基于物元模型的鄱阳湖生态经济区土地生态安全评价

基于2001-2007年的相关数据,借助物元模型对鄱阳湖生态经济区的土地生态安全状况进行研究.结果表明:2001年鄱阳湖生态经济区土地生态安全状况为较安全状态,2002—2004年处于临界安全状态,2005年下降为不安全状态,2006年后土地生态安全状况有所好转,处于临界安全状态.表明利用物元模型进行区域土地生态安全评价是可行的,具有计算简便、意义明确、评价精度高等优点,为土地生态安全评价提供了另一种途径.     

基于乡镇尺度的土地生态安全时空格局评价研究——以博尔塔拉蒙古自治州为例

近年来,国内外学者已做了大量区域土地生态安全评价的研究,但大多针对流域或县级以上行政单元,乡镇尺度的土地生态安全评价研究甚少。因此,选择地处我国西北干旱生态脆弱区的博尔塔拉蒙古自治州为研究区,以"3S"技术和数学统计方法为支撑,结合研究区自然地理特征和社会经济状况,构建博尔塔拉蒙古自治州乡镇级压力-状态-响应(Pressure-StateResponses,P-S-R)土地生态安全评价模型,并对其土地生态安全空间格局特征及成因进行诊断性分析。结果表明:(1)2014年博州土地生态安全较2011年有所恶化,Ⅲ级向Ⅳ级转化的面积最大,高达2555.33 km~2,主要在温泉县境内,其次是Ⅴ级区域向Ⅳ级转化1356.53 km~2,主要发生在精河县的茫丁乡和托托乡;(2)博州大部分乡镇的土地生态安全状况处于Ⅲ级水平,区域生态结构不稳定,亟待调整;(3)博州土地生态安全状况具有明显地域性分布的特征,低值区多集中于博州东部荒漠地区,高值区多集中在博州中部绿洲区域和湖区。研究结果可为乡镇级土地生态安全评价提供参考,为区域生态保护协调推进与乡镇可持续发展提供理论指导。     

基于物元模型的汾河流域土地生态安全评价

土地生态安全关乎人类生存与发展,是土地资源可持续利用的核心。研究土地生态安全对于揭示区域内土地利用安全特征,促进人口、资源与环境的协调发展具有重要意义。本文以汾河流域为研究区域,根据"压力-状态-响应(PSR)"模型,构建土地生态安全评价指标体系,采用层次分析法和熵值法确定指标权重,运用物元模型对汾河流域土地生态安全状况进行评价。结果表明:2006年汾河流域土地生态安全状况处于"向安全转化"状态,2012和2017年均处于"向较安全转化"状态,整体发展状况较稳定; 2006—2017年,景观破碎度、人均水资源量和河网密度是制约区域土地生态安全水平的主要因素; 2017年处于"安全"状态的县(市/区)占15%,多数集中在上游,上游土地生态安全水平整体高于中下游地区。     

生态市评价指标体系与方法——以江苏大丰市为例

城市是一类社会-经济-自然复合生态系统,如何实现城市的可持续发展,是当今世界研究的重要课题之一.生态市是城市实现可持续发展的理想模式,生态市的评价指标和方法是衡量城市生态规划、建设、管理成效的主要依据.本文以江苏大丰市为例,建立了生态市建设的指标体系,包括经济发展、生态建设、环境保护和社会进步4类58项指标.采用全排列多边形综合图示法评价生态市在各个不同时段的建设成效.研究结果表明,2004年大丰市可持续发展综合指数为0.24,处于Ⅳ级水平,可持续发展能力较差;2010年可达到0.45,处于Ⅲ级水平,可持续发展能力一般;2015年可达到0.66,进入Ⅱ级水平,可持续发展能力较好;2020年可达到0.85,进入Ⅰ级水平,可持续发展能力优良.     

基于改进SPA法的耕地占补平衡生态安全评价

针对目前耕地占补平衡生态安全评价系统的不确定性,在理解集对分析(SPA)原理的基础上,利用原创联系度的可展性对其进行改进,将三级评判扩展到四级评判,并结合信息熵法,建立了基于改进SPA法的耕地占补平衡生态安全综合评价模型,并利用该模型对永川区影响耕地占补平衡生态安全的18项指标进行评价,得到永川区2005、2009、2015以及2020年的耕地占补平衡生态安全等级.此外,为了验证改进SPA法的可行性与合理性,将其评价结果与改进模糊综合评价结果以及多指标综合评价结果进行比较,研究结果表明:利用改进SPA法得到2005年永川区耕地占补平衡生态安全级别为Ⅱ级,2009年为Ⅲ级,2015年为Ⅳ级,2020年同样为Ⅳ级,整体上呈现出由Ⅱ级向Ⅳ级上升的趋势;改进SPA法综合评价结果与改进模糊综合评价结果以及多指标综合评价结果基本一致.研究认为利用集对势进行耕地占补平衡生态安全评价具有一定的可行性和可行性,评价结果比较贴近实际情况,为耕地占补平衡生态安全评价提供了一种科学合理且简单实用的评价方法.     

基于PSR模型的耕地生态安全物元分析评价

耕地生态安全评价是改善农田生态系统安全状况、促进耕地可持续利用的重要基础。针对多数综合评价研究中存在信息屏蔽和主观性的问题,在界定耕地生态安全内涵的基础上,构建了基于压力-状态-响应(PSR)模型的评价指标体系,采用物元分析方法和改进的熵值法对我国耕地生态安全进行评价。研究结果表明:(1)1996-2010年我国耕地生态安全水平不断提高,安全等级经历了"临界安全-较安全"的演变历程,但2010年"较安全"等级关联度很弱;(2)单位耕地化肥负荷、人均耕地面积、单位耕地农药负荷、土地垦殖率、水土流失程度等是耕地生态安全等级提升的关键制约因素。为了促进耕地生态安全等级不断提升,需要进一步转变经济发展方式,加强土地利用监督管理,降低经济增长对土地资源的过度消耗;大力发展绿色农业,合理施用农药、化肥;积极开展农村土地整治,加强高标准基本农田建设;加大环境治理力度,有效控制水土流失程度。基于PSR模型的评价指标体系能更准确地反映农田生态系统各要素之间的关系,物元分析方法可以揭示单个评价指标的分异信息和综合评价结果的中间信息、挖掘耕地生态安全存在的具体问题,适合用于耕地生态安全的评价。     

滨海快速城市化地区土地生态安全评价与预警——以曹妃甸新区为例

对滨海快速城市化地区进行土地生态安全评价和预警是保障土地可持续利用和有效维护土地生态安全的重要内容.基于“压力-状态-响应”(P-S-R)模型,构建了滨海快速城市化地区土地生态安全评价指标体系.借助遥感数据和GIS方法,以1 km×1 km网格为评价单元并通过空间插值,获取了基于像元大小30 m×30 m的曹妃甸新区2005和2013年土地生态安全评价结果.并采用分类树方法对未来曹妃甸新区土地生态安全(LES)进行预警,共分为4种预警类型：安全但有退化趋势预警、亚安全且缓慢退化预警、亚安全且快速退化预警、不安全预警.结果表明：曹妃甸新区2005年土地生态安全平均值为0.55,处于中等安全水平,而2013年为0.52,处于中下安全水平,区域土地生态安全呈下降趋势.曹妃甸新区不安全预警及亚安全且快速退化预警区域主要分布在城市建设用地快速扩展区域,说明城市建设用地的快速扩张是导致区域土地生态安全恶化的最主要因素.工业区、十里海和南堡盐场3个乡镇处于高度危险预警状态,其不安全预警、亚安全且快速退化预警及亚安全且缓慢退化预警3者之和分别占其总面积的58.3%、98.9%和81.2%,未来应加强这些区域的土地生态管理调控.研究结果可为曹妃甸新区土地规划和生态保护提供一定参考.     

基于净生产力生态足迹模型的工业碳排放效应、影响因素与情景模拟

以不同类型城市东营和滨州为例,采用基于净生产力的生态足迹模型测度2005—2014年两市工业碳排放效应,利用弹性系数模型对工业碳排放生态足迹及其影响因素进行对比,通过情景模拟分析了基准和低碳情景下两市的可持续低碳发展潜力。研究结果显示:(1)东营碳排放总量和碳排放强度明显高于滨州,两市的碳排放生态足迹总体上都处于上升趋势,年均增长率分别为12.79%和6.16%,这与两市工业化发展阶段不同有关;(2)2005—2008、2008—2011和2011—2014,东营工业碳排放生态足迹当量主导影响因素组合变化为"耕地面积-土地城镇化率-能源结构系数"转化为"耕地面积-人口规模-能源结构系数"到"耕地面积-人口规模-第二产业比重";滨州2005—2014年的主导因素组合一直为"人口规模-土地城镇化率-能源结构系数";(3)通过情景模拟分析2020年东营、滨州的低碳发展潜力:基准和低碳情景下,滨州生态赤字分别为东营的10倍和2.6倍;就"减排"潜力而言,滨州远远高于东营,但实现低碳情景是工业GDP增长从现阶段20.6%骤降到6.5%为代价,对产业结构调整升级要求很高。对东营而言,低碳情景的实现不仅要将能源利用效率提高一倍,更要保证大量重要"碳汇"资源的恢复与重建。     

2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全评价

针对疏勒河流域生态环境脆弱、人地矛盾突出的特点, 采用“环境-经济-社会(EES)”模型, 建立疏勒河流域土地生态安全评价指标体系, 构建土地生态安全评价的熵权物元模型, 对疏勒河流域2005—2014 年土地生态安全状况进行评价研究, 并利用主成分分析法定量研究疏勒河流域土地生态安全的限制因子。结果表明: 2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全还存在着恶化风险, 2005—2007 年风险降低, 2007—2008 年风险小幅增加, 2008—2009 年风险降低, 2009—2013 年风险大幅增加, 2013—2014 年风险有所降低; 发展方向表现为“不安全→安全”的阶梯式上升趋势, 其中, 2005—2007 年土地生态安全状态为“不安全”, 2008—2009 年安全状态为“临界安全”, 2010—2011 年安全状态为“较安全”, 2012—2014 年安全状态为“安全”; 制约2005—2014 年疏勒河流域土地生态安全水平提升的关键因子分别是人均耕地面积、森林覆盖率、人均水资源量、产水模数、第三产业产值与GDP 占比和耗水率, 其中, 森林覆盖率和产水模数影响最大, 主成分荷载达0.973和0.968。研究结果以期为疏勒河流域土地生态治理决策和人地关系和谐可持续发展提供科学依据。     

城市可持续发展评价方法及其应用

城市是现代化建设的主要载体,是国家实施科教兴国和可持续发展战略的主要基地。城市将各种社会的、经济的、环境的、文化的因素与冲突融为一体,形成一类社会-经济-自然复合生态系统。如何实现城市的可持续发展,是当今世界研究的重要课题之一。城市可持续发展的评价指标和方法是衡量城市生态规划、建设、管理成效的主要依据。以山东济宁市为例,建立了济宁市可持续发展的指标体系,包括经济发展、生态建设、环境保护和社会进步4类45项指标。采用全排列多边形综合图示法评价城市在各个不同时段的建设成效。研究结果表明,济宁市可持续发展综合指数2004年为0.24,处于Ⅳ级水平,可持续发展能力较差;2006年达到0.45,处于Ⅲ级水平,可持续发展能力一般;2010年达到0.62,进入Ⅱ级水平,可持续发展能力较好;2020年达到0.84,进入I级水平,可持续发展能力优良。评价指标全面,方法直观明了,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理,评价结果符合实际,可为城市可持续发展提供参考。     

长沙市城市生态用地的定量分析及优化

构建了适用于突变级数法的层次结构指标体系,对长沙市2007年生态用地建设的现状进行了综合分析与评价,基于现状评价结果,探讨了长沙市城市生态用地分布格局的不合理之处,在GIS的支持下,利用最小耗费距离模型构建了生态用地的生态廊道,并结合冲突分析,提出了城市生态用地的优化方案,形成了一套完整的城市生态用地评价系统.结果表明：长沙市2007年城市生态用地现状评价值为0.9416,生态效能一般,其中,数量指标相对较高,而协调指标相对较低;优化后的突变值为0.9618,生态效能处于较高水平.通过Fragstats软件对优化后的生态用地多样性(SHDI)和聚集度(CONTAG)指数等进行验证的结果表明,与优化前相比,优化后的数值均有所提高,提高了生态用地的生态效能.     

基于元胞自动机的城市生态安全格局模拟——以东莞市为例

以城市化快速发展的东莞市为研究对象,选取景观生态安全程度为评价标准,获取生态安全的元胞1 km×1 km范围内的城市化元胞数,将其嵌入元胞自动机(CA)转换规则中作为约束条件,控制城市发展,建立生态安全的城市CA,模拟生态安全的城市发展形态.结果表明: 东莞市综合景观生态安全指数从1988年的0.497降低到2005年的0.395,景观尺度上的生态安全下降.利用生态安全的CA模拟的2005年东莞市生态安全指数由实际的0.395增加到0.479,模拟的城市景观生态压力减小、生态安全状态和综合景观生态安全程度提高.CA可以作为探索生态安全城市研究的有效工具.     

黔中喀斯特山地城市景观稳定性评价与特征分析

城市景观稳定性是对城市生态环境进行分析和评价的基础,对城市景观生态安全格局和景观可持续性具有十分重要的意义。以典型喀斯特山地城市贵阳市为研究对象,以2008年、2013年和2017年景观类型为主要数据。运用蔓延度指数、斑块密度和总边缘对比度构建景观稳定性评价模型,在分析2008-2017年景观格局变化状况的基础上评价景观稳定性时空特征。并运用探索性空间数据分析方法揭示贵阳市景观稳定性时空演变规律和冷热点特征。结果表明:(1)2008-2017年贵阳市景观格局发生剧烈变化,耕地面积大幅减少,林地和建设用地面积持续增加,景观破碎化程度加剧,但破碎化趋势有所减缓。(2)10年间,贵阳市景观稳定性水平整体较低,以不稳定和较不稳定为主,表现出"先降低、后提高,总体略有降低"的趋势。(3)贵阳市景观稳定性的空间分布与演变具有明显空间聚集效应,全局Moran''s I指数介于0.2008-0.4005之间,但聚集趋势呈"总体减弱,小幅提高"的特征;此外,景观稳定性热点区主要集中在城镇建设用地或林地斑块相对集中连片、完整的区域。研究结果可为喀斯特山地城市景观空间格局优化、生态安全网络格局构建和生态文明城市建设提供重要的科学依据。     

基于氮排放估算的区域生态风险评价——以中国台湾地区为例

随着全球人口不断成长,农业生产、工业发展、能源消耗及生活消费等人类活动不断增加,对城市区域乃至于区域生态系统均带来显著负面影响。为量化评估人类活动对区域生态系统的影响,以人类活动产生的氮排放为切入点,选择中国台湾地区为研究区,针对其高投入的农业生产、密集的交通工业设施及人口分布等背景,构建了基于氮排放的区域生态风险评价研究框架。分析了2001年至2010年中国台湾地区农业及城市系统所产生的氮排放变化情况,并在空间上比较了各县市的氮排放差异;其次,依据各用地类型特点,定义了其对氮排放压力的脆弱程度,藉以评估中国台湾地区生态风险变化及其潜在风险强度。研究结果表明中国台湾地区2005至2010年期间氮排放带来的生态风险值先降后升,主要原因源于期间农业活动产生的氮排放减少,但交通运输带来能源消耗却明显增加了氮排放;通过分区比较,确定低风险县市主要包括金门县、连江县、澎湖县、新竹市、嘉义市及基隆市,而台中市、屏东县、台南市、高雄市及新北市,由于农业生产活动密集且人口分布密度高,为中国台湾地区高生态风险区。     

基于GIS的沿海地区生态安全时空测度与演变——以大连市瓦房店为例

以大连瓦房店市2000年、2005年和2010年Landsat TM遥感影像(轨道号为120/32,120/33)作为数据源,在景观格局分析的基础上,基于压力-状态-响应(P-S-R)框架构建沿海地区生态安全评价体系,在GIS格网技术下量化多源数据,创建区域生态安全格网数据库,采用加权-模糊隶属度评价方法进行生态安全状态评价,并通过空间统计学方法对研究区生态安全格局时空演变进行分析,揭示沿海地区生态安全时空演变特点。结果表明:12000—2010年瓦房店市生态安全指数平均值分别为0.4636、0.3878和0.3980,说明研究区生态安全恶化后又有缓升趋势,但西部沿海地区生态安全依然需要重视。2Moran's I从2000年到2010年分别为0.9015、0.8738和0.8703,表明瓦房店市生态安全指数在空间上存在较强的正相关关系,生态安全格局表现为高值区域倾向于与生态安全程度高的区域相毗邻,而生态安全程度低的区域倾向于与生态安全程度低的区域毗邻,2000—2005年表现极为明显。32000—2010年瓦房店市生态安全指数的块金值分别为0.0030、0.0007和0.0009,表明非结构因素对研究区生态安全空间分布影响效应逐渐增强,这与10年来瓦房店城市建设用地扩张、人类活动频繁的实际情况相符。CO/(CO+C)值也是先增加后减少,表明非结构因素对研究区生态安全空间分异的影响效应先增强后减弱,2005年以来随着大连市土地政策的实施与管理,城镇建设、人类活动等非结构因素对生态安全演变影响有所消减。     

中小尺度生态用地规划方法

生态用地指以发挥自然生态功能为主,具有重要生态系统服务功能或生态环境脆弱、生态敏感性较高的土地。它是土地利用与生态建设的直接联系,关系区域生态系统的稳定性和安全性。生态用地的研究有利于建立合理的土地利用系统,完善区域生态安全格局,促进经济社会发展与生态环境相协调。在不同尺度下,生态用地的内涵、性质、主导功能以及规划方法都有所不同,结合我国土地利用规划及城市规划的层次划分,选取市域和中心城区为研究范围,其中市域为中尺度代表范围,中心城区为小尺度代表范围,分别分析了两种尺度下生态用地的内涵及区别,提出了相应的规划方法及侧重点。定量规划方面,中心城区生态用地主要结合国家相关法规、规定、政策等确定;而市域生态用地采取借鉴法、土地利用结构数量优化方法以及情景分析三种方法综合确定。空间规划方面,城区生态用地采取分类规划方法,分别对点线面三类生态用地进行提取,主要步骤为辨识重要生态源,构建面状生态用地;结合水体和交通缓冲区,构建线状生态用地;提取关键节点,构建点状生态用地;生态用地分类。市域生态用地则采取综合规划方法,主要步骤为提取特殊生态用地、基于生态用地结构功能和生态敏感性等的生态建设重要性评价、生态用地空间提取及分类。     

基于多智能体模型的兰州市城镇用地扩展模拟

利用1995、2005、2015、2018年4期兰州市土地利用数据和社会经济统计数据,运用扩展强度指数、Logistic回归、主成分分析等方法揭示兰州市城镇用地演变特征及驱动力,基于多智能体模型用Netlogo软件实现了2025年多情景下兰州市城镇用地扩展模拟。结果表明: 1995—2018年,兰州市城镇用地扩展强度和规模均呈增长趋势,侵占耕地和水域面积共307 km²;兰州市城镇用地扩展与地区生产总值、全社会固定资产投资、人口密度、城镇人口、政策和地形显著相关;从模拟结果来看,多智能体模型在Netlogo软件上能够较好地模拟兰州市城镇用地扩展趋势,在一定程度上为河谷型城市扩展模拟提供了可靠的仿真手段;2020—2025年,综合发展情景、自然扩张发展情景、生态及农田保护发展情景下城镇用地模拟结果均呈增长趋势,扩展规模预计为42.6～134.3 km²,扩展模式将以填充式和飞地式扩展为主。本研究结果可为兰州市的国土空间规划和生态环境布局优化提供决策支持。     

城市土地利用变化对生态系统服务的影响——以淮北市为例

城市是一类以人类活动为中心的社会-经济-自然复合生态系统.城市的快速蔓延及强烈的人类活动显著地改变了城市的土地利用结构,进而严重影响了城市生态系统服务及人居环境.通过遥感、GIS技术及生态系统服务价值评估等方法,对淮北市1987年、2000年和2007年3个时期20a间的土地利用结构及生态系统服务价值的演变进行定量评价.研究结果表明:1987-2007年间淮北市生态用地空间结构和面积发生剧烈变化,生态用地占城市面积的比例由91.45％降低至71.86％.1987-2000年,农田面积大幅度下降,而林地和水体都呈不同程度的增加趋势,建设用地面积增长迅速.2000-2007年,农田面积有所增加,林地和水体面积却明显下降,建设用地总面积虽然没有明显变化,但其聚集度显著增加.20年间,城市生态服务功能的价值呈现先增加后减少的趋势,在2000年达31.32亿元.2000-2007年,以废物处理和水源涵养功能退化最为严重.可见,城市土地利用结构的变化与生态服务功能密切相关,此结果可为淮北市景观格局优化及土地合理调控和管理提供一定的科学依据.