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...     

南方丘陵地区生态系统服务变化对国土空间规划的指示意义

以保护和提高生态系统服务功能为原则,优化生态空间格局对于保障区域生态系统稳定性具有重要作用。以南方丘陵地区为研究对象,基于土地利用数据,评估了南方丘陵地区20年间生态系统服务功能的时空变化,据此提出区域国土空间规划建议。结果表明：（1）1995-2000年间森林生态系统面积与生态系统服务功能急剧下降,在2000年之后两者均逐渐恢复。（2）南方丘陵地区生态系统服务主要受自然因素与社会经济因素的影响,空间分布呈自东南至西北逐渐降低的趋势。（3）空间叠加分析南方丘陵地区生态敏感性,划定4个生态功能区,明确重点保护区范围,严格规范对服务供给区、适度开发区及城镇建设区的干扰程度,在现有国土空间规划方案的基础上进行合理优化。研究成果探讨了生态系统服务格局在国土空间规划过程中的重要作用,可为进一步评估优化南方丘陵地区的生态空间格局提供科学参考。     

土地利用变化的生态环境效应及其时空演变特征——以河西走廊为例

基于河西走廊地区1980—2020年的土地利用数据,运用ArcGIS空间分析方法,计算生态环境质量指数,对1980—2020年长时间序列土地利用类型变化及其生态环境质量的时空演变特征、变化频次、模式、圈层分布和空间聚集特征等进行分析。结果表明: 1980—2020年间,未利用地是研究区主要的土地利用类型,其中,建设用地、林地、草地和水域面积变化较多,土地利用类型之间转换明显。研究区生态环境质量恶化和改善的趋势同时发生,并在一定条件下相互抵消,生态环境质量指数呈先降后升的“U”型演变过程,整体生态环境质量波动变化不大。生态环境质量的空间集聚特征明显,总体分布特征为东南地区较高、西北地区较低,没有出现高频率、大变化;研究区东南象限的生态环境质量最差,西南和西北象限次之,东北象限的生态环境质量最好;生态环境质量类型转换持续下降区的面积大于持续上升区的面积,说明研究期间河西走廊的生态环境保护取得了一定成效。生态环境质量变化热点区域主要分布在河西走廊中部以及西南部,冷点区域主要分布在河西走廊西北部。     

主体功能区视角下的生态补偿研究——以湖北省为例

合理界定区域生态补偿主客体，确定生态补偿优先级是构建区域生态补偿机制的核心内容。从主体功能区视角出发，在测算湖北省生态系统服务价值的基础上，界定生态受偿与补偿支付主体，确定生态受偿与补偿支付等级与次序。结果表明：（1）湖北省生态系统服务总价值、市场价值和非市场价值在空间分布上具有相似性，总体呈现出"西部高，东中低"的格局，高值区多集中于重点生态功能区和农产品主产区，低值区多集中于重点开发区；（2）30个重点生态功能区的生态受偿等级总体分为五级，呈现出"西高东低"的空间分布格局，房县为第一生态受偿区；（3）29个农产品主产区生态受偿优先级总体分为五级，随县为生态受偿一级区域；（4）30个重点开发区的补偿支付等级总体分为五级，呈现出"东先西后"的空间分布格局，在生态补偿支付实践中，国家层面重点开发区应先于省级层面重点开发区。     

三峡库区坡耕地利用转型及其社会经济-生态环境影响——以奉节县为例

探究典型生态脆弱区坡耕地利用转型及其对区域社会经济-生态环境的影响,对于合理利用山区坡耕地资源、实现社会经济-生态环境系统可持续发展具有重要意义。基于奉节县2000、2010、2020年土地利用数据,采用坡耕地利用形态转型测度、社会经济发展水平和生态环境质量评价等方法,揭示山区坡耕地利用转型的一般规律,综合定量探究坡耕地利用转型对区域社会经济、生态环境的影响,并测量对其耦合变化类型的驱动机理。结果表明：(1)2000—2020年奉节县坡耕地面积整体缩减,以廊道和边缘斑块坡耕地形态减少为主,减少的坡耕地主要向具有生态功能的林地和生态经济功能的园地转换;(2)社会经济发展水平和生态环境质量整体均呈增长趋势,且区域差异显著,前者呈“长江河谷区高—山区低”的分布格局,后者呈“长江河谷区低—山区高”的空间格局;(3)坡耕地利用转型对社会经济发展-生态环境质量耦合响应类型可以归纳为社会经济-生态环境同步发展型、社会经济发展-生态滞后型、社会经济滞后-生态恢复型、社会经济发展水平偏低型和生态环境质量偏低型5种;(4)社会经济-生态环境变化的各类型主要受到坡耕地利用强度、土地利用多样性、距县行政中心距...     

黔中喀斯特山地城市土地利用/覆被变化及其生态效应评价——以贵阳市花溪区为例

快速城市化发展对脆弱喀斯特山地城市生态环境造成严重威胁,系统监测评价城市土地利用/覆被格局变化及其生态效应,协调生态保护与城市发展的关系是新时期喀斯特山地城市生态文明示范城市建设的重要命题。以贵阳市花溪区为对象,以2013年和2018年Landsat ETM/OLI遥感影像为主要数据源,运用遥感和GIS技术,采用遥感生态指数（Remote Sensing Ecological Index,RSEI）模型,在系统分析研究区土地利用/覆被类型和生态环境质量时空动态变化的基础上,剖析土地利用/覆被变化的生态效应。结果表明：（1）2013-2018年花溪区土地利用/覆被格局发生明显变化,形成以林地、建设用地和耕地3种类型占优的格局态势,以耕地的大量减少（减少约15353.37 hm²）且90%转为建设用地或林地、灌木地为主要特征,并伴有局部林地退化（约2683.80 hm²）的现象;（2）5年间,花溪区生态环境质量呈下降趋势,RSEI从2013年的0.622下降到2018年的0.499,下降约20%,反映植被覆盖度和不透水建设用地的绿度指标和干度指标对花溪区生态环境质量的贡献最大;（3）土地利用/覆被与生态环境质量的分布和变化在空间上基本吻合;林地面积或林地与灌木地面积的增减对生态环境质量的变化具有显著影响,林地或林地与灌木地面积增加10%,可使生态质量好转面积增加约15%-20%,或减少生态质量恶化面积约4%;而林地的退化面积增加10%,可导致生态质量恶化面积增加约14%。研究可为喀斯特山地城市国土空间格局优化、城市生态环境改善、生态文明城市建设提供科学依据。     

基于主体功能区划的湖南省生态系统服务供需关系演变

生态系统服务供需关系研究是自然资源开发和生态环境保护空间差异化管控的重要依据,基于主体功能区划视角的研究对构建生态安全格局、促进区域经济可持续发展具有重要意义。以湖南省各县域为研究单元构建湖南省生态系统服务供需评估指数,运用ESSD系数、局部空间自相关等方法,将湖南省主体功能区划实施前（2006-2011年）和实施后（2012-2017年）两个时间段作对比,分析生态系统服务供需关系的时空变化及空间相关性特征。研究结果表明：（1）主体功能区划政策对湖南省有效保护生态系统,稳定供需关系产生积极导向作用。（2）湖南省生态系统服务供需系数存在显著的空间异质性,始终呈现西高东低的空间分布特征。各类功能区的生态系统服务供需关系存在较大差异,重要开发区主要表现为供不应求,重要生态功能区主要表现为供过于求,农产品主产区主要表现为供需均衡。（3）湖南省生态系统服务供需关系空间负相关性增强,生态系统服务供需空间平衡性差异加剧。     

基于土地利用转型的喀斯特山区流域生态环境效应评价

基于贵州省乌江流域2000年、2010年以及2017年土地利用数据, 运用ArcGIS 10.2、ENVI 5.3、GS+9.0等工具, 通过转移矩阵、生态环境质量指数以及土地利用转型的生态贡献率定量分析贵州省乌江流域土地利用转型以及生态环境效应。结果表明: (1)2000—2017年, 乌江流域的土地利用转型表现为生产用地迅速减少, 生态用地先增加后减少, 生活用地增长迅速; (2)乌江流域生态环境质量指数从2000年的0.612增加到2010年的0.613, 2017年降至0.607, 整体质量有所恶化, 高质量区与较高质量区构成了乌江流域土地利用环境状况的主体; (3)2000—2017年, 乌江流域生态环境质量同时存在改善与恶化两种趋势, 生态环境恶化趋势大于改善趋势, 林地与牧草生态用地转化为农业生产用地是导致生态环境质量恶化的主要因素。     

京津冀地区生态用地稳定性格局及其影响因素

探索生态用地稳定性格局对动态背景下区域生态规划与管理具有重要意义。本文基于2000-2010-2020年京津冀地区生态用地数据基础,提取2000-2010和2010-2020年间稳定性生态用地,借鉴并应用生态用地稳定性指数予以衡量区域生态用地的时空稳定效应,并利用Arcgis平台空间统计工具对生态用地稳定性空间格局进行分析,最后基于地理探测模型对生态用地稳定性的影响机制及其区域差异进行探索。研究结果显示,（1）2000-2010年和2010-2020年,京津冀地区稳定性生态用地有所减少,集中分布在内蒙古草原生态区和燕山-太行山山地林生态区。（2）两时期生态用地稳定性指数分别为90.85和83.86,呈现“西北高,东南低”。生态用地稳定性指数等级结构显示前期极低稳定性和极高稳定性面积占绝对主导,后期极低、高和极高稳定性面积共同主导。生态用地稳定性指数空间格局呈现显著冷热点效应,热点区汇集在燕山-太行山山地林生态区和内蒙古草原生态区,冷点区集中在京津唐城市生态区和华北平原生态区。（3）整体研究区高程、坡度、地貌和土壤类型等地理要素解释力较高;平原区内温度因子解释力度最为突出,地理因素和社会经济因素的解释力度也均较显著;山区内国内生产总值、人口密度、居民点密度和道路密度等社会经济因素影响作用更加突出。     

基于GEE和RSEI的长三角一体化示范区生态环境质量动态评估

生态环境质量变化的及时监测与定量评估,可为区域生态环境协同治理与管控政策制定提供决策支持。本研究基于Landsat5/TM和Landsat8/OLI影像,利用Google Earth Engine(GEE)平台和遥感生态指数(RSEI),综合考虑湿度、绿度、干度和热度等多种生态环境要素,对长三角一体化示范区2000—2020年生态环境质量变化进行了评估,并结合GDP和人口数据分析了社会经济因子对生态环境质量的影响。结果表明：绿度是对研究区生态环境质量贡献率最大的指标,且具有正面效应,而热度指标是引起生态环境质量退化的主要因素;研究区生态环境质量总体上处于中等水平,且呈现平稳上升趋势,其中,青浦区生态环境质量上升趋势明显,而吴江区和嘉善县的生态环境质量略有下降;2000—2020年,研究区生态环境质量提高区域面积占比(30.45%)略高于下降区域(28.35%),良好和优等级区域占比由27.34%增至29.79%,在不同时段,区县间和街镇间差异较为显著;人口增长对生态环境质量具有明显的负面影响,而经济发展并未以牺牲生态环境为代价,二者之间表现为脱钩关系。     

城镇化进程中洞庭湖区“三生空间”格局演变与驱动机制

城镇化快速发展背景下，城市自然资源国土空间格局转型引发了流域水生态环境的恶化。基于洞庭湖区岳阳、常德、益阳、荆州4个典型城市及其32个县域数据样本，借助遥感影像交互解译、GIS叠加融合、驱动指标分类提取等数据处理技术，通过土地利用动态度及转移矩阵计算分析城镇化进程中洞庭湖区"三生空间"格局演变的典型特征，并运用灰色关联度模型揭示国土空间格局演变的潜在驱动机制。研究表明：(1)1980-2020年洞庭湖区"三生空间"格局总体分布具有明显的水平地域分异和垂直梯度差异特征，生态空间主要集中在区域中部洞庭湖水域部分及东部、南部、西部的外围林地丘陵区，生产空间主要位于河网冲刷形成的湖滨平原区，生活空间呈点状零散穿插分布于生产、生态空间之中。(2)洞庭湖区各城市"三生空间"时空格局演变随城镇化发展逐渐剧烈，结构变化以城镇建设用地的增加和农业生产用地的缩减最为突出，功能转型体现为城镇生活空间侵蚀农业生产空间，农业生产空间挤占水域生态空间，以及农业生产空间向水域生态空间的回归；各类用地结构与功能转型在县域层面上的阶段差异性与地理协同性亦较为显著。(3)城镇化、工业化及农业现代化作为洞庭湖区"三生空间"格局演变的三大关键驱动力，加速了域内各城市的国土空间格局变化进程，是未来区域战略性生态环境治理及国土空间规划应重视的关键要素。研究内容可为洞庭湖区水网土地资源合理规划提供参考，引导大湖流域生态治理目标下的城镇化高质量发展。     

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。     

基于生态安全格局理论的国土空间生态修复分区模拟——以粤港澳大湾区为例

国土空间生态修复分区有助于推动生态修复工作的整体性和系统性。利用国土空间生态安全格局理论进行生态修复分区是一种较为经典的模式，但现有分区技术方案对高强度人类活动导致的土地利用景观变化考虑不足，不能很好的适应城市群尺度国土空间生态安全格局的塑造需求。设计了一种基于情景模拟的国土空间生态修复分区方案，该框架首先通过耦合空间马尔科夫链与元胞自动机模型模拟城镇化发展末期的土地利用景观格局；然后利用"生态源地-生态廊道-生态网络"理论构建国土空间生态安全格局基本骨架；最后根据最小累积阻力模型划分出生态修复关键区、调节区和双修区等类型。粤港澳大湾区案例研究表明：（1）土地利用景观变化对生态修复分区方案影响较大，不同景观格局导致的分区规模差异可达国土空间的10%左右；（2）国土空间生态修复分区需要充分考虑高强度人类活动对景观格局变化的潜在影响，进而使得生态修复分区政策更有利于国土空间生态安全格局塑造目标的实现。研究构建的国土空间生态修复分区技术方案可进一步深化生态安全格局理论在国土空间规划应用上的认知。     

基于谷歌地球引警和改进型遥感生态指数的西安市生态环境质量动态监测

近年来,在经济全球化的背景下,西安市经济迅速增长,生态环境问题日益突出,快速全面地定量监测生态环境质量的时空变化,对指导生态环境保护具有重要意义。基于谷歌地球引警(GEE)平台,筛选2000、2004、2010、2015、2020年及其前后各一年的四季Landsat影像,利用主成分分析基于绿度(NDVI)、热度(LST)、干度(NDSI)、湿度(Wet)和气溶胶光学厚度(AOD)构建改进型遥感生态指数(ARSEI),实现西安市2000—2020年生态环境质量的动态监测,并运用莫兰指数(Moran′s I)探讨西安市生态环境质量的空间自相关。以主成分效果最好的夏季为例,结果表明：(1)构建的ARSEI将大气污染因素考虑在内,第1主成分(PC1)贡献度在83%以上,能较好地集中各指标特征,有助于更加全面地评价研究区生态环境质量;(2)西安市2000—2020年平均ARSEI分别为0.565、0.521、0.572、0.644、0.695,生态环境质量总体呈现先退化后转好的趋势。20年来,生态环境质量较差和极差等级的面积减少了1339.08 km²,主要分布在秦岭以北地...     

Ecological suitability evaluation for mountainous area development based on conceptual model of landscape structure,function, and dynamics

Minimizing the ecological impact of land development is a fundamental principle of sustainable development. Ecological suitability assessment is the key to realizing sustainability and is also significant for optimizing spatial patterns of territorial development. Especially in mountainous areas where the ecosystem is both vulnerable and important, quantitative evaluation of ecological suitability for land development is particularly important and urgent given current development strategy of urban construction in mountainous areas in China. Taking Dali Bai Autonomous Prefecture, a representative urban construction zone in a mountainous area in Yunnan Province, China, as a study area, and based on the fundamental theory of structural and functional dynamics from landscape ecology, this study has explored the integrated ecological resistance (IER) conceptual model and constructed an index system with aspects of ecological elements, ecological importance, and ecological resilience. The results showed that: (1) the ecological suitability level was higher in the north than in the south and higher in the east than in the west, as well as higher in the Bazi region than in mountainous areas. Dali City, Binchuan County, and Xiangyun County had large ecological suitable zones for development and construction. Foci of ecological resistance having strong ecological constraints were mainly concentrated in Heqing County and in various other places; (2) by combining the integrated ecological resistance and arable land distributions, the study area was zoned into five regions: prior development zone, moderate development zone, potential development zone, restricted development zone, and forbidden development zone. Moderate, potential, and restricted development zones occupied most of the area, accounting for 28.89%, 24.69%, and 21.40%, respectively, whereas prior development zones accounted for only 8.91%; (3) based on the areal proportions of ecological suitability zoning, the 12 counties of Dali Prefecture can be grouped into three categories: prior areas for conservation, comprehensive development areas, and prior areas for development. Xiangyun County and Binchuan County should be regarded as key areas of Dali Prefecture for urban construction in mountainous areas. This research has explored an ecological suitability evaluation system from the perspective of landscape ecology and made fully understanding of ecological suitability factors in the study area, which provided a good reference to ecological suitability evaluation for mountainous area development in the worldwide.     

生态用地空间稳定性及其格局分析——以咸阳市为例

生态用地是生态空间规划与生态保护的最核心土地利用类型集合。利用生态用地指数及空间统计学方法，对陕西省咸阳市2000-2010和2010-2020两个时段的生态用地空间稳定性的数量与格局特点进行了分析。结果表明：（1）稳定性生态用地的空间分布呈现了北部数量多、中部数量少、南部关中平原极少的空间格局；在2000-2010和2010-2020两个时段，其面积从266935.14hm²增加到了275851.17hm²。（2）在2000-2010和2010-2020两个时间段内，全市的生态用地稳定性指数基本上都维持在26%-28%之间，其中以黄土丘陵沟壑区最高，在43%-45%之间，黄土台塬在14%-15%，关中平原区都在0.2%以下。（3）从生态稳定性指数的动态来看，20年间全市平均增幅为0.87个百分点，其中以黄土丘陵沟壑区增幅最大，后10年比前10年增加了1.61个百分点，关中平原区增加了0.02个百分点，只有黄土台塬区降低了0.15个百分点；生态用地稳定性指数的分级结果表明，其总体呈现低稳定等级区域在减少，而中、高稳定等级区域在扩大。（4）生态用地稳定性指数的局部空间自相关分析表明，整个市域以高-高聚集区和低-低聚集区为主，其市域面积占比区间分别为48%-49%和47%-48%，前者主要分布在北部的黄土丘陵沟壑区，后者主要分布在南部的关中平原区和中部的黄土台塬区。热点分析结果表明，具有统计意义的冷点空间主要分布在南部的关中平原区和中部黄土台塬区，而热点空间则以北部的黄土丘陵沟壑区为主，仅在该区域的东南角有极小部分属于冷点区域。     

碳中和视角下福建省国土空间分区特征与优化策略

城市低碳转型发展背景下研究国土空间分区,可为国土空间开发保护格局优化和高质量发展提供参考依据.本研究以福建省79个县(市、区)为研究单元,分析县域土地利用碳排放量及空间分异特征,基于碳中和目标,结合碳排放经济贡献率、碳吸收生态承载系数和主体功能区划进行福建省国土空间分区划分,并提出差别化国土空间低碳优化策略.结果 表明...     

刚性与弹性相结合的城市开发边界划定——以浙江省义乌市为例

在快速城市化背景下,以协调城市快速扩张与资源环境保护的突出矛盾为出发点,引入城市开发边界概念,在明确城市开发边界内涵的基础上,选择浙江省义乌市作为典型案例,运用生态红线判别法、生态敏感性评价划定生态本底边界,作为生态基本约束区;运用MCE-CA模型对2020年城市扩展进行模拟研究,并与生态敏感区进行互动调整,界定出城市开发边界和弹性控制区.结果表明: 研究区生态本底边界外生态约束区总面积为385.2 km²,是城市发展建设的生态安全警戒线;城市发展边界总面积为163.3 km²,是现时可进行建设的空间界限,同时又能满足未来发展建设的区域;在生态本底边界与城市发展边界之间的区域是弹性控制区,允许城市开发活动在此区域进行,但建设规模不得超过城市发展边界总面积的8.5%.从边界的刚性与弹性结合角度划定城市开发边界,有利于引导城市空间有序发展,为我国城市开发边界的合理管控提供参考和借鉴.     

基于土地利用模拟预测模型分析的城市绿色空间发展多情景模拟及建设时序研究——以湛江市中心城区为例

城市绿色空间是未来中国城镇战略发展的重要生态空间载体。城市中心城区的绿色空间生态系统服务价值可作为未来城市生态空间规划的重要依据。生态服务系统之间的权衡或协同关系可通过不同土地利用方式和利用强度表征显现。通过对湛江市中心城区绿色空间应用土地利用模拟预测(PLUS)模型进行自然发展情景与国土空间规划情景双情景下2035年土地利用变化模拟,采用当量因子法及热点分析对生态系统服务价值及其高低值在空间上的聚集程度进行分析,与人类活动强度空间分布进行叠置,得出国土空间规划政策下湛江市中心城区城市绿色空间发展优先级分区,优先化解建设用地与绿色空间发展矛盾,为规划政策提供空间政策的量化数据基础,为其可行性实施、时序安排及预期结果提供数据支撑与建议。结果表明：(1)规划政策情景与自然发展情景未来土地利用模拟结果相比,耕地、林地增多,整体水域得到有效保护,建设用地蔓延受到抑制。(2)生态系统服务价值在2035年规划政策情景>2020年实际情景>2035年自然发展情景,分别约为12.22亿元、11.89亿元、10.53亿元,规划政策情境下生态系统服务价值总量较自然发展情景下提升约1.69亿元,...