GI生态适宜性,相对集中在5个片区;各塌陷斑块维持景观连接度的重要性分布不均匀,贾汪片区中部及北部塌陷斑块对维持景观连接度的作用非常显著;二者叠加后各塌陷斑块的综合适宜度具有明显差异,将其划分为5个生态恢复优先等级,较高优先等级分布于贾汪片区中部、董庄片区北部、庞庄西片区中部,建议将其纳入城市绿色基础设施予以优先恢复并立法保护。     

基于环境优先原则的城市协调发展评价——以大珠江三角洲城市群为例

以大珠江三角洲城市群为例,利用基于环境资源保护优先原则的协调度评价方法,对城市的经济与环境协调发展状态进行评估.结果表明:改进的协调度评价方法更加简捷,可操作性强,且便于理解,评价结果能够有效地揭示城市经济和环境协调发展的真实状态和差异性;大珠江三角洲城市群的协调度呈"汉堡包"式的空间分布特征,由外及内在产业功能上为服务与被服务的关系,在资源利用上是供给与占用的关系;研究结果可为决策部门协调区域环境保护与经济建设提供科学的参考依据.     

施秉云台山南方红豆杉种群空间分布格局研究

种群空间分布格局能够反映个体在水平空间上的相互关系。本研究通过对施秉白云岩喀斯特地区的南方红豆杉群落进行研究,用6个聚集度指标分析其空间分布格局。结果表明,南方红豆杉种群年龄结构属于倒壶形,种群属于衰退型,呈下降趋势,没有幼年个体,中、老年个体较多;聚集度指标表明南方红豆杉为集群分布。     

承载力评估在区域人口配置中的应用：以常州为例

从城市生态系统承载力的空间差异性出发,集成GIS空间评价技术和系统动力学（SD）模型,确定城市区域适度总人口规模和各分区人口数量,提出人口分区定量配置新思路和技术集成方法,并将该方法应用于300万人口城市--常州.结果表明： 通过构建常州市区人口、经济、土地与环境的系统动力学模型和多情景模拟分析,在同时满足城市经济发展与环境保护需求下,常州市区远景（2050年）总人口约400万;基于城市承载力空间差异评价进行常州市区总人口的空间配置,将形成240万人的主城及5个15～40万人新城的空间格局,研究结果可为国土开发管理中人口与经济的空间分配提供科学依据.     

焦作市景观生态规划研究

运用景观生态学原理,借助于地理信息系统技术,根据焦作市实际情况,将其景观构成要素分为耕地、园地、林地、居民点及工矿用地、水域和其它用地6个景观类型,采用景观多样性、景观优势度、景观破碎度和景观分离度等指标进行定量分析,归纳焦作市景观空间格局特征,提出焦作市景观生态规划的方案.焦作市的景观总体布局模式为：市域保留4~5个大型自然植被斑块,市区规划小型绿地斑块,生态廊道将大小绿地斑块联系起来,维持城市生态系统良性循环;适当合并居民点,形成以市区为中心,其外侧有博爱区、沁阳市等7个市、区的组团式城市群,通过快速干道相连,形成相对独立、相互依存、有机联系、协调发展的网络城市格局;城镇斑块镶嵌于以耕地、林地为背景的基质之中,以道路廊道、绿地廊道、水系廊道相连接,有利于保持物种多样性和景观异质性,改善城市生态环境.     

杭州市主城区居住生态环境评价

随着社会经济的快速发展和工业化、城市化的快速推进,城市生态环境日益恶化,城市生活诉求逐渐转向对居住生态环境的关注。对居住生态环境进行评价,有助于为城市发展规划、环境规划,以及城市房地产的区域开发模式和开发方向提供科学依据。采用主成分分析方法,定量研究了杭州市主城区居住生态环境质量及其空间格局。结果表明:杭州市主城区居住生态环境质量基本呈从风景旅游区向城市中心区和北部工业区递减的梯度结构;植被、交通、地表温度、人口密度和空气质量是影响居住生态环境的关键因素,决定了杭州市主城区居住生态环境的总体格局,而工业密度和水体覆盖率对少数区域的居住生态环境有着重要影响。良好的居住生态环境是未来杭州市不断增强城市竞争力的重要资本,应根据不同城市区域居住生态环境限制因素的特点,因地制宜地采取相应措施,加大居住生态环境脆弱区的保护和建设。     

成渝城市群城镇化与生态环境耦合协调及交互影响

以成都-重庆(简称成渝)城市群为研究对象,从经济、社会、生态和城乡协调4个子系统构建城镇化综合评价指标体系,将生态环境承载力和生态弹性结合构建生态环境综合评价指标体系,应用耦合协调度模型测度2005—2018年成渝城市群各地级市城镇化与生态环境的耦合协调度,借助GIS空间分析法、象限分析法和Tapio模型,分析成渝城市群各地级市城镇化与生态环境交互作用的类型、演化路径及其解耦路径。结果表明: 研究期间,成渝城市群的城镇化质量呈现波动上升趋势,以成都、重庆为高值区呈“双核”向四周辐射;生态环境质量缓慢提升,呈四周高、中部低,开口向北的“U”型空间格局。城镇化系统和生态环境系统耦合协调水平较高,总体呈上升的趋势,协调类型由以濒临失调和勉强协调为主逐渐向以中度协调为主演变,呈现中部低、东西高的空间格局。城镇化与生态环境交互作用的演化路径呈现稳定型和变化型2个大类。稳定型包括5个亚类20个城市,成都、德阳、绵阳等城市始终是良好协调型;变化型包括9个亚类16个城市,重庆主城区、铜梁等多数城市的协调度提升,呈“上升式”发展;合川、自贡等少数城市呈“下沉式”发展。生态环境增长率和城镇化增长率均为正,城镇化与生态环境的解耦路径以弱脱钩和扩张连接为主。     

城市生态安全格局构建:目标、原则和基本框架

随着人口增长和经济快速发展,城市化已经成为人类社会发展的必然趋势。快速城市化必将导致生态用地流失、生态系统服务下降和环境健康风险加剧,由此影响到城市生态安全。尽管生态安全的概念已经为社会广泛接受,但对生态安全的内涵和如何构建生态安全格局仍然缺乏统一认识。在分析生态安全内涵、生态安全概念辨析和生态安全格局构建基本原则基础上,结合城市生态系统特点,提出了城市生态安全格局构建的目的、基本原则和基本框架。认为城市生态安全格局构建是一个涉及多尺度的区域性、综合性问题,除了要遵循生态安全格局构建的一般性原则外,还必须考虑以下原则:以人为本原则、流域适应原则、区域协调原则和有限目标原则。同时,需要重点关注宏观与微观尺度之间的关系协调、城市内部与外部之间的关系协调、理想与现实目标之间的权衡、人类生存需求与生态服务需求之间的权衡关系。通过城市生态安全格局构建,需要实现以下目标:控制城市化过程中出现的问题、维持城市地区正常的物质循环与代谢功能、维持城市生态系统健康运行与可持续发展、保证城市人居环境健康和居民的正常生活,以及满足现有城市居民可预见时期内生态服务需求。从景观、城市和区域三个尺度上,分析了城市生态安全格局构建需要面对的实体、解决的问题和实现的目标。     

西安市城市化对景观格局及生态系统服务价值的影响

我国处于城市化高度发展阶段,截止2018年全国城市化率达到59.58%。城市的快速扩张,显著改变了区域景观格局,深刻影响城市生态系统的供给、调节、文化、支持等服务功能。近30年来,西安市城市用地扩张554.23 km²,基于西安市景观格局变化分析,利用同心缓冲区探讨城乡梯度内景观指数与生态系统服务价值的特征及其相互关系,揭示城市发展对城市生态系统的影响。结果表明,1980-2015年西安市各景观类型面积发生明显变化,耕地、草地面积逐渐减少,建设用地面积波动增加,主要来源于优势景观耕地的转化。景观破碎度最高的区域主要分布在距市中心10 km左右的城乡结合部,斑块密度、边缘密度、景观分割度最高,且随城市扩张,拐点距离逐渐增加。林地和耕地是提供生态系统服务的主要土地类型,西安地区总生态服务价值减少了9.56亿元,耕地减少最多（6.83亿元）,沿城乡梯度,总生态系统服务价值均值呈现从市中心到农村递增的趋势,土壤保持的生态服务价值增长最快;沿时间梯度上,生态服务价值均值呈现逐年减少现象;从景观格局对生态服务价值影响分析得知,多样性指数与各类型生态系统服务价值之间存在显著的相关关系,最大斑块指数与不同类型的服务价值呈高度负相关。城市建设使得区域的生态系统服务价值降低,在城市发展中需要科学规划用地、合理布设景观格局,提高生态环境质量,达到城市生态宜居的目的。     

基于GIS的北京市城乡景观格局梯度时空变化研究

利用遥感和GIS的技术手段,对1990年和2000年北京市的土地利用数据进行了景观格局指数计算及景观梯度分析和时空变化分析,从而得出了北京市10年间城市化过程中土地利用景观结构变化特征和城乡景观的梯度变化的时空特点.结果表明,1990年和2000年北京市景观以林地和耕地为主,城镇用地总面积大量增加,2000年其总面积和农村居民点景观面积差别很小,北京的城市化水平已经达到较高程度.城镇用地景观沿样带分布呈典型的"凸"字形,城镇用地比例随距离市中心距离的增大而逐渐减小,城市化过程在10年间继续向郊区推进,向北扩张强度大于向南.城区范围不断扩大,中心城区聚集性大幅度增大,城乡交错带的景观斑块密度增大,景观破碎程度加剧,是景观格局变化最剧烈的区域.利用景观格局指数在样带上的梯度分布和其随时间的变化来分析城市发展特点、模式是一种研究城市化过程的重要手段.     

黄土高原人口密集区城镇扩张对生境质量的影响——以兰州、西安-咸阳及太原为例

快速城镇化过程极大改变了区域生境的空间格局和功能要素,深刻影响生境斑块之间的物质流和能量流,同时对生境和生物多样性造成严重威胁。本研究采用InVEST模型、景观指数及多元线性回归,系统分析了1990—2018年黄土高原全域及人口密集区城镇化对生境质量影响的时空格局特征与因素。结果表明: 黄土高原城镇扩张显著影响生境质量,1990—2018年间建设用地面积增幅49.6%,导致生境斑块的总面积减少5.2%。2010年后,城镇斑块面积上升,斑块密度和破碎度下降,使城镇生境质量呈现出“外高中低”的空间格局。人口密集区城镇扩张速率与生境质量呈现显著负相关,区域内生境质量平均值下降2.7%,生境退化水平上升33.4%。生境质量等级不稳定,高等级生境易转为低一等级,兰州、西安-咸阳和太原转化率分别为12.9%、2.9%和1.7%。本研究所用8个影响因素能有效解释生境质量的空间变化(R²=68.7%),其中,人口密度和距道路距离是导致生境破碎化的主要因素,坡度、GDP及降水对生境空间格局优化具有积极作用。