青藏高原城市扩展过程的区位因素——基于随机森林的多尺度分析

过去几十年，青藏高原快速的城市扩展过程给生态环境带来了严重威胁。区位因素会影响城市扩展的空间格局，进而改变其对区域生态环境的影响。因此，认识青藏高原城市扩展过程的区位因素特征对于保护区域生态环境具有重要意义。在全区、生物群区和生态区3个尺度上分析了区位因素对青藏高原城市扩展过程的影响。基于长时间序列城市土地数据分析青藏高原城市扩展过程。利用随机森林模型分析青藏高原城市扩展区位因素特征。研究表明，青藏高原在1990-2020年期间经历了快速的城市扩展过程。全区城市土地面积从277.4 km²增加到974.9 km²，增长了2.5倍。对青藏高原城市扩展影响最大的区位因素高程对城市扩展的重要性不断下降。与之相对，铁路因素的重要性迅速上升，其重要性从2.15%增长到10.56%，增加了3.9倍。然而，铁路建设在促进青藏高原城市发展的同时，也会对区域内近三成的濒危物种产生影响。因此，在青藏高原未来城市发展过程中，既要重视铁路对城市扩展带动作用，也要注意减少铁路对区域生物多样性的影响，进而促进高原的可持续发展。     

北京市主城区不透水面时空演变及其热环境效应研究

城市不透水面是表征城市化进程的重要指标,开展城市不透水面研究对生态环境监测及城市建设规划具有重要意义。以北京市主城区为研究区,基于Landsat影像采用支持向量机(SVM)和线性光谱混合分解模型(LSMM)相结合的方法提取研究区2002年、2009年和2017年三期不透水面;同时采用辐射传输方程法反演研究区地表温度,分析北京市主城区不透水面时空格局演变及其与城市热环境的相关性。研究结果表明:2002—2017年,北京市主城区近15年不透水面聚集度较高且呈持续增长趋势,东、西城区不透水面面积占比最高,朝阳区和海淀区不透水面增长速率和增长强度相对较大。北京市主城区不透水面呈放射状扩张趋势且增长集中在四环以外的区域,不透水面盖度高值区面积不断增加。研究区近15年地表温度持续升高,热岛效应加剧,地表温度高值区与城市建筑区空间分布存在一致性。不透水面空间格局与热环境高度相关,不透水面的斑块密度和破碎度与地表温度呈负相关,斑块所占景观比例及最大斑块指数与地表温度呈正相关,可通过合理控制相关景观指标、优化不透水面空间格局控制地表温度。在此基础上提出了缓解城市热岛效应的建议:增加树木、草地等用地类型;将不透水面分割成许多小斑块,减少大面积不透水面区域分布;使用透水性材料等。     

城市扩张背景下生态用地格局与生态效率的多尺度关联分析

探寻生态用地景观格局演变对生态效率的影响规律对于合理配置生态用地、促进城市可持续发展具有重要的指导意义。运用生态效率度量模型、空间自相关分析和景观指数, 分别探讨2005—2015年三大城市群生态效率时空分布特征及生态景观格局演变规律, 并基于空间杜宾模型实证分析行政区和主城区不同尺度下的生态用地景观格局对生态效率的影响。研究结果表明: (1)城市扩张使生态用地面临较高的转化风险, 绿地作为优势生态用地, 是建设用地蚕食的主要用地类型; (2)主城区尺度下的生态用地景观格局对生态效率的影响比行政区尺度更为显著, 对主城区内的生态用地景观格局进行调控更能发挥效果; (3)绿地景观格局对生态效率的影响比水域更为突出, 降低主城区绿地破碎度, 提高单个斑块优势度比提高绿地总面积更有利于促进城市生态效率。由此可认为主城区尺度下的绿地优化调控在城市规划中应给予重视, 在无法避免蚕食绿地时, 应尽可能侵占小斑块绿地, 以确保自然生态保护区等大斑块绿地的生态优势地位。     

城市景观格局演变的生态环境效应研究进展

快速城市化过程剧烈影响着下垫面变化,直接带来了交通拥挤、资源短缺、环境污染、生态恶化等诸多问题,所有这些问题的出现均与景观格局演变密切相关,研究城市景观格局演变及其生态环境效应正在成为全社会关注的热点.系统总结了城市化过程对景观格局演变的影响,分析了城市景观格局演变的热环境效应、水环境效应、生态服务效应,以及城市生态用地与生态安全格局设计等方面的研究进展.指出了目前城市景观演变与生态环境效应研究中存在的问题与不足:(1)现有研究侧重于景观格局演变的量化分析和景观格局指数的计算,较少关注景观格局演变对生态环境及其区域生态安全的影响;(2)城市景观格局演变与热岛效应研究多局限于两者数理统计关系的分析,对于城市热环境形成的机理缺乏深入研究;(3)城市景观格局演变与大气环境效应方面更多研究关注绿地及其空间布局在吸收和降解大气污染物、固体颗粒物方面的作用,对城市景观格局演变的大气环境综合效应以及大气灰霾效应影响机理重视不够;(4)如何通过合理设置生态用地,有效提高城市生态服务功能和保障城市生态安全,目前仍缺乏深入而又系统的研究.下一步的研究中,需要综合多尺度的景观信息来揭示城市景观的演变机理和环境效应,构建基于城市空间扩展和生态服务效应评价的城市生态空间优化决策模型,探讨城市生态空间优化模式与安全格局.     

基于潜力-约束模型的冀中南区域建设用地适宜性评价

区域建设用地适宜性评价是区域规划空间布局的重要前提和基础,是区域土地资源合理利用的重要依据.基于GIS软件平台,采用区域综合实力与空间可达性分析方法对冀中南区域发展潜力进行了空间定量分析,采用生态环境敏感性方法对研究区发展的生态约束进行定量评价,进而借鉴损益分析法,构建了由发展潜力和生态约束构成的潜力-约束模型,并通过相互作用判别矩阵,得到不同发展理念下的建设用地适宜性情景方案.结果表明： 研究区综合实力与空间发展潜力均呈首位分布,且点轴发展模式明显;生态环境敏感性总体上呈西高东低的分布格局;区域经济发展理念对区域生态安全格局和城市建设用地增长空间规模具有重要影响.潜力-约束模型重新构建了区域用地发展适宜性的评判原则与方法,能够较为科学地实现区域综合发展潜力的空间栅格化,获取研究区未来用地的发展趋势和空间布局,可以为城市与区域规划提供科学依据,是实现区域“精明增长”与“精明保护”的有效途径.     

城市景观三维扩展及其大气环境效应综述

当前,中国正处于快速城镇化阶段,在城市边界迅速扩展同时,城市内部改造使建筑高度也不断增加,从而使得城市与周边生态环境的相互作用影响变得更为复杂。在三维空间上研究格局变化与过程关系对于城市生态安全持续和健康发展具有重要意义。本文综述了景观生态格局研究在三维空间上的进展和城市大气环境效应;总结了不同尺度上大气数值模式在城市下垫面大气模拟中的应用,以及城市景观组分和三维格局演变对局地气候和大气污染的影响;分析了当前城市景观三维格局研究和城市大气数值模式应用中存在的不足。三维格局定量分析及其环境效应是未来城市景观生态学研究新的方向,包括构建综合反映景观格局与大气环境关系的格局指数,建立融合城市景观格局演变动力机制和大气环境因子于一体的多尺度模型,以及加强城市三维景观格局优化研究。     

京杭运河杭州段城市景观格局对河网水环境的影响

近年来人类活动显著改变了陆地生态环境,城市化作为人类活动的重要组成部分,对陆地生态环境中的水环境也产生了深刻的影响。以杭州市作为研究区,以京杭运河杭州段为研究对象,在对水质监测点建立不同半径缓冲区的基础上,分析了城市景观格局对河网水环境的影响。结果表明：（1）京杭运河杭州段城市景观和农村景观镶嵌分布,河网水系发达,景观破碎化程度高,斑块形状复杂多变,城乡交错带特征典型,人类活动强度高低分化明显;（2）各种景观类型沿河分布的空间特征明显,景观格局指数随缓冲半径的增大而变化,当缓冲半径达到1000m以后格局指数维持相对稳定状态;（3）京杭运河杭州段水系的氮源污染物含量整体处于较高水平,总磷含量处于低水平。水质受到建设用地和农业用地的影响较高;（4）不同的景观格局指数对不同的水质指标在不同的时期具有一定的解释能力,且同一景观指数在汛期和非汛期对水环境的影响作用差异较大甚至相反,景观格局在河网密集型城市区域对河流水环境影响的整体利弊还需进一步权衡量化。     

“世博”背景下上海经济与环境的耦合演化

综合运用社会经济统计与环境监测数据,揭示了"世博"背景下,上海城市内部经济发展和环境保护关系的耦合演化特征。结果发现,2002-2010年各区县经济差异明显扩大。在总体差异中,主要表现为主城区内部和郊区内部差异,主城区和郊区间的差异较小;2006年后,主城区内部差异贡献进一步增加,郊区内部差异贡献开始下降,但各区环境质量有明显改善。2006年和2010年经济环境耦合关系都满足环境库兹涅兹曲线规律,但2010年拐点处的经济水平与环境质量都明显优于2006年,各区县分布格局差异较大。研究揭示了经济结构调整与全球化、多层次城市规划体系以及世博会影响是区域经济差异及环境库兹涅茨曲线演化的主要驱动因素。建议快速发展的城市应该加速产业转型升级、发挥产业布局与城市规划作用、抓住举办城市重大活动机遇,优化经济环境耦合关系,实现城市的可持续发展。     

西双版纳勐养自然保护区居住格局研究Ⅱ.成因和影响

使用快速农村评估法和参与性农村评估法对研究区的居住格局及其变化进行了研究 .结果表明 ,西双版纳勐养自然保护区居住格局的形成及变化是在生态环境和社会变革综合作用下进行的 ;生态环境控制着居民点规模和居住格局变化的方向 ,受沟谷地区滋生的病源生物的排斥 ,早期居民点分布在较高的山地 ;社会变革有利于疾病控制 ,驱动了居住格局的变化 ,使居民点向资源丰富的沟谷地区转移 ,为可持续发展奠定了基础 ,也还大面积土地于森林 ,促进了自然保护 ;移民涌入增加的居民点使热带季节雨林的破坏和人与被保护动物争地的矛盾日益突出 ;控制移民和在居民点的层次上协调好保护与发展的关系是缓解这种破坏与矛盾的关键     

基于电路理论的南京城市绿色基础设施格局优化

城市绿色基础设施的连通性与格局优化能显著提升城市的生物多样性和可持续发展能力,对维持城市生态系统的健康与稳定具有重要意义。基于电路理论构建了南京市主城区绿色基础设施景观格局,根据电流密度分析斑块、廊道重要性,并借助移动窗口搜索法识别障碍点,提出南京市景观格局优化策略。研究结果表明:(1)南京主城区景观破碎化程度较高,40%的生境斑块(约为28.18 km2)对连通性的贡献较低,南部重要廊道的数量最多,局部簇团成网,网络结构较为复杂,其次为中部,且河流廊道(秦淮河)是其主要廊道类型,北部廊道数量最少,斑块多呈孤岛分布;(2)研究区共有155处障碍点,其中84.5%面积小于5hm2,可见主城区景观连通性仍有较大的提升空间。研究丰富了城市绿色基础设施景观格局的构建方法,对南京主城区绿色基础设施的连通性与格局优化具有一定的实践指导意义与参考价值。     

城市再生视野下高密度城区生态空间规划方法——以厦门本岛立体绿化专项规划为例

面对快速城市化进程中城市高密度地区生态空间缺乏、布局支离破碎的问题,从规划层面分析了其问题的症结所在;提出屋顶绿化与城市绿地系统联动互补,是针对城市高密度地区生态环境受损严重以及土地资源紧缺的约束条件下,建构生态空间网络的有效途径;并以厦门本岛为研究区,基于GIS、遥感技术,利用高清遥感数据结合实地调研、问卷调查、部门资料、规划文本建立现状及规划空间数据库;从既有研究梳理、综合效益影响、城市发展诉求分析3个层面总结屋顶绿化实施潜力影响因子,结合规划分区与建筑分类建立实施潜力评估方法;对研究区进行屋顶绿化实施潜力评估,结合城市绿地系统,以"全域空间、重点片区、多维网络"为方法进行研究区生态空间网络规划。结果表明:1)生态结构完善、城市功能优化、公共服务需求、环境改善需求、建筑属性特征、建筑产权归属是屋顶绿化实施潜力评估要素,其包含的城市生态框架、城市功能结构、景观提升需求、建筑改造需求、内涝程度、热岛强度、微气候环境、建筑高度、建筑年代、建筑类型、建筑产权属性是关键性评估因子;2)厦门本岛2016年屋顶绿化率仅有2%,且附属于居住建筑和城中村的屋顶绿化量超过总量的一半,商业、公共、产业建筑作为空间载体进行屋顶绿化有较大发展空间,未绿化的屋顶资源中有81.3%适宜进行屋顶绿化;3)探索高密度城区生态空间网络布局的规划方法是本研究的第一步,下一步通过借助AI、GIS等技术,尝试防控高强度开发与高危集聚引发的城市生态和灾害问题,构建满足复合功能的生态空间网络优化的研究方法。     

环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调关系及其影响因素

生态环境与社会经济之间的耦合协调关系是可持续发展关注的一个重点和热点。以环杭州湾城市群为研究对象,构建环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度综合评价指标体系,借助ArcGIS软件,采用耦合协调度模型和Pearson相关分析,分析环杭州湾城市群在2000—2019年间生态环境、社会经济发展指数与耦合协调度的演变特征及其影响因素。结果表明：(1)2000—2019年间环杭州湾城市群的社会经济指数呈稳定上升趋势,生态环境指数呈先上下波动后逐年上升的变化趋势;(2)2000—2014年间环杭州湾城市群社会经济的发展速度大于生态环境的发展速度,2015—2019年间生态环境的发展速度大于社会经济发展速度;(3)2000—2019年,环杭州湾城市群生态环境和社会经济之间的耦合协调度从良好协调过度到了完美协调,其中,2000年上海和杭州的耦合协调度小于其它城市,2019年苏州是杭州湾城市群中唯一没有达到完美协调的城市;(4)人口密度、空气质量、工业废水排放量、工业固体废弃物是环杭州湾城市群生态环境与社会经济耦合协调度提高的主要阻碍因素。     

城市综合生态风险评价——以淮北市城区为例

城市面临复杂的生态风险,为了保障城市安全,需要对单一灾害或污染源的生态风险评估结果进行整合。基于城市复合生态系统特性,将当前城市地域常见的生态风险区分为自然灾害、环境污染及生态退化等3种主要类型,以土地利用单元作为风险受体,整合自然、人文、景观及环境因子,在现有生态风险评价研究方法基础上,构建了城市综合生态风险评价的空间分析框架。研究中选择淮北市城区作为研究区,针对研究区内存在的洪涝、干旱、水污染、大气污染、采煤塌陷及生态服务降低等生态风险类型,定量评价其空间差异,并提出相应的风险防范措施。案例分析结果表明,研究区综合生态风险较高的区域包括龙河、岱河、龙岱河与闸河等过境河流流经塌陷密集带的河段,北湖、东湖、中湖及南湖等人工湖泊沿岸,化家湖湖岸,及土型、新蔡、北杨新杨煤矿及其外围地区。由降低生态风险保障城市生态安全角度,在未来城市的整体规划中,建议结合城市外围绿地与城市内部的高风险区域,划设禁建或限建区域,共同构建淮北城市生态风险防范的空间结构。     

基于RS和GIS的杭州城市生态环境质量综合评价技术

针对生态环境质量传统评价技术的不足,开展中小尺度区域RS和GIS相结合的评价技术研究.将研究区域和评价单元网格化,由RS和GIS技术获取生态环境空间数据,选取自然环境条件、环境质量、自然景观格局和城市化影响4大类共11个指标为评价指标,并利用GIS空间分析技术,将环境污染常规监测数据和社会经济统计数据同化到小网格评价单元进行综合评价,并与城市热岛效应对比,分级评价结果基本符合杭州市区生态环境质量现状.     

城乡建设用地关联对生态系统服务的影响——以洞庭湖地区为例

城乡建设用地数量及相互联系的变化是空间要素及结构演化的重要方面,深刻影响着生态环境质量和生态系统服务水平,研究城乡建设用地关联对生态系统服务的影响对国土空间高质量发展具有重要意义。以洞庭湖地区为研究对象,从土地利用关联视角出发,运用引力模型、InVEST模型、面板数据模型等方法,定量研究了城乡建设用地关联对生态系统服务的影响。结果表明：（1）洞庭湖地区城镇建设用地规模呈现上升趋势,农村居民点用地规模呈现下降趋势;（2）城乡建设用地关联强度呈不断增强趋势,且强关联网格以建成区为核心向周边扩展,低关联网格分布于远离建成区的地方;（3）生境质量和碳储量呈现下降趋势,食物供给则呈现上升趋势,各项生态系统服务价值具有显著的空间异质性;（4）城乡建设用地关联强度对生态系统服务具有负向影响,人口密度、GDP密度、夜间灯光、道路网络对生态系统服务也呈现负向影响,归一化差异植被指数与生态系统服务之间则存在显著的正相关。研究结果有助于了解关联视角下城乡建设用地对生态系统服务的影响机制,可以为制定合理的城乡空间发展战略提供科学依据。     

城市生态韧性时空变化及情景模拟研究——以杭州市为例

从韧性的特征角度研究城市生态韧性水平的变化机制,探究城市防范化解生态风险能力的时空差异,以此明确城市分区生态治理的重要任务,是实现韧性城市生态风险防控的有利途径。从抵抗力、适应力和恢复力3个方面构建了城市生态韧性评估模型,并以杭州为例,评估了其1995—2015年城市生态韧性时空变化格局,再者利用空间自相关模型对2015年杭州生态韧性分区管理模式进行了探究。最后,基于FLUS模型模拟了2035年基准和创新创业导向的两种情景下的城市土地利用空间格局,并评估了不同城市发展情景下的生态韧性水平空间分布情况。基于以上研究得到以下结论:(1)1995—2005年,生态韧性低值区域向东北和东南方向扩张,而生态韧性高值水平区域明显减少。2005—2015年,杭州西北部和西部原本存在的中等韧性水平区域也转为低等水平。(2)2015年,城市东北区域呈现低韧性水平-高排污企业密度的集聚分布,说明该区域环境生态风险防范化解能力比较低,需要加大环境监测和生态治理的资金投入,严防重大环境污染事件的发生。(3)创新创业导向的"创新天堂"城市发展情景比基准情景下2035年杭州整体生态韧性水平更高,主要影响因素在于前...     

南京市新街口地区垂直绿化发展潜力评价

垂直绿化已成为建设用地紧张、绿化空间缺乏的城市中心区提升生态效能、缓解人为活动负面影响的重要策略.本文在总结国内外垂直绿化建设影响因素的基础上,以南京市新街口地区为例,选择风环境、光照环境、建筑及周围环境作为影响研究区垂直绿化发展潜力的主要因子,基于地理信息系统(GIS)和计算流体动力学(CFD)对其进行单因子定量分析,并通过多因子加权叠置方法对研究区垂直绿化发展潜力进行综合评价.结果表明:研究区12 m以下建筑立面中,较为适宜进行垂直绿化建设的面积为17726 m^2,占比为30.8%,为研究区总面积的17.3%;光照对垂直绿化适建性影响程度较大,而建筑及周围环境中的"灌溉"因子是影响垂直绿化建设的重要限制性因子;适于垂直绿化建设的建筑立面在空间上分布很不均衡,多集中于研究区内部和建筑南侧.研究结果可为研究区垂直绿化的规划和建设提供重要参考,也为其他城市高密度地区实现建筑立面的科学规划与有效利用提供了重要的方法借鉴.     

重点生态功能区农户生计对环境资源的依赖性——以甘南高原为例

重点生态功能区承担着重要的生态系统服务供给功能,农户作为该区主要的经济活动主体,其对环境资源过度依赖会严重影响该区的生态环境质量,从而使生态系统服务功能受损。当前亟需深入探索重点生态功能区农户生计对环境资源的依赖性及其影响因素,为制定环境友好型区域发展政策提供借鉴。本研究以甘南高原为例,基于581份农户调查数据,分析了农户生计对环境资源的依赖度,并利用有序多分类Logistic回归模型识别了影响农户环境资源依赖度的因素。结果表明: 甘南高原农户生计对环境资源的依赖度较高,其主要体现在食物自给、生活用能、收入来源3个方面,依赖度分别为57.3%、56.9%和37.4%;不同类型农户生计对环境资源的依赖性存在显著差异,劳动力受教育水平较高及非农化水平较高的农户,对环境资源的依赖度较低,而抚养比系数较高的农户对环境资源的依赖度较高;家庭抚养比、劳动力受教育水平、家庭成员领导能力、外出打工人数占劳动力比重、生态政策、海拔等因素均对农户的环境资源依赖度有显著影响。其中,家庭抚养比、海拔对其具有正向影响,而外出打工人数占劳动力比重、劳动力受教育水平、家庭成员领导能力、生态政策等因素对其表现为负向影响。     

基于多尺度协同的长沙市生态网络构建与层级优化

城市化背景下人类与自然环境的矛盾呈现出多尺度、层级化特征，而传统生态网络的构建方式较少考虑不同尺度下生态要素的关系，无法从区域落实到中心城区，难以形成系统性的解决方案。研究在综合梳理各尺度生态网络构建方法的基础上，以长沙市为例，基于形态学空间格局分析（Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA）、景观连通性原理和生态斑块重要性评价识别生态源地，并通过多层级生态阻力面的确定，综合运用最小费用路径（Least-cost path method，LCP）、电路理论、层级传导理论、尺度嵌套等方法对市域、都市区、中心城区的生态网络进行了协同构建和层级优化，最后基于不同尺度生态网络的特点应用并落实到多层级的国土空间规划体系中。研究结果表明：（1）长沙市域生态网络和都市区生态网络具有较好的层级嵌套特征；共识别两尺度生态叠合源地14个、生态叠合廊道15条，主要通过中心城区内的湘江、浏阳河和捞刀河部分河段与外围生态绿圈相衔接，形成"外环内楔"的空间格局。（2）确定市域重要廊道、市域潜在廊道、生态叠合廊道、都市区重要廊道、都市区潜在廊道的核心保护面积共501.14 km²，并提取位于生态廊道核心保护区范围内的生态夹点和生态障碍点，以进一步落实生态保护修复策略。（3）得到具有重要生态连通功能的中心城区生态绿道长度441.2 km，生态修复单元56个，并结合生态阻力值划分为5级进行针对性修复。（4）基于不同尺度生态网络的衔接、嵌套，最终构建"市域总体生态安全格局-都市区城市生态空间发展格局-以城市绿道为基础的中心城区生态修复单元"，并与不同层级的国土空间规划体系相对应。研究结果将为以大城市为中心的跨尺度生态系统修复和生态安全格局构建提供科学参考。