基于未来土地利用模拟模型的郑州市“三生空间”模拟及生态环境效应分析

本文选取郑州市为研究区,基于2010,2015和2020年土地利用数据,采用土地利用转移矩阵和生态环境效应评估方法,分析2010—2020年“三生空间”格局变化和生态环境质量时空演变。采用未来土地利用模拟(FLUS)模型,以2015年土地利用数据为基准,结合自然发展情景、生产优先情景和生态保护情景三种情景,模拟2035年“三生空间”格局发展,并计算区域生态环境质量指数及生态贡献率。结果表明：(1)2010—2020年,郑州市生产空间占地面积持续下降,生活空间不断增加,生态空间先增加后减少。(2)2010—2020年,生态环境质量指数从0.3097持续降至0.3058,低质量区域不断扩张。农业生产用地的缩小,以及其他和水域生态用地被占用是导致生态环境质量恶化的主要因素。(3)自然发展情景下,生活空间存在扩张趋势,而生产和生态空间却不断下降,而生产优先情景和生态保护情景下,生活空间缩减,生产和生态空间不断上升。(4)三种情景中,生态保护情景下郑州市2035年的生态环境质量指数最高,且在该情景下郑州市生态环境质量水平也在不断提升。研究模拟未来土地利用格局变化及其引起的生态环境效应,将有利于优...     

山地丘陵区林州市的国土空间格局与生境演变分析

针对山地丘陵区国土空间格局快速演变及生态环境安全问题, 以林州市为例, 利用林州市1990年、2000年、2010年、2015年土地利用数据, 采用土地转移矩阵、景观格局指数、INVEST模型分析林州市国土空间转化类型及时空格局特征、景观格局下的生态退化程度。结果表明: (1) 1990-2015年间, 生活空间逐年增加, 生产空间减少, 生态空间小幅度波动变化。生产空间用地减少了3.23%, 其中转为生活空间用地的面积占其减少面积的89.67%, 转为生态空间用地的面积占其减少面积的10.53%。(2) 1990-2015年间, 虽然林州市生态空间用地增加, 但是生活空间用地的进一步扩张, 使得斑块破碎化程度加大, 景观连通性减弱。各土地利用类型中, 城镇生活空间集聚程度较高, 生产、生态空间用地破碎化程度逐渐加大。(3) 1990-2015年间, 林州市由于国土空间格局的改变引起景观格局趋于破碎化, 从而导致生境退化程度不断增加, 其中中心城区的生境退化程度最高, 是林州市未来规划发展的敏感区域。     

福州中心城区生态服务价值与景观生态风险时空变化及相关性分析

基于“三生用地”土地利用分类, 应用GIS、Fragstats和GeoDa等软件辅助, 以福州中心城区为研究区, 基于2000、2009和2015年三期遥感影像提取土地利用数据, 分析2000—2015年间研究区生态服务价值和景观生态风险时空变化特征以空间相关性, 结果表明: (1)三生用地变化上看, 研究区生态用地及生态生产用地小幅度减少, 生产生态用地和生活生产用地变化相对较大, 城市扩张所需的生活生产用地主要从生产生态用地转出; (2)2000—2015 年研究区生态系统服务价值总量由772.06×108元降低到562.16×108 元, 生态风险指数呈现缓慢降低趋势, 区域生态风险有所好转; (3)研究区单位面积生态系统服务价值和生态风险指数数量上显著相关, 时间上2000年为负向相关, 2009年与2015年为正向相关。研究结果有助于调控福州中心城区生态风险, 优化土地利用布局, 为城市健康持续发展提供科学依据。     

1980—2020年汾河流域“三生空间”土地利用功能变化及其驱动力

分析国土“三生空间”土地利用功能变化及其驱动因素,对实现“三生空间”协调发展具有重要作用。本研究基于1980、1990、2000、2010和2020年土地利用遥感影像数据,利用土地利用动态度、转移矩阵、重心转移和地理探测器等方法,分析汾河流域“三生空间”变化规律,并探索其影响因素。结果表明：1980—2020年,流域内“三生空间”面积占比分别为生态空间>生产空间>生活空间,其中,生态空间和农业生产用地呈下降态势,分别减少72441.19、105882.96 hm²,而生活空间和工业生产用地表现为上升趋势,分别增加119503.02、58821.13 hm²。“三生空间”土地利用变化差异明显,转出面积最大的地类是农业生产用地,占转出总面积的47.9%,2000—2010年工业生产用地最大转入面积是农业生产用地,占工业生产用地转入总面积的61.3%。城镇生活用地占农业生产用地现象主要分布在太原盆地各城区的边缘区,其中,太原市区的城镇生活用地增加表现为逐渐向南扩展态势。城镇生活用地和工业生产用地的重心迁移最明显,其中,城镇生活用地重心迁...     

中原城市群“三生”空间模拟及生态效应评估——基于未来土地利用模拟模型和共享社会经济路径情景

黄河流域高质量发展背景下,加强该流域典型城市群"三生"空间(PLES)时空演变和生态效应具有重要现实意义。以中原城市群为例,基于2010年、2015年和2020年的土地利用数据,耦合未来土地利用变化情景模拟模型(FLUS)、共享社会经济路径(SSPs)和生态环境效应模型,分析了2025-2100年五种SSPs情景下中原城市群"三生"空间的时空演变特征,以及2035年不同情景下的生态环境效应。结果表明:(1)从2025年到2100年,除SSP4情景外,其余4种情景均表现为生产空间面积持续缩减、生活空间面积明显扩张、生态空间面积略有起伏总体缩减。(2) 5种SSPs情景下,"三生"空间的空间分布格局相对一致。城镇生活用地较为聚集呈片状分布,农村生活用地呈点状零散分布。农业生产用地较大,分布均匀。林地和牧草生态用地主要分布在西部和南部,水域生态用地呈东西向带状分布在中原城市群中北部。(3)2035年,研究区生态环境质量空间分布不均衡,呈现"西南高-中部低"特征。中间发展情景(SSP2),生态环境质量略高于其他情景。研究结果对中原城市群的国土空间规划和生态文明建设具有一定的理论和实践价值。     

天津市土地利用生态风险评价

基于1990—2005年天津市土地利用动态变化,在景观尺度构造土地利用生态风险指数,借助空间统计学方法和弹性理论,分析天津市土地利用生态风险及其对土地利用变化响应的时空分异特征。结果表明:土地利用结构与数量变化复杂,耕地、水域向建设用地转换是主要土地利用变化形式,突出表现为耕地锐减与建设用地大幅扩展;土地利用生态风险时空分异显著,伴随建设用地扩张,高生态风险区增加、低生态风险区缩小,2005年各级生态风险区面积趋于一致;生态风险等级市区高、郊区低,总体呈圈层状布局,远郊蓟县北部和东部海岸带土地利用生态风险强度明显低于其他地区;不同土地利用相互转化与合并造成生态风险指数空间相关距离增加,土地利用生态风险空间正相关性显著,整体空间分异与局部空间差异均扩大;生态风险对土地利用变化的响应弹性具有时空差异,蓟县和宝坻区具有最大正响应弹性,内城区和汉沽区最低;土地利用生态风险增强的同时其对土地利用变化的响应弹性却呈现逆向发展,土地利用生态风险影响因子更加多元化。     

“三生用地”转型的生态系统服务价值效应——以营口市为例

基于"三生"功能视角研究土地利用转型及其生态环境效应,是土地利用/土地覆盖变化研究的重要内容,可为区域"三生用地"优化提供支持。本文以辽宁省营口市为例,构建以土地利用主导功能为主的"生态-生产-生活"用地分类体系,采用修正的数量和空间分析模型分析"三生用地"转型的动态变化及地域类型,并采用改进的当量因子法分析生态系统服务价值的损益情况。结果表明:(1) 2000—2015年,生态用地转移面积最大,转移活跃型分布在西南部和中北部;生活用地显著增加,增速较快,主要来源为生态用地和农业生产用地。(2)营口市生态系统服务功能总价值量先减后增再减,东南部高西部低;其变化呈现出"三区"的空间格局,其中,2000—2005年和2010—2015年东南部和中北部生态系统服务价值量明显减少,且其变化区域与生活用地新增活跃型的空间分布具有较强的一致性。     

基于土地利用变化的长春市生态风险评价

基于长春市1985年、2000年和2015年的Landsat TM遥感影像, 提取3个时相的土地利用类型数据, 通过构建网格尺度下的生态风险指数, 借助空间分析、地统计分析等方法定量评价长春市土地利用变化下的生态风险时空演变特征, 并应用地理探测器对其影响因子进行探测。结果表明: (1)1985—2015年, 长春市土地利用变化明显, 建设用地持续扩张, 耕地波动式收缩; 土地利用中耕地转为建设用地、林地与耕地间的相互转换是地类转移的主要形式; (2)长春市土地利用生态风险呈小幅下降趋势, 在地域内呈现西高东低的分异特征, 生态风险热、冷点区空间分布相对稳定并具有一定程度扩张趋势; (3)生态风险快速增长时期, 经济、人口与发展活力的空间格局成为长春市生态风险的主导因子, 而海拔与三者的协同作用进一步增强了生态风险的解释力。总体来看, 建设用地扩张会加剧中心城区生态风险, 但与区域整体生态风险增高并不存在必然联系; 为防止高风险区持续扩张, 城市应设定“增长边界”、转变空间发展方式、高效集约利用建设用地, 加强城市生态系统自然保育、防止景观破碎化, 实现城市可持续发展。     

赣江上游流域景观生态风险的时空分异——从生产-生活-生态空间的视角

以赣江上游流域为研究对象,利用1995年、2005年、2015年的3期遥感影像,分析1995—2015年赣江上游流域的土地利用演变特征;基于景观扰动指数与景观脆弱指数构建土地利用生态风险模型;采用半变异分析、自相关分析等方法,研究了赣江上游流域土地利用风险时空变化与驱动力。结果表明:赣江上游流域城乡生活空间面积显著增加,从三生空间看,农业生产空间面积显著减少,土地利用类型由生态、生产空间向城乡生活空间转化,土地利用程度提高。1995—2015年期间土地利用生态风险逐渐上升,高-高型聚类多分布于章贡区、南康区、信丰县等附近,低-低型聚类多分布于安远县、全南县等附近,高风险区、较高面积逐渐扩大,低风险区、较低风险区面积逐渐缩小,引起土地利用类型变化的因素主要为总人口、公路里程、城镇化率等人为因素。研究结果可为区域生态安全格局构建、土地利用的优化布局提供借鉴。     

基于CLUE-S模型的县域生产-生活-生态空间冲突动态模拟及特征分析

随着经济、社会发展速度不断加快,多功能空间之间的竞争不断增强,国土空间的协调与稳定受到严重影响。因此,模拟生产、生活和生态空间(简称"三生"空间)冲突格局,并分析其演变特征,对于科学利用国土空间,实现区域发展格局优化有着重要意义。以昌黎县为研究区,以2005和2015年土地利用现状数据为基础,采用CLUE-S模型预测研究区2025年土地利用格局;基于土地利用主导功能和次要功能将国土空间划分为生活生产空间、生产生态空间、生态生产空间及生态空间,依据景观生态指数构建空间冲突测度模型,测算昌黎县2005—2025年三期"三生"空间冲突变化趋势。结果表明:①2005—2025年昌黎县以生产生态空间为主。2015年末,生活生产空间、生产生态空间大量占用生态生产空间和生态空间,尤其是河流附近,空间转换更加显著;到2025年,各空间类型转变较少,但生活生产空间转入量仍相对较大。②2005—2025年昌黎县空间冲突水平呈上升趋势,到2025年,空间冲突逐渐以较强空间冲突为主。这主要是由于生产生态空间、生活生产空间不断向外扩张。随着城镇化、产业发展速度的加快,生活生产空间、生产生态空间向外扩张强度逐渐增大,生态生产空间、生态空间将面临威胁。     

土地整理的生态系统服务价值评估与生态设计策略——以吉林省大安市土地整理项目为例

土地整理作为土地利用变化的重要驱动因素,显著改变土地利用和景观格局,对区域生态系统功能及其服务价值产生影响.本文以吉林省大安市的土地整理项目为例,利用生态服务价值模型计算了村域、镇域和县域尺度下土地整理区的生态服务价值及其总量变化.结果表明: 以增加耕地为目标的土地整理项目易造成草地和湿地等具有较高生态服务价值的地类减少,导致不同尺度下土地整理区生态服务价值总量出现不同程度的下降.村域尺度下,整理后研究区总的生态服务价值为796.14万元,较整理前减少10.5%;镇域尺度下,整理后总的生态服务价值为84301.26万元,较整理前减少14.2%;县域尺度下,整理后总的生态服务价值为120585.76万元,较整理前减少33.1%.根据土地整理的生态服务价值评估,从提高生态功能入手,最后提出了土地整理的景观生态设计策略,以期为土地整理的持续发展提供决策依据.     

基于GIS的农村住区生态重要性空间评价及其分区管制--以兴国县长冈乡为例

在我国加速新农村建设阶段,如何协调好村镇建设与地域生态系统的关系成为当前规划界的热点问题之一。基于GIS技术,从水资源安全、生物保护、灾害防护和人类干扰等4个方面,构建了空间尺度上的生态重要性综合指数,对兴国县长冈乡生态重要性空间进行了评价, 并制定了分区管制的措施,以便从宏观上预防乡村建设可能带来的生态安全问题。提出的评价方法将有利于指导我国新农村建设规划,开展生态保育和生态建设,维护农村生态系统健康与安全。     

基于不同样带的干旱区城市景观格局时空演变特征——以张掖市为例

景观格局的变化影响着区域生态安全及可持续发展，研究干旱区城市景观格局时空变化特征，对干旱区景观格局优化具有一定的指导意义。基于1987、1995、2000、2006、2011和2016年6期土地利用数据，利用景观格局指数计算方法，研究张掖市景观格局的时空演变特征。结果表明：(1)2016年张掖市景观类型主要为未利用地，最大斑块指数和斑块聚集度最高，草地和耕地次之，草地的斑块个数和密度最大。(2)张掖市景观格局呈现明显的地域分异特征，圈层梯度带上揭示了绿洲-荒漠用地变化，研究期内第1梯度带内破碎度先上升后下降，城市在2006—2016年扩张较快，其余梯度带破碎度逐年升高；空间演变上，居住地在圈层上的变化呈“L”型，未利用地呈“N”型，张掖市从中心城区到外围区域依次为绿洲城市区、绿洲农业区和自然景观区。(3)水平样带揭示了山地-绿洲-荒漠的用地变化，将张掖市分为4类区域，分别为绿洲城市区、绿洲农业区、荒漠区、山地区；西北-东南样带上景观破碎度年变化不规律，在空间上经过居民点波动变化；东北-西南样带研究期内景观水平指数经过居民点波动变化，其余范围内年变化较稳定，中心城区景观异质性较强。(4)...     

基于景观安全格局的嘉绒藏族传统村落形态研究——以马尔康市直波村为例

以优化土地利用、实现村落形态可持续发展为导向，以景观安全格局的理论为基础对高原传统村落形态进行定量化研究。运用最小累积阻力模型和信息量评价模型相结合的方法，选取坡度、坡向、高程差、距水体距离、距道路距离、土地资源和文化景观7个阻力评价因子，构建研究区景观格局体系并分析其村落形态与土地利用的适宜关系。以直波村为例，将之分为4种等级的景观安全水平，共104个"源"地，其由低到高的景观格局及"源"地分为乡土建筑遗产保护源、民俗风情影响源、自然景观影响源、开放空间影响源，占研究区面积的比例分别为29.44%、25.35%、32.41%、12.8%；通过各阻力评价因子的最小累计阻力值和信息量值的大小影响村落形态"源"地的分布概率，计算出研究区村落形态"源"地未来适宜用地范围在高程为2501-2522 m、坡度为9°-15°、坡向为南坡、西坡、西北坡；结合景观安全水平提出土地利用可考虑两种情景：一是根据村落形态重新赋予新的功能，二是采用渐进式更新。研究结果表明通过探究土地利用与村落形态的关系，既能够较好解决人地空间关系，推进川西北高原乡村振兴建设，同时实现嘉绒藏族传统村落形态的存续。     

多功能视角下的山区乡村空间功能分异特征及类型划分

以西部山区重庆乡村空间为研究对象,构建乡村空间多功能评价指标体系,将乡村空间多功能划分为农业生产功能、经济发展功能、生态保育功能、生态稳定性功能,社会保障居住家园功能五种子功能,采用熵权法定量核算2013年全市乡村空间功能值,运用GIS技术和Dagum基尼系数刻画重庆市不同地区乡村空间功能值地区差异特征,并划分了重庆市乡村空间多功能类型,研究结果表明:(1)山地型乡村地形复杂,景观类型多样,功能也极具多样性,研究区乡村空间除了生态稳定性功能外,其他各功能值具有显著的空间分异特征,有明显的空间集聚性。(2)Dagum基尼系数,是一种有效的技术方法,能够更为深入地刻画研究区乡村空间功能值地区间差异及区内差异特征。基尼系数测算及其分解结果显示,地区间差距是总体差距的主要来源,其贡献率都超过50%。(3)根据乡间空间多功能分布的差异性及山地乡村的特点和山区生态环境的脆弱性,将研究区乡村空间划分为农业生产-经济发展型,农业生产-人居生活型,人居生活-社会保障型,人居生活-经济发展型,水源涵养生态保育型,生态保育-经济发展型,生态保育-农业生产型,土壤保持生态保护型8种功能类型,能较好地体现地域特色,为科学健康的开发利用山地乡村空间土地资源提供有益借鉴,有利于区域协调可持续发展。     

基于生态位的山地农村居民点适宜度评价

为了农村居民点优化布局和公共服务资源优化配置,运用复合生态位对农村居民点适宜性进行评价。根据栖霞市山地特点以及农村居民点用地特征,基于生态位理论,从生态条件、生产条件和生活条件3方面选取相关指标,选取地形位、坡向、水源影响度、地质灾害作为生态条件的评价指标;生产条件选取工商业用地比例、工商业用地可达性、耕地和园地面积、耕地和园地可达性作为评价指标;生活条件选取农村居民点规模、城镇中心可达性和道路通达度作为生活条件评价指标。采用可达性测算、聚类分析、适宜性评价等定量分析和定性分析相结合的方法,确定适宜性等级,并与提取出的农村居民点用地相叠加,将农村居民点分为重点发展型、适度发展型、限制扩建型和优先整治型4种类型,分别占总规模的35.19%、35.10%、20.29%和9.42%。重点发展型地理位置优越,交通便捷,基础设施较完善,建议有序调整内部结构促进集约利用;适度发展型村庄处于起步阶段,受闲散地较多、土地利用方式粗放的限制,建议盘活存量用地,循环利用旧宅基地和闲置宅基地;限制扩建型受地形复杂、农业生产生活条件较差的限制,建议维持现状,引导人口外迁,推动宅基地腾退;优先整治型受地势较高、生态环境脆弱、离水源较远,交通不便,易发灾害限制,建议村庄搬迁。最后结合研究区山地农村居民点特点提出了不同类型居民点相应的调控模式。研究能够揭示农村居民点的现状和适宜性,为当前农村居民点优化布局提供理论基础,同时丰富了生态位理论在不同领域中的应用,对农村居民点优化布局具有一定的指导意义。     

CLUE-S模型在长白山自然保护区外围规划中的应用

受自然保护区旅游业快速发展影响,长白山自然保护区外围土地利用变化加剧。因此,对区域土地利用布局进行科学规划具有十分重要的意义。以长白山自然保护区外围30 km区域为研究对象,探讨了CLUE-S模型在小尺度土地利用规划中的应用。在分析研究区1991—2007年土地利用变化的驱动力基础上,根据区域规划预案,模拟2020土地利用布局。利用模拟结果划定空间管制区和乡镇布局,并与现有规划进行了对比。结果表明,基于CLUE-S模型的土地规划明显抑制了区域景观破碎化进程,减弱了人为活动对景观的影响,该方法可以为长白山区域土地利用规划提供有力的技术手段和科学支撑。     

基于DTTD-MCR-PLUS模型的三生空间格局优化——以长沙市为例

优化三生空间格局有助于实现区域国土空间可持续高质量发展。研究提出利用动态交通时间数据优化最小阻力成本模型指标体系，对生态累计最小阻力与生活最小累计阻力差值进行聚类分析，利用突变点对各情景下的三生空间数量进行优化，从生活扩张、生态优先及基于资源与环境承载力视角下的粮食安全3个方面，提出了一种基于DTTD-MCR-PLUS的三生空间格局优化方法。研究发现：1) 基于动态数据优化的长沙市生态功能优化分区结果显示生态空间保护核心区面积为4111.41 km2，生态空间保护边缘区面积为2285.29 km2，生产空间开发重点区面积为2144.79 km2，生产空间开发边缘区面积为1928.59 km2，生活空间扩张集中区面积为1235.55 km2； 2) 耦合DTTD-MCR-PLUS模型模拟的多情景结果表明：生活优先情景下，生活空间面积增幅高达43.57%，主要分布在望城区南部，长沙县西部和雨花区东部；生态优先情景下，生态空间转出速度最低，与生活优先情景相比下降了3.11%；粮食安全情景下，生产空间侵占生态空间速度加快，增幅高达58.79%；3) 协调基本农田、生态保护红线、以及自然保护区下的2030 年长沙市三生空间格局优化布局方案结果表明：生产空间、生活空间和生态空间比例分别为37.63%、7.67%和54.70%。     

恢复力视角下的乡村空间演变与重构

乡村生产、生活、生态空间重构是中国乡村发展转型的重要途径。恢复力是指系统吸收干扰、经历变化和重组后,仍然保持原有功能、结构、特性和反馈的能力。梳理社会-生态系统恢复力、乡村社区恢复力、空间恢复力相应概念,借助宏观生态学领域中的恢复力相关概念阐释乡村空间演变过程,可以在深化乡村空间演变与重构理论内涵的同时更有效的理解乡村空间的演变过程和重构目标。乡村空间重构并不只是国土或规划层面的景观空间优化,而需要站在强化社会-生态系统恢复力的角度,从乡村空间演化机制入手,提升乡村空间演化动力从而驱动空间重构。将乡村空间的演变阶段嵌入社会-生态系统适应性循环过程中,将作为当前国际研究热点的社会-生态系统恢复力研究引入乡村地理学研究领域,从而进一步扩展了学科研究视角,完成乡村空间演变与重构的理论抽象。